地球概论第二章1
地球概论复习资料60651
地球概论复习提纲地球概论复习提纲第一章地球和天球第一节地球和地理坐标概念：地轴：地球的自转轴叫地轴.地极:地轴通过地心，它同地面相交的两个断点，是地球的两极，分别叫北极和南极。
经线：一切通过地轴的平面同地面相割而成的圆，都是经圈，它们在南北两极相交，并被等分为两个半圆，这样的半圆叫经线。
纬线：一切垂直于地轴的平面同地面相割而成的圆，都是纬线.本初子午线：通过英国伦敦格林尼治天文台的那条经线，被公认为本初子午线，即0°经线.纬度（线面角）：本地法线同赤道面的交角就是所在地的纬度。
一地的纬度，就是这个地点相对于赤道面的南北方向和角距离.经度（两面角）：一个是本地子午线平面，另一个是本初子午线平面两个平面的夹角，即为本地经度。
理解：南北方向是有限方向;东西方向是无限方向。
理论上“亦东亦西”，实际上“非东非西”。
地球自转自西向东，北半球逆时针，南半球顺时针。
地理坐标系第二节天球和天球坐标概念：天穹：人们所能直接观测到的地平之上的半个球形的天空。
天球:天球就是一地心为球心，以任意远为半径的一个假象球体。
地平圈：地平圈是通过地心，且垂直于当地铅垂线的平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。
天赤道：天赤道是地球赤道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆.黄道：黄道是地球公转的轨道平面的无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。
白道：月球轨道在天球中的投影。
天顶、天底（Z、Z’）：地平圈的两极是天顶和天底。
天南极、天北极（P、P'）:天赤道的两极是天北极和天南极。
黄北极、黄南极（K、K,）：黄道的两极是黄北极和黄南极。
子午圈：通过南点和北点的平经圈卯酉圈：通过东点和西点的平经圈天球大圆的两极：地平圈--天顶（Z）、天底（Z’）子午圈--东点、西点天赤道一一天北极（P）、天南极（P’）卯酉圈--南点、北点黄道一-黄北极（K）、黄南极（K,）六时圈-一上点（Q）、下点（Q'）天球大圆的交点：子午圈和地平圈--南点、北点子午圈和天赤道--上点、下点子午圈和卯酉圈--天顶、天底子午圈和六时圈一一天北极、天南极天赤道和地平圈一一东点、西点天赤道和黄道一一春分、秋分第1页共6页地球概论复习提纲记忆：天球坐标对照表计算:北极高度二地理纬度二天顶赤纬恒星时二赤经+时角地平坐标：E、S、W、N四点高度均为0，方位分别为270°、0°、90°、180°。
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
地球的宇宙环境
美国巴林杰陨石坑
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陨铁
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南极陨石
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本节结束！
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火流星
流 星 雨 流 星 暴
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个别特别巨大的流星体，在持续燃烧过程中，穿过整个大气 层，一直降落到地面，这叫做陨星。
按照化学组成的不同，陨星分为石陨星（亦叫陨石）、铁陨 星（亦叫陨铁）和石铁陨星。
204 太阳系
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16—17世纪初，即欧洲“文艺复兴”时代，天文学摆脱了 托勒密的“地心”宇宙体系，创立了哥白尼的“日心”宇 宙体系。
托勒密的地心体系
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哥白尼的日心体系
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HENAN INSTITUTE OF EDUCATIONຫໍສະໝຸດ 《地球概论》精品资源共享课程木
土
星
星
天 王 星
海 王 星
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四、彗星
1、 彗星的轨道形状
主要有三种类型：椭圆状——称周期彗星。如哈雷彗星。抛
物线和双曲线状——称非周期彗星。
2、彗星组成结构：由彗核、彗发和彗尾组成。
彗 星 轨
彗 核
道
沈振剑 制作
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● 第三定律（又叫周期定律）：任何两个行星绕太阳公转的周期的平 方之比，等于它们与太阳的距离的立方之比。
地球概论
主讲人：黄勇奇
黄冈师范学院 2010.09
地球概论 章节目录
第一章 地理坐标与天球坐标 第二章 地球的宇宙环境 第三章 地球的运动 第四章 地球运动的地理意义 第五章 地球和月球 第六章 地球的结构和物理性质
第一章 地理坐标与天球坐标
第一节 地理坐标
经线和纬线
一、 地球上的经线和纬线
地球
经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终面；
图1-4 经度和纬度 纬度是线面角，即本地法线与赤道平面的交角； 经度是两面角，即本地子午面与本初子午面的交角。
经线都是大圆，纬度间隔大体相等： 1°约折合111km。 纬线是大小不等的圆 经度的间隔，随纬度增高而减小； 与纬度的余弦成反比。
是半球和扁球。
地平圈
天底
图1-7 天球示意图 天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天 球上有它们的投影。
日心天球
地心天球
天球的视运动 天球周日运动: 对于地球观测者,天球围 绕我们以与地球自转相 反的方向（向西），和 相同的周期（1日）旋转； 周日圈：天体周日运动 行经的路线，天体愈近 天极周日圈愈小，反之 亦然。
• 由于地球自转而随同整个天球的运动， 方向向西，日转一周； • 由于地球公转而相对于恒星的运动， 方向向东，年巡天一周。
图1-10 天球的视运动
左：地球公转和太阳周年运动，二者都向东。
右：地球自转和天球周日运动，前者向东，后者向西。
天球上的圆和点
图1-11 天球大圆的交点和远距点
左:地平圈与天赤道的交点（东、西）和远距点(南、北、上、下)；
图1-13 天球上的距离
二、天球坐标 球坐标系的一般模式 以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形； 纵坐标即纬度；
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。
地球概论第三版读书笔记(一)
地球概论第三版读书笔记(一)地球概论第三版读书笔记简介《地球概论第三版》是一本介绍地球科学基本概念和原理的教材，适合地球科学、环境科学等相关专业的学生阅读。
第一章：地球的形成和演化•地球的形成：–天体碰撞和凝聚–地幔和地核的分化•地球的演化：–大陆漂移和板块构造–生命的起源和演化第二章：地球科学的研究方法•地球科学的三大研究方法：–实地观察和野外考察–实验室分析和模拟–数学和计算机模型•应用地球物理、地球化学、地质学等学科方法解决实际问题第三章：地球内部的构造和物质组成•地球内部的结构：–地壳、地幔和地核–区分内地球和外地球的界面•地球物质组成：–元素和化合物–岩石和矿物第四章：地震和地震波•地震的发生和机理：–地震带和地震中心–断层和弹性波•地震波的类型和特征：–纵波和横波–体波和面波•应用地震波进行地球内部结构研究和地震预警第五章：板块构造和大地构造学•板块构造理论：–构造板块和板块边界–大陆漂移和海底扩张•大地构造学方法：–测量地球形状和大小–测量地球重力场和地磁场•应用板块构造和大地构造学研究地球的演化和自然灾害第六章：地质年代和地球的历史•地质年代划分：–相对年代和绝对年代–放射性同位素年代测定•地球历史重要事件：–生命的起源和演化–Earth Impact事件和生灭大事件•应用地质年代和地球历史研究地球的演化和资源勘探总结本书介绍了地球概论相关的基本概念和原理，通过对地球的形成、演化、构造、历史等方面的介绍，帮助读者全面了解地球科学的研究方法和应用。
第七章：地表和水文地质•地表地貌类型：–山脉、高原、丘陵、平原等–冰川、沙漠、海岸等特殊地貌•水文地质特征和应用：–地下水和地下水循环–水资源的评估和开发利用第八章：矿产资源和矿床形成•矿产资源的分类和特征：–金属矿产、非金属矿产、能源矿产等–矿产资源的分布和开采•矿床形成机制和类型：–热液矿床、沉积矿床、岩浆矿床等–应用地球化学和地球物理方法勘探和评价矿床第九章：环境地质和地质灾害•环境地质和环境演变：–自然和人为因素对环境的影响–地质灾害治理和预防•地质灾害类型和特征：–地震、滑坡、泥石流、地面塌陷等–应用地质灾害评价方法预防和减轻地质灾害的风险第十章：全球变化和地球系统科学•全球变化和全球变化研究：–人类活动和自然因素对气候、海洋、生态等方面的影响–全球变化研究的方法和意义•地球系统科学和地球系统模型：–描述和模拟地球物理、生物和化学过程–应用地球系统科学和地球系统模型研究全球变化和环境影响总结本书介绍了地球概论中与地球科学相关的研究领域，通过对地表和地下、资源和环境等方面的介绍，帮助读者全面了解地球科学的应用和意义，以及地球科学对我们生活和未来的影响。
地球科学概论 第二章 地球
地壳均衡：地壳为适应重力的作用而不断调整 达到平衡的现象。 一般来说，重力异常越高，地壳越薄，莫霍面 越浅，反之，地壳越厚，莫霍面越深。这种现象反 映了地表质量的过剩(地形隆起)由地壳深处质量亏 损(莫霍面的下凹)所补偿。
普拉特模式
均衡学说机制示意图 （据B.Mears,1979）
艾里模式
普拉特模式(pratt model)：组成高山的岩石密 度与平原上的岩石密度有差异，在一定补偿深度上质 量是相同的。地壳处于均衡时，柱体高出海平面越多， 其密度越低。它们均漂浮在密度更大的均一物质上 (地幔)，补偿面是水平面；而上界面高低不平，其密 度小者最高。
新西兰地震学家
2、地球内部压力及其变化 地内压力随深度而增大： 地球内部的压力是指不同深度上单位面积上的 压力，实质上是压强，压力计算公式如下： P=ρ×g×h 如果重力加速度近似取10 ，则深度增加1km， 地表压力增加27Mpa。(1Mpa=10.2kg/cm2=106N/m2)， 计算表明： 地下10km处压力3×103atm； 35km处压力为10×103atm； 2900km处压力150×103atm； 地心处压力350×104atm，相当于每平方厘米上 承受3000多吨压力。
根据地震资料获得的波速度变化曲线，在地球表面， 纵波速度从5.16km/s，向深处逐渐增加，最突出的变化位 于2900km处，此时纵波速度突然由13.64km/s突然降至 7.98km/s，向深处又缓慢升高。横波速度由7.23Km/s突然 消失，并且在界面上出现明显的反射、折射现象。 进一步分析可以发现，在大约35km、70km、1000km以 及4600km等深度，波速度都有明显变化，这意味着有很多 物质密度不同的分界面。
大洋中脊平均热流值大于8J/(cm2.s)； 大洋盆地约为5.4J/(cm2.s)； 造山带和火山活动带可高达9J/(cm2.s)； 平原区一般为3.8-5.4J/(cm2.s)。 这种不均匀分布表明地球表层活动区为热地壳， 而稳定区为冷地壳。
地球概论第三版答案
地球概论第三版课后练习参考答案第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案1.1 地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆……1.2 地球上的方向（地平面）：南北极、南北半球、东西半球、东方西方2.1 引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2.2 天球坐标：天球大圆及其两极地平圈：Z、Z′；子午圈：E、W；天赤道：P、P′卯酉圈：S、N；黄道：K、K′；六时圈：Q、Q′2.3 天球坐标：天球大圆的交点：子午圈与地平圈：S、N；子午圈与天赤道：Q、Q′子午圈与卯酉圈：Z、Z′；子午圈与六时圈：P、P′天赤道与地平圈：E、W；天赤道与黄道：^、d黄赤交角（ε=23°26′）2.4 第一赤道坐标系：时角，右旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）相联系，天球周日运动方向向西，时角向西度量。
第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系，太阳周年运动方向向东（地球向西），赤经向东度量。
2.5 第二赤道坐标系（δ, a）、黄道坐标系（b, l）均以^为原点，所以有：^（0°、0h）、^（0°、0°）2.6 在黄道坐标系中：P（90°-ε，90°）；在第二赤道坐标系中：K（90°-ε，18h）2.7 西南方半空（地平坐标系）2.8 当δs=hs，ts= As时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重合在一起）2.9 已知：S＝t^＝aQ=6h38m，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋a★有：a★=-15h12m（8h48m）2.10 t＝2h39m2.11 90°-35°+ε=78°26′，90°-35°+ε=31°24′2.12（答案顺序）太阳黄纬（b）、太阳黄经（l）、太阳赤纬（δ）、太阳赤经（a）春分（^）：0°、0°、0°、0h；夏至（a）：0°、90°、ε、6h秋分（d）：0°、180°、0°、12h；冬至（g）：0°、270°、-ε、18h2.13（答案顺序）高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角（t）、赤经（a）天顶Z：90°、任意、31.5°、0h、9h5m；天底Z′：-90°、任意、-31.5°、12h、21h45m天北极P：31.5°、180°、90°、任意、任意；天南极P′：-31.5°0°、-90°、任意、任意东点E：0°、270°、0°、18h、5h45m；西点W：0°、90°、0°、6h、3h5m南点S：0°、0°、-58.5°、0h、9h5m；北点N：0°、80°、58.5°、12h、21h45m上点Q：58.5°、0°、0°、0h、9h45m；下点Q′：-58.5°、180°、0°、12h、12h第二章（地球的宇宙环境）参考答案3.1 恒星--（如同太阳）发光：质量巨大/中心温度很高/热核反应/能量释放；光谱信息：表面温度、物理性质、化学成分、运动方向，确定恒星光度，比较视亮度，推知恒星距离等。
地球概论
• 银核：银河系核球的中心部分是一个不大的致密区，称为 银核。银核中心处又有一更小的核中之核，称为内核心或 银心。 • 旋臂：银盘中的旋臂是盘内气体尘埃和年轻恒星集中的地 方，其“旋开”与“旋闭”还有一定的周期。
2019/1/11 第2章 银河系和河外星系 5
银河系结构示意图
2019/1/11
第2章 银河系和河外星系
• 一般把椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星 系称为正常星系。
2019/1/11
第2章 银河系和河外星系
18
三、河外星系的结构
2019/1/11
第2章 银河系和河外星系
19
四、河外星系的运动
1、河外星系的自转 • 确定河外星系自转方法之一是测定星系视面上不 同点的视向速度。 • 人们可以通过拍摄星系的光谱，测量谱线的位移 ，再扣除掉整个星系共有的位移，就可以确定出 来。此外，还可以根据射电天文方法来确定星系 的自转。
第2章 银河系和河外星系
宇宙中的银河系是由众多恒星构 成的天体系统，要认识地球在银河系 中位置和运动状况，要先从认识银河 开始，再从银河里的恒星、星座认识 银河系的结构特征和演化。再次，通 过银河系进一步了解河外星系，乃至 整个宇宙。
2019/1/11 第2章 银河系和河外星系 2
本章内容
1
银河系
2019/1/11
第2章 银河系和河外星系
31
一、星云密度、质量和成分
2、星云的质量 • 星云的质量有大有小，小有不过是行星级或恒星 级，大的则为星系级。由星系爆炸形成的星云无 疑比恒星的质量要大。
2019/1/11
第2章 银河系和河外星系
32
一、星云密度、质量和成分
3、星云的成分 • 星云的成分与恒星差不多，以氢和氮为主，其次 是碳、氧、氟、镁、钾、钠、钙铁等。现在还发 现在有的星云中有OH、CO和CH4等有机分子。
地球概论课后习题答案.
地球概论课后习题答案第一章（地理坐标与天球坐标）参考答案1.1地理坐标：纬线和经线、纬度和经度、整圆与半圆……1.2地球上的方向（地平面）：南北极、南北半球、东西半球、东方西方2.1引出两个重要概念：天球周日运动、太阳周年运动2.2天球坐标：天球大圆及其两极地平圈：Z、Z′；子午圈：E、W；天赤道：P、P′卯酉圈：S、N；黄道：K、K′；六时圈：Q、Q′2.3天球坐标：天球大圆的交点：子午圈与地平圈：S、N；子午圈与天赤道：Q、Q′子午圈与卯酉圈：Z、Z′；子午圈与六时圈：P、P′天赤道与地平圈：E、W；天赤道与黄道：、黄赤交角（ε=23°26′）2.4第一赤道坐标系：时角，右旋坐标系，与天球周日运动（地球自转）相联系，天球周日运动方向向西，时角向西度量。
第二赤道坐标系：赤经，属左旋坐标系，与太阳周年运动相联系，太阳周年运动方向向东（地球向西），赤经向东度量。
2.5第二赤道坐标系（δ）、黄道坐标系（）均以为原点，所以有：（0°、0h）、（0°、0°）2.6在黄道坐标系中：P（90°-ε，90°）；在第二赤道坐标系中：K（90°-ε，18h）2.7西南方半空（地平坐标系）2.8当δs=hs，ts= As时，地处南、北两极（即地平坐标系与第一赤道坐标系完全重合在一起）2.9已知：S＝＝，t★=21h50m，故根据公式：S＝t★＋★有：★=-15h12m（8h48m）2.10t＝2h39m2.1190°-35°+ε=78°26′，90°-35°+ε=31°24′2.12（答案顺序）太阳黄纬（）、太阳黄经（）、太阳赤纬（δ）、太阳赤经（）春分（）：0°、0°、0°、0h；夏至（）：0°、90°、ε、6h秋分（）：0°、180°、0°、12h；冬至（）：0°、270°、-ε、18h2.13（答案顺序）高度（h）、方位（A）、赤纬（δ）、时角（t）、赤经（）天顶Z：90°、任意、31.5°、0h、9h5m；天底Z′：-90°、任意、-31.5°、12h、21h45m天北极P：31.5°、180°、90°、任意、任意；天南极P′：-31.5°0°、-90°、任意、任意东点E：0°、270°、0°、18h、5h45m；西点W：0°、90°、0°、6h、3h5m南点S：0°、0°、-58.5°、0h、9h5m；北点N：0°、80°、58.5°、12h、21h45m上点Q：58.5°、0°、0°、0h、9h45m；下点Q′：-58.5°、180°、0°、12h、12h第二章（地球的宇宙环境）参考答案3.1恒星--（如同太阳）发光：质量巨大/中心温度很高/热核反应/能量释放；光谱信息：表面温度、物理性质、化学成分、运动方向，确定恒星光度，比较视亮度，推知恒星距离等。
地球概论(第三版) 第二章 习题参考答案
距离又遥远，肉眼望去就成为白茫茫一片的云雾状光带。
密集在银河中的无数恒星，连同散布在天空各方的点点繁星，包括我们的太阳系在内
都属于一个庞大无比的恒星系统，并把它称为银河系。
⑶恒星的光谱有不同的类型，不同光谱型之间的主要差别在于星光颜色，而颜
色实际上是恒星温度的反映。
① 红色的星，表面温度最低，约为3000K。
② 黄色的星，表面温度约为6000K。（太阳属于这一类）
③ 白色的星，表面温度约为10000--20000K.
（M符号)人眼可视星等最小可见六等星。
⑶星等每相差1等，恒星的亮度相差2.512倍。天文学上把一个标准距离定为10
秒差距。相当于0.1秒视差的距离。合32.6光年。在这个标准距离（10秒差距）下的
恒星的亮度， 称为绝对亮度，其星等叫绝对星等。恒星距离观测者10秒差距时，它
3、比5 等星亮100 倍的恒星，其星等为几等？
答：0等。因为一等星的亮度是六等星亮度的100倍。所以，比5等星亮100倍的恒星
是0等星。
4、织女星（天琴座α)的视星等为0.1，若其距离增加为10倍，这时它的星等将是几等？
吸收线（暗线）和发射线，研究天体的物理性质和化学成分。
通过光谱分析可以确定恒星的光度。比较它的视亮度，就能推知恒星的距离。
星光成了传递天体的各种信息的远方使者，故被称为“有色的语言”。
2、 什么是恒星的亮度和光度？什么是视星等和绝对星等？两种星等如何换算？
④ 带蓝色的星温度最高，可达30000--10万K.
按物理学定律，温度越高，光谱最明亮部分越接近蓝色一端。为此，人们只要
地球概论 第二章
第二章●某恒星的方位和高度都是45°，问：须在天空的那一级分去寻找？西南方半空●什么是恒星？恒星为什么会发光？光谱能传递天体的什么信息?恒星都是由炽热气体组成的、能够自身发光的球形或类似球形的天体。
会发光是因为有具有巨大的质量，有很高的中心温度，才能引起热核反应而释放大量能量；其次是恒星演化史上某个阶段的现象。
光谱分析能知道天体表面温度，比较它的视亮度，就能推知恒星的距离，光谱中的吸收线和发射线反映恒星化学组成。
●什么是赫罗图？它在恒星理论上有何重要意义？赫罗图即光谱图，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，是求主序星的距离。
只需知道恒星的光谱型，便可从它在赫罗图主星序的相应位置，直接得知其光度，再根据恒星的视亮度，就能按平方反比定律求知其距离。
赫罗图还反映出恒星的演化程，图上不同的序列，意味着恒星生命史上的不同演化阶段。
●何谓太阳大气？什么是“太阳风”？何谓太阳活动？太阳活动对地球产生什么影响？太阳大气是太阳外边的大气层,从里向外为光球层,色球层和日冕层。
太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体（带电粒子）流。
太阳活动是太阳大气各种变化的总称。
影响：（1）黑子：扰动太阳的明显标志。
（2）耀斑：扰动太阳的主要标志，对地球的影响最强烈。
（3）磁暴：电离层干扰。
产生极光。
●上弦月何时中天？下弦月呢？半夜时，满月位于天空何方？上弦月黄昏时中天，下弦月清晨时中天，半夜时，满月位于天空中天●“月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。
姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”（张继《枫桥夜泊》）。
夜半月落，该是什么月相？上弦月。
《地球概论》第一节恒星和星系
亮度：受光强度
１．亮度和视星等
（１）亮度Ｅ：指地球上的受光强度，即看上去恒星的明亮程度。
恒星本身的发光程度
影响因素
恒星的距离：亮度与距离的平方成反比。
Ｅ∝１／ｄ２
（２）视星等ｍ：表示天体亮度的等级。通常称为星等。
古希腊学者喜帕恰斯根据肉眼观测，将全天最亮的 21
颗星的亮度定为 1 等，将肉眼刚好能看到的星定为６等。介
迅速坍缩，外层物质则大量抛射，进入衰亡期。该阶段将依据天
体质量的矮星（体积小，密度极大）
1.4－3.2Ｍ⊙
中子星（超密状态）
>1.4Ｍ⊙
黑洞（极密，引力很强，甚至连光线也发不出来）
二．星系
星系即包括大量恒星的天体体系。太阳所在的星系称为银河系。
（一）银河系（幻灯片Ｎo.60）
２．变星、新星和超新星
变星：Ｐ29
（１）几何变星：几何位置的改变引起的亮度改变。如食双星。
（２）脉动变星：恒星体积周期性膨胀或收缩引起的光度变化。
（３）爆发变星：星体爆发现象而引起光度的变化。
新星
其中
Ｐ29
超新星
３．巨星、超巨星和白矮星
地球科学概论-第一章&第二章
主要参考书目
1.地球科学概论，气象出版社，缪启龙，2007，第3版。 2.地球科学概论，地质出版社，汪新文等，1999，第1版。 3.地球科学概论，地质出版社，陶世龙等，2012，第2版。 4.地球科学导论，高等教育出版社，刘本培等，2000，第1版。
第一章 绪论
1.1 地球科学的研究对象、内容和任务 1.2 地球科学的特点 1.3 地球科学和人类社会可持续发展
课堂回顾
地球科学的研究对象是什么？
地球科学以地球整体作为研究对象，包括从地心至地球外层空间十分广 阔的范围，是由固体地圈（包括岩石圈、地幔和地核)、大气圈、水圈和 生物圈（包括人类本身）组成的一个开放的复杂巨系统，称为地球系统。
地球科学的任务是什么？
正确认识地球系统的基本特征和自身发展规律； 合理地开发利用自然资源； 保护和改善生存环境，有效防治自然灾害；协调人与自然的关系； 为人类社会的可持续发展服务。
（1）理解并掌握地球科学的研究对象和基本任务； （2）理解地球科学研究的任务；
（3）理解并掌握地球科学的特点； （4）了解地球科学的发展趋势。
重点：地球科学的研究对象和基本任务； 难点：地球科学的特点。
1.1 地球科学的研究对象、内容和任务
岩石圈
冰雪圈
地球系统
生物圈
水圈
大气圈
地球科学以地球整体作为研 究对象，包括从地心至地球 外层空间十分广阔的范围， 是由固体地圈（包括岩石圈 、地幔和地核)、大气圈、 水圈和生物圈（包括人类本 身）组成的一个开放的复杂 巨系统，称为地球系统。地 球科学是研究地球系统并预 测其未来行为的唯一科学。
人口爆炸：
公元元年2.5亿（中 国西汉末期0.6亿）
1945年25亿（中国 4.6亿）
地球概论第三版习题答案
地球概论第三版习题答案第一章：地球的起源与演化1. 地球是如何形成的？- 地球形成于大约46亿年前，通过太阳星云中的物质聚集和碰撞的过程。
2. 地球的早期大气与现代大气有何不同？- 早期地球的大气主要由甲烷、氨、水蒸气和氢组成，而现代大气则主要由氮气、氧气和二氧化碳组成。
第二章：地球的内部结构1. 描述地球的内部圈层。
- 地球的内部由地壳、地幔和地核组成。
地壳是地球表面的薄层，地幔是地球的主要部分，而地核是地球的中心，分为外核和内核。
2. 地壳是如何形成的？- 地壳主要由岩浆冷却和固化形成，分为大陆地壳和海洋地壳。
第三章：地球的大气层1. 大气层的组成是什么？- 大气层主要由氮气、氧气、氩气和微量的其他气体组成。
2. 描述大气层中的平流层。
- 平流层位于对流层之上，臭氧层就位于平流层中，它保护地球表面免受紫外线辐射。
第四章：水圈与海洋1. 海洋是如何影响全球气候的？- 海洋通过吸收和释放热量来调节全球气候，同时海洋环流也影响气候模式。
2. 描述水循环的过程。
- 水循环包括蒸发、凝结、降水和地表水的流动。
第五章：板块构造理论1. 什么是板块构造？- 板块构造理论认为地球的外壳被分成数个板块，这些板块在地幔的流动作用下相互移动。
2. 描述板块边界的三种类型。
- 板块边界可以分为发散边界、收敛边界和转换边界。
第六章：地球的生物圈1. 生物圈的范围是什么？- 生物圈包括地球表面所有生物及其生存环境，从海平面以下约10公里到海平面以上约10公里。
2. 生物圈如何影响地球的大气和气候？- 生物通过光合作用和呼吸作用影响大气中的氧气和二氧化碳浓度，进而影响气候。
第七章：地球的资源与环境问题1. 描述可再生资源和不可再生资源的区别。
- 可再生资源如太阳能、风能和水能，可以在人类时间尺度内自然恢复；不可再生资源如石油、煤炭和天然气，一旦消耗完，无法在短期内自然恢复。
2. 当前面临的主要环境问题有哪些？- 主要环境问题包括全球变暖、生物多样性丧失、森林砍伐、水污染和空气污染等。
地球概论课件-第二章 天体与天球坐标
2023年11月14日星期二
地球概论
44
❖ 6.天球上的方向和距离： ❖ 方向：地球上方向的延伸； ❖ 距离：只有角距离。 ❖ 在地球表面上，有角距离，也有线距离。但在天
球上，只有角距离而没有直线距离。天球上的角 距离是两个天体在天球内表面的投影点所在的劣 弧对应的球心角。即任何两点间的弧长，实际上 就是两个方向间的夹角。如下一页图
❖ 随着计算机与网络技术的普及和不断发展，电子 星图、天文软件的出现给天文爱好者开拓了一片 崭新的空间。
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地球概论
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第三节 天球
天球 ☆
☆★
★
●
★
★
☆
☆
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地球概论
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天球的半径是任意的,所有天体,不论多远,都可以在天 球上有它们的投影。
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地球概论
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4.天球的视运动 ❖天体在天球上的周日运动图示
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地球概论
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实际存在的地球 无限延伸
假想的天球
地理定位
天体定位及运动研究
地理坐标
天球坐标
图 1地球及地理坐标与天球及天球坐标联系示意图
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地球概论
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❖ 5.天球上的基本圈和基本点
❖ 三个基本大圆：地平圈，天赤道，黄道；
❖纵坐标即纬度； 极点
终圈
❖横坐标即经度。
始圈
介点
原点
❖2.常见的几种天球坐标
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地球概论
基圈
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二、地平坐标系――高度和方位
天体的地平坐标：注意起始圈、起算点
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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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
6
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
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天文学的距离单位 • 天文单位，光年，秒差距；
• 为了比较不同恒星的光度，必须移到同 一 距离上，这个标准距离为10秒差距， 合32.6光年；
• 1秒差距＝206 265天文单位； • 太阳是恒星世界的普通一员。
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星等 亮度
1 A
2 A/R
3 A/R2
4 A/R3
5 A/R4
6 A/R5
E0=A/Rm0-1
E=A/Rm-1
假设有两个恒星,其亮度为E和E0，星等为m和 m0。则： E/E0=2.512m-m0 lgE0-lgE=0.4(m-m0 ) （2-1）
人马座球状星团
变星
变星、新星、超新星
• 变星：有些恒星的光度在短时期内会发 生明显的、特别是周期性的变化，这样 的恒星叫变星。 • 脉动变星：恒星体积发生周期性膨胀或 收缩引起的光度变化。 新星：亮度在短时间内（几小时至几天） 突然剧增，然后缓慢减弱的一类变星。 星等增加9个以上
1975 年天 鹅座 新星 爆发 前后
恒星演化史上某个阶段的现象； 要有巨大的质量。 恒星的光谱 恒星的光谱反映恒星温度的高低； 光谱中的吸收线和发射线反映恒星化学 组成(化学组成大同小异,主要成分是 氢)。
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• 连续光谱：炽热固体、液体和炽热高压 下的气体物质发出的光分解，发出连成 一片的七色连续光谱 • 发射光谱：处于低压状态下的炽热气体， 形成的是发射光谱，它只有若干条明亮 的发射谱线 • 吸收光谱：高压下炽热物体所发出的光， 如果通过压力、温度都比光源低的气体， 则形成的吸收光谱，就会在连续谱线背 景下增加若干条暗线
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第二章 地球的宇宙环境
• • • • • 第三节 恒星和星系 宇宙的物质存在形式： ⒈聚集态 ：各类星体，如恒星、行星、流星 2.弥散态： 星云，即云雾状天体 3.稀薄物质：弥散在星际空间中，为星际物 质
• • • • • • • • •
第三节 恒星和星系 201恒星 一、 恒星及其自行 1.定义：由炽热气体组成的，能够自身发 光的球形或类似球形的天体 ① 温度高 ② 发光 ③ 球形 这种特点归因于：质量大 M=1.989×1030千克=33万倍地球质量
发生 → 发展 → 衰亡 → 转化
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恒星是由星云凝聚而成。弥漫星云在 自引力的作用下，收缩成比较密集的 气体→引力势能转化为热能，内部温 度升高并辐射能量→向赫罗图上某个 主序位置移动。质量愈大，收缩愈快，方成反比，如以秒差距 为单位，则： EM/Em= d2/102
d2/102 =2.512(m-M)
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两边取对数，且有lg2.512=0.4，则： 2lgd-2=0.4(m-M ) m-M =5lgd-5
M=m+5-5lgd （2-4） 只要测定恒星的绝对星等，便可求知该星的 距离。
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恒星自行 恒星的自行速度， 一般都小于每年0.1″， 迄今只发现有400余颗 恒星的自行超过每年 1″。
图2-2 北斗七星的自行及 形状变化
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二、恒星的发光和光谱
恒星的发光：温度高
2.恒星距离：遥远
• 最近的恒星：半人马座α（南门二）： 4.22光年 • 1光年=9.5×1012公里 • 天文单位：日地平均距离 • 光年 • 秒差距=3.22光年
3.恒星的运动
恒星空间速度的两个分 量：视向速度和切向速 度
自行：单位时间内，恒星 沿观测者垂直方向所移 动的距离对观测者所张 开的角度
• 光学双星：两个子星在天球上的投影十 分接近，而实际上相距非常遥远，相互 之间没有物理联系，又名“假双星” • 物理双星：不仅在天球上的位置比较接 近，而且两个子星有物理上的联系，因 为相互吸引而彼此绕转，是真正的双星 • 食双星：在物理双星中，若双星绕转的 轨道平行于观测者的视线方向，主星和 伴星之间会发生周期性的相互遮掩，从 而发生亮度上的变化。如大陵五
图2-5 恒星大小的比较
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脉冲星和中子星
• 脉冲星：20世纪60年代，天文学家发现 了一种新型的变星，它有规律地发出射 电脉冲讯号，周期很短，最长的为4.3秒， 最短的只有0.0016秒，而且十分稳定，间 隔误差非常小。
什么样的天体能如此快速而稳定 的发射脉冲讯号？
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在红巨星阶段，恒星的演化速度大大加 快。中心区域的温度和密度因收缩而继 续升高，到1亿摄氏度时开始进行由氦核 聚为碳核的新一轮热核反应；氦烧完后， 温度继续因收缩而升高，原子核再聚变 产生更重的元素→能量有限，到了“垂 暮之年”，一旦核反应终止，对引力的 抗衡全线崩溃→自行坍塌。
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热核反应是在恒星的中心区域进行的，那里 的氢核燃料最先燃尽，逐渐形成一个由氦组 成的核，停止释放能量。氢燃料的逐渐枯竭， 是恒星在结构上逐渐发生变化的前奏。
随着氦核的不断增大，其引力收缩急剧增强， 并释放大量能量。结果，恒星的核心收缩 （变得愈来愈致密和炽热），外层膨胀（温 度降低而光度增大），成为一个非常巨大的 具有“热”核的“冷”星。从而恒星离开主 星序，进入红巨星区域——生命的“晚年”。
• 3.星团：许多恒星集中分布在一个较小的 3.星团 空间，彼此具有物理联系的恒星集团。 • 昴星团：七姐妹星团 • 疏散星团：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。 • 球状星团：球形或扁球形，包含1～1000万 颗恒星，星团中央十分密集。
人马座球状星团
图2-4 光谱-光度图
• 主序星：大多数恒星分布在从左上方到 右下方的一条窄带上，温度由高到低， 光度由大到小，形成明显的序列，称为 主星序，位于主星序上的恒星称为主序 星。温度越高，光度越大。太阳 • 巨星：大而冷的星，仙王座VV,是太阳的 40亿倍 • 白矮星：小而热的星，天狼伴星，半径 是太阳的0.75%
1992年天鹅座新星的爆发
超新星
• 爆发规模特别大的变星，其光度变幅超 过17个星等，亮度可突然增强到原来的 几千万倍甚至近万万倍。
1054年金牛座超新星爆发
• “至和元年（1054年）五月，晨出东方， 守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤 白，凡见二十三日。” • 形成著名的蟹状星云 1731年，一位英国天文爱好者在这个位置 上观测到一个外形似螃蟹的天体，叫蟹 状星云。
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恒星“移到”主序后，内部温度高到足以发 生热核反应的程度→热核反应代替引力收缩 成为主要能源→温度升高，热运动加快，恒 星膨胀，排斥力足以同引力相抗衡→恒星停 止收缩，长期稳定依靠热核反应进行辐射。 一颗恒星在主序中的时间，占去其“生命” 的大半辈子；且在主序上逗留的时间，取决 于其质量的大小→质量愈大,引力愈强→它 必须维持较高的温度和较久的辐射功率以与 引力收缩抗衡→它的氢燃料消耗更快，寿命 更短。
• 标准距离10秒差距下的恒星亮度称绝对亮度， 其星等称绝对星等： 光源的视亮度与其距离平方成反比；
实际距离d、视星等m，10秒差距时的亮 度Em和绝对星等M。
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设EM表示绝对亮度，Em表示视亮度，由公 式(2-1)得：
EM/Em=2.512(m-M)