地球的宇宙环境-新课标人教版
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• 图示为英仙座流星雨
……
……
知识拓展
大气上界 地面
流星体
在太空中绕太阳运 行的碎小物体
是天体
流星现 象
陨星
流星受地球吸引闯 入大气层后，与大 气摩擦产生的发光 现象
经过流星现象，未 燃尽的流星落到地 面形成陨星
是自然现象， 不是物质，不 属于天体
属于地球的一 部分，不属于 天体
• 彗星又称扫把星，是进入太阳系内
• 晴朗夜空下，仰望星空，可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云，以及相对星 空背景有明显位移的行星、还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星
• 这些都是宇宙中物质存在的形式，它们连同通过天文望远镜或其他空间探测
天体 手段才能探测到的星际空间物质，统称为
• 由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要物质是氢
——《续资治通鉴长编》
蟹状星云 Crab Nebula
1054年7月4日，产生蟹状星云的一次超新 星爆发，这次客星的出现被中国宋朝的天 文学家详细记录
由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体
• 图为太阳，它是离地球最近的恒星
……
……
太阳
天狼星
盾牌座 UY
UY Scuti
……
……
盾牌座UY是一颗位于盾牌座的红超巨星 是现今人类已知体积最大的恒星，半径约为 7.94 AU， 略小于土星轨道半径，居人类观测到的恒星体积榜首
地球真的会发光吗？ 如果不是，那么从太空中看到的地球为什么是明亮的？
这与它在宇宙中所处的位置有什么关系？
10 地球在宇宙中的位置 02 行星地球 03 天文学常识
地球在宇宙中的位置
The position of the earth in the universe
天体物质形式
Material form of celestial body
s
y
s
t
e
m
地球普通性与特殊性
The generality and particularity of the earth
• 普通性：无论是从距日远近、自身的体积，还是从公转方式来看，地球都只是
太阳系中一颗普通的行星
• 特殊性：然而，地球又是太阳系中一颗特殊的行星； 根据人类目前所掌握的宇
宙信息，地球是八颗行星中唯一存在高级智慧生命的星球
宇宙星云•马头状星云 Barnard 33
Cosmic nebula, Horsehead Nebula, Barnard 33
• 马头状星云 Barnard 33 IC 434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构 成马的头部
• 它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年
“至和元年五月己酉，客星晨出天关之东南 可数寸（嘉祐元年三月乃没）”
天体系统级别图
可 银河系 观 测 宇 河外星系 宙
太阳系 其他恒星系
地月系 其他行星系
注：一纵列的属于同一级天体系统
课堂巩固
读中心天体为太阳的天体运行略图，完成2～3题。
2．图中所示的天体系统有( B )
A．一级
B．二级
C．三级
D．四级
3．图中最低一级的天体系统的中心天体可能是( B )
A．太阳
3.64天文单位内，聚集了约50万颗以上的小行星
Asteroid belt
特洛伊小行星 环绕行星运转的天体，卫星的大小差别很大
• 图为木星的卫星一木卫二，它是已发现的距离木星第二近的卫星
……
……
• 流星体是太阳系内，成为颗粒状的碎片
• 流星体进入地球大气层后，在路径上发光并被看见的阶段则被称为流星
• 地球是人类在宇宙中唯一的家园
• 随着人类对宇宙探索的深入，航天活动日益频繁，留在太空中的垃圾越来
越多；地球的宇宙环境亟待保护，这是全人类共同的责任
……
……
人类对宇宙的探索 Human exploration of the universe
金
火
星
星
土 星
天海 王王 星星
太阳系•八大行星体积位置
The size and position of eight planets in the solar system
太阳系八大行星
Material form of celestial body
• 在太阳系的八颗行星中
① 水星、金星、地球、火星更靠近太阳，有固体表面，体积较小，称为类地行星
稳定光照
稳定的太阳光照— —太阳处于中年时 期，状态稳定
适宜温度
适宜的温度——日 地距离适中，公转 自转周期适中
大气条件
适合生物生存的大 气——地球自身的 体积、质量适中
E01 地球存在生命的条件 Conditions for life on earth
宇宙环境
安全的宇宙环境， 大小行星各行其道， 互不干扰
太阳系•八大行星运动规律
Laws of motion of the eight planets in the solar system
• 八颗行星都围绕太阳公转
• 而且公转方向具有同向性，公转轨道面具有共面性，公转轨道形状具有近圆性
太阳系实时运行3D演示
3D demonstration of real-time operation of solar
观测并记录月亮的位置和形状 How to determine the position of the moon
• 总结观测结果 1. 总结月亮位置的逐日变化 2. 总结月亮形状的逐日变化
图:月相观测描绘示例( 2016年)
知识拓展：月相变化
知识拓展：月相变化
行星地球
Planet
Earth
木 星 水地 星球
天空实验室
航天飞机
人造天体
天体系统
sphere systems
• 宇宙中天体都在运动着，运动中的天体相互吸引、相互绕转，形成天体系统 • 天体系统有不同的级别；地球所处的天体系统，按从低到高的级别，依次为地
月系、太阳系、银河系和可观测宇宙
E-Moon system
地月系
E01
• 地月系由地球和月球组成
稳定光照
稳定的太阳光照— —太阳处于中年时 期，状态稳定
适宜温度
适宜的温度——日 地距离适中，公转 自转周期适中
大气条件
适合生物生存的大 气——地球自身的 体积、质量适中
E02 地球宇宙环境亟待保护 The e- of the earth and the u- is in urgent need of p
Galactic System
银河系
E03
• 银河系是由太阳和众多恒星组成的庞大恒星系统
• 在银河系中，有1 000亿颗以上的恒星；银河系的直径约10万光年① • 太阳与银河系中心的距离约2.6万光年
……
……
①光年是计量天体间距离的单位。1 光年即光在一年中传播的距离， 约为94605亿千米
• 由于身在其中，我们在地球上无法看到银河系的全貌 在没有月光且未受城市灯光 干扰的晴朗夜晚，常能看到银河呈一条乳白色的朦胧光带横跨天际
• 图为通过天文望远镜拍摄的猎户座星云
……
……
宇宙星云•行星状蝴蝶星云 M2-9
Cosmic nebula, planetary Butterfly Nebula m2-9
• 蝴蝶星云 M2-9也叫巴比龙星云 • 蛇夫座美丽的行星状星云。大小约是150光年，位于我们的邻居星系大麦哲伦
星云，距地球大约17万光年
② 木星、土星、天王星和海王星远离太阳，主要由气体构成，其中木星、土星因
体积巨大，称为巨行星 ③ 天王星、海王星因与太阳相距很远，称为远日行星
类地 行星
巨行 星
水金 地 火
星星 球 星 木 星
土 星
远日 行星
天海 王王 星星
太阳系•八大行星分类体系
Classification system of eight planets in solar system
• 图为夏季在金山岭长城观测到的银河
The Milky Way seen on earth
Observable universe
可观测宇宙
E04
• 目前，在银河系外，天文学家观测到
• 许许多多同银河系类似的星系，统称它们为河外星系 • 银河系和现阶段所能观测到的河外星系，统称为可观测宇宙
……
……
注：图示为人类可观测宇宙辐射全景
B．地球
C．月球 D．地月系
开展简单的天文现象观测活动 Simple astronomical observation activities
• 天文观测是天文学家重要的日常工作之一， 天文爱好者也可以直接用肉眼或者用望远镜 等进行月相、日食、月食、流星雨等天文现 象的观测；观测前需做好准备工作，观测时 注意个人安全防护
E01 地球存在生命的条件 Conditions for life on earth
• 地球上具有适宜高级智慧生命生存和繁衍的温度、水、大气等条件
• 这与地球在太阳系中的位置、自身的体积和质量有关，也与地球有一个安 全的宇宙环境有关
……
……
宇宙环境
安全的宇宙环境— —大小行星各行其 道，互不干扰
• 地球是地月系的中心天体，月球围绕地球运动
• 它是地球唯一的天然卫星，月地距离约为38.4万千米
……
……
Solar system
太阳系
E02
• 太阳系由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质等构成
• 太阳是太阳系的中心天体，质量占整个太阳系质量的99.86%
99.86%
……
……
Solar system
• 亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体，呈云雾状
• 彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华
……
……
Comet trajectories
金星
3.10
水星
太阳
地球
• 黑洞是现代广义相对论中的一种天体
• 引力极其强大，是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体
• 图为北京时间2019年4月10日人类首张合成黑洞照片
第一章第一节 宇宙中的地球
地球的宇宙环境
The cosmic environment of the earth
——THE BLUE PLANET
■ 中国“风云四号”气象卫星拍摄的地球
• 我国载人飞船工程首位航天员杨利伟在回忆 从太空中份题地球的感受时，这样写道:“地 球真的太漂亮了，漂亮得无可比拟! 大空的 黑幕上，地球就像站在宇宙舞台中央那位最 美的大明星，浑身散发出夺人心魄的、彩色 的明亮的光芒，她披着浅蓝色的纱裙和白色 的飘带，如同天上的仙女缓缓飞行
……
……
Kagantuya
• 卡冈图雅黑洞来自于《星际穿越》这部电影中，主人公从中跳入卡冈图雅黑洞，
进入了五维文明构建的超立方体（三维）中；质量达到了太阳的1亿倍
• 由人工研制并用运载火箭或航天飞机发射到宇宙空间的飞行体 • 运行规律与自然天体相同或基本相同；包括宇宙飞行器和空间垃圾等
……
……
宇宙飞船 人造卫星
• 以月相观测为例；月相可用肉眼直接观测， 观测前需准备指南针和观测记录表
……
……
图：确定月亮在天空中的位置
确定月亮位置的方法 How to determine the position of the moon
1. 选择视野开阔的地方，用指南针确定东、南、西、北方向；选择地面标志性 建筑物，作为月亮水平方位的参照
2. 月亮的高度角可用拳头进行估算；水平伸直一只手臂为0°基准面，握拳，其 上叠放另一只手的拳头，一只拳头的高度角约为10°；保持手臂稳定不动， 依次将下面的手抽出叠放在上面，直到视线、拳头和月亮三者重合，据此估 算月亮的高度角
观测并记录月亮的位置和形状 How to determine the position of the moon
太阳系
E02
• 以其强大的引力，约束其他天体按照-一定的轨道绕着它运转 • 地球是距离太阳较近的一颗行星，日地距离约为1.5亿千米
……
……
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
冥王星
注：2006年8月24日下午，第26届国际天文联合会通过决议，由天文学家以投票正式将冥王星划为矮行星，自行星之列中除名
• 在椭圆轨道上绕恒星运行的、近似球状的天体 • 行星的质量比恒星小，本身不发光，靠反射恒星的光而发亮
• 图为在外太空拍摄的环绕太阳运行的土星
……
……
小行星带
Asteroid belt
……
……
小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行 星 密 集 区 域 ， 98.5% 的 小 行 星 都 在 此 发 现 ， 约 2.17-
1. 傍晚日落后天空出现月牙的时候，在观测表上记下观测日期、月亮的位置和 形状，并标注观测时刻(表1.1 )
表1.1 月相观测记录表
观察时刻____________
日期
观测项目
农历
公历
月亮水平方位
月亮高度角
月亮形状
2. 接下来两周内，每天在同一时刻进行观测并记录。 3. 描绘观测期间同一时刻月亮在天空的位置和形状变化
……
……
知识拓展
大气上界 地面
流星体
在太空中绕太阳运 行的碎小物体
是天体
流星现 象
陨星
流星受地球吸引闯 入大气层后，与大 气摩擦产生的发光 现象
经过流星现象，未 燃尽的流星落到地 面形成陨星
是自然现象， 不是物质，不 属于天体
属于地球的一 部分，不属于 天体
• 彗星又称扫把星，是进入太阳系内
• 晴朗夜空下，仰望星空，可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云，以及相对星 空背景有明显位移的行星、还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星
• 这些都是宇宙中物质存在的形式，它们连同通过天文望远镜或其他空间探测
天体 手段才能探测到的星际空间物质，统称为
• 由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要物质是氢
——《续资治通鉴长编》
蟹状星云 Crab Nebula
1054年7月4日，产生蟹状星云的一次超新 星爆发，这次客星的出现被中国宋朝的天 文学家详细记录
由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体
• 图为太阳，它是离地球最近的恒星
……
……
太阳
天狼星
盾牌座 UY
UY Scuti
……
……
盾牌座UY是一颗位于盾牌座的红超巨星 是现今人类已知体积最大的恒星，半径约为 7.94 AU， 略小于土星轨道半径，居人类观测到的恒星体积榜首
地球真的会发光吗？ 如果不是，那么从太空中看到的地球为什么是明亮的？
这与它在宇宙中所处的位置有什么关系？
10 地球在宇宙中的位置 02 行星地球 03 天文学常识
地球在宇宙中的位置
The position of the earth in the universe
天体物质形式
Material form of celestial body
s
y
s
t
e
m
地球普通性与特殊性
The generality and particularity of the earth
• 普通性：无论是从距日远近、自身的体积，还是从公转方式来看，地球都只是
太阳系中一颗普通的行星
• 特殊性：然而，地球又是太阳系中一颗特殊的行星； 根据人类目前所掌握的宇
宙信息，地球是八颗行星中唯一存在高级智慧生命的星球
宇宙星云•马头状星云 Barnard 33
Cosmic nebula, Horsehead Nebula, Barnard 33
• 马头状星云 Barnard 33 IC 434是暗星云，黑暗的尘埃和旋转的气体构成的构 成马的头部
• 它位于猎户座ζ星的左下处，距离地球大约1500光年
“至和元年五月己酉，客星晨出天关之东南 可数寸（嘉祐元年三月乃没）”
天体系统级别图
可 银河系 观 测 宇 河外星系 宙
太阳系 其他恒星系
地月系 其他行星系
注：一纵列的属于同一级天体系统
课堂巩固
读中心天体为太阳的天体运行略图，完成2～3题。
2．图中所示的天体系统有( B )
A．一级
B．二级
C．三级
D．四级
3．图中最低一级的天体系统的中心天体可能是( B )
A．太阳
3.64天文单位内，聚集了约50万颗以上的小行星
Asteroid belt
特洛伊小行星 环绕行星运转的天体，卫星的大小差别很大
• 图为木星的卫星一木卫二，它是已发现的距离木星第二近的卫星
……
……
• 流星体是太阳系内，成为颗粒状的碎片
• 流星体进入地球大气层后，在路径上发光并被看见的阶段则被称为流星
• 地球是人类在宇宙中唯一的家园
• 随着人类对宇宙探索的深入，航天活动日益频繁，留在太空中的垃圾越来
越多；地球的宇宙环境亟待保护，这是全人类共同的责任
……
……
人类对宇宙的探索 Human exploration of the universe
金
火
星
星
土 星
天海 王王 星星
太阳系•八大行星体积位置
The size and position of eight planets in the solar system
太阳系八大行星
Material form of celestial body
• 在太阳系的八颗行星中
① 水星、金星、地球、火星更靠近太阳，有固体表面，体积较小，称为类地行星
稳定光照
稳定的太阳光照— —太阳处于中年时 期，状态稳定
适宜温度
适宜的温度——日 地距离适中，公转 自转周期适中
大气条件
适合生物生存的大 气——地球自身的 体积、质量适中
E01 地球存在生命的条件 Conditions for life on earth
宇宙环境
安全的宇宙环境， 大小行星各行其道， 互不干扰
太阳系•八大行星运动规律
Laws of motion of the eight planets in the solar system
• 八颗行星都围绕太阳公转
• 而且公转方向具有同向性，公转轨道面具有共面性，公转轨道形状具有近圆性
太阳系实时运行3D演示
3D demonstration of real-time operation of solar
观测并记录月亮的位置和形状 How to determine the position of the moon
• 总结观测结果 1. 总结月亮位置的逐日变化 2. 总结月亮形状的逐日变化
图:月相观测描绘示例( 2016年)
知识拓展：月相变化
知识拓展：月相变化
行星地球
Planet
Earth
木 星 水地 星球
天空实验室
航天飞机
人造天体
天体系统
sphere systems
• 宇宙中天体都在运动着，运动中的天体相互吸引、相互绕转，形成天体系统 • 天体系统有不同的级别；地球所处的天体系统，按从低到高的级别，依次为地
月系、太阳系、银河系和可观测宇宙
E-Moon system
地月系
E01
• 地月系由地球和月球组成
稳定光照
稳定的太阳光照— —太阳处于中年时 期，状态稳定
适宜温度
适宜的温度——日 地距离适中，公转 自转周期适中
大气条件
适合生物生存的大 气——地球自身的 体积、质量适中
E02 地球宇宙环境亟待保护 The e- of the earth and the u- is in urgent need of p
Galactic System
银河系
E03
• 银河系是由太阳和众多恒星组成的庞大恒星系统
• 在银河系中，有1 000亿颗以上的恒星；银河系的直径约10万光年① • 太阳与银河系中心的距离约2.6万光年
……
……
①光年是计量天体间距离的单位。1 光年即光在一年中传播的距离， 约为94605亿千米
• 由于身在其中，我们在地球上无法看到银河系的全貌 在没有月光且未受城市灯光 干扰的晴朗夜晚，常能看到银河呈一条乳白色的朦胧光带横跨天际
• 图为通过天文望远镜拍摄的猎户座星云
……
……
宇宙星云•行星状蝴蝶星云 M2-9
Cosmic nebula, planetary Butterfly Nebula m2-9
• 蝴蝶星云 M2-9也叫巴比龙星云 • 蛇夫座美丽的行星状星云。大小约是150光年，位于我们的邻居星系大麦哲伦
星云，距地球大约17万光年
② 木星、土星、天王星和海王星远离太阳，主要由气体构成，其中木星、土星因
体积巨大，称为巨行星 ③ 天王星、海王星因与太阳相距很远，称为远日行星
类地 行星
巨行 星
水金 地 火
星星 球 星 木 星
土 星
远日 行星
天海 王王 星星
太阳系•八大行星分类体系
Classification system of eight planets in solar system
• 图为夏季在金山岭长城观测到的银河
The Milky Way seen on earth
Observable universe
可观测宇宙
E04
• 目前，在银河系外，天文学家观测到
• 许许多多同银河系类似的星系，统称它们为河外星系 • 银河系和现阶段所能观测到的河外星系，统称为可观测宇宙
……
……
注：图示为人类可观测宇宙辐射全景
B．地球
C．月球 D．地月系
开展简单的天文现象观测活动 Simple astronomical observation activities
• 天文观测是天文学家重要的日常工作之一， 天文爱好者也可以直接用肉眼或者用望远镜 等进行月相、日食、月食、流星雨等天文现 象的观测；观测前需做好准备工作，观测时 注意个人安全防护
E01 地球存在生命的条件 Conditions for life on earth
• 地球上具有适宜高级智慧生命生存和繁衍的温度、水、大气等条件
• 这与地球在太阳系中的位置、自身的体积和质量有关，也与地球有一个安 全的宇宙环境有关
……
……
宇宙环境
安全的宇宙环境— —大小行星各行其 道，互不干扰
• 地球是地月系的中心天体，月球围绕地球运动
• 它是地球唯一的天然卫星，月地距离约为38.4万千米
……
……
Solar system
太阳系
E02
• 太阳系由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质等构成
• 太阳是太阳系的中心天体，质量占整个太阳系质量的99.86%
99.86%
……
……
Solar system
• 亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体，呈云雾状
• 彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华
……
……
Comet trajectories
金星
3.10
水星
太阳
地球
• 黑洞是现代广义相对论中的一种天体
• 引力极其强大，是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体
• 图为北京时间2019年4月10日人类首张合成黑洞照片
第一章第一节 宇宙中的地球
地球的宇宙环境
The cosmic environment of the earth
——THE BLUE PLANET
■ 中国“风云四号”气象卫星拍摄的地球
• 我国载人飞船工程首位航天员杨利伟在回忆 从太空中份题地球的感受时，这样写道:“地 球真的太漂亮了，漂亮得无可比拟! 大空的 黑幕上，地球就像站在宇宙舞台中央那位最 美的大明星，浑身散发出夺人心魄的、彩色 的明亮的光芒，她披着浅蓝色的纱裙和白色 的飘带，如同天上的仙女缓缓飞行
……
……
Kagantuya
• 卡冈图雅黑洞来自于《星际穿越》这部电影中，主人公从中跳入卡冈图雅黑洞，
进入了五维文明构建的超立方体（三维）中；质量达到了太阳的1亿倍
• 由人工研制并用运载火箭或航天飞机发射到宇宙空间的飞行体 • 运行规律与自然天体相同或基本相同；包括宇宙飞行器和空间垃圾等
……
……
宇宙飞船 人造卫星
• 以月相观测为例；月相可用肉眼直接观测， 观测前需准备指南针和观测记录表
……
……
图：确定月亮在天空中的位置
确定月亮位置的方法 How to determine the position of the moon
1. 选择视野开阔的地方，用指南针确定东、南、西、北方向；选择地面标志性 建筑物，作为月亮水平方位的参照
2. 月亮的高度角可用拳头进行估算；水平伸直一只手臂为0°基准面，握拳，其 上叠放另一只手的拳头，一只拳头的高度角约为10°；保持手臂稳定不动， 依次将下面的手抽出叠放在上面，直到视线、拳头和月亮三者重合，据此估 算月亮的高度角
观测并记录月亮的位置和形状 How to determine the position of the moon
太阳系
E02
• 以其强大的引力，约束其他天体按照-一定的轨道绕着它运转 • 地球是距离太阳较近的一颗行星，日地距离约为1.5亿千米
……
……
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
冥王星
注：2006年8月24日下午，第26届国际天文联合会通过决议，由天文学家以投票正式将冥王星划为矮行星，自行星之列中除名
• 在椭圆轨道上绕恒星运行的、近似球状的天体 • 行星的质量比恒星小，本身不发光，靠反射恒星的光而发亮
• 图为在外太空拍摄的环绕太阳运行的土星
……
……
小行星带
Asteroid belt
……
……
小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行 星 密 集 区 域 ， 98.5% 的 小 行 星 都 在 此 发 现 ， 约 2.17-
1. 傍晚日落后天空出现月牙的时候，在观测表上记下观测日期、月亮的位置和 形状，并标注观测时刻(表1.1 )
表1.1 月相观测记录表
观察时刻____________
日期
观测项目
农历
公历
月亮水平方位
月亮高度角
月亮形状
2. 接下来两周内，每天在同一时刻进行观测并记录。 3. 描绘观测期间同一时刻月亮在天空的位置和形状变化