高中地理选修课：行星地球之月球和地月系教学.ppt

明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年？ 我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒。 起舞弄清影，何似在人间？转朱阁，低绮户，照无眠。不 应有恨，何事长向别时圆？人有悲欢离合，月有阴晴圆缺 ，此事古难全。但愿人长久，千里共婵娟。 月球和地月系 月球概况 月球的距离和大小 月球表面形态 月面的物理状况 月面环境 月球的地质 月球的运动与地月系 地月系的绕转 月球的自转 日月会合运动 月球的距离和大小 q 月地平均距离：384 400公里 q 半径：1738公里，地球赤道半径的27.25% q 表面积：地球表面积的7.4% q 体积：地球体积的2.03% q 质量：7.1961022kg，地球质量的1/81.3 q 平均密度：3.34g/cm3，约为地球的60.5% q 月面重力加速度：约为地面的1/6 约为太阳直径的1/400 月球体积约为地球的1/49 月球的直径约为3476千米 约为地球直径的3/11 月球质量约为地球的1/81 地球的半径约为6378千米 月球表面 q 月海陆多海少 q 月陆 q 环形山=月坑多 达33000个如何 形成的？ q 辐射纹 q 月谷 美国阿波罗17号宇宙飞船在返 回地球途中拍摄的月球照片。 月球表面明暗相间 明亮部分高原、山脉 阴暗部分平原、盆地 月球表面最引人注目的是 环形山 月陆 月海 月面的物理状况 q 重力加速度只有地球的1/6，不能保持大气 。所以可以看到清晰的月亮。 q 没有大气，无法保持水分，没有天气变化， 没有生命 q 没有大气、水分的调节，温度变化剧烈。 q 没有大气，声音无法传播。 q 内部结构与地球相似，无磁场。 月球上的引力只有 地球的1/6，在月球表 面物体会变得很轻。 月球表面白天的温度 可达127，晚上的 温度低至-83，昼 夜温差达300。 月球上因为没有空气来 传播声音，所以在月球 上听不到声音。 思考 1.为什么月球是一个寂静的世界？ 2.为什么月球上不见蓝天，白天的天空背景也是暗 黑的？ 1.月面哪些条件对生命来说十分严酷？一一 列出、说明。 2.讨论上题的不利条件反过来对人类可能有 什么利用价值？ 分组讨论月面环境的特殊性 月球的地质 1.内部分三层：0-60KM月壳；60- 1000KM月幔；月幔之下月核 2.月幔和月壳全部为岩石圈（厚实） 3.月岩中发现60多种矿物和地球岩石 中的全部元素。 分裂说同源说 俘获说 撞击说 地球早期受到一个火星大小的天体撞击，撞击碎片（即两个天体的 硅酸盐幔的一部分）最终形成了月球。 撞击成因说认为，在太阳系形成早期，行星际空间有大量星云 ，星云经过碰撞、吸积而逐渐增大。大约在相当地月系统存在的空 间范围内，形成了一个质量相当于现在地球质量9/10的“原地球” 和另一个火星大小的天体“原月球”。这两个天体在各自的演化过 程中都形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐组成的幔和壳。由于这 两个天体相距不远，因此有机会发生碰撞。剧烈的碰撞不仅使“原 地球”的自转产生了偏斜，而且使“原月球”碎裂，幔和壳变热蒸 发，膨胀的气体“裹挟”着尘埃和少量的幔物质飞离原月球。被分 离的金属核因受膨胀气体的阻碍而减速，被“原地球”吸积并变成 了地球的一部分。飞离的气体尘埃物质受地球引力的作用，呈盘状 分布在洛希限以外的空间，它们通过吸积，先形成一些小天体，然 后像滚雪球一样不断吸积增长，最终形成现在的月球。 地月分裂说-月球的共振潮汐分裂说是月球起源研究中著名的假 说之一。月球的共振潮汐分裂说坚持月球是地球的亲生女儿，即月 球是从地球中分裂出来的。坚持这一假说的科学家认为，在地球形 成的早期，地球呈熔融态，由于潮汐共振作用，地球自转不稳定， 即使只考虑地球和月球的角动量，当时地球自转的周期也仅有4小 时，加上太阳的潮汐作用，地球的自转周期可缩短到2小时，因此 有理由相信，在地球历史的早期，地球飞快地旋转，其自转速率比 现在要高得多。若初期的地球是熔融状态，地球物质在地赤道面上 将出现膨胀区，使在赤道面上的一部分熔体分离，或者说这部分熔 融物质在地球高速自转情况下从赤道区被甩了出去，甩出去的物质 在地球附近的行星际空间凝聚，冷凝后形成月球。一些持这种假说 的人还认为，地球上的太平洋就是分裂出月球后留下的“疤痕”。由 于这种假说提出月球是从地球分离出去的，因此这种假说被形象地 比喻为“母女说”。不过，由于地月年龄相差太大-月球甚至可能与 宇宙同龄，且地月地质不同，现在已经被大多数科学家所摈弃。 地月同源说-月球起源的同源说坚信月球与地球是姐妹或 兄弟关系，月球与地球在太阳星云凝聚过程中同时“出生” ，或者说在星云的同一区域同时形成了地球和月球。主张 这一假说的科学家认为，在原始太阳星云内，温度和化学 成分取决于与太阳的距离。太阳系的各个行星是在星云中 不同的区域、由不同化学成分的星云物质凝聚、吸积而形 成的。月球与地球在太阳星云中相距较近，形成过程相似 ，属于同时形成的“兄弟”。对于地球与月球成分上的差异 ，他们解释说，形成行星时，开始是凝聚、吸积并形成以 铁为主要成分的行星核，金属核进一步增长之后，星云中 残留的非金属物质才凝聚，月球就是地球形成后剩下的残 余物质所组成的。同源说力图合理解释地球与月球成分差 异和月球的核、幔与壳的组成，但其模式与太阳星云的凝 聚过程和地月系的运动特征不尽相符。 俘获说的科学家认为，地球和月球处在太阳星云的不同部 位，由化学成分不同的星云物质凝聚而形成。月球原来的 运行轨道与地球的轨道面交角很小（约5度），当月球运 行到地球附近时，在地月距离为10个地球半径的范围内， 月球可能被地球俘获而成为地球的卫星。 著名有天文学家阿尔芬认为，月球曾经是一个独立的行星 ，月球被地球俘获时，与地球的距离大约为26个地球半径 ，与地球的平面的交角为149度。如果月球进入地球的潮 汐会产生很强的非均一重力场，月球表面的岩石将会破碎 ，并进入月球运行的轨道空间，大部碎片物质又返回月球 ，撞击月球，在月表产生大量的月海盆地。月球正面在39 亿年前发生的开凿月海事件雨海事件也许是俘获说的 重要证据。通过地月轨道的精细计算及激光测距的数据表 明，现今月球的轨道愈来愈远离地球，每年后退约3.8厘 米。 地 月 系 的 绕 转 月球和地球都绕它们的共同质心而运动 q 月球绕转地球 v 轨道形状椭圆，偏心率0.0549 ； v 白道：月球轨道在天球上的投影； v 黄白交角：白道面相对于黄道面的交角，5 9。 v 周期：27.32日（恒星月）； v 方向：自西向东； v 速度：角速度：33 /小时， 1310/日；线速度 1.02km/s。 q 几个概念 v 恒星月：月球在白道上连续两次通过同一恒星 （无明显自行）所需的时间：27.3217日。 v 朔望月：从这一次新月（或满月）到下一次新 月（或满月）所经历的时间：29.5306日。 v 近点月：以月球近地点为参考点，月球的公转 周期：27.5546日。 v 交点月：以月球升交点（或降交点）为参考点 ，月球的公转周期：27.2122日。 q 月球绕地的角速度为1310/日，太阳周年运 动速度为59/日，二者相差： 1310/日-59/日=1211/日 此即月球相对于太阳的会合速度，月球以此速度 赶超太阳的周期为： 360 1211=29.53(日)朔望月 方向：自西向东。 周期：27.32日。 月 球 自 转 月球自转与公转方向相同，周期相等。 称同步自转。 E A 月球始终以同一 半球对着地球 月球的背面 月相 q 随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段 距离,它的形状也在不断地变化着,这就是月 亮位相变化,叫做月相。 月 相 名 称 残 月 下弦月 凸 月 满 月 峨嵋月 凸 月上弦月 新 月 月相成因：太阳照射方向；地球观测方向 方向相反，新月； 方向相同，满月； 方向垂直，上下弦月。 月 相 成 因 太阳光 蛾 眉 月 新月（朔） 残 月 上 弦 月 下 弦 月 凸 月 凸 月 满月（望） 西东 上半月由亏转盈，下半月由盈转亏。 初一新月不可见，只缘身陷日地间。 初七初八上弦月，半轮圆月朝西面。 满月出在十五六，地球一肩挑日月。 二十二三下弦月，月面朝东下半夜。 月 相 q 依月球公转周期可求出月球公转平均角速度： 36027.3217日=13.2/日 （近地点约为15/日；远地点约为11/日。） q 月球在公转轨道上平均每日自西向东移行了 13.2，因地球自转所造成的月球自东向西的 周日视运动，必然逐日向后推迟，地球自转 13.2约需52分钟，所以月球每日出没地平的 时间平均向后延迟52分钟。这就是我们日常所 见明月当空逐日推迟的道理。 上图：旧历上半月 傍晚所见的月亮； 下图：旧历下半月 清晨所见的月亮。 月相 距角 与太阳出没月出 中天 月落 见月时间 新月 满月 上弦月 下弦月 月相、方位和时刻 月相 距角 与太阳出没月出 中天 月落 见月时间 新月 0 同升同落 清晨 正午黄昏彻夜无月 满月180此起彼落黄昏 半夜清晨通宵见月 上弦月 90迟升后落正午 黄昏半夜上半夜西天 下弦月 270早升先落半夜 清晨正午下半夜东天 月相、方位和时刻 v 月相变化周期：29.5306日（朔望月） v 月亮愈圆见月时间越长；月牙愈窄，见月时间愈 短。满月通宵可见，弦月半夜可