地球和它的“伴侣”月球

地球和它的“伴侣”月球地月系构成：地球和其卫星月亮构成的天体系统。运动形式：月球自转的同时也绕地球作公转运动。自转、公转的的方向都一样（逆时针）。月光：不是月球自身的光，是它对太阳光的反射！地月系第一节、宇宙中的地球一、地球在宇宙中的位置二、椭圆形的地球轨道三、地球的质量和大小四、地球的形状五、地球的磁场、磁层和辐射带六、地球-太阳系中普通又特殊的行星七、地球的演化宇宙总星系银河系地月系太阳系总星系银河系河外星系太阳系恒星世界地月系其他行星系总星系一、地球在宇宙中的位置

地球并不是孤立地存在于宇宙之中的，它与其它天体或者宇宙空间之间通过能量和物质交换保持着密切的联系并相互影响。从卫星上看地球二、椭圆形的地球轨道太阳位于其中一个焦点椭圆的最长直径为长轴，最短直径为短轴，长短轴之差为焦点距。椭圆偏心率：1/2焦点距与长半轴之比。偏心率越接近0，椭圆越接近圆形。地球轨道偏心率约为1/60，故地球绕日公转轨道为接近正圆的椭圆轨道。轨道形状地球不是一个正球体，而是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体。地球的赤道半径要比极半径略长。地球的平均半径约为6371km。地球的体积1.082×1012km3。总质量为5.9742×1024kg，约60万亿亿吨，八大行星中排名第五。地球赤道半径：6378.1千米地球极半径：6356.76千米地球表面积：5.1亿千米2北极地心赤道半径极半径赤道周长：40075.7千米三、地球的大小和质量地球的巨大质量，使它能够吸着周围的气体，保持一个具有一定质量和厚度的大气圈。没有现在这样的大气圈，就没有海洋和河湖，没有风，没有生物。地球的大小的重要意义地球是一只硕大的圆球。

但是，古代人们生活的范围不广，科学技术不发达，只能凭借自己的眼睛所看到的现象，来分析和判断地球的形状。人类为了认识地球的形状，付出了很多心血，经历了漫长的岁月。下面我们来了解当时的文明古国——印度、埃及和中国对地球形状的认识。四、地球的形状

印度人认为世界是由几只巨象的背撑着，

世界的中央是高耸的山脉，

巨象站在一隻大乌龟的龟甲上，乌龟则骑在一条盘踞的眼镜蛇身上。

埃及人认为天被高高的山撑着，星星则从天上垂下来，太阳乘着一艘小船，順着一条大河流到各地

。

中国人认为天像一个圆圆的大锅盖，

盖在方形的土地上

。天是由八根天柱所支撑着。

有一次，水神共工和火神祝融打起架来，共工输了。他一气之下撞断了其中一根天柱，结果天开始塌了下来。仁慈的女神女媧不忍心看到人类所居住的世界遭到破坏

，就用七彩的石头将天补好，再抓了一只巨龟，用四只脚把天给撑起来。但是天还是歪歪的，

所以太阳月亮和星星才会往西边跑。

“天是圆的地是方的

”，这种观念一直是古文明世界的思想主流，但是在智者的观察与启发下，地球是圆的的这种观念，才慢慢的被人们所接受。★大约两千五百年前，

希腊的数学家毕达哥拉斯，坐在海边的高山上，看着海上來的船，他发現船桅会先出现，然后船身才出现，“如果地球是平的，船桅和船身应该会同时出现”，所以地球的表面应该是弯曲的。★公元前384年，希腊哲学家亚里斯多得，发现月蝕的时候，月亮上地球的影子是圆弧形的。因此，他推测地球是圆的，这是圆形地球的直接证据。★人类第一次用实际行动亲身感受地球是圆的，是16世纪麦哲伦船队的环球航行。

人们经过长期观察、探索和实践，认识到自己居住的大地是一个球体，并把它称为“地球”。现在，人们通过人造地球卫星拍摄的照片，就能直接观察到地球确实是一个球体。北极俯瞰图地球地球形状的地理意义（1）日地平均距离为1.4960×108km，这样，就可以将投射到地面的太阳光线视为平行光线。当平行光线射到地球表面时，不同纬度地区的正午太阳高度角将各不相同。（2）造成地球上热量的带状分布和与地表热状况相关的自然现象的地带性分布。五、地球的磁场、磁层和辐射带地球磁场，简言之是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的Ｎ极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。地球磁场中间弱，两极强。地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。

磁层在太阳风和地磁场的相互作用下，磁力线被太阳风压缩在一个有限的空间区域内，而太阳风却被磁场阻挡在这个有限的空间区域之外。对于太阳风而言，这个区域成了一个空腔，而地磁场完全被局限在这个空腔之内。这个具有磁场的空腔称为磁层。

磁层结构磁层顶中性片磁尾地球磁层位于地面600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。

磁层地球磁层示意图NS地球磁层示意图地球磁层的电流体系磁暴现象全球性的地磁现象，是全球同时发生的强烈地磁干扰，磁情指数K>=5（K:各个地磁台站用来描述每三个小时段内地磁场扰动强度的指数,从0到9分为十级；K<3被认为是无扰动或微扰）磁暴的特征全球性同时性极区到赤道均可观察到磁暴的影响导航地基系统GPS系统通讯卫星电离层电波信号超视距雷达（监视航天器和导弹的发射）海底磁场潜水艇大气加热芯片损坏表面充电深层充电电力系统：感应电流（直流电）危害输电设备（1989年3月13日，魁北克地区（600万居民）因一强磁暴大规模停电，长达九个小时。）管道系统：生物：地磁场的扰动会引起人体(动物）生物系统内的压力的变化。迁徙性动物如鸽子、海豚、鲸等都有生物罗盘，磁暴时，它们有可能会迷失方向。流量表显示出错加速电化学腐蚀感应电流“21世纪一百大科学难题之一”-------磁层亚暴和磁暴的整体过程磁暴只是地磁扰动的一种类型极光区磁扰：地磁亚暴SP1和磁扰日变化SD地磁脉动P这些磁扰重叠在一起形成复杂的地磁扰动极光极光是近地磁极区高层大气出现的彩色发光现象。多发生在地磁纬度65°-75°范围内的“极光椭圆带”，发光区离地面约100公里左右或更高，常呈黄绿色，偶有红色的变换光带或光弧。激光是沿磁力线沉降的高能带电粒子（主要是电子）激发大气原子和分子而发光。极光跟（磁）场向电流密切相关。辐射带太阳风、宇宙线与地球高层大气相互作用形成大量带电粒子，他们绕地球的磁力线螺旋运动而产生电磁辐射。地球磁场俘获的大量带电粒子所在区域称为范艾伦“辐射带”

辐射带呈环状在低中、纬高空环绕地球，界面为两对相对的月牙形。内辐射带（耳蜗）外辐射带（耳廓）（注：实际上是按高能粒子的分布划分）1.5R附近；高能质子3~4R附近；高能电子上图显示了地球上的范艾伦辐射带（VanAllenBelts）。辐射带分为两层，内层距地表约7000公里，外层约为13000公里，两层中的缝隙为辐射较少的安全地带，人造卫星可以在此区域内安全运行。

近年又发现更内的第三辐射带，集中来自于太阳系之外的高能氧氮氖的离子。人体与磁场地球是块大磁石，人类无时无刻不受地磁磁场的作用与影响。地磁同空气、水和阳光一样，是人类生命赖以生存不可缺少的要素之一。人在磁场作用下，相应形成了人体自身的磁场。据测定，人体的心、肺、大脑、肌肉和神经等都有不同程度的微磁场。由于磁场对于人的生命活动不像水和空气，可立即使人感到饥渴或窒息，所以不易被认识和察觉。

因为我们身体内的血液里，含里很多的铁质，由于血液循环受地面磁力线的感应，所以也产生了磁性感应，这种感应虽然极其微弱，但是时间久了。一点一滴的影响累积，仍然可能发生作用。中医看病诊脉，从脉腑的跳动，可以测出身体上是哪一部分不对劲，可见血液循环对人体的健康有密，切的关系和影响。六、太阳系中普通而特殊的行星——地球为什么说地球是太阳系中的一颗普通行星？为什么有人说地球又是一颗特殊的行星？为什么地球有生命，而其他星球上没有呢？？行星质量体积密度公转周期自转周期水星0.050.0565.4687.9d58.6d金星0.820.8565.26224.7d243d地球1.001.0005.521y23:56′火星0.110.1503.961.y24:37′木星317.941316.01.3311.8y9:50′土星95.18745.00.7029.5y10:14′天王星14.6365.201.2484.0y约16h海王星17.2257.101.66164.8y约18h普通性：在太阳系的八大行星中，虽然地球的质量、体积、平均密度、公转和自转运动有自己的特点，但与其他行星比较并不特殊。特殊性：为什么有人说地球又是一颗特殊的行星？

迄今为止地球是人类观测到的所有星球中唯一有生命繁衍的行星。为什么地球有生命，而其他星球上没有呢？外部条件：（1）稳定的太阳光照：地球所处的光照条件一直比较稳定，生命从低级向高级的演化没有中断。（2）安全的运行轨道：大小行星各行其道、互不干扰，使地球处于一种比较安全的宇宙环境当中，有利于生命的发展和繁殖。自身条件：（1）适合的温度（2）合适的大气（3）充足的水分0——100oC的温度范围温度变化不过分剧烈大气厚度、密度适中大气成分合适内部水汽释放原始海洋的形成日地距离适中自转周期适中体积、质量适中漫长的演化过程收缩衰变致热冷却、凝结、汇聚一、地球自转方向：自西向东周期：太阳日—24小时；恒星日—23小时56分4秒速度：角速度—除北极外，全球为15度/小时线速度—赤道最大465m/s，北极为0运动规律第二节地球的运动“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”-----毛泽东主席自转速度变化

天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。自20世纪以来由于天文观测技术的发展，人们发现地球自转是不均的。1967年国际上开始建立比地球自转更为精确和稳定的原子时。由于原子时的建立和采用，地球自转中的各种变化相继被发现。现在天文学家已经知道地球自转速度存在长期减慢、不规则变化和周期性变化。地球自转长期减慢的主要原因可能是发生在浅海地区的潮汐摩擦作用。潮汐摩擦方向与自转方向相反；也有人认为地球自转速度变慢是太阳活动的影响和地球不断膨胀和增大的结果；但是地球自转速度变化的根本原因仍然在地球内部。地球自转还有季节变化：每年3-4月份，自转速度最慢，8月最快，可能与地球上纬向风速、洋流和冰雪分布的季节变化有关。自转速度还存在时快时慢的不规则变化，可能是由于地幔和地核之间角动量交换或海平面和冰川的变化引起，比较剧烈的变化可能是由于风的作用引起。二、地球公转方向：自西向东轨道：近似椭圆，太阳位于其中一个焦点上周期：1个回归年速度角速度—每天约1度线速度—平均30千米/小时运动规律DABC近日点远日点7月初1月初速度慢速度快日地平均距离约1.5亿千米，称为一个天文单位（昼）（夜）晨昏线地球上昼夜更替三、地球运动的地理意义“日出而作，日落而息”昼夜交替周期为“太阳日”“恒星日”为地球自转的真正周期昼夜长短与地理纬度和季节因素有关昏线太阳平行光线昼半球夜半球NS晨线夜半球晨昏线与太阳光线的位置关系是：垂直地球上正午太阳高度角

春秋二分，太阳直射赤道。世界各地都存在昼夜交替现象，而且各地昼夜等长。

太阳直射点北极南极赤道南回归线

北回归线

北极圈

南极圈

夏至日，太阳直射北回归线。北极圈内出现极昼现象，南极圈内出现极夜现象。南回归线北极南极赤道

北回归线

北极圈

南极圈

太阳直射点

冬至日，太阳直射南回归线。北极圈内出现极夜现象，南极圈内出现极昼现象。北极南极赤道南回归线

北回归线

北极圈

南极圈太阳直射点01224昼长（小时）3.216.229.2312.223.21绘出北极圈、南极圈和赤道三地昼长随季节变化曲线北半球各地（如北极圈），夏至日昼最长，纬度越高，昼越长夜越短；冬至日昼最短，纬度越高，昼越短夜越长；春秋分昼夜等长。南半球各地（如南极圈），刚好相反赤道上全年昼夜平分北极圈南极圈春分秋分夏至冬至全球昼夜平分太阳直射赤道9月23日6月22日太阳直射23O26/N北半球昼最长夜最短北极圈极昼12月22日太阳直射23O26/S北半球昼最短夜最长北极圈极夜直射点向北移动北半球昼渐长夜渐短直射点向北移北半球昼渐长夜渐短直射点向南移动昼渐短夜渐长直射点向南移动北半球昼渐短夜渐长3月21日太阳直射赤道全球昼夜平分夏半年昼长夜短冬半年昼短夜长地球上四季的变化：春夏秋冬地球上五带的划分：热带、南北温带、南北寒带。在地球表面作水平运动的物体会发生偏离原经纬方向的现象。纬度越高，偏向越明显。面向物体的原运动方向，南左北右，赤道不偏。弯曲的河流太平洋上空热带气旋云图第三节、地球的圈层构造地球的圈层分化地球的内部构造：根据对地震波在地下不同深度传播速度的差异变化，地球固体表面以内的构造可以分为三层：地壳，地幔和地核。地壳是地球表面很薄的由岩石组成的一层固体外壳，地幔介于地壳和地核之间，也是由岩石组成，地核位居地球核心，它的中心温度很高，压力很大。

地球内部的构造，就像一个鸡蛋，地壳相当蛋壳，地幔相当蛋清，地核就好比蛋黄。地球内部圈层结构

人类能上“九天揽月”却“入地无门”人类已经到达38万多公里的月球表面取回岩石，但要钻到只有几千公里的地球里面，娶个样品看看，却没有办到。最深的南非罗宾逊金矿，深度不到3公里，最深的钻孔记录12公里，不到地球半径的千分之二，连17公里的地壳也没打透。地球的外部构造（一）大气圈（二）水圈（三）生物圈：是指地球生物及其分布范围所构成的一个及其特殊又及其重要的圈层。在地理环境中，生物圈并不独占任何空间，而是分别渗透于水圈，大气圈下层和地壳即岩石圈表层。上述地球构造中的同心圈层，在分布上有一个显著的特点：在高空和地球内部，它们基本上是上下平行分布的，但在地球表面附近，各圈层却是相互渗透相互重叠的。第二节地球的伴侣---月球月球的基本参数

月球是地球的天然卫星，月球绕地球运动的轨道为一椭圆月球距地球的最远距离：406700千米最近距离：356400千米平均距离：384400千米月球半径：1738.2千米月球质量：7.35×1022千克

月球的平均密度：ρ＝3.34克/厘米3

月球表面引力约为地球表面引力的1/6月面特征月球，古称“太阴”，是地球唯一的天然卫星。月亮是最美丽的天体之一，在小望远镜中观察，可以清楚地辨别出很多细致的月表特征：

月坑或称环形山月球表面，特别是月陆地区，布满了大大小小的圆形凹坑构造，称为“月坑”。许多月坑的边缘隆起，很象火山口，以前常称作“环形山”。环形山是月亮表面最显著的特征之一。月面上直径大于1千米的月坑总数在33000多个，占月球表面积的7-10%。有趣的是，统计表明单位月面上环形构造的数量与其直径大小成反比。在大的环形山的底部中央常常有尖锥状或瘤状的小山，称为“中央丘”，可以高达2.5千米。最大的几个环形山：南极附近的贝利环形山，直径295千米；克拉维环形山，233千米；牛顿环形山，230千米。月坑或环形山滿臉“痘痘”的月球主要是因為隕石撞擊所造成,图中红线包围部分是月海

月海是月面上的暗区，它是月球上大块呈黑色的玄武岩平原，是古代火山爆发的产物。月海有22个，大部分在月球正面。月海的反照率低，因此显得暗。最大的月海是风暴洋，面积约500万平方公里。雨海、静海、澄海、丰富海、危海、云海等等。大多数有环形封闭的特点，有写月海伸向陆地称为湾，小的月海称为湖。

月陆

月面上高出月海的地区均称为“月陆”或“高地”。月陆一般高出月海2-3公里，并且比月海的反照率高，因此月陆洁白明亮。

山脉

月球上的山脉常以地球山脉名称来命名，如高加索山脉，亚平宁山脉等。月球山脉的特点是：向海的一面陡急，呈明显的断崖状，而向外陆的一侧坡度极缓。

月面辐射纹

在望月前后可以观察到从一些大月坑呈放射状向外延伸的亮带。有些亮带可以长达数千公里。这些辐射纹并非月面上隆起或凹陷的地方，而可能是由月坑中抛出的物质堆积而成的辐射状薄层。

第谷和哥白尼环形山发出的辐射纹最为美丽。

月谷和月溪

月面上较宽的峡谷称为“月谷”，细长的小月谷称为“月溪”。相看两不厌月球总是以同一面对着地球,直到前苏联的“月球三号”于1959年拍下了照片，人类才第一次得见月球背面的全貌。正面背面月亮的阴影像什么？月兔捣药螃蟹月球起源说同源说分裂说捕获说撞击说同源说

(co-accretion):主張月球和地球是同地同時由原始太阳星云形成的

分裂說

(fission):月球本來是地球的一部分，后来由于地球转速太快，把地球上一部分物质抛了出去，这些物质脱离地球后形成了月球，而遗留在地球上的大坑，就是現在的太平洋。分裂说英国天文学家小达尔文（他是提出生物进货论的生物学家达尔文的儿子）。他在１８７９年提出，月亮本来是地球的一部分，后来由于某种原因不明的灾变，被地球甩了出去，从而在地球上留下一个巨大的太平洋。这个假说有两个根据：第一，太平洋能容纳下月亮；第二，按照天文学的观察和计算，月亮的密度约为３.３克／立方厘米，同地面岩石的密度差不多，而太平洋的洋底又没有地壳中常见的花岗岩。分裂说小达尔文的假说曾经轰动一时，但对它抱怀疑态度的人也不少。有什么力量能够把月亮那么大的东西从地球上“撕开”，抛到那么远的地方去呢？

１９６９年，美国宇航员登上月亮以后，科学家们仔细分析了他们带回的月岩，发现月亮上岩石的年龄约为４５亿年，同地球的岁数差不多，它们的成分和结构也同地球的岩石几乎一样。根据这一点，有人提出了一个同小达尔文相似的看法，认为月亮曾经是地球的一部分，不过，它是在地壳凝固以前脱离地球的，那时，地球的重物质已在重力作用下向地核集中，外围的物质比较轻，加之整个结构还是相当松散的，所以要分裂出去并不太费劲。看来，这个假说比较合理。

捕获说

(capture)则认为月球是在形成后再被地球重力所捕捉。

上述三者都无法完美解释月球的起源。然而近來对月岩的最新详细研究则指出，很可能地球曾与一非常大的星体(至少像火星那麼大)碰撞，在碰撞过程中噴出的物质即形成月球，這就是著名的撞击说

(impacttheory)。虽然撞击说仍有一些待解決的问题，不过已是目前最广为接受的理论。

从科学的角度来看，对月球的探测有着很重要的现实意义。于是人类对月球进行了一次又一次的探测。 尤其是美国的“阿波罗11”号登月舱顺利软着陆在月球上，宇航员阿姆斯特朗踩在月面上，是人类迈出的一大步。美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗善變的月娘形狀多變月相原理盈亏现象

在不同夜晚观察到的月球呈现不同的形状，月球的各种视形状统称为月相，月相的变化现象叫做月球的盈亏现象。盈亏现象来源于两个方面：第一，月球本身不发光，它被太阳照着的半边是亮的，另半边是暗的；第二，月球每月绕地球一周，又跟着地球每年绕太阳转一周，日、月、地三者的相对位置不断变化着。大小也會變月球過近地點月球過遠地點月球，巨大的资源宝库

月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还