地球的宇宙环境学案 高中地理人教版（2019）必修一

第一章宇宙中的地球.1地球的宇宙环境

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课标要求素养目标运用资料，描述地球所处的宇宙环境。区域认知：运用天体系统示意图，说明天体系统的层次，描述地球在宇宙中的位置。地理实践力：通过观测星空，辨别常见天体和太阳系行星。人地协调观：了解地球上生命存在的条件，培养学生的人地协调观。综合思维：从结构特征、运动特征，说明地球是太阳系中一颗普通的行星；运用资料说明地球上或者其他星球存在生命的条件，树立科学的宇宙观。

问题情境

近几十年来，人类探索地外生命的脚步从未停歇。20世纪--70年代，人类启动了“旅行者号（原水手号）”项目，通过向太阳系外发射宇宙飞船来向外星智慧生命介绍地球，两艘飞船各携带有一张特殊的镀金唱片“地球之音”，上面录制了有关人类的各种音像信息；60个语种向“宇宙人”的问候语（含普通话、粤语、吴语和闽南语)、35种自然界的声音、27首古典名曲（含中国古琴演奏的《高山流水》曲目)、115帧照片。其中旅行者1号在探测两颗太阳系行星后，被“甩出”太阳系行星轨道平面，飞到了太阳系“上方”，旅行者2号飞船继续在途中近距离对太阳系的几颗行星进行了观测，目前已到达太阳系外缘。其他相继开展的项目还有：“SETI项目”主要通过分析射电望远镜接收到的无线电信号来寻求外星文明存在的证据，“开普勒任务”主要通过观测“行星凌星”现象来寻找系外“类地行星”，“METI项目”主要通过使用巨型无线电天线向外发射无线电信号来寻求外星人的回应。2019年，作为世界上最大的单口径射电望远镜，“中国天眼”[500米口径球面射电望远镜(FAST）]将锁定太阳系外的太空，通过筛选恒星类型助力国际寻找类似太阳的恒星（利于形成稳定的行星系统的单一恒星，体积质量适中的中等恒星，处于辐射最为稳定的“中年”的恒星)，同时也在距离地球约100光年的范田内寻找与地球一样拥有磁场的行星（磁场能避免地球大气被太阳风吹走，能隔绝强烈宇宙射线保护生命免受其伤害），助力寻找地外生命。旅行者号（含1、2号飞船）轨迹图及所携带的代表地球文明的唱片正面图旅行者2号拍摄的某太阳系行星图片联系地外智慧生物的射电望远镜阵列世界最大单口径射电望远镜——“中国天眼”（FAST）

问题探究1

在主动寻找地外碳基智慧生命（生命形式为蛋白质有机体）行动中，适宜碳基智慧生命生存的天体是科学家们致力于寻找的对象。指出这些天体类型，并推测其他天体类型不适宜碳基智慧生命存在的原因。(结合教材图1.2）

问题探究2

旅行者号在从地球发射前属于天体吗？（结合教材第2页第一自然段）

问题探究3

旅行者2号沿途所经历的天体系统顺序可能是什么？推测旅行者2号将来可能进入哪些天体系统。（结合教材第3页内容)

问题探究4

旅行者2号沿途穿过了哪些天体的轨道？抵近观测了哪些太阳系行星？这些行星分别属于哪种行星类型？（结合教材第6页第一自然段、图1.4和前文情境材料的图）

问题探究5

旅行者号所拍摄的行星照片形象地展示了各行星的特征，根据教材第6页第一自然段，说明地球与其他类地行星的相似特征。

问题探究6

旅行者1号探测了2颗大阳系行星后受额外引力影响离开了航道，与地球绕日轨道面(黄道面）夹角达到了35°左右，被迫终止了探星任务，任务转交给以近似平行于黄道面的方向向外飞行的旅行者2号，后者最终完成对其他行星的抵近观测。这说明了含地球在内的太阳系各行星的绕日运动具有哪种相似特征？除此之外还有哪些相似的运动特征，使得科学家可以精确计算旅行者2号与被观测行星的临近交会时间？（可绘图后就图说明）

问题探究7

地球与其他大阳系行星相似的绕日运动特征为旅行者号的安全航行提供了什么样的行星际环境？

问题探究8

抵近观测可以发现，与体积、质量小的月球没有大气相反，巨行星由厚厚的大气包围，后经测算这些大气以原始大气（氦气、氢气、甲烷等）为主。由此判断地球产生适宜碳基智慧生命呼吸的大气与地球的什么特征有关。

问题探究9

探测的远日行星温度普遍较低，其中的一颗大气温度低至-224℃，由此判断地球产生适宜碳基智慧生命的气温与地球的什么位置特征有关。

问题探究10

旅行者号还发现地外行星及其部分卫星有水的存在，但都以不适宜碳基智慧生命存在的相而存在，判断这些星球水的主要存在的相（气态、固态、液态)。

问题探究11

根据材料中“中国天眼〞在探索宇宙碳基生命时，必须先筛选寻找近似太阳的恒星的原理，说明大阳对地球生命产生的作用。

问题探究12

目前地球是已知的人类仅