地球概述-地球的形状和大小

教学目的

掌握地球的概况，了解地球表面特征，掌握地球的圈层构造。

教学重点

地球的圈层构造

教学难点

地球内圈层

第一章地球概述地球概述宇宙、银河系、太阳系形状、大小地球的圈层构造地球的表面特征

1.1宇宙

宇宙是指我们周围的物质世界。古人云：四方上下曰宇，往古今来曰宙，合称为宇宙。第一节地球及其在宇宙中的位置宇宙的起源——“大爆炸理论”“大爆炸理论”(big—bangcosmology)是盖莫夫1946年创建的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷，从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。在大爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的宇宙中的天体在万有引力的作用下相互绕转，形成不同层次的天体系统。宇宙大约由十亿个星系所构成，而星系是由不同数量的恒星所组成。小星系由几万个恒星组成，大星系由上千亿个恒星组成。太阳（恒星）所在的星系叫银河系，银河系以外的星系叫河外星系。宇宙中的天体1.2.1银河系银河系是一个巨型旋涡状星云，中间厚，边缘薄，形似铁饼。由较明亮的星体、较暗淡的星云、星团等物质组成。总质量是太阳系的1400亿吨。直径10万光年，银河系中有1500亿颗恒星，银河系也不是恒定的，它也在不断运动。近年来，天文工作者已在银河系之外拍摄到许多个旋涡状星系，其中有许多星系的质量和体积比银河系还大。随着科学的进展，现已证明宇宙在时间和空间上是无限的。1.2银河系和太阳系银河系的结构1.2.2太阳系

太阳系是银河系中一个普通成员。太阳是太阳系的中心天体。围绕太阳旋转的是一个行星体系（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星），此外还有许多小行星，彗星、陨星等小天体。①

太阳系的形成太阳系是一团旋转炽热的气体，因冷却收缩，越转越快，离心力加大，在云团赤道离心力最大，形状变得扁平如圆盘。当旋转速度快到一定程度后，外援的惯性离心力大于引力时，会有部分物质被分离出来成为继续围绕中心旋转的圆环，如现今土星所见到的。这些圆环一次又一次地被分离出来并分别凝聚成行星。行星周围的卫星形成过程也如此，星云中心部分则收缩成为太阳。太阳系②太阳系的组成太阳系是由太阳、围绕太阳运转的八大行星及八大行星的卫星以及为数众多的彗星、流星群等天体组成。1、太阳：是一颗自己能发光发热的恒星，其体积比地球大130万倍。太阳本身是一团炽热的气体，时刻进行着热核反应，表面温度约6000度。太阳散发着巨大的能量，其中只有很小一部分（约20亿分之一）照射到地球上，它是万物生长的能源。2、月球：是地球惟一的卫星。3、彗星：太阳系中的特种星体。彗星由彗核、彗发和彗尾三部分组成。彗核--气体冻结的冰块组成，彗发--靠近太阳时，彗核蒸发而成，彗尾--与彗发同时形成。4、陨星：既流星

太阳是一个炽热的气体球，也是离地球最近的恒星，平均距离为1个天文单位（1.5×108km）。太阳直径1.39×106km，约为地球直径109倍，体积约为地球130万倍。太阳大气中有73种元素，以氢、氦最多，氢占太阳总质量71％，氦占26.5％。太阳太阳大气圈从内向外分为三层：光球层、色球层、日冕。光球层常称为太阳表面，其平均温度约为5500℃，中心温度可高达1.55×107℃

。色球和日冕只有在全日蚀时用特殊仪器才能观测到。黑子是光球层温度较低的巨大旋涡状气流。耀斑是色球层中温度较高的亮点。

太阳系八大行星，按它们与太阳的距离由近到远分别为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星空间分布与运行规律：绕日运行方向与太阳自转方向一致；绕轴自转方向除金星外均相同，即自西向东转。行星太阳系行星的分类：按物理、化学性质分为两大类：a.类地行星：包括水星、金星、地球、火星。它们距太阳近，体积和质量小，平均密度大，自转速度慢，公转周期短，卫星少或无，具固体外壳，中心有铁核，金属元素含量高。

b.类木行星：包括木星、土星、天王星、海王星，它们距太阳远，体积和质量大，密度小，自转速度快，公转周期长，卫星较多，物质成分以轻元素为主。地球是怎样形成的？太阳系是由炽热的气体冷却而成，星云物质冷却过程是地球的形成过程。形成地球的冷却星云里，在万有引力作用下，物质微粒的相互吸引形成星子。星子再相互吸引，不断碰撞，直到成为地球和其它行星的前身。原始地球是个比现在地球大得多的尘埃集合体，并沿现今地球轨道自转和公转。由于原始地球接受太阳辐射多温度高，水气散失，尘埃中固体物质成为建造地球的主体。初期圈层构造形成原始地球内的“星子”受万有引力作用，向中心聚集，体积缩小密度变大。当星子自转所产生的离心力与所受到的引力时，达到平衡不再收缩，即形成今天的地球。尘埃的聚集、放射性元素的蜕变、陨石的撞击，地球曾经历了一个高温时期，或局部熔融状态，使重者下沉，轻者上浮，出现大规模的物质分异。Fe、Ni密度大，含量多，逐渐向中心聚集，成为地核。关于地球地球自西向东自转，并以66°34′交角（地轴与公转轨道平面的交角）侧着身子以30Km/s的平均速度绕太阳公转，公转轨道全长约9.4×108Km，公转一周需365日5时48分46秒。地球自转一周的时间需23时56分4秒。地球自转速度在逐渐变慢，但幅度极小，据过去二千年的观测，大约每100年，一昼夜要长0.01秒。火星极地冰帽为co2干冰,自转极慢,一圈要243天木星木星(左)和它的卫星们：从上到下依次为木卫一、二、三、四。图中木星的大红斑是云层的大风暴土星环带为冰块,杂有氧化铁,故呈桔黄色⑥土星艳丽多彩、结构复杂的土星环“哈勃”望远镜拍到的天王星与它的环和卫星天王星天王星的光环:由20条细环组成，宽度约10万公里海王星上节回复1太阳所在的星系叫（），银河系以外的星系叫（）。2太阳大气中有73种元素，以（）和（）最多，两者占太阳的总质量分别为（）%和（）%。3太阳大气圈从内向外分为三层（）、（）和（）。（）常称为太阳表面。（）和（）只有在全日蚀的情况下用特殊的仪器才可以看到。（）是光球层温度较（）的巨大旋涡状气流。（）是色球层温度较（）的亮点。4太阳系八大行星，按它们与太阳的距离由近到远分别为：体积最大的行星是（），卫星数最多的行星是（）。5类地行星包括（）、（）、（）和（）。6类木行星包括（）、（）、（）和（）。7彗星的结构包括（）、（）和（）三部分。“哈勃”望远镜拍摄的冥王星及其卫星关于冥王星冥王星的性质既有类地的一面，也有类木的一面。体积小，质量小，离太阳最远，公转周期长，是一颗特殊的天体。2006年8月国际天文联合协会布拉格大会为太阳系的行星进行了定义，符合以下几条才属于行星：

a.围绕太阳运转；b.具有足够的质量，能形成符合流体力学平衡的形态——球体；•

c.具有足够的引力而能清除轨道上所有的物质。由于第三条的原因，冥王星被拒之于行星之外，而被称为矮行星。但也有反对的意见，56位天文学家在“自然”杂志上联名发表文章，反对将冥王星降格为矮行星，他们认为：新定义不科学不完整、且布拉格会议没有代表性（全球75个国家有2500多名天文学者，但只有300人开会）。因此，冥王星的命运还有待于进一步研究确定。卫星卫星是绕行星运行而自身不发光的天体。太阳系八大行星中除水星、金星外，均有卫星绕转：地球（1）、火星（2）、木星（16）、土星（23）、天王星（15）、海王星（8）、冥王星（3）。月球是地球唯一的一颗自然卫星。月球距地球平均距离38440Km，月球绕地球公转的同时还自转，因其自转与公转周期相同，所以月球朝向地球的一面始终不变。月球表面无任何形态的水，完全没有大气，接近真空，但月球有火山喷发、造山运动、月震等现象。环形山是火山喷发或外星体撞击而成，由于没有大气和水，没有风化作用，因而得以长期保存。1969.7.21.人类首次登上月球“阿波罗”17号成功地完成登陆月球任务之后，在返回地球途中拍摄的月球全景。“阿波罗”15号的月球车1969年“阿波罗”11号拍摄的月球布满陨石的地区。其中，大陨坑的直径为80千米。小行星木星和火星之间据行星轨道波德法则推算应有一个行星，但至今未发现，只发现大批小行星（5000多颗，已编号命名者3000颗），估计是由一颗大行星遭撞击后形成的。小行星一般为石质或炭质，体积很小，直径多为几千米到几十千米，体大者一般为球形，但多数形状不规则，表面有陨坑，没有大气，最大者叫谷神星，直径为770Km。（5）慧星慧星的结构：慧核——由氢、碳、水等冰冻物质组成，是由慧星的主要部分，直径一般为1－100km。慧发——在近日点慧核的冰冻物质受热气化，可达几万千米，由极稀薄气体组成。慧尾——慧发在太阳光压和太阳风作用下，在背向太阳一侧形成的由极稀薄气体组成的长尾；可达1×108km。慧星轨道：以闭合椭圆形的轨道绕太阳运行的慧星具有周期性，可以预测他们出现的时间。例如哈雷慧星，绕日公转周期为76年，最近一次经过近日点是在1986年2月。以抛物线或双曲线轨道运行的慧星很难进行预测，有的甚至不再重现。流星体在太阳系中绕太阳运行的比小行星更小的细小天体，主要是小行星和慧星碎裂、瓦解的产物，称为流星体。流星体运行到地球附近，被地球引力俘获并吸向地球，进入大气层摩擦生热而燃烧发光，成为流星。多数流星燃烧变成气体，少数残体落到地面成为陨石或陨星。可分为铁陨石（主要含铁镍）、石陨石（主要含硅酸盐类）、石铁陨石（含硅酸盐类和铁镍）。吉林陨石雨：1976年3月8日在吉林市出现罕见的陨石雨现象，已收集到200余块，总重达2700Kg以上，超过100Kg的有3块，最大的重1770Kg，是当前世界最大的一块陨石。陨石是研究了解太阳系早期状态的重要线索，澳大利亚一颗陨石中发现有18种氨基酸和其它有机物，为宇宙生命起源研究提供了宝贵的资料。

河外星系银河系以外的许多与银河系类似的星系，统称为河外星系，目前发现在银河系以外，还有数以百亿计的星系存在，近的有250万光年，远的超过100亿光年。靠近银河系的河外星系有20余个，其中最著名的有仙女座星系，大麦哲伦星系、小麦哲伦星系等。它们分别呈旋涡状、透镜状等等。蝴蝶星云1.地球的形状——“球”还是“梨”

由于物质密度分布上的差异、弹性和塑性变形及自转的影响，地球更为准确的表面形态略似于一个“梨形”（严格地说高度应大于宽度）：地球的形状和大小据人造卫星轨道参数分析，地球北极比标准的旋转椭球体要凸出约10m，南极则凹进约30m；北半球的中纬度区稍稍凹进，在南半球则稍稍凸出。据此可有两点推论：

1)地球并非严格的旋转椭球体；2)这一不规则的形态表明地球内部物质在