第一章 地球是个孤独的星球吗

模块一自然地理篇第一章地球是个孤独的星球吗？第一节认识宇宙一、关于宇宙的起源宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。四方上下曰宇，往古来今曰宙。

——《淮南子》什么是宇宙？宇空间150亿光年宙时间100多亿年大爆炸学说二、宇宙中的天体与天体系统(一)天体宇宙空间存在的各种星体和星际物质，通称为天体。1恒星

10万年前的北斗七星现在的北斗七星

10万年后的北斗七星10万年后的北斗七星恒星是宇宙中最重要的天体，是能自己发光的球状或类球状天体。2.星际物质、星际云和星云弥漫于星际空间的物质称为星际物质。在一些星际空间，星际物质密度可以超过每立方厘米10个甚至1000个。使用现代的观测技术，人们能够发现这些区域，并且把它们称为星际云。星际空间呈云雾状外表，由星际气体和星际尘埃组成的的天体称为星云。旋涡星云玫瑰星云（二）天体系统宇宙中的物质是运动的，运动的主要方式是天体按照一定的系统和规律，相互吸引和相互绕转，形成不同层次的天体系统。宇宙银河系河外星系太阳系其他恒星系地月系其他行星系总星系（目前能观察到的宇宙部分）天体系统结构示意图1.地月系地球与它的天然卫星——月球一起构成了一个天体系统，称为地月系。在地月系中，地球是中心天体，月球围绕地球公转。2.太阳系地球和其他行星围绕太阳公转，这个以太阳为中心的天体系统称为太阳系。3.银河系与河外星系太阳系又是更高一级天体系统——银河系极微小的一部分，银河系中像太阳这样的恒星就有2500多亿颗，这些恒星在本身运动的同时还围绕着银河系中心运动。银河系以外，还有许许多多同银河系规模相当的庞大的天体系统，称为河外星系（简称星系）。4.总星系通常把我们现在观测所及的宇宙部分称为总星系，它是现在所知的最高一级天体系统。（三）星座为了便于认识恒星，人们把天空中的恒星分成若干群落，每个群落的恒星都有自己独特的形状并占据一定的空间，这样的恒星群落称为星座。按照国际上的标准，全天可分成88个星座。（三）星座三、银河系和太阳系（一）银河系（二）太阳系1.太阳系的主要成员（1）行星（2）卫星（3）彗星（4）流星与流星体（5）陨星（6）太阳太阳系的八大行星围绕恒星运动，如火星、木星等行星——地球土星卫星——月球围绕行星运动，如木卫二

彗星哈雷彗星——周期76年流星体——流星——陨星（陨石、陨铁）流星体新疆大陨铁宇宙飞船太空实验室人造卫星航天飞机人造天体（6）太阳太阳概况太阳内部结构示意图太阳活动

太阳黑子四、地月系（一）地球1.地球的形状和大小地球赤道半径6,378.137千米，极半径6，356.752千米，赤道周长40075.7千米。质量5.98×1024千克，体积1.0832073×1012km3，平均密度5.515千克/米3，表面温度13摄氏度。地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的三轴椭球体。2.地球的运动地球自转产生了昼夜更替2023/10/1037（二）月球(二）月球1.概况月球直径大约是地球的1∕4月球质量大约是地球的1∕80月球体积大约是地球的1∕49月球引力大约是地球的1∕6月面月陆月海环行山月海

所谓的月海，并非月球上面的海洋，而是月球上比较低洼的平原，并无一滴水存在。比较多人认为月海是小天体撞击月球时，撞破月壳，使月幔流出，玄武岩岩浆覆盖了低地，形成了月海。环行山

环形山在希腊文的意思是“碗”，所以又称为碗状凹坑结构。环形山的形成可能有两个原因，一是陨星撞击的结果，二是火山活动；但是大多数的环形结构均属于陨星的撞击结果。

月球是怎么运动的？

月球围绕地球逆时针方向运行。人类第一次登上月球精确时间是1969年7月21日11点56分20秒阿姆斯特朗说：“这一小步，对于一个人来说，是小小的一步；对整个人类来说，是巨大的飞跃。”地球我国太空技术发展很快，也发射了卫星探索月球，就是“嫦娥一号”嫦娥奔月千年梦圆月食变化图片时间：农历十五、十六地球和月亮的中心大致在同一条直线上，月亮就会进入地球的本影，而产生月全食。月偏食月球的各种圆缺形态。月相：五、人类对宇宙的探索（一）人类认识宇宙的历程1.我国古代的宇宙观盖天说浑天说宣夜说盖天说盖天说认为，日月星辰的出没，并非真的出没，而只是离远了就看不见，离得近了，就看见它们照耀。

太阳在天空的位置时高时低，冬天在南方低空中，一天之内绕一个大圈子；夏天在天顶附近，绕一个小圈子；春秋分则介于其中，盖天说认为，太阳冬至日在天盖上的轨道很大，直径有47.6万华里，夏至日则只有23.8万华里。盖天说又认为人目所及范围为16.7万华里，再远就看不见了，所以白天的到来是因为太阳走近了，晚上是太阳走远了。这样就可以解释昼夜长短和日出入方向的周年变化。盖天说如何解释昼夜长短

盖天说为了解释天体的东升西落和日月行星在恒星间的位置变化，设想出一种蚁在磨上的模型。认为天体都附着在天盖上，天盖周日旋转不息，带着诸天体东升西落。但日月行星又在天盖上缓慢地东移，由于天盖转得快，日月行星运动慢，都仍被带着做周日旋转，这就如同磨盘上带着几个缓慢爬行的蚂蚁，虽然它们向东爬，但仍被磨盘带着向西转。盖天说如何解释天体东升西落浑

天

说东汉张衡认为：天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样，地被天包在当中，大地是一个圆球，宇宙是以地球为中心。

浑天仪——浑天仪可以用精确的观测事实来论证浑天说。在古代，依据这些观测事实而制定的历法具有相当的精度。浑象——利用它可以形象地演示天体的运行，使人们不得不折服于浑天说的卓越思想。浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。它们是我国东汉天文学家张衡所制的。西方的浑天仪最早由埃拉托色尼于公元前255年发明。浑天说两大法宝

浑天仪上面刻着日月星辰等天文的现象。他设法利用水力来转动这种仪器。据说什么星从东方升起来，什么星向西方落下去，都能在浑天仪上看得清清楚楚。张衡与浑天仪宣夜说认为宇宙是无限的，没有一定的形状，空间到处有气体存在，日月星辰漂浮在气体中，他们的运动也受气体的制约。这是我国古代的一种朴素的无限宇宙观。杞人忧天

杞国有人，忧天地崩坠，身亡所寄，废寝食者。又有忧彼之所忧者，因往晓之，曰：“天，积气耳，无处无气。若屈伸呼吸，终日在天中行止，奈何忧崩坠乎？”其人曰：“天果积气？日月星宿，不当坠邪？”四象在中国传统文化中指青龙、白虎、朱雀、玄武，分别代表东西南北四个方向。在二十八宿中，四象用来划分天上的星星，也称四星、四灵、四圣兽。中国传统方位是以南方在上方，和现代以北方在上方不同，所以描述四象方位，又会说左青龙（东）、右白虎（西）、前朱雀（南）、后玄武（北）来表示。二十八宿又称为二十八星或二十八舍。最初是古人为比较日、月、金、木、水、火、土的运动而选择的二十八个星官，作为观测时的标记。“宿”的意思和黄道十二宫的“宫”类似，表示日月五星所在的位置。到了唐代，二十八宿成为二十八个天区的主体，这些天区仍以二十八宿的名称为名称。作为天区，二十八宿主要是为了区划星官的归属。2.地心说的产生和影响

16世纪中叶之前,人类对自然的认识受宗教、神学和迷信的影响很大。人们普遍认为自然和天体的运动是神秘的，是有一只看不见的上帝之手控制的。而科学家的工作不过是论证和揭示上帝如何创造、支配世界和宇宙的。

古希腊理论：地心宇宙地心说的起源

亚里士多德克罗狄斯·托勒密地心说的起源很早，最初是由古希腊哲学家亚里士多德提出的。公元140年前后，天文学家托勒密进一步发展了前人的学说，建立了宇宙地心说。

古希腊学者亚里士多德提出，托勒密加以发展的地心说体系深入人心。人们认为地球是宇宙的中心，太阳和其他一切天体都围绕地球转动。地心说符合上帝造世和造人的教义，成为基督教理论的根据，其他一切均被视为异端邪说。地心宇宙观

古希腊人的天空几何结构：每个天体（太阳、月亮、水、金、火、木、土星）都附在以地球为中心的透明球壳上，所有恒星都被嵌在一个透明球壳上，球壳绕地球匀速转动。地心宇宙观太阳月球金星水星火星木星土星恒星

宇宙有“九重天”，这是九个运转着的同心的晶莹球壳。最底的一重天是月亮天，其次是水星天和金星天；太阳居于第四重天球上，它是宇宙的主宰，世界的灵魂，它以巨大的光辉照亮宇宙；第五到第七重天依次是火星天、木星天和土星天；第八重是恒星天，全部恒星象宝石一般镶嵌在这层天上；在恒星天上，还有一重最高天，即“原动天”，那里是神灵居住的天堂。地球坐落在宇宙中心。地心宇宙观亚里士多德的证据：大地是个固定不动的球体。在月食时观察到的地球投到月亮上的影子船只出海时没入地平线在北方陆地上中午时分太阳在天空的位置较低冰岛地心宇宙观日心说的起源哥白尼1473年2月19日生于波兰维斯瓦河畔的托伦城，18岁时进克拉科夫大学，在校受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶，抱定献身天文学研究的志愿。于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。1501年他从意大利回国，正式宣誓加入神父团体，哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说，写出“自然科学的独立宣言”──《天体运行论》。日心宇宙观哥白尼建立起一个新的宇宙体系，即太阳居于宇宙的中心静止不动，而包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。离太阳最近的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只有月球绕地球转动。日心宇宙观

日心说触怒了教会，《天体运行论》列为禁书，布鲁诺殉难是哥白尼日心说经受的第一次考验。布鲁诺（GiordanoBtuno，1548-1600）意大利天文学家。

布鲁诺是日心说的宣传者和捍卫者。他还以天才的直觉发展了哥白尼的宇宙学说，提出了宇宙无限的思想。布鲁诺认为，宇宙是统一的、物质的、无限的，太阳系之外还有无数多个世界。布鲁诺超前于时代太多了，他的无限宇宙图景差不多300年后才得到科学界的公认。日心宇宙观

布鲁诺的激进思想使天主教会暴跳如雷、恼羞成怒，1600年2月17日被宗教法庭处以火刑，活活烧死在罗马鲜花广场上。意大利罗马鲜花广场日心宇宙观

黑暗即将过去，黎明即将到来，真理终将战胜邪恶！火，不能征服我，未来的世界会了解我，会知道我的价值。——布鲁诺临刑前的最后一句话日心宇宙观在哥白尼思想的影响下，泰革(TychoBrahe,1546-1601)在观察的基础上，提出了哥白尼式的地心说：地球以外的行星都绕太阳转；但太阳及其行星都绕地球转！泰革的助手、德国天文学家开普勒(JohannesKepler,1571-1630)用归纳法分析泰革二十年积累的数据，提出了“行星运行三大定律”，支持了日心说。同期，意大利科学家伽利略(Galileo,1564-1642)用自制的望远镜观察星体，看到许多前人未见的现象，也支持日心说。但是，直到牛顿(IsaacNewton,1642-1727)发现“万有引力定律”，日心说才从理论上被确立。日心宇宙观

泰革(1546-1601)伽利略.伽利雷（1564～1642）

日心宇宙观日心宇宙观开普勒三定律：1.行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。2.太阳到行星的矢径在相等的时间内扫过的面积相等。3.行星绕日一周所需要时间的平方，与其和太阳平均距离的立方成正比。日心宇宙观伽利略通过自己的观测和研究，逐渐认识到哥白尼的学说是正确的，他于1610年用天文望远镜的观测结果来支持哥白尼的日心说，由于他对教廷权威的挑战，结果被定罪被软禁在意大利弗罗伦斯的一所别墅里，度过了他人生最后十年。日心宇宙观1609年伽利略设计并制造的两架望远镜。其中，那架小的可以放大14倍，而那架大的可放大20倍。日心宇宙观伽利略通过望远镜观察到：①发现月球表面并非完美无缺，而是有大山和平原，有类似火山口的环形山，与地球表面结构相同；②发现了木星的卫星；③发现了太阳的黑子及其移动的变化，证明了太阳的自转；④发现了银河是由无数星星组成，揭开了这个千古哑迷。人们传诵着：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。月球表面木星太阳黑子银河日心宇宙观伽利略用望远镜观察到了金星的“满盈”相，从而推翻了托勒密的地心说理论。日心宇宙观4.人类观测宇宙视野的不断扩展1781年，德国科学家赫歇耳(1738——1822年)发现了太阳系第七颗行星天王星。1846年9月25日柏林天文学家伽勒找到了太阳系第八颗行星海王星。1930年，美国天文工作者汤博发现了冥王星。

哈勃望远镜！哈勃空间望远镜是以天文学家爱德温·哈勃为名，在轨道上环绕着地球的望远镜。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。这些都是太空望远镜的杰作5.宇宙大爆炸起源学说的建立20世纪初，杰出的德国科学家爱因斯坦(1879—1955年)创立了狭义相对论，随后又创立了广义相对论。与此同时，一些科学家又创立了量子力学。这就为我们人类重新认识宏观世界和微观世界提供了科学的理论基础。1917年，爱因斯坦推算出：宇宙或者在膨胀，或者在收缩。1929年，美国天文学家哈勃（1889—1953年）发现的哈勃定律确认了宇宙正在膨胀。这一发现促使现代宇宙学家重新研究宇宙的起源和演化，进而导致大爆炸学说的诞生。根据推算，大约在150亿年前宇宙退缩成一点，并起源于此时此处的一次大爆炸，也就是说，宇宙无论在时间上还是在空间上都有一个开端，它遵循自然规律而演化，逐渐演化出今天所见到的大千世界。宇宙大爆炸宇宙开始于高温、高密度的“原始点”，因为一次大爆炸，产生了时间、空间、能量和宇宙中所有的物质。在这137亿年中星体不断远离，温度逐步下降，先后演变形成了由星系团、星系、河外星系、银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等小天体组成的有层次的天体结构系统，人类也是在这一宇宙演变中诞生的。目前宇宙中星系还在相互远离，宇宙在膨胀。【现代宇宙演变结构图】2023/10/1091（二）宇宙资源开发与环境保护1.航天技术与宇宙探测中国最大的射电望远镜东方红一号风云二号气象卫星“火星极地着陆者”