第一章宇宙中的地球ok

未来的世纪会了解我，知道我的价值
• 1889年，还是在繁花广场，竖起布鲁诺的铜像
伽利略（Galilei Galileo,1564～1642）
《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》 付印前已通过审查，但出版后所产生的轰动效应， 使它随即成为禁书。 伽利略也在1633年2月被软禁，经过刑讯逼供， 他被迫表示“相信并将始终相信教会所承认的和 教导的东西都是正确的”。 被判决在3年内每星期背诵7篇规定的忏悔诗。四 年后伽利略双目完全失明，九年后，与世长辞。
北斗七星形状的变化示意图
恒星的距离都非常遥远，太阳是距离地球最近的恒星，太阳光到地 球需要8分钟，而距离太阳最近的恒星－－半人马座α星（即比邻星） 发出的光到达地球需4.3y。由于恒星间距离太远，以至在短时间内 肉眼观察不出恒星间位置的相对变化，因而有恒星之称。实际上所 有恒星都在宇宙中以不同速度和方向运动着。
图1－2 天体在天球上的投影
天球上的天极和天赤道
为了便于认识恒星，人们把天球上的恒星 分成若干群落，每个群落的恒星都有自己独 特的形状并占据一定的空间，这样的恒星群 落称为星座。古代人把星座中一些较亮而邻 近的星联成图形，结合神话中的人物或动物 为星座命名，这些名称一直沿用到现在。全 天球可分成88个星座。可把天球的球面按赤 经的不同分成四个星区，每个星区跨赤经6时 (或90°)。四个星区可根据各自代表性星座 分别称为仙后星区、御夫星区、大熊星区和 天琴星区，简称“后、御、熊、琴”。
• 《天体运行论》中宣布：太阳在万物的 中心统驭着；在这座最美好的神庙里， 另外还有什么更好的地点安置这个发光 体，使它能一下子照亮这个宇宙呢？
（拉丁文，流传不广）。
布鲁诺（Giordano Bruno，1548 ～1600）
• 1583年在牛津大学作一系列讲演 • 1584年他又提出宇宙无限的观念，太阳中心说显 示出的思想解放意义愈来愈明显，以致成为异端 • 1591年布鲁诺被骗回意大利，9年后，1600年2月 17日，在罗马的闹市繁花广场上，他被绑在火刑 柱上活活烧死。
在地球上用肉眼观察到的恒星的明亮程 度被称为亮度。古代人们将恒星的亮度分为 6个等级，称为视星等。其中把15个最亮的 恒星称一等星，而把正常视力所能辨认的最 暗的星称六等星。后来，由于光学和光学仪 器的发展，人们测定了视星等和亮度的数量 关系：即一等星比六等星亮100倍，视星等 每差一等，亮度就差2.512倍。恒星的亮度受 恒星到地球距离远近不同的影响，因而并不 完全代表恒星本身的真正发光能力。恒星本 身的发光能力被称为光度，光度的等级则称 为绝对星等。第一章 来自宙中的 地球（2学时）
主要内容
一、宇宙
二、银河系与太阳系
三、地球、月球和地月系 四、地球的形态
本章重点：太阳系的组成和地球的形态
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一 宇
宙
（一）宇宙中的天体和物质
宇宙(universe)是天地万物，是物质世界。 “宇”是空间的概念，是无边无际的；“宙” 是时间的概念，是无始无终的。宇宙是无限的 空间和无限的时间的统一。在宇宙空间弥漫着 形形色色的物质，如恒星、行星、气体、尘埃、 电磁波等，它们都在不停地运动、变化着。当 代最大的光学望远镜已可观测到200亿l.y.(光 年)的遥远目标（1 l.y.≈9.46×1012 km）， 这就是现今人类所能观测到的宇宙部分。
水星 金星
火星
木星
土星
太阳系天体的运行轨道
天圆地方？ －－人类对地球的认识
空间探测技术 － 地球的全貌
（一个以蓝色为主的、色彩丰富的星球）
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。
－ 世界各地人们最初都有类似的错觉
天道圜(圆)，地道方，圣王法之 ，所以立上下(上君下臣)。
有关太阳系行星新的定义
2006年8月24日，在布拉格举行的国际天文学联合会通 过了对“行星”新定义。
行星：围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而 使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他 物体的天体。按照新的定义，太阳系行星将包括水星、
金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它们 都是在1900年以前被发现的。
提丢斯 - 波德定则
• 以天文单位来计算，每个行星与太阳的距 离等于 (4+n) / 10 • n为几何级数, 分别为0，3，6，12，24， 48…… • 发现：天王星，第一颗小行星 • 海王星，冥王星（未守定则） • 哈雷慧星
牛 顿
• 在前人成果的基础上，总结出万 有引力定律 • 将力学推广应用到天体上
(二)宇宙中天体的相对位置
天球是为了研究天体在天空中的位置和运动引 进的一个假想的圆球,它的球心就是观测者所在 的地球的中心，它的半径是无穷大的。这样，地 球以外的天体在天球上都有各自的投影位置。 地球的自转轴无限延长，同天球球面相交于两点， 这叫做天极；与地球的南、北极方向相同的两个 极分别称为南天极和北天极。地球赤道平面无限 扩大，同天球相交的大圆，叫做天赤道。有了天 极和天赤道，天球就可以定出自己的经线和纬线， 分别称为赤经和赤纬。于是，人们说明天体在天 球上投影的位置就方便了。
（二）认识太阳系
• 哥白尼的时代只认识太阳，地球等6个行 星（土星最远），和1个卫星即月球 • 1609年，伽利略－原始的望远镜（清晰 十倍） • 看到恒星，木星的4颗卫星，太阳黑子，
开普勒（Johannes Kepler， 1571～ 1630） 三定律
行星都是沿“ 椭圆形”轨道围绕太阳旋转的 行星轨道都位于同一个好像圆盘的“平面”（黄 道面）上，太阳和行星的联线在相等的时间内扫 过相等的面积 行星轨道平均半径（以地球与太阳的距离为1） 的三次方与公转周期（以地球年为单位）的平方 相等
－张衡
亚里士多德的地球中心说
太阳、月球、水星、金星、火星、木星、土星 分别在七个天层里围绕地球转动，其外为恒 星天层；最外边 的原动力天层
希腊天文学家托勒密（Claudius Ptolemy, 90？～168）
• 补充了行星在被称为均轮轨道上围绕地球 转动时，同时也在自己的、被称本轮的较 小的圆形轨道上转动等内容。 • 亚里士多德 - 托勒密的地球中心说，被人们 奉为真理，长达十几个世纪。在一般人的 感觉中，太阳真是好像在围着地球转（据 美国1997年调查，在该国，仍有27%的人不 知道地球是在围着太阳转）
太阳是银河系中的一颗中等 恒星，位于银河系中心约3万l.y. 的银盘内，太阳附近的银盘厚度 约3000l.y.，太阳距离银道面约 26l.y.，几乎在银道面上。
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，但是银河系的自转 不同于固体运动，银盘内从 中心到边缘的不同地方自转 的角速度不同，太阳附近银 河系自转角速度为0.0053″/a, 线速度为250km/s，这也就是 太阳绕银河系核心公转的速 度。太阳公转一周的时间约 为2.8～3亿a。 太阳不但大体沿银道面 作公转，同时还进行着往返 于银道面两侧的波状位移。
矮行星：具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨 道附近其他物体的天体被称为“矮行星”。冥王星
是一颗矮行星。
太阳系小天体：其他围绕太阳运转但不符合上述条件 的物体被统称为太阳系小天体。
太阳系行星
2006年国际天文学联合会对行星重新定义，按照新的行星定义， 冥王星不再是太阳系行星。
冥王星
海王星
小行星带 天王星
星际物质、星际云和星云
在恒星与恒星之间存 在着极其广大的空间，称 为星际空间。弥漫于星际 空间的极其稀薄的物质称 为星际物质。主要的星际 物质有两类，即星际气体 和星际尘埃。
星际气体包括气态的原子、分 子、电子和离子，其中以氢为最多 ，氦次之，其它元素都很少。 星际尘埃就是微小的固态质点 ，它们分散在星际气体之中，它们 的主要成分是水、氨和甲烷的冰状 物以及二氧化硅、硅酸铁、三氧化 二铁等矿物。
公元前3世纪 吕不韦 主持编成的《吕氏春秋》解释 天圆地方
日月交替，东升西降，变换有序。如果大地是一个平面，那日月 星辰又落到何处呢？板状的大地靠什么依托？大地的另一面又是 什么样子？
善于运用逻辑方法思维的古希腊人，率先提出了大 地是一个圆球的想法。 先有毕达哥拉斯(Pythagoras，前571～前497)， 后来亚里士多德(Aristotle，前384 ～ 前322) 更把地球摆在他设想的宇宙体系中心 • 埃拉托色尼(Eratosthenes，前276 ? ～前 196)，在亚历山大及其南边约920km锡恩的 观察 • 张衡(78 ～139年)观测中发现月蚀的阴影边 缘总是弧形的，证明大地是圆的。
• 使哥白尼的太阳中心说在理论上 得到了圆满的解释
太 阳 系
以太阳为中心的、受太阳引力支配的天体系统，主要由九大 行星（从太阳向外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、 天王星、海王星、冥王星）和众多的小行星、卫星、慧星和陨星等 组成。 类地行星（水、金、地、火）和类木行星。 9个大行星 66颗卫星 1万多颗小行星 数以亿计的彗星和流星 以及弥漫在看起来一无所有的空间中的星际物质。
1519年9月 麦哲伦（F.D.Magalhhaes,1480 ? ～ 1521）环球航行
1687年7月，牛顿(Sir Issac Newton,1642 ～ 1727)的传世名著 《自然哲学的数学原理》
地球转动产生惯性离心力 人类经过漫长的探索终于证实大地是一个球体
从地球中心说到太阳中心说
• 天地之体，形如鸟卵
星际物质是很稀薄的，一般不过
每立方厘米0.1个质点。但是，在 一些星际空间区域，其密度可以 超过每立方厘米10个甚至1 000个 ,这些区域称为星际云。星云是 星际物质的一种密集形式，同星 际云相比较，星云是星际物质的 更加庞大和更加密集的形式。
天体系统和星系
宇宙中的物质是运动的，运动的主要方式是天 体按照一定的系统和规律相互吸引和相互绕转，形 成不同层次的天体系统。如月球和地球构成地月系; 地球和其他行星围绕太阳公转，它们和太阳构成高 一级的天体系统，即太阳系;太阳系又是更高一级 天体系统－－银河系极微小的一部分，银河系中像 太阳这样的恒星就有1 000多亿颗。银河系以外， 还有许许多多同银河系规模相当的庞大的天体系统， 称为河外星系(简称星系)。在人类现今所能观测到 的宇宙范围内，大约存在着10亿个以上的这样的星 系。通常，把我们现在观测所及的宇宙部分称为总 星系，它是现在所知的最高一级天体系统。