地球的宇宙環(huán)境學(xué)案 高中地理人教版（2019）必修一

第一章宇宙中的地球.1地球的宇宙環(huán)境

目標(biāo)導(dǎo)航

課標(biāo)要求素養(yǎng)目標(biāo)運(yùn)用資料，描述地球所處的宇宙環(huán)境。區(qū)域認(rèn)知：運(yùn)用天體系統(tǒng)示意圖，說明天體系統(tǒng)的層次，描述地球在宇宙中的位置。地理實(shí)踐力：通過觀測星空，辨別常見天體和太陽系行星。人地協(xié)調(diào)觀：了解地球上生命存在的條件，培養(yǎng)學(xué)生的人地協(xié)調(diào)觀。綜合思維：從結(jié)構(gòu)特征、運(yùn)動(dòng)特征，說明地球是太陽系中一顆普通的行星；運(yùn)用資料說明地球上或者其他星球存在生命的條件，樹立科學(xué)的宇宙觀。

問題情境

近幾十年來，人類探索地外生命的腳步從未停歇。20世紀(jì)--70年代，人類啟動(dòng)了“旅行者號(hào)（原水手號(hào)）”項(xiàng)目，通過向太陽系外發(fā)射宇宙飛船來向外星智慧生命介紹地球，兩艘飛船各攜帶有一張?zhí)厥獾腻兘鸪暗厍蛑簟?，上面錄制了有關(guān)人類的各種音像信息；60個(gè)語種向“宇宙人”的問候語（含普通話、粵語、吳語和閩南語)、35種自然界的聲音、27首古典名曲（含中國古琴演奏的《高山流水》曲目)、115幀照片。其中旅行者1號(hào)在探測兩顆太陽系行星后，被“甩出”太陽系行星軌道平面，飛到了太陽系“上方”，旅行者2號(hào)飛船繼續(xù)在途中近距離對(duì)太陽系的幾顆行星進(jìn)行了觀測，目前已到達(dá)太陽系外緣。其他相繼開展的項(xiàng)目還有：“SETI項(xiàng)目”主要通過分析射電望遠(yuǎn)鏡接收到的無線電信號(hào)來尋求外星文明存在的證據(jù)，“開普勒任務(wù)”主要通過觀測“行星凌星”現(xiàn)象來尋找系外“類地行星”，“METI項(xiàng)目”主要通過使用巨型無線電天線向外發(fā)射無線電信號(hào)來尋求外星人的回應(yīng)。2019年，作為世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，“中國天眼”[500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST）]將鎖定太陽系外的太空，通過篩選恒星類型助力國際尋找類似太陽的恒星（利于形成穩(wěn)定的行星系統(tǒng)的單一恒星，體積質(zhì)量適中的中等恒星，處于輻射最為穩(wěn)定的“中年”的恒星)，同時(shí)也在距離地球約100光年的范田內(nèi)尋找與地球一樣擁有磁場的行星（磁場能避免地球大氣被太陽風(fēng)吹走，能隔絕強(qiáng)烈宇宙射線保護(hù)生命免受其傷害），助力尋找地外生命。旅行者號(hào)（含1、2號(hào)飛船）軌跡圖及所攜帶的代表地球文明的唱片正面圖旅行者2號(hào)拍攝的某太陽系行星圖片聯(lián)系地外智慧生物的射電望遠(yuǎn)鏡陣列世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——“中國天眼”（FAST）

問題探究1

在主動(dòng)尋找地外碳基智慧生命（生命形式為蛋白質(zhì)有機(jī)體）行動(dòng)中，適宜碳基智慧生命生存的天體是科學(xué)家們致力于尋找的對(duì)象。指出這些天體類型，并推測其他天體類型不適宜碳基智慧生命存在的原因。(結(jié)合教材圖1.2）

問題探究2

旅行者號(hào)在從地球發(fā)射前屬于天體嗎？（結(jié)合教材第2頁第一自然段）

問題探究3

旅行者2號(hào)沿途所經(jīng)歷的天體系統(tǒng)順序可能是什么？推測旅行者2號(hào)將來可能進(jìn)入哪些天體系統(tǒng)。（結(jié)合教材第3頁內(nèi)容)

問題探究4

旅行者2號(hào)沿途穿過了哪些天體的軌道？抵近觀測了哪些太陽系行星？這些行星分別屬于哪種行星類型？（結(jié)合教材第6頁第一自然段、圖1.4和前文情境材料的圖）

問題探究5

旅行者號(hào)所拍攝的行星照片形象地展示了各行星的特征，根據(jù)教材第6頁第一自然段，說明地球與其他類地行星的相似特征。

問題探究6

旅行者1號(hào)探測了2顆大陽系行星后受額外引力影響離開了航道，與地球繞日軌道面(黃道面）夾角達(dá)到了35°左右，被迫終止了探星任務(wù)，任務(wù)轉(zhuǎn)交給以近似平行于黃道面的方向向外飛行的旅行者2號(hào)，后者最終完成對(duì)其他行星的抵近觀測。這說明了含地球在內(nèi)的太陽系各行星的繞日運(yùn)動(dòng)具有哪種相似特征？除此之外還有哪些相似的運(yùn)動(dòng)特征，使得科學(xué)家可以精確計(jì)算旅行者2號(hào)與被觀測行星的臨近交會(huì)時(shí)間？（可繪圖后就圖說明）

問題探究7

地球與其他大陽系行星相似的繞日運(yùn)動(dòng)特征為旅行者號(hào)的安全航行提供了什么樣的行星際環(huán)境？

問題探究8

抵近觀測可以發(fā)現(xiàn)，與體積、質(zhì)量小的月球沒有大氣相反，巨行星由厚厚的大氣包圍，后經(jīng)測算這些大氣以原始大氣（氦氣、氫氣、甲烷等）為主。由此判斷地球產(chǎn)生適宜碳基智慧生命呼吸的大氣與地球的什么特征有關(guān)。

問題探究9

探測的遠(yuǎn)日行星溫度普遍較低，其中的一顆大氣溫度低至-224℃，由此判斷地球產(chǎn)生適宜碳基智慧生命的氣溫與地球的什么位置特征有關(guān)。

問題探究10

旅行者號(hào)還發(fā)現(xiàn)地外行星及其部分衛(wèi)星有水的存在，但都以不適宜碳基智慧生命存在的相而存在，判斷這些星球水的主要存在的相（氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài))。

問題探究11

根據(jù)材料中“中國天眼〞在探索宇宙碳基生命時(shí)，必須先篩選尋找近似太陽的恒星的原理，說明大陽對(duì)地球生命產(chǎn)生的作用。

問題探究12

目前地球是已知的人類僅