第一章宇宙因素對自然地理系統(tǒng)的影響

第一章宇宙因素對自然地理系統(tǒng)的影響主講人：謝少少

第一章宇宙因素對自然地理系統(tǒng)的影響

宇宙因素包括：太陽、行星月球地球第一節(jié)：太陽及其對自然地理系統(tǒng)的影響在地球上看，水星、金星、地球、火星、木星和土星是星空中的明星，自古稱之為五星或五行，并同太陽和月球稱為七曜；天王星、海王星、冥王星距離地球遙遠，只能用天文望眼鏡才能看到。一、太陽概說（太陽系）第一節(jié)太陽概說（太陽的大小和質量）在銀河系里，太陽是普通的一個，在太陽系里，確實舉足輕重的天體。太陽半徑：KM，相當于地球半徑的109倍；太陽表面積：約為地球的倍；太陽體積：約為地球的倍；太陽質量：kg，集中了太陽系總質量的99.9%，相當于地球的330000多倍。太陽平均密度為1.41g/，約為地球平均密度的1/4，但太陽各部分密度差異顯著，內部核心密度高達160g/一、太陽概說（太陽的結構）太陽表面的平均溫度為5770K，而其內部溫度更高，因此組成太陽的物質不可能呈固態(tài)或液態(tài)，只能是熾熱的氣體，這些熾熱氣體是由等離子體構成的。一、太陽概說（太陽活動）太陽大氣由于受太陽磁場和稠密氣體對流層擾動的影響而處于局部的激烈運動中，這種現(xiàn)象稱為太陽活動，最顯著的標志就是太陽黑子的活動，太陽黑子并不黑？太陽黑子是太陽光球上的暗色區(qū)域，只是其溫度較周圍稍低（月4500K），在明亮的光球下反襯才顯得暗而已。太陽黑子大小不同，形狀各異，持續(xù)時間短的幾個小時，長的達數(shù)月，出現(xiàn)范圍多限于太陽赤緯5°~25°，赤道和高緯地區(qū)較少；其盛衰周期有11年，稱為太陽活動周期，太陽活動最多的年份稱為太陽活動峰年，最少的年份稱為活動谷年。除太陽黑子外，還有光斑，耀斑，日珥等。光斑、耀斑、日珥等活動都與太陽黑子活動同步變化，這說明太陽活動是一個有機整體，它們之間存在相互聯(lián)系與影響。光斑耀斑日珥二、太陽對自然地理系統(tǒng)的影響太陽時自然地理系統(tǒng)能量最主要的來源，占其能量來源的99.99%。太陽活動引起的太陽輻射變化，如太陽黑子、光斑、耀斑等都會引起地球自然地理系統(tǒng)的變化；如雙振動現(xiàn)象，耀斑引起的地球物理現(xiàn)象異常，通訊中斷，極光等。太陽對地球引力作用可以加強和減弱地球的潮汐現(xiàn)象，出現(xiàn)大潮和小潮。大潮時發(fā)生火山和地震的機率要高些。第二節(jié)：行星及其對自然地理系統(tǒng)的影響九大行星概說以地球繞太陽公轉軌道為界，將除地球之外的八大行星分為地內行星和地外行星；若依小行星帶為界，可將九大行星分為內行星和外行星。除冥王星外，按照物理化學性質將其余行星分為類地行星和類木行星；類地行星？類木行星？類地行星是指與地球的物理性質相似的行星，包括水星、金星、地球和火星。類木行星是指與木星的物理性質較為相似的行星，包括木星、土星、天王星和海王星。九大行星有的公轉有著以下幾個共同特征：1、近圓性2、共面性3、同向性4、尊距性除海王星以外，其余行星距離太陽的距離都遵守提丟斯—波得定律，即其中n為行星的序號，為行星距離太陽的平均距離，單位為天文單位，即日地平均距離。行星對自然地理系統(tǒng)的影響八大行星對地球的引力總和只相當于太陽平均引力的1/6400。由此可知，與太陽和月球相比，它們的影響非常小。九星連珠？是指九大行星運行至太陽的同一側且最外兩顆行星對日心得張角最小的現(xiàn)象。太陽系中的小行星數(shù)量很多，體積小，質量小，但對自然地理系統(tǒng)有著深刻影響。主要影響表現(xiàn)為撞擊地球，形成超高溫、高壓沖擊波，小行星本身的氣化、爆炸、熔融、破碎等引起一系列地球環(huán)境災害。3、月球（1）概況月球俗稱月亮，也稱太陰。在中國古代神話中，關于月亮的故事數(shù)不勝數(shù)。我國古代詩文中有許多有趣的美稱：玉兔（著意登樓瞻玉兔，何人張幕遮銀闕——辛棄疾）；玉蟾（涼宵煙靄外，三五玉蟾秋——方干）；桂魄（桂魄飛來光射處，冷浸一天秋碧——蘇軾）；嬋娟（但愿人長久，千里共嬋娟——蘇軾）。此外，還有許多別致的雅號，如玉弓、玉桂、玉盤、玉鉤、玉鏡、冰鏡、廣寒宮、嫦娥、玉羊等。古希臘神話中，月亮女神的名字叫阿爾特彌斯，同時她也是狩獵女神。月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，是距離我們最近的天體，它與地球的平均距離約為384401千米。赤道半徑是1738.2km，相當于地球半徑的27.28%。極半徑比赤道半徑比短4km。月球的質量約7.35×1022噸，相當于地球質量的1/81，密度只有地球的0.6，月面重力則差不多相當于地球重力的1/6。月球外部沒有大氣層，即使曾經有大氣，但他微弱的重力，也不能保住大氣的存在。人們在望遠鏡中可以看到清晰的月面，以及飛船登月實地考察，都證明月球幾乎沒有大氣，只有幾微量的氣體，其主要成分是氦和氬，密度僅為地球大氣密度的110000億之一。由于月球表面的重力小，它的逃逸速度也很小，只有2.4km/s（地面上是11.2km/s），在常溫下氧和氮分子熱運動的速度已超過這個速度，從而使之逃逸到太空去。沒有大氣，聲音得不到傳播，因此月球世界萬籟俱寂，聽不到一點聲音，充滿著寂靜和荒涼。登月飛行的宇航員形容月球“有一種自成一格的荒涼之美”。沒有大氣對光的散射作用，月球上看不到“蔚藍色”的天空，也沒有迷人的晨昏朦影，即使在白天，天空也是一片漆黑。白晝和黑夜都是突然來臨，星星、太陽、地球同時出現(xiàn)在天空。沒有大氣也就無法保持水分，故月球上沒有風云變幻，不見雨露霜雪，也不會出現(xiàn)電閃雷鳴和美麗的彩虹，根本不用作天氣預報。由于得不到大氣和水分的調節(jié)，加上月球上的晝夜漫長（一晝夜為一個朔望月），況且月球土壤的熱容量和導熱率都很小，因此，月面上溫度變化十分劇烈。白天在太陽直射下，溫度可高達+127℃，黎明前可下降到-183℃。月球外部沒有大氣層保護，致使月面經常遭受隕石撞擊。登月考察證明，月球表面被一層平均厚約10cm的細沙粒層所覆蓋。月球外部沒有大氣層，也沒有水，溫度變化劇烈，導致月球上難以有生命存在。雖然在月球物質中已發(fā)現(xiàn)各種有機化合物，但目前在月面上沒有任何證據(jù)表明存在有生命能力的有機體。（2）月球的公轉3、月球日月會合運動與月相月球繞地球旋轉，稱為公轉運動。但嚴格地講，是月球和地球繞其公共質心的運動，只因其公共質心仍位于地球內部，所以簡單地把月球的公轉看成是繞地球（或地心）的運動。月球公轉軌道是一個橢圓，軌道偏心率為0.0549，近地點的平均距離為363300km，遠地點的平均距離為405500km，以上所講是指月球的地心軌道，它是一個封閉橢圓，但是，月球在繞地球旋轉的同時，還隨地球繞太陽運行，所以，月球的運行日心軌道是月球繞地球、地球繞太陽兩種運動的合成。公轉軌道黃道5°9′升交點白道19.4°由于月球在繞地球公轉的同時，地球還在繞太陽公轉，同時二者還存在著速度的差異，因此從地球上看，月球相對于太陽也產生相對運動，稱為日月會合運動。日月會合運動使日、地、月三球的相對位置時刻都在發(fā)生變化。由于月球本身不發(fā)光，只是反射太陽光才被看見，所以當月球與太陽處于不同的相對位置時，從地球上來看，月球的視形狀就會發(fā)生周期性的圓缺變化，稱為月球的位相，簡稱“月相”。月球與太陽的相對位置是以它們之間的角距離來表示的，所以把它的月相變化，就是日月角距離的變化。由圖可以推出各種月相出沒的時刻公轉周期和速度

月球繞地球運行一周的時間叫做月球的公轉周期。由于選擇的參考點不同，因而有各種不同的月。恒星月

(27.3217日)以恒星為參考點，指月球中心連續(xù)兩次自西向東回到同一恒星方向上所經歷的時間，約27.3217日（27d7h43m11.4s）。它是月球公轉360°所需的時間，是月球公轉的真正周期。朔望月

(29.5306日)以太陽為參考點，是月球連續(xù)兩次“合朔”（或合望）的時間間隔，約29.5306日（29d12h44m3s）它是日月會合運動的周期，也是月相變化的周期?；蛘哒f，是月心連續(xù)兩次通過地心與日心連線的時間間隔。交點月

(27.2122日)以黃白交點為參考點，指月球中心連續(xù)兩次通過同一黃白交點的時間間隔，約27.2122日（27d5h0m35.8s）。近點月

(27.5546日)以近地點為參考點，指月球中心連續(xù)兩次通過近地點的時間間隔，約27.5546日。為什么會有不同的月長？朔望月比恒星月長約2.21日，是因為朔望月要比恒星月多轉29°的緣故交點月比恒星月短，是因為黃白交點每月西移1.6°的緣故近點月比恒星月長，是因為近地點每月東移3°3′的緣故速度根據(jù)公轉周期（恒星月），可求出月球公轉的角速度為13°10′/日。月球公轉軌道是橢圓，近地點最快，為15°/日，遠地點最慢，為11°/日。平均角速度為13°10′/日。因為月球的公轉方向是向東，，而它的周日視運動方向又是向西，因此月球每日出沒地平線的時刻（太陽時），必然逐日向后推遲。其推遲的時間可由日、月會合運動速度求出；因為月球公轉平均角速度為13°10′/日，地球公轉平均角速度為59′/日，則日月會合速度每日為13°10′－59′＝12°11′，而地球自轉12°11′的時間約為50分，因此月球出沒時刻，每日向后推遲約為50分。（3）月球的自轉3、月球月球千年一面，被誤認為月球沒有自轉運動。事實恰恰相反，這個現(xiàn)象正好表明月球有自轉運動。只是因為月球的自轉方向和周期與它的公轉相同所致，天文學上稱這種自轉為“同步自轉”。即月球的自轉周期為一個恒星月（約27.3217日，27d7h43m11.4s）。月球總是一面向著地球，這只是近似的說法。實際上，我們可以看到59%的月面積。這是由于月球公轉速度不均勻和月球自