地球科学概论第二章宇宙与行星地质学
地球科学概论2宇宙的起源
一、地球的起源和圈层分异 C、共同形成说。形形色色的各类星云说都是属于
这一学派。这一学派认为：太阳系是由一个星云形成 的。尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转 有各自的见解，但他们都共同认为太阳系是由一个原 始星云逐渐演化而形成的，或者说形成行星的物质来 源于太阳或与太阳有关系的其它星球。
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一、银河系结构及太阳的运动 2.太阳在银河系内的运动 银河系是一个由大约1400亿颗恒星和大量星际物
质组成的庞大天体系统。侧面看呈中间厚边缘薄的扁 饼形，正面看呈旋涡形。
银河系的所有天体大体顺着银道面绕核心作飞快 的旋转运动，这种运动称银河系自转，但银河系自转 不同于固体转动，银盘内从中心到边缘的不同地方自 转的角速度不同。
再收缩，核心部分氢开始点燃，出现氢闪，标志进入 青少年期。
2.青壮年期 核部温度上升到不小于7×106K，标志一颗恒星正 式产生，进入相对稳定的漫长演化期。
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二、恒星的起源与演化 2.青壮年期 恒星形成之后会落在赫罗图的主星序的特定点上。
小而冷的红矮星会缓慢地燃烧氢，可能在此序列上停 留数千亿年，而大而热的超巨星会在仅仅几百万年之 后就离开主星序。像太阳这样的中等恒星会在此序列 上停留一百亿年。太阳位于主星序上，被认为是处于 中年期。在恒星燃烧完核心中的氢之后，就会离开主 星序。
向着麒麟座方向运动。 银河系以外的星系，统称为河外星系。目前可以
观测到的与银河系相当的星系有10亿以上。 2.从星系团到总星系 迄今止发现的宇宙最年轻行
星：金牛座内行星。
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二、星系运动和总星系
天
总星系
体 系
银河系
河外 星系
统
的 层
太阳系
其他 恒星系
第二章_宇宙中的行星-行星地球_
第二章宇宙中的行星内容提要一、太阳系的特征1.太阳系组成的特点太阳系（solar system）是由太阳、8颗大行星、卫星以及无数的小行星、彗星及陨星组成的。
据估计太阳的质量占了整个太阳系99.85%，而行星的总质量只占0.15%。
由于太阳引力的作用，每个行星都有一个椭圆形的运动轨道，它们具有相同的运动方向。
最靠近太阳的水星有最快的轨道运动速度（48公里/每秒），最短的运动周期（88天）。
离太阳最远的冥王星(己被开除)轨道运动速度5公里/每秒，周期248年。
（1）类地行星与类木行星特征类地行星有水星、金星、地球及火星，离太阳较近。
它们的共同特征是密度大（>3.0克/立方厘米）、体积小、自转慢、卫星少，内部成分主要为硅酸盐，具有固体外壳。
类木行星有木星、土星、天王星、海王星，离太阳较远。
它们的共同特征是其密度小（平均密度相当于1.5倍水的密度），而且类木行星都有很厚的大气圈，其表面特征很难了解，一般推断它们都具有与类地行星相似的固体内核。
二大类行星最明显的区别是它们的大小，最大的类地行星（地球）的直径只有最小的类木行星（海王星）直径的1/4，而地球的质量仅为海王星的1/17，因此类木行星也常称为巨星。
（2）组成二大类行星的物质特点组成二大类行星的物质依据它们的熔点可分为三种：气体、岩石、冰。
①气体主要是氢、氦，它们的熔点接近绝对零度（-273ºC）或可能更低的温度。
②岩石主要是硅酸盐矿物和金属铁，熔点超过700ºC。
③冰还包括NH3、CH4、CO2、H2O，熔点居中（如水的熔点为0ºC）。
类地行星主要组成有岩石、金属物质和少量的气体。
类木行星含有大量的气体（主要是氢和氦）及数量变化的冰（主要是水、氨、甲烷），这些特点使类木行星具有较低的密度。
（3）宇宙速度的几个概念和意义①第一宇宙速度（V）1航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。
第一宇宙速度两个别称为航天器最小发射速度和航天器最大运行速度。
地质大地球科学概论课件第2章 地球的天体运动
2 地球自转与时差和科里奥利现象
●科里奥利现象 沿南北向运动的流体，在北半球的运动方向总是
向右偏转，例如河流右岸冲刷较重，浮运木材向右岸 漂，在南半球则向左偏转。这种偏向力称为“科里奥 利力”。实际上并不存在这个力，而是流体因惯性保 持原来的运动方向，地面因地球自转改变了方向，所 以流体的方向发生偏转，看上去似乎流体受到一个力 的作用。应称为“科里奥利现象”。
2 地球自转与时差和科里奥利现象
●国际日期变更线 显然，必须规定一条东、西方的界线，这就是国
际日期变更线。人为规定在这条线的西侧最早见到日 出，东侧最晚见到日出，相差24小时。
从西向东跨越国际日期变更线要将日期退一日， 例如星期三变为星期二；反之要进一日。
今天在世界各地的人们的日常生活中，时间用各 自的地方时，日期用同一个日历。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 地球自转与时差和科里奥利现象
●国际日期变更线 由于地球自转，世界各地进入新的一天的时间有
先有后。习惯上各地都以午夜０点作为新的一天的开 始。当北京为当地时间８点，伦敦为当地时间０点， 伦敦在北京西面，比北京晚见到日出，可以说伦敦时 间比北京时间晚８个小时。此时惠灵顿时间为12点， 惠灵顿在北京东面，可以说惠灵顿时间比北京时间早 ４个小时。此时温哥华时间为16点，如果认为温哥华 在惠灵顿的东面，更早见到日出，那么温哥华时间比 北京时间早８个小时，是当天的下午；如果认为温哥 华在伦敦的西面，更晚见到日出，那么温哥华时间比 北京时间晚16个小时，是前一天的下午。
Outline Of Earth Science
地球科学概论
第二章 地球的天体运动
1 地理坐标系和大地测量 2 地球自转与时差和科里奥利现象 3 月球、潮汐和地球自转变慢 4 地球公转和米兰科维奇学说
地球概论第二章PPT课件
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• 观测到河外天体有系统性的谱线位移，而 且红移与距离大体呈正比。如果用多普勒 效应来解释、那么红移就是宇宙膨胀的反 映。
• 在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且 大都是 30%。用恒星核反应机制不足以说 明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理 论，早期温度产生很高，产生氦的效率也 很高，则可以说明这一事实。
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• 根据宇宙膨胀速度，以及氦丰度等，可 以具体计算宇宙每一具体历史时期的温 度。大爆炸理论的创始人之一的伽莫夫 曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝 对温度几度。1965年，在微波波段上， 果然探测到具有热辐射谱的微波背景辐 射，温度约3K。
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图2-4 光谱-光度图
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光谱-光度图通常也 叫赫罗图。它以恒 星的光谱型（或温 度）为横坐标，以 它的光度（或绝对 星等）为纵坐标， 每颗恒星按照各自 的光谱型和光度， 在图上占有一定的 位置。太阳位于主 星序的中部，可见 它是一颗很典型的 恒星。
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❖ 大爆炸的整个过程：
• 在宇宙的早期，温度极高，在 100 亿 度以上。物质密度也相当大，整个宇 宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、 质子、电子、光子和中微子等一些基 本粒子形态的物质。
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地球概论第二章1
两边取对数,且有 lg2.512=0.4，得：
m-m0=2.5(lgE0- lgE) m=-2.5 lgE
（2-2）
如果取零等星(m0=0)的亮度E0=1，则
（2-3）
普森公式，根据恒星的亮度E推算星等m。
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图2-3 光源的视亮度与其距离的平方成反比，距离增加1倍， 亮度便减为1/4
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五、 恒星的多样性
单星，双星，星团
变星，新星，超新星
巨星，超巨星，白矮星
脉冲星，中子星
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一、单星 双星 星团
• 1.单星：恒星单个存在的 • 2.双星：恒星成双成对的出现，在天球上 相距很近的两个恒星，组成的两个成员， 都叫子星，其中较亮的子星叫主星，另 一个叫伴星，如天狼伴星，开阳，辅
天体
太阳 月亮
视星等
-26.74 -12.7
金星
天狼星 北极星
-4
-1.45 2
肉眼可见的 最暗星
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连续几个星等的亮度成几何级数
若相邻两星等的亮度比率(级数的公比)为R，则
R5 =100 lgR = 0.4 5lgR=2 R=2.512
星等相差1等,恒星的亮度相差2.512倍 ； 星等以等差级数增大，亮度以等比级数递减； 太阳的亮度是一等星亮度的(2.512)27.74=1300 亿倍。
• • • • 1.恒星轨道运动 2.脉动 3.快速自转 中子星：由于恒星演化到完全，能量耗竭，若 经引力塌缩，其剩余质量大于某一极值时，电 子运动都不能抗衡原子核吸引力，就继续塌缩， 经逆β 衰变形成大量自由中子，致使恒星密度 很大，体积很小，形成中子星。 • 中子星体积小，直径只有几十公里，密度10亿 吨/立方厘米
地球科学概论 第2讲 行星及地月系
l 2 月球是如何形成的？【不同的观点】
p 分裂说 p 俘获说 p 同源说 p 碰撞说
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地月月系
l 月球
月月亮的南极地区
月月球的环形山山
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地月月系
l 月球基本参数
p 月地平均距离=384401±1km (约为地球半径的6 0倍，日地距离的1/389) p 月球大小：半径=1738km≈3/11 地球半径 p 质量=7.35×1025g≈1/81.3 地球质量 p 月球平均密度=3.34g/cm3 (地球平均密度=5.5 g /cm3 ) p 月球表面平均密度≈3.0g/cm3 p 表面平均重力=162.3伽≈1/6 地球表面平均重力 p 月球逃逸速度2.36km/s≈1/5 地球逃逸速度
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地球的潮汐运动
l 潮汐现象
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地球的潮汐运动
赤赤道面面与 公转轨道 面面夹角角
水水星 金金星 地球 火火星 木木星 土土星 天⺩王 海⺩王
0.01 177.36 23.45 25.19 3.13 26.73 97.77 122.53
太阳系的行行星
l 行星距离规律之一
p Titius-Bode 法则 (由里向外：行星轨道半径规律)：
l 木星
p 万古奇观：长达十六万千米的彗星列车撞击木星
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太阳系的行行星
l 土星
p “旅行者”拍摄的土星及土星环 p 18个卫星
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太阳系的行行星
l 土星
p “旅行者”从背后拍摄的土星
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太阳系的行行星
l 土星
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太阳系的行行星
l 行星运行规律
地球科学概论 第二章 行星地球简史
3、太阳系的起源
3. 3 太阳系及地球起源 a、灾变说 最早的灾变说是法国动物学家布丰（George Louis Leclerc de Buffon）在1745年提出的。 他认为太阳形成后，曾经有一个彗星“掠碰” （擦边而过）到它，同时碰出了不少物质。这些 物质一部分落回太阳，一部分脱离太阳的引力飞 走了，还有一部分则绕太阳旋转起来，后来形成 了行星。金斯（1916）认为，当另一颗恒星接近 太阳时，在太阳表面产生了很大的潮。正面的潮 很大，物质被经过的恒星拉出来，形成一个长条。 在这一恒星离开太阳时，长条内形成了所有的行 星。长条的中部较粗，两头较细，所以，由中部 物质形成的木星、土星较大。
1.1 宇宙起源
• ☆“红移现象”：发光星体接近观察者时，见到的星 光谱线向频率高的蓝光谱线移动，称为蓝移；当星 体远离观察者时，见到的星光谱线向频率低的红光 谱线移动，称为红移。 • ☆大爆炸：比利时天文学家勒梅特（G.E.Lemwtre） 和美国物理学家伽莫夫(1927年)。最初宇宙的全部 物质是集中“原始原子”里，它异常紧密、温度极 高（1032 K）。由于温度极高，基本离子间不能保持 永久平衡，一旦失去平衡，就会发生大爆炸，原始 原子迅速膨胀，在逐渐降温的过程中渐次演变成今 天的宇宙（15Ga）(星云、星系等)。在高温下为基 本粒子的物质，随着温度的降低，聚合成各类原子。 首先电子和质子合成氢原子，再合成氦（He）其它 元素从轻到重依次合成。太阳系是大爆炸10Ga后才 产生的。
3. 1 太阳系天体地质概况
类 木 行 星 和 类 地 行 星 的 内 部 构 造 示 意 图
类地行星
木星和土星
天王星和 海王星
3、太阳系的起源
3. 1 太阳系天体地质概况
（3）卫星 卫星是绕行星运行而本身不发光的天体。 迄今为止，已发现火星有卫星2个，木星有6个， 土星有23个，天王星有5个，海王星有2个，冥 王星有1个。月球是地球唯一的卫星。 月球的直径大致是地球的3/11，质量约为地球 的1/80。月球上没有河流、湖泊和海洋，也没 有大气，基本处于真空状态。
地球科学导论笔记摘要
地球科学导论笔记摘要第一章.宇宙中的行星地球●名词解释宇宙：广阔空间和其中所存在的各种天体及其弥漫物质的总称。
恒星：由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体。
双星：1、光学双星：只是方位角非常近，但实际距离很远的两颗星；2、联星：又称为“物理双星”，由两颗绕着共同的重心旋转的恒星组成；对于其中一颗而言，另一颗称为其伴星。
脉冲星：具有强磁场的快速自转的中子星。
不断发射短周期脉冲辐射是其基本特征。
超新星：超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。
超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。
这种爆炸都极其明亮，过程中所突发电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可持续几周至几个月（一般最多是两个月）才会逐渐衰减变为不可见。
演化后期，星壳和星核彻底分离。
球状星团：由成千上万甚至数十万颗恒星组成，外貌呈球形，越往中心恒星越密集。
疏散星团：是指由数百颗至上千颗由较弱引力联系的恒星所组成的天体，直径一般不过数十光年。
星云：由星际空间的气体和尘埃组成的云雾状天体。
天轴：将地轴无限延长。
黄道：太阳一年在天球上的视路径。
天顶：观察者正上方的天球点与观察者的直线。
赤经：通过天球两极与赤道垂直的坐标。
潮汐：日月引力的作用是地球上的岩石圈、水圈、大气圈分别发生周期性运动和变化的总称。
固体潮汐：固体地球在日月引力作用下弹性塑性形变。
海洋潮汐：海水在日月引力作用下引起的海绵周期性升降、涨落、进退等。
地轴转动：地球像陀螺一样做锥式运动，周期2万6千年，使得地轴所指方向发生变动，从而引起地极的移动和北极星的更替。
●太阳黑子活动低迷时，地球上冷暖空气交汇频繁，降水增多，导致温度降低；太阳黑子活动活跃时，地球上冷暖空气交汇不频繁，降水减少，导致温度升高。
●成为行星的三个条件：①围绕恒星转动②质量足够大③运行轨道附近无其他天体冥王星被剔除出九大行星而成为矮行星是因为不符合条件②③。
第二章.宇宙、地球的起源与演化●名词解释红移：天体光谱向长波（红）端位移，天体光谱显示的红移越大，天体距比距离越远，退行速度越大；蓝移：与红移相反。
南京大学 地球科学系统概论 02宇宙起源
参考书
1. 《从宇宙大爆炸谈起——元素的起源与合成》 1998，柴之芳，湖南教育出版社。 2. 《时间简史》 2001，[英]史蒂芬·霍金，湖南科技出版社。 3. 《陨石、行星、太阳系》 1989，[法]C.J.阿莱格尔，地质出版社。
宇宙化学演化史
宇宙中有近100种化学元素，实际上只有其中的10种（氢， 氮，氧，硅，铁，镁，碳，钠，钾，磷）起重要作用； 这 些 元 素 的 各 种 各 样 的组合构成了大大小小的分子，晶 体……，构成了整个宇宙化学基础的化合物。这些化合物的种类 决定了它们的化合方式和结构，而不是组成化合物的化学元素； 化学元素天然丰度与根据化学元素原子序数实测丰度的关系 曲线是研究自然物质和解释地球起源的出发点。
【4. 宇宙化学的演化史】
元素是大爆炸的产物 氢燃烧—星际核合成 氦燃烧—通往重元素的桥梁 恒星离开主序星，移向红巨星区（或白矮星区）
4He+4He→12Be 4He+4He→12C+γ
>1000万度 >1亿度
碳燃烧和氢燃烧—合成从氖到硫的元素
12C+12C 12C+12C 12C+12C
用黑格尔抽象法
苹果…物质…存在…有和无。 从地心说到日心说 亚里斯多德–托勒密 哥白尼 第谷–开普勒 牛顿
月食，北极星位置
托勒密(Ptolemy，公元90～168) 地心说体系
哥白尼
（ Copernicus ， 1473 ～ 1543）和日心说体系
【1. 我们的宇宙图象】
观察与解释——从开普勒到牛顿
j门捷列夫周期表和对地球化学元素的分类门捷列天元素周期表和元素的地球化学分类亲气和亲水元素亲硫元素亲铁元素亲石元素根据沉淀假说的地球及其在吸积后的原始大气的结构物质分异示意图图中示出了储层形成的速度与时间的关系地中在首批生命出现宇宙大爆炸前寒武纪前太阳系宇宙历史时期地史时期15000ma宇宙大爆炸以来的年代学综合图习题二如何用冷凝模型来解释太阳系中行星的分布和结构
地球科学概论 第二章 行星地球简史PPT课件
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3、太阳系的起源
3. 1 太阳系天体地质概况
（2）行星 类地行星：包括水星、金星、地球和火星。
其特点：距太阳近，体积小，质量小，密 度大，自转慢，卫星少。 类木行星：包括木星、土星、天王星和海王 星。其特点：距太阳远，体积大，质量 大，密度小，自转快，卫星多，多具星 环。 冥王星具类地行星的某些特征。
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太阳系主要天体的特征
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 太阳 月球
距太阳平均距离 (106km)
公转周期 (地球日或年)
自转周期 (地球时或日)
57.8 108.2 149.6 227.9 778.3 1427 2870 4497 5900
88日
224.7 日
365.3 日
95.2 14.6 17.2 0.0016 332830 0.012
0.7 1.6 1.655 1.084 1.434 3.36
-168 -183 -195 -217 5540 100
1.15 1.15 1.12 0.04 27.9 0.17
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类木行星
2
1
0
0
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3、太阳系的起源
3. 1 太阳系天体地质概况
687时
59日
-243 日
23.9时 24.6时
11.86 年
9.9时
29.46 年
10.4时
84年
~10.8 时
164.8 年
16时
248年 6.4日
27日
365.3 日
27.3 日
赤道直径 (km) 4847 12118 12756 6761 142870 119399 51790 49494 1280 189000 3460
中国地质大学 地球科学概论 教学课程PPT part2
拉普拉斯(place, 1749拉普拉斯(place, 17491827)
在一本科普读物《宇宙体系论述》的附录中，对 太阳系的形成，作出了自己的解释并广为流传 拉普拉斯虽没看到过康德的书，但他自己独立提 出的见解却与康德大同小异，而且充实了星云说 旋转星云析出圆环，圆环一次又一次地被分出来， 并分别凝聚结成行星，行星周围的卫星也有着类 似的形成过程 星云中心部分则收缩成为太阳（不知热核反应）
在一本科普读物宇宙体系论述的附录中对太阳系的形成作出了自己的解释并广为流传拉普拉斯虽没看到过康德的书但他自己独立提出的见解却与康德大同小异而且充实了星云说旋转星云析出圆环圆环一次又一次地被分出来并分别凝聚结成行星行星周围的卫星也有着类似的形成过程星云中心部分则收缩成为太阳不知热核反应太阳和行星的单位质量的角动量应该是一样的但实际上相差近100倍原始太阳随银河系公转在经过有大量星际物质弥漫的空间时将它们吸引在周围成为行星的物质来源的用外来物质形成的行星角动量可以和太阳不同太阳可以通过磁场的作用把自己的一部分角动量转移给形成行星和卫星的云团电磁场的作用能说明在太阳系形成的过程中从中心抛出物质的质量虽不多但带走的角动量可以很多天是气的集合地是土的集合古代贤哲的卓识2020世纪世纪3030年代末天文观测证实年代末天文观测证实这些气体主要是氢和氦
爆炸后100万年到20 爆炸后100万年到20亿年 100万年到20亿年
逐步形成各类天体星系
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怎麽能证明150 怎麽能证明150亿年前发生过这 150亿年前发生过这 样的大爆炸呢？ 样的大爆炸呢？
爆炸形成的宇宙一直在降温，恒星是在降到 40000°K以下时才开始形成 现在测得最老的星系的年龄都只有100多亿年， 符合这个理论的推断。 特别是盖莫夫(G.Gamow，1904-1968)预言： 在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波 辐射，至今还存在于宇宙空间中，其温度应 已降低到只有绝对温度几度。
地质大《地球科学概论》复习要点
《地球科学概论》复习要点（地质学专业使用）第一章绪论1．地球科学及其相关学科举例。
2．地质学的定义。
地质学大约从何时开始诞生？依据？3．举例说明地质学的两大目的（索宝与防害）。
4．地质学的研究方法与特征：大自然是实验室与博物馆，对基础学科的依赖与促进，现实主义原则（将今论古与以古鉴今）。
5．均变论的要点和代表人物。
6．地质作用及其能：内力地质作用（地点，主要能）、外力地质作用（地点，主要能），辅助能。
第二章宇宙与行星地质学1．宇宙、星系、银河系、太阳系的基本概念。
2．太阳系的七大类成员。
3．行星的定义，“八”大行星的相对位置与大小次序（冥王星的特殊性与地位）。
4．类地行星与类木行星的基本特点与差异。
5．自转方向相反的行星（据表2.2）、自转轴与黄道面交角特大的行星。
解释原因。
6．公转轨道偏心率大的两个行星。
7．内外行星的密度差异，密度最大的星球是哪个？密度是多少？8．为什么地球现在是最适宜生命存在的行星？9．小行星的轨道位置、成因。
为什么形状特殊？补充火星探索最新进展（水）？10 彗星的基本特征（头、尾、核、发等），彗星在天空中的方向及其原因。
11 月亮的地理组成：月海、月陆、月壤、撞击坑等。
补充月球含水的最新成果？12 陨石与流星：陨石的分类及其组成（铁、石、石铁；球粒、非球粒）。
13 为什么月球表面岩石和陨石的年龄可以达到45.5—46亿年，而地球表面的岩石基本上都小于42亿年？14 太阳的表面温度。
为什么月壤中保存了氢离子，而地球表面土壤中却不能？15 太阳系的几个有趣的规律：Titius—Bode Rule与行星轨道分布；万有引力；Kepler’s 三个定律：第一定律、第二定律、第三定律。
用行星的某些规律解释上述定律。
16 太阳系起源最著名的假说—星云说。
17 地球的形状特点。
用两极与赤道半径的差异说明之。
给出自己的解释。
第三章元素与矿物1．元素的基本概念：原子、质子、中子、同位素、放射性同位素、稳定同位素、半衰期。
地球科学概论第二章宇宙与行星地质学
木星表面有一个大红斑，从东 由氨冰组成，颜色鲜明，叫做
到西有40000千米，从北到南 带；暗区的云层由氨化物组成，
有13000千米，面积大约4.5亿 叫做带纹。氨化物有各种颜色：
平方千米。目前认为它是一个 白色、橙色、褐色，但大部分
永不停息的旋风，它的地范球科围学概可论第二章是宇宙红与棕行星色地 。
目前发现卫星数 63（2005-3-4）
木星内部是由铁和硅组成的
反射率
0.52
固体核，称为木星核，温度 高达30000℃。
;>100
大气组成
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
H2 86％，He 13％ CH4 0.21％
木星是人类迄今为止发 现的天然卫星最多的行 星，目前已发现63颗卫 星，俨然一个小型的太 阳系。1610年1月，伽利 略最早以望远镜发现木 星最亮的四颗卫星，并 被后人称为伽利略卫星。 它们环绕在离木星40－ 190万千米的轨道带上。
逃逸速度(千米/秒2)
赤道自转周期(日)
赤道对轨道斜角(°)
目前发现卫星数
金星密度与地球相近，因此推测 它的内部很可能存在与地球类似 的铁质内核，而且内核中至少有 一部分处于熔融状态，金星上的
反射率 平均地表温度(℃) 大气压力(巴) 大气组成
构造活动非常活跃。 地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
19.218 0.77 83.747 14.535 4.007 1.318 8.69 21.3 17.24 97.86 27 0.51 12.8 >>100 H2 83％， He 15％， CH4 2％
天王星 有27颗 天然的卫星，第 一颗和第二颗 (泰坦尼亚和欧 贝隆)是1787年 发现的，另外两 颗艾瑞尔和乌姆 柏里厄尔是在 1851年发现的。 到了1948年第五 颗卫星米兰达才 被发现。
地质大《地球科学概论》(双语)教学大纲
《地球科学概论》（双语）教学大纲课程学时：64学时（含实验12学时）学生对象：地质学专业学生一、课程目的与要求：本课程的理念是瞄准国内外地学前沿，夯实地学专业基础。
目的在于使学生理解地球科学的基本理论，掌握某些必备的基本技能。
课程较为详细地介绍宇宙与行星地质、地球的演化史与地质年代，地壳的物质组成（矿物和岩石），各种内力与外力地质作用，地壳运动与地质构造，人类活动与环境保护等多方面的基础知识。
考虑到本课程的授课对象是地球科学系的学生，不仅要掌握基础理论，而且要掌握一定的基本技能，因此要强调实际操作能力的训练，读图、作图与鉴别重要的矿物与岩石等需要加强。
为了避免实验与讲授脱节，将实验课并入到主讲课之中，实行讲授、实验和电化教学为一体的一体化教学法。
因此对教学标本和实验室的要求比较高。
为了实现本课程的长远目标一“两个双接轨”，即专业与语言双接轨、国内与国外双接轨，本课程实行双语教学。
主讲教师以英语授课为主，根据学生的英语能力适当加入中文注释或解释。
基于上述理由，本课程对主讲教师和学生的英语和综合能力要求都很高。
二、课程内容与学时分配：第一章绪论（2学时）第二章宇宙与行星地质学（2学时）（一）太阳系的主要成员（二）行星地质学第三章矿物（含实验，共6学时）（一）晶体与矿物的基本性质（二）常见矿物（自然元素矿物、硫化物、氧化物、卤化物、含氧岩）第四章岩浆岩（含实验，共4学时）（一）岩浆作用的类型（二）火山作用的规律性以及火山对地球环境的影响（三）侵入作用、岩浆分异、岩浆岩的结构构造（四）常见的侵入岩和喷出岩的识别第五章外力地质作用与沉积岩（含实验，4学时）（一）外力地质作用的能源和方式（二）沉积岩的基本特征（三）常见沉积岩的识别第六章变质作用与变质岩（含实验，4学时）（一）变质作用的基本特征（二）变质作用的基本类型和常见岩石第七章地质年代和地球的演化历史（4学时，含化石实验课）（一）相对地质年代（二）同位素地质年代（三）地球的演化史和地质年代表（四）最常见的生物化石的识别第八章地震和地球层圈（4学时）（一）地震波的类型和传播特征（二）地震灾害、地震预报和防震措施（三）地球层圈的基本特征（四）地球的重力和地壳均衡第九章地壳运动与地质构造（4学时）（一）地壳运动与岩石变形的关系（二）褶皱构造（三）断裂构造（四）地层的接触关系第十章大地构造学发展史与板块构造学（4学时）（一）水成论与火成论（二）渐变论与灾变论（三）固定论与活动论（四）板块构造理论的兴起与现代技术发展（五）板块构造要点第十一章风化作用（2学时）（一）风化作用的类型（二）风化作用的影响因素（三）风化作用的结果第十二章河流的地质作用（4）（一）概述（二）河流的侵蚀作用（三）河流的搬运作用（四）河流的沉积作用（五）河流的演化与地质构造第十三章冰川的地质作用（4）（一）概述（二）冰川的剥蚀作用（三）冰川的搬运作用（四）冰川的沉积作用（五）冰川发育与全球气候第十四章地下水的地质作用（4）（一）概述（二）地下水的类型（三）地下水循环系统与地质作用（四）地下水的开发与环境保护第十五章海洋的地质作用（4）（一）概述（二）海水运动的基本特征（三）海底沉积作用第十六章湖泊与沼泽的地质作用（2）（一）概述（二）湖泊的地质作用（三）沼泽的地质作用（四）湖泊和沼泽演化第十七章风的地质作用（2）（一）概述（二）风的剥蚀、搬运与沉积作用（三）沙漠化、黄土沉积与地表环境变迁第十八章块体剥蚀作用（2）（一）概述（二）块体剥蚀的类型（三）块体剥蚀与地表环境第十九章人类生存与地球环境（2）（一）问题列举（二）讨论三、考核方式笔试占70%—80%,实验课标本鉴定考试以及平时成绩占20%--30%°四、教科书、参考书（一）教科书1.uHongbo,2006,地球科学概论（AnOut1.ineofEarthSciences）（高等学校双语教学用书）。
地球科学知识：研究行星地质学
地球科学知识：研究行星地质学地球科学是一门研究地球的构成、演化和地球上所有生命的科学。
其相关领域包括地球物理学、地球化学、地质学、气象学、海洋学、地球生物学等多个学科。
在这些领域中，研究行星地质学是一项重要的领域，它关注的是行星表面的构成、演化和变化规律，以及促成这些变化的力量和过程。
行星地质学的起源可以追溯到20世纪60年代的月球探测任务，随后又扩展到太阳系内的其他行星，如火星和金星，以及其他星系的行星。
它的研究范围包括行星的地形、地貌、岩石组成、天气和大气环境，以及与其他星球之间相互作用的情况。
为了了解行星地质学，我们需要先了解一些基本概念。
第一，行星的构成是多样的。
行星的内部结构和组成因行星大小、密度、温度等不同而各异。
例如，地球具有岩石质外层和金属质内层的分层结构，而月球的内部就只有一层。
此外，内部温度对行星的演化和运作起着至关重要的作用。
内部有活跃火山的行星会表现出不同的行星地质学特征。
第二，行星的地形/地貌是多样的。
随着时间和标志性事件（如流星坑）的发生，行星的地貌会发生改变。
在地球上，山脉、峡谷、平原、河流、湖泊、海洋等自然地貌都是由地质过程的长期作用和短期扰动造成的。
不同的行星有不同的地貌，例如火星上有巨大的峡谷和剧烈的风暴，金星则有巨大的板块运动和火山喷发。
第三，行星的天气和大气环境也是多样的。
气象学是研究天气的科学，它可以帮助了解行星的大气循环、风暴、云、尘暴等现象，这些都会影响行星地质学的形成和演化过程。
例如，地球上的火山喷发可能会释放大量的二氧化碳，影响地球的大气环境、气候和生态系统。
类似地，太阳系中其他行星的大气环境也会影响行星地质演化，例如木星的大气环境对其卫星的表面产生强烈的现象。
第四，行星的内部和外部环境之间存在相互作用。
行星地质学的研究不仅关注行星内部的物理、化学、热力学过程，同时也需要考虑行星与其他物体之间的相互作用。
例如，行星撞击可以改变其自行轨道和表面形态，这将导致行星地质学发生不同的演变轨迹。
地球概论第二章 地球的宇宙
巨星或超巨星
原恒星
巨星或超巨星可能爆 炸成为超新星
质量最大的恒星遗留物 会形成黑洞， 会形成黑洞，即使光也 无法从黑洞中逃逸出来
超新星
小型和中等恒 星会变成红巨 星，而后又会 变成白矮星
白矮星
遗留物会变 成中子星
耗尽能量后就 变成黑矮星
黑洞
黑矮星
中子星
4、基尔霍夫定律：凡能在高温发某种光的物体，也能在低温发某种光 5、恒星光谱的作用：类似基因密码一样，了解恒星的物种性质和化学成分。
多普勒效应
1、恒星的亮度和视星等（m） 恒星的亮度：地球上接收到星光的强弱 视星等（m）：恒星亮度等级 星等按等差级数增大，亮度便成等比级数递减。 只要有明确的零等星和它的标准量度，就可以根据恒星 亮度推算其星等。 仅从亮度是看不出恒星的真实亮度的。 2、恒星的光度和绝对视星等（M） 光度：表示恒星本身发光能力强弱 绝对星等（M）：表示天体光度的等级。（也叫绝对视 星等），在标准距离（10秒差距=32.6光年）F的恒星的亮 度，称绝对亮度，其星等叫绝对星等。
恒星的定义：由炽热的气体组成，能够自身发光 的球形或者类似球形的天体。 特征：
1、固定：（除太阳外），相对位置几乎不变，因而形成星座 2、质量大：自引力大形成球形或者类似球形 3、自行：视向速度和切向速度
视向速度：沿观测者视线的分量（离观 测者远去为正，向观测者接近为负）。
切向速度：同视向速度相垂直的分量， 它表现为恒星在天球上的位移，并且被 叫做自行。
第二章 地球的宇宙环境
第三节 恒星和星系
201
一、宇宙中物质的形态 二、恒星及其自行 三、恒星的发光和光谱 四、多普勒效应 五、恒星的亮度等级 六、恒星的多样性 七、恒星的演化
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轨道半径(天文单位) 1.5237
轨道对黄道斜角(°) 1.85
公转周期(年)
1.8807
质量(相对于地球) 0.1074
半径(相对于地球) 0.532
平均密度(克/厘米3) 3.91
表面重力(米/秒2) 3.69
逃逸速度(千米/秒2) 5.0
赤道自转周期(小时) 24.623
赤道对轨道斜角(°) 25.19
逃逸速度(千米/秒2)
赤道自转周期(日)
赤道对轨道斜角(°)
目前发现卫星数
金星密度与地球相近，因此推测 它的内部很可能存在与地球类似 的铁质内核，而且内核中至少有 一部分处于熔融状态，金星上的
反射率 平均地表温度(℃) 大气压力(巴) 大气组成
构造活动非常活跃。 地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
0.7233 3.39 0.6152 0.8150 0.949 5.20 8.87 10.4 -243.02 177.4 0 0.65 482 92 CO2 96.5％
N2 3.5％
3、火星（Mars）
火星是距离太阳第四远的 行星，火星上有明显的四 季变化，这是它与地球最 主要的相似之处。但除此 之外，火星与地球相差就 很大了。火星大气十分稀 薄，密度还不到地球大气 的1%，因而根本无法保存 热量，这导致火星表面温 度极低。
第二章 宇宙与行星地质学
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
第一节 宇宙探索的历史
一、从天圆地方到地球是球体
天道圜(圆)，地道方， 圣王法之，所以立上下 (上君下臣)。
——《吕氏春秋》
敕勒川，阴山下。 天似穹庐，笼盖四野。 天苍苍，野茫茫。 风吹草低见牛羊。
——北朝乐府民歌
毕达哥拉斯（前571-前497）率先提出了大地是一个圆球的想法;
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
火星上存在大量的冰，两 极都存在冰盖，主要是固 态的CO2，少量是冰。
火星上四季分明，夏季冰盖缩小，而冬 季冰盖可以前进到南北纬40°左右，另外 在一些陨石坑里也有冰的存在。
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
火星上曾有过洪水，地 面上也有一些小河道， 十分清楚地证明了许多 地方曾受到侵蚀。在过 去，火星表面存在过干 净的水，甚至可能有过 大湖和海洋。但是这些 东西看来只存在很短的 时间，而且据估计距今 也有大约四十亿年了。地球科学概论第二章宇宙与行星地
天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。
木 星 水金地 火 星星球 星
土 星
天
海冥
王
王王
星
星星
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
类地行星特点：
密度大 体积小 自转慢 卫星少 硅酸盐组成 固体外壳
类木行星特点：
密度小 体积大 自转快 卫星多 气体组成 固体内核
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
亚里士多德（前384-前322）把地球摆在他设想的宇宙体系中心;
埃拉托色尼（前276-前196）首先观察了地面弯曲;
张衡（78-139年）从月蚀弧形的阴影边缘推断大地是圆的;
1519年9月 麦哲伦（1480-1521）环球航行 1687年7月 牛顿（1642地-球17科2学7概）论第地二球章宇转宙与动行星产地生惯性离心力
二、 类地行星及其卫星
类地行星最为显著的特征是火山作用十分普遍，表现 在玄武质熔岩的喷出，而且其火山作用的产物性质十 分相似，说明这些行星具有相近的原始成分。
1、水星（Mercury）
水星是距离太阳最近的行星，距离 太阳5800万公里，白天表面温度可 达430℃，也是体积最小的行星，直 径4880km，只比月球略大一些。水 星是一个没有生命和水的多岩石星 球，表面和月球一样也布满了凹凸 不平的陨石坑。
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
0.3871 7.00 0.2408 0.0553 0.382 5.43 3.70 4.4 58.646 0.1 0 47.88 0.106 179 427 -173 氦 98％ 氢 2％
2、金星（Venus）
金星是距离太阳第二近 的行星，它与地球在体 积、质量、密度和重量 上非常相似，可以算作 是地球的姊妹星。而事 实上金星与地球非常不 同。而一直以来，金星 都被卷曲的云层笼罩在 神秘的面纱中。
人类的一大步
“勇气”号火星车
地球科学概论第二章宇宙与行星地
“卡西尼”号木质学星探测器
“金星快车” 探测器
第二节 太阳系的主要成员
一、太阳系简介
类地行星：水星、金星、
太阳 地球、火星
行星 类木行星：木星、土星、
太阳系 卫星 天王星、海王星
彗星 陨石
矮行星：冥王星、谷神星、 厄里斯星
行星指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使
金星分别在早晨和黄昏出现在天空，古代占星家一直认为存 在着两颗这样的行星，于是分别将它们称为“晨星”（启明星） 和“昏星”（长庚星）。
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
轨道半径(天文单位)
轨道对黄道斜角(°)
公转周期(年)
质量(相对于地球)
半径(相对米/秒2)
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
在所有行星中，水星的核 心结构和地球最像，可能 也是巨大的铁球。
轨道半径(天文单位) 轨道对黄道斜角(°) 公转周期(年) 质量(相对于地球) 半径(相对于地球) 平均密度(克/厘米3) 表面重力(米/秒2) 逃逸速度(千米/秒2) 赤道自转周期(日) 赤道对轨道斜角(°) 目前发现卫星数 平均轨道速度(千米/秒) 反射率 平均地表温度(℃) 最高地表温度(℃) 最低地表温度(℃) 大气组成
质学
二、从地球中心说到太阳中心说
天地之体，形如鸟卵——张 衡 亚里士多德和 托勒密的（1473－1543） 的地球中心说
哥白尼（1473－1543）、 布鲁诺（1548－1600）和 伽利略（1564－1642） 的太阳中心说
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
三、从地球到宇宙
Sputnik
Apollo 11
目前发现卫星数
2
反射率
0.150
平均地表温度(℃) -63
最高地表温度(℃) 20
最低地表温度(℃) -140
大气压力(巴)
0.007
大气组成
地球科学概论第二章宇宙与行星地 质学
CO2 95.32％; N2 2.7％; Ar 1.5％; O2 0.13％ CO 0.07％; H2O 0.03％