地球概述-地球的形狀和大小

教學目的

掌握地球的概況，了解地球表面特征，掌握地球的圈層構造。

教學重點

地球的圈層構造

教學難點

地球內(nèi)圈層

第一章地球概述地球概述宇宙、銀河系、太陽系形狀、大小地球的圈層構造地球的表面特征

1.1宇宙

宇宙是指我們周圍的物質(zhì)世界。古人云：四方上下曰宇，往古今來曰宙，合稱為宇宙。第一節(jié)地球及其在宇宙中的位置宇宙的起源——“大爆炸理論”“大爆炸理論”(big—bangcosmology)是蓋莫夫1946年創(chuàng)建的。直到今天，科學家們才確信，宇宙是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。大爆炸理論的主要觀點是認為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個時期里，宇宙體系并不是靜止的，而是在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化。這一從熱到冷，從密到稀的過程如同一次規(guī)模巨大的爆發(fā)。在大爆炸發(fā)生之前，宇宙內(nèi)的所存物質(zhì)和能量都聚集到了一起，并濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之后發(fā)生了大爆炸。大爆炸使物質(zhì)四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，后來相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系、恒星行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過程中逐漸形成的宇宙中的天體在萬有引力的作用下相互繞轉(zhuǎn)，形成不同層次的天體系統(tǒng)。宇宙大約由十億個星系所構成，而星系是由不同數(shù)量的恒星所組成。小星系由幾萬個恒星組成，大星系由上千億個恒星組成。太陽（恒星）所在的星系叫銀河系，銀河系以外的星系叫河外星系。宇宙中的天體1.2.1銀河系銀河系是一個巨型旋渦狀星云，中間厚，邊緣薄，形似鐵餅。由較明亮的星體、較暗淡的星云、星團等物質(zhì)組成?？傎|(zhì)量是太陽系的1400億噸。直徑10萬光年，銀河系中有1500億顆恒星，銀河系也不是恒定的，它也在不斷運動。近年來，天文工作者已在銀河系之外拍攝到許多個旋渦狀星系，其中有許多星系的質(zhì)量和體積比銀河系還大。隨著科學的進展，現(xiàn)已證明宇宙在時間和空間上是無限的。1.2銀河系和太陽系銀河系的結構1.2.2太陽系

太陽系是銀河系中一個普通成員。太陽是太陽系的中心天體。圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的是一個行星體系（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星），此外還有許多小行星，彗星、隕星等小天體。①

太陽系的形成太陽系是一團旋轉(zhuǎn)熾熱的氣體，因冷卻收縮，越轉(zhuǎn)越快，離心力加大，在云團赤道離心力最大，形狀變得扁平如圓盤。當旋轉(zhuǎn)速度快到一定程度后，外援的慣性離心力大于引力時，會有部分物質(zhì)被分離出來成為繼續(xù)圍繞中心旋轉(zhuǎn)的圓環(huán)，如現(xiàn)今土星所見到的。這些圓環(huán)一次又一次地被分離出來并分別凝聚成行星。行星周圍的衛(wèi)星形成過程也如此，星云中心部分則收縮成為太陽。太陽系②太陽系的組成太陽系是由太陽、圍繞太陽運轉(zhuǎn)的八大行星及八大行星的衛(wèi)星以及為數(shù)眾多的彗星、流星群等天體組成。1、太陽：是一顆自己能發(fā)光發(fā)熱的恒星，其體積比地球大130萬倍。太陽本身是一團熾熱的氣體，時刻進行著熱核反應，表面溫度約6000度。太陽散發(fā)著巨大的能量，其中只有很小一部分（約20億分之一）照射到地球上，它是萬物生長的能源。2、月球：是地球惟一的衛(wèi)星。3、彗星：太陽系中的特種星體。彗星由彗核、彗發(fā)和彗尾三部分組成。彗核--氣體凍結的冰塊組成，彗發(fā)--靠近太陽時，彗核蒸發(fā)而成，彗尾--與彗發(fā)同時形成。4、隕星：既流星

太陽是一個熾熱的氣體球，也是離地球最近的恒星，平均距離為1個天文單位（1.5×108km）。太陽直徑1.39×106km，約為地球直徑109倍，體積約為地球130萬倍。太陽大氣中有73種元素，以氫、氦最多，氫占太陽總質(zhì)量71％，氦占26.5％。太陽太陽大氣圈從內(nèi)向外分為三層：光球?qū)印⑸驅(qū)印⑷彰?。光球?qū)映７Q為太陽表面，其平均溫度約為5500℃，中心溫度可高達1.55×107℃

。色球和日冕只有在全日蝕時用特殊儀器才能觀測到。黑子是光球?qū)訙囟容^低的巨大旋渦狀氣流。耀斑是色球?qū)又袦囟容^高的亮點。

太陽系八大行星，按它們與太陽的距離由近到遠分別為：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星空間分布與運行規(guī)律：繞日運行方向與太陽自轉(zhuǎn)方向一致；繞軸自轉(zhuǎn)方向除金星外均相同，即自西向東轉(zhuǎn)。行星太陽系行星的分類：按物理、化學性質(zhì)分為兩大類：a.類地行星：包括水星、金星、地球、火星。它們距太陽近，體積和質(zhì)量小，平均密度大，自轉(zhuǎn)速度慢，公轉(zhuǎn)周期短，衛(wèi)星少或無，具固體外殼，中心有鐵核，金屬元素含量高。

b.類木行星：包括木星、土星、天王星、海王星，它們距太陽遠，體積和質(zhì)量大，密度小，自轉(zhuǎn)速度快，公轉(zhuǎn)周期長，衛(wèi)星較多，物質(zhì)成分以輕元素為主。地球是怎樣形成的？太陽系是由熾熱的氣體冷卻而成，星云物質(zhì)冷卻過程是地球的形成過程。形成地球的冷卻星云里，在萬有引力作用下，物質(zhì)微粒的相互吸引形成星子。星子再相互吸引，不斷碰撞，直到成為地球和其它行星的前身。原始地球是個比現(xiàn)在地球大得多的塵埃集合體，并沿現(xiàn)今地球軌道自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。由于原始地球接受太陽輻射多溫度高，水氣散失，塵埃中固體物質(zhì)成為建造地球的主體。初期圈層構造形成原始地球內(nèi)的“星子”受萬有引力作用，向中心聚集，體積縮小密度變大。當星子自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力與所受到的引力時，達到平衡不再收縮，即形成今天的地球。塵埃的聚集、放射性元素的蛻變、隕石的撞擊，地球曾經(jīng)歷了一個高溫時期，或局部熔融狀態(tài)，使重者下沉，輕者上浮，出現(xiàn)大規(guī)模的物質(zhì)分異。Fe、Ni密度大，含量多，逐漸向中心聚集，成為地核。關于地球地球自西向東自轉(zhuǎn)，并以66°34′交角（地軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的交角）側(cè)著身子以30Km/s的平均速度繞太陽公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軌道全長約9.4×108Km，公轉(zhuǎn)一周需365日5時48分46秒。地球自轉(zhuǎn)一周的時間需23時56分4秒。地球自轉(zhuǎn)速度在逐漸變慢，但幅度極小，據(jù)過去二千年的觀測，大約每100年，一晝夜要長0.01秒。火星極地冰帽為co2干冰,自轉(zhuǎn)極慢,一圈要243天木星木星(左)和它的衛(wèi)星們：從上到下依次為木衛(wèi)一、二、三、四。圖中木星的大紅斑是云層的大風暴土星環(huán)帶為冰塊,雜有氧化鐵,故呈桔黃色⑥土星艷麗多彩、結構復雜的土星環(huán)“哈勃”望遠鏡拍到的天王星與它的環(huán)和衛(wèi)星天王星天王星的光環(huán):由20條細環(huán)組成，寬度約10萬公里海王星上節(jié)回復1太陽所在的星系叫（），銀河系以外的星系叫（）。2太陽大氣中有73種元素，以（）和（）最多，兩者占太陽的總質(zhì)量分別為（）%和（）%。3太陽大氣圈從內(nèi)向外分為三層（）、（）和（）。（）常稱為太陽表面。（）和（）只有在全日蝕的情況下用特殊的儀器才可以看到。（）是光球?qū)訙囟容^（）的巨大旋渦狀氣流。（）是色球?qū)訙囟容^（）的亮點。4太陽系八大行星，按它們與太陽的距離由近到遠分別為：體積最大的行星是（），衛(wèi)星數(shù)最多的行星是（）。5類地行星包括（）、（）、（）和（）。6類木行星包括（）、（）、（）和（）。7彗星的結構包括（）、（）和（）三部分?！肮蓖h鏡拍攝的冥王星及其衛(wèi)星關于冥王星冥王星的性質(zhì)既有類地的一面，也有類木的一面。體積小，質(zhì)量小，離太陽最遠，公轉(zhuǎn)周期長，是一顆特殊的天體。2006年8月國際天文聯(lián)合協(xié)會布拉格大會為太陽系的行星進行了定義，符合以下幾條才屬于行星：

a.圍繞太陽運轉(zhuǎn)；b.具有足夠的質(zhì)量，能形成符合流體力學平衡的形態(tài)——球體；?

c.具有足夠的引力而能清除軌道上所有的物質(zhì)。由于第三條的原因，冥王星被拒之于行星之外，而被稱為矮行星。但也有反對的意見，56位天文學家在“自然”雜志上聯(lián)名發(fā)表文章，反對將冥王星降格為矮行星，他們認為：新定義不科學不完整、且布拉格會議沒有代表性（全球75個國家有2500多名天文學者，但只有300人開會）。因此，冥王星的命運還有待于進一步研究確定。衛(wèi)星衛(wèi)星是繞行星運行而自身不發(fā)光的天體。太陽系八大行星中除水星、金星外，均有衛(wèi)星繞轉(zhuǎn)：地球（1）、火星（2）、木星（16）、土星（23）、天王星（15）、海王星（8）、冥王星（3）。月球是地球唯一的一顆自然衛(wèi)星。月球距地球平均距離38440Km，月球繞地球公轉(zhuǎn)的同時還自轉(zhuǎn)，因其自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)周期相同，所以月球朝向地球的一面始終不變。月球表面無任何形態(tài)的水，完全沒有大氣，接近真空，但月球有火山噴發(fā)、造山運動、月震等現(xiàn)象。環(huán)形山是火山噴發(fā)或外星體撞擊而成，由于沒有大氣和水，沒有風化作用，因而得以長期保存。1969.7.21.人類首次登上月球“阿波羅”17號成功地完成登陸月球任務之后，在返回地球途中拍攝的月球全景?！鞍⒉_”15號的月球車1969年“阿波羅”11號拍攝的月球布滿隕石的地區(qū)。其中，大隕坑的直徑為80千米。小行星木星和火星之間據(jù)行星軌道波德法則推算應有一個行星，但至今未發(fā)現(xiàn)，只發(fā)現(xiàn)大批小行星（5000多顆，已編號命名者3000顆），估計是由一顆大行星遭撞擊后形成的。小行星一般為石質(zhì)或炭質(zhì)，體積很小，直徑多為幾千米到幾十千米，體大者一般為球形，但多數(shù)形狀不規(guī)則，表面有隕坑，沒有大氣，最大者叫谷神星，直徑為770Km。（5）慧星慧星的結構：慧核——由氫、碳、水等冰凍物質(zhì)組成，是由慧星的主要部分，直徑一般為1－100km。慧發(fā)——在近日點慧核的冰凍物質(zhì)受熱氣化，可達幾萬千米，由極稀薄氣體組成?；畚病郯l(fā)在太陽光壓和太陽風作用下，在背向太陽一側(cè)形成的由極稀薄氣體組成的長尾；可達1×108km。慧星軌道：以閉合橢圓形的軌道繞太陽運行的慧星具有周期性，可以預測他們出現(xiàn)的時間。例如哈雷慧星，繞日公轉(zhuǎn)周期為76年，最近一次經(jīng)過近日點是在1986年2月。以拋物線或雙曲線軌道運行的慧星很難進行預測，有的甚至不再重現(xiàn)。流星體在太陽系中繞太陽運行的比小行星更小的細小天體，主要是小行星和慧星碎裂、瓦解的產(chǎn)物，稱為流星體。流星體運行到地球附近，被地球引力俘獲并吸向地球，進入大氣層摩擦生熱而燃燒發(fā)光，成為流星。多數(shù)流星燃燒變成氣體，少數(shù)殘體落到地面成為隕石或隕星。可分為鐵隕石（主要含鐵鎳）、石隕石（主要含硅酸鹽類）、石鐵隕石（含硅酸鹽類和鐵鎳）。吉林隕石雨：1976年3月8日在吉林市出現(xiàn)罕見的隕石雨現(xiàn)象，已收集到200余塊，總重達2700Kg以上，超過100Kg的有3塊，最大的重1770Kg，是當前世界最大的一塊隕石。隕石是研究了解太陽系早期狀態(tài)的重要線索，澳大利亞一顆隕石中發(fā)現(xiàn)有18種氨基酸和其它有機物，為宇宙生命起源研究提供了寶貴的資料。

河外星系銀河系以外的許多與銀河系類似的星系，統(tǒng)稱為河外星系，目前發(fā)現(xiàn)在銀河系以外，還有數(shù)以百億計的星系存在，近的有250萬光年，遠的超過100億光年?？拷y河系的河外星系有20余個，其中最著名的有仙女座星系，大麥哲倫星系、小麥哲倫星系等。它們分別呈旋渦狀、透鏡狀等等。蝴蝶星云1.地球的形狀——“球”還是“梨”

由于物質(zhì)密度分布上的差異、彈性和塑性變形及自轉(zhuǎn)的影響，地球更為準確的表面形態(tài)略似于一個“梨形”（嚴格地說高度應大于寬度）：地球的形狀和大小據(jù)人造衛(wèi)星軌道參數(shù)分析，地球北極比標準的旋轉(zhuǎn)橢球體要凸出約10m，南極則凹進約30m；北半球的中緯度區(qū)稍稍凹進，在南半球則稍稍凸出。據(jù)此可有兩點推論：

1)地球并非嚴格的旋轉(zhuǎn)橢球體；2)這一不規(guī)則的形態(tài)表明地球內(nèi)部物質(zhì)在