第一章宇宙因素对自然地理系统的影响

第一章宇宙因素对自然地理系统的影响主讲人：谢少少

第一章宇宙因素对自然地理系统的影响

宇宙因素包括：太阳、行星月球地球第一节：太阳及其对自然地理系统的影响在地球上看，水星、金星、地球、火星、木星和土星是星空中的明星，自古称之为五星或五行，并同太阳和月球称为七曜；天王星、海王星、冥王星距离地球遥远，只能用天文望眼镜才能看到。一、太阳概说（太阳系）第一节太阳概说（太阳的大小和质量）在银河系里，太阳是普通的一个，在太阳系里，确实举足轻重的天体。太阳半径：KM，相当于地球半径的109倍；太阳表面积：约为地球的倍；太阳体积：约为地球的倍；太阳质量：kg，集中了太阳系总质量的99.9%，相当于地球的330000多倍。太阳平均密度为1.41g/，约为地球平均密度的1/4，但太阳各部分密度差异显著，内部核心密度高达160g/一、太阳概说（太阳的结构）太阳表面的平均温度为5770K，而其内部温度更高，因此组成太阳的物质不可能呈固态或液态，只能是炽热的气体，这些炽热气体是由等离子体构成的。一、太阳概说（太阳活动）太阳大气由于受太阳磁场和稠密气体对流层扰动的影响而处于局部的激烈运动中，这种现象称为太阳活动，最显著的标志就是太阳黑子的活动，太阳黑子并不黑？太阳黑子是太阳光球上的暗色区域，只是其温度较周围稍低（月4500K），在明亮的光球下反衬才显得暗而已。太阳黑子大小不同，形状各异，持续时间短的几个小时，长的达数月，出现范围多限于太阳赤纬5°~25°，赤道和高纬地区较少；其盛衰周期有11年，称为太阳活动周期，太阳活动最多的年份称为太阳活动峰年，最少的年份称为活动谷年。除太阳黑子外，还有光斑，耀斑，日珥等。光斑、耀斑、日珥等活动都与太阳黑子活动同步变化，这说明太阳活动是一个有机整体，它们之间存在相互联系与影响。光斑耀斑日珥二、太阳对自然地理系统的影响太阳时自然地理系统能量最主要的来源，占其能量来源的99.99%。太阳活动引起的太阳辐射变化，如太阳黑子、光斑、耀斑等都会引起地球自然地理系统的变化；如双振动现象，耀斑引起的地球物理现象异常，通讯中断，极光等。太阳对地球引力作用可以加强和减弱地球的潮汐现象，出现大潮和小潮。大潮时发生火山和地震的机率要高些。第二节：行星及其对自然地理系统的影响九大行星概说以地球绕太阳公转轨道为界，将除地球之外的八大行星分为地内行星和地外行星；若依小行星带为界，可将九大行星分为内行星和外行星。除冥王星外，按照物理化学性质将其余行星分为类地行星和类木行星；类地行星？类木行星？类地行星是指与地球的物理性质相似的行星，包括水星、金星、地球和火星。类木行星是指与木星的物理性质较为相似的行星，包括木星、土星、天王星和海王星。九大行星有的公转有着以下几个共同特征：1、近圆性2、共面性3、同向性4、尊距性除海王星以外，其余行星距离太阳的距离都遵守提丢斯—波得定律，即其中n为行星的序号，为行星距离太阳的平均距离，单位为天文单位，即日地平均距离。行星对自然地理系统的影响八大行星对地球的引力总和只相当于太阳平均引力的1/6400。由此可知，与太阳和月球相比，它们的影响非常小。九星连珠？是指九大行星运行至太阳的同一侧且最外两颗行星对日心得张角最小的现象。太阳系中的小行星数量很多，体积小，质量小，但对自然地理系统有着深刻影响。主要影响表现为撞击地球，形成超高温、高压冲击波，小行星本身的气化、爆炸、熔融、破碎等引起一系列地球环境灾害。3、月球（1）概况月球俗称月亮，也称太阴。在中国古代神话中，关于月亮的故事数不胜数。我国古代诗文中有许多有趣的美称：玉兔（著意登楼瞻玉兔，何人张幕遮银阙——辛弃疾）；玉蟾（凉宵烟霭外，三五玉蟾秋——方干）；桂魄（桂魄飞来光射处，冷浸一天秋碧——苏轼）；婵娟（但愿人长久，千里共婵娟——苏轼）。此外，还有许多别致的雅号，如玉弓、玉桂、玉盘、玉钩、玉镜、冰镜、广寒宫、嫦娥、玉羊等。古希腊神话中，月亮女神的名字叫阿尔特弥斯，同时她也是狩猎女神。月球是地球唯一的天然卫星，是距离我们最近的天体，它与地球的平均距离约为384401千米。赤道半径是1738.2km，相当于地球半径的27.28%。极半径比赤道半径比短4km。月球的质量约7.35×1022吨，相当于地球质量的1/81，密度只有地球的0.6，月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。月球外部没有大气层，即使曾经有大气，但他微弱的重力，也不能保住大气的存在。人们在望远镜中可以看到清晰的月面，以及飞船登月实地考察，都证明月球几乎没有大气，只有几微量的气体，其主要成分是氦和氩，密度仅为地球大气密度的110000亿之一。由于月球表面的重力小，它的逃逸速度也很小，只有2.4km/s（地面上是11.2km/s），在常温下氧和氮分子热运动的速度已超过这个速度，从而使之逃逸到太空去。没有大气，声音得不到传播，因此月球世界万籁俱寂，听不到一点声音，充满着寂静和荒凉。登月飞行的宇航员形容月球“有一种自成一格的荒凉之美”。没有大气对光的散射作用，月球上看不到“蔚蓝色”的天空，也没有迷人的晨昏朦影，即使在白天，天空也是一片漆黑。白昼和黑夜都是突然来临，星星、太阳、地球同时出现在天空。没有大气也就无法保持水分，故月球上没有风云变幻，不见雨露霜雪，也不会出现电闪雷鸣和美丽的彩虹，根本不用作天气预报。由于得不到大气和水分的调节，加上月球上的昼夜漫长（一昼夜为一个朔望月），况且月球土壤的热容量和导热率都很小，因此，月面上温度变化十分剧烈。白天在太阳直射下，温度可高达+127℃，黎明前可下降到-183℃。月球外部没有大气层保护，致使月面经常遭受陨石撞击。登月考察证明，月球表面被一层平均厚约10cm的细沙粒层所覆盖。月球外部没有大气层，也没有水，温度变化剧烈，导致月球上难以有生命存在。虽然在月球物质中已发现各种有机化合物，但目前在月面上没有任何证据表明存在有生命能力的有机体。（2）月球的公转3、月球日月会合运动与月相月球绕地球旋转，称为公转运动。但严格地讲，是月球和地球绕其公共质心的运动，只因其公共质心仍位于地球内部，所以简单地把月球的公转看成是绕地球（或地心）的运动。月球公转轨道是一个椭圆，轨道偏心率为0.0549，近地点的平均距离为363300km，远地点的平均距离为405500km，以上所讲是指月球的地心轨道，它是一个封闭椭圆，但是，月球在绕地球旋转的同时，还随地球绕太阳运行，所以，月球的运行日心轨道是月球绕地球、地球绕太阳两种运动的合成。公转轨道黄道5°9′升交点白道19.4°由于月球在绕地球公转的同时，地球还在绕太阳公转，同时二者还存在着速度的差异，因此从地球上看，月球相对于太阳也产生相对运动，称为日月会合运动。日月会合运动使日、地、月三球的相对位置时刻都在发生变化。由于月球本身不发光，只是反射太阳光才被看见，所以当月球与太阳处于不同的相对位置时，从地球上来看，月球的视形状就会发生周期性的圆缺变化，称为月球的位相，简称“月相”。月球与太阳的相对位置是以它们之间的角距离来表示的，所以把它的月相变化，就是日月角距离的变化。由图可以推出各种月相出没的时刻公转周期和速度

月球绕地球运行一周的时间叫做月球的公转周期。由于选择的参考点不同，因而有各种不同的月。恒星月

(27.3217日)以恒星为参考点，指月球中心连续两次自西向东回到同一恒星方向上所经历的时间，约27.3217日（27d7h43m11.4s）。它是月球公转360°所需的时间，是月球公转的真正周期。朔望月

(29.5306日)以太阳为参考点，是月球连续两次“合朔”（或合望）的时间间隔，约29.5306日（29d12h44m3s）它是日月会合运动的周期，也是月相变化的周期。或者说，是月心连续两次通过地心与日心连线的时间间隔。交点月

(27.2122日)以黄白交点为参考点，指月球中心连续两次通过同一黄白交点的时间间隔，约27.2122日（27d5h0m35.8s）。近点月

(27.5546日)以近地点为参考点，指月球中心连续两次通过近地点的时间间隔，约27.5546日。为什么会有不同的月长？朔望月比恒星月长约2.21日，是因为朔望月要比恒星月多转29°的缘故交点月比恒星月短，是因为黄白交点每月西移1.6°的缘故近点月比恒星月长，是因为近地点每月东移3°3′的缘故速度根据公转周期（恒星月），可求出月球公转的角速度为13°10′/日。月球公转轨道是椭圆，近地点最快，为15°/日，远地点最慢，为11°/日。平均角速度为13°10′/日。因为月球的公转方向是向东，，而它的周日视运动方向又是向西，因此月球每日出没地平线的时刻（太阳时），必然逐日向后推迟。其推迟的时间可由日、月会合运动速度求出；因为月球公转平均角速度为13°10′/日，地球公转平均角速度为59′/日，则日月会合速度每日为13°10′－59′＝12°11′，而地球自转12°11′的时间约为50分，因此月球出没时刻，每日向后推迟约为50分。（3）月球的自转3、月球月球千年一面，被误认为月球没有自转运动。事实恰恰相反，这个现象正好表明月球有自转运动。只是因为月球的自转方向和周期与它的公转相同所致，天文学上称这种自转为“同步自转”。即月球的自转周期为一个恒星月（约27.3217日，27d7h43m11.4s）。月球总是一面向着地球，这只是近似的说法。实际上，我们可以看到59%的月面积。这是由于月球公转速度不均匀和月球自