01-宇宙中的地球

第一章宇宙中的地球地球是一个以蓝色为主的、色彩丰富的星球－世界各地人们最初都有类似的错觉敕勒川，阴山下,天似穹庐，笼盖四野。天苍苍，野茫茫,风吹草低见牛羊。一、天圆地方？天道圜(圆)，地道方，圣王法之，所以立上下(上君下臣)。日月交替，东升西降，变换有序。如果大地是一个平面，那日月星辰又落到何处呢？板状的大地靠什么依托？大地的另一面又是什么样子？公元前3世纪吕不韦主持编成的《吕氏春秋》解释天圆地方古希腊人率先提出了大地是一个圆球:毕达哥拉斯(Pythagoras，前571~前497)亚里士多德(Aristotle，前384~前322)埃拉托色尼(Eratosthenes，前275~前196)计算出地球的周长为39500km张衡(78~139年)观测中发现月蚀的阴影边缘总是弧形的，推测大地是圆的。1519年9月由麦哲伦(F.D.Magalhhaes,1480~1521)率领的船队,从西班牙启航.开始了历时三年的环球航行,证实了大地是一个圆球.合恩角1687年,牛顿(1642~1727):《自然哲学的数学原理》地球转动产生惯性离心力1735年和1736年,法国派出测量队分别在北极和赤道附近测量,1744年,证实了牛顿的理论。•极半经为：6356.8km•赤道半经为：6378.2km•平均半经为：6371km•扁率为：1/298•赤道周长为：40008.1km•赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加上表面凹凸不平，地球是一个不规则的旋转椭球体人类经过漫长的探索终于证实大地是一个球体坐地日行八万里，巡天遥看一千河。——毛泽东•固体地球的表面积:5.101×108km2•陆地面积：29.22％•海洋面积：70.78％•最高峰珠穆朗玛：8844.43m•最深处的马里亚纳海沟：11034m二从地球中心说到太阳中心说天地之体，形如鸟卵－张衡亚里士多德和托勒密:地球中心说(Geocentrictheory)太阳中心说的提出（1506年）哥白尼（1473~1543）布鲁诺:(1548~1600)伽利略:(1564~1642)三、认识太阳系•哥白尼《天体运行论》，虽然还没有“太阳系”这个词，但是其实际内容已经具备：•位于中心的太阳以其引力吸引着周围的天体和其间的其他物质，构成一个分布有序、运动有规律的天体系统，它处在宇宙的中心（？）。三、认识太阳系•8颗行星•65颗卫星•若干个矮行星•1万多颗太阳系小行星（或称小天体）•数以亿计的彗星和流星•以及弥漫在看起来一无所有的空间中的星际物质、暗物质和暗能量。•轨道定律：行星都是沿“椭圆形”轨道围绕太阳旋转的，太阳位于这些椭圆的一个焦点上；开普勒（1571~1630）行星运动的三条定律：轨道定律；面积定律；周期定律；•面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。即当行星离太阳较近时，其运动速度加快，而离太阳较远时，运动速度变慢；开普勒（1571~1630）tA-B=tC-D=tE-FSAOB=SCOD=SEOF•周期定律：绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其各自椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。即行星公转周期的长短取决于行星与太阳的距离，距离太阳越远，行星的公转周期就越长开普勒（1571~1630）行星运动的三条定律：T：周期a：轨道半长轴提丢斯-波德定则•以天文单位来计算，每个行星与太阳的距离等于(4+n)/10,n为几何级数,分别为0,3,6,12,24,48……•发现天王星，第一颗小行星•发现海王星•发现冥王星（未守定则，矮行星）1、必须是围绕恒星运转的天体；2、质量必须足够大，它自身的吸引力必须和自转速度平衡使其呈圆球状；3、能够清除其轨道附近其它物体的天体，公转轨范围内不能有比它更大的天体；国际天文学联合会大会2006年8月24日通过了“行星”的新定义，这一定义包括以下三点：冥王星被降级为矮行星，九大行星→八大行星太阳系行星公转周期轨道半长径公转恒星周期(日)平均轨道速度(公里/秒)天文单位百万公里水星0.38757.987.7047.89金星0.723108.2224.7035.03地球1.000149.6365.2629.79火星1.524227.9686.9824.13木星5.203778.34332.7113.06土星9.5391427.010759.59.64天王星19.2672882.3306856.81海王星30.2404523.9601905.43牛顿•在前人成果的基础上，总结出万有引力定律•将力学推广应用到天体上•使哥白尼的太阳中心说在理论上得到了圆满的解释类型构成特点类地行星水星、金星、地球、火星距离太阳近，体积和质量都较小，平均密度较大，表面温度较高，大小与地球差不多，也都是由岩石构成的。类木行星木星、土星、天王星、海王星类似木星的气体行星，体积较大，密度却较低。氢、氦、冰、甲烷、氨等构成。黄道面：指地球绕太阳公转的轨道平面其它行星运转几乎都接近在同一个黄道面；恒星、行星与卫星？恒星：由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。行星：围绕太阳或其他恒星运行的质量不超过木星的较大天体。卫星：卫星是围绕行星公转的星球距地球:约149,597,870公里（约1.5亿）(—天文单位)直径:1，392，000公里（约139万）(地球直径的109倍)体积:1.412×1018立方公里(地球的130万倍)质量:6×1021吨(地球的333400倍)平均密度:水的1.409倍表面温度:6000K中心部分温度:1500万K总辐射功率:3.86×1026瓦特组成元素:73种元素;H:71%，He:26.5%O+C+N+Ne:2%Mg+Ni+Si+S+Fe+Ca:0.14%太阳的基本参数太阳风是从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。太阳风太阳风是一种连续存在的，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。平均轨道半径:384,401公里近地点:363,300公里远地点:405,500公里赤道直径:3,476.2公里两极直径:3,472.0公里体积:2.199×1010立方公里质量:约7.349×1019吨平均密度:水的3.350倍表面温度:-233~123℃平均23℃平均公转周期:27.32天平均公转速度:1.023千米/秒月球的基本参数月球环形山(Crater)石申环形山张衡环形山祖冲之环形山郭守敬环形山万户环形山高平子环形山6座以中国天文学家命名的环形山彗星（Comet）：中文俗称“扫把星”，是太阳系中小天体之一类。由冰冻物质和尘埃组成。当它靠近太阳时即为可见。太阳的热使彗星物质蒸发，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。由于太阳风的压力，彗尾总是指向背离太阳的方向。1910年4月20日,哈雷彗星到达近日点哈雷彗星（周期彗星表编号：1P/Halley）是每76.1年环绕太阳一周的周期彗星，哈雷彗星是人类首颗有记录的周期彗星，因哈雷（1656-1742）首先测定轨道并成功预言回归成功而得名。最先和最完备的哈雷彗星纪录皆为中国；据朱文鑫考证：自秦始皇七年（公元前240年）至清宣统二年（1910年）共有29次记录，并符合计算结果。哈雷彗星的轨道周期为76～79年，下次过近日点为2061年7月28日。1986年回归时拍摄的哈雷彗星英国天文学家哈雷2001年狮子座流星雨流星雨成因？流星雨(MeteorShower)的产生是由于流星体与地球大气层相摩擦的结果（流星体可以是小行星带上的小行星），流星群往往是由彗星分裂的碎片产生，因此，流星群的轨道常常与彗星的轨道相关。成群的流星就形成了流星雨。流星雨看起来像是流星从夜空中的一点迸发并坠落下来。这一点或这一小块天区叫作流星雨的辐射点。通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名，以区别来自不同方向的流星雨。黄道十二星宫：为标示太阳在黄道上运行的位置，就将黄道带分成十二个区段，以春分点为0°，自春分点（即黄道0°）算起，每隔30°为一宫，并以当时各宫内所包含的主要星座来命名，称为黄道十二星宫，总计为十二个星群。这样，相当于把一年划分成了十二段，在每段时间里太阳进入一个星座。天体在天球上的投影天球是为了研究天体在天空中的位置和运动引进的一个假想的圆球，它的球心就是观测者所在的地球的中心，它的半径是无穷大的。这样，地球以外的天体在天球上都有各自的投影位置。白羊座（Aries）----3月21日—4月20日金牛座（Taurus）----4月21日－5月21日双子座（Gemini）----5月22日—6月21日巨蟹座（Cancer）----6月22日－7月23日狮子座（Leo）----7月24日—8月23日处女座（Virgo）----8月24日—9月23日天平座(Libra)----9月24日—10月22日天蝎座（Scorpius）----10月23日—11月22日人马座（Sagittarius）----11月23日－12月22日摩羯座（Capricornus）----12月23日－1月20日水瓶座（Aquarius）----1月21日－2月19日双鱼座（Pisces)----2月20日—3月20日一个人出生时太阳正走到哪个星座，就说此人是这个星座的。地球－太阳•地球只不过是太阳系中的一颗行星•它与月球组成地月系•每秒约3万米的速度•围绕太阳作公转（周期一年）•沿一条弯弯曲曲的、近似椭圆形的蛇行轨道前进（黄道面）轨道最南点轨道最北点赤道面：地球自转的旋转平面季节变化地月系统的运动形式和它的轨道白道面：月球的运行轨道面；太阳引力作用与地月系的中心，所以地球与月球的公转轨道相互缠绕；地球的轨道其实是弯弯曲曲的（蛇行）圆形；地月系统的运动形式和它的轨道当月球运行到与太阳同处于地球一侧的同一方向上时（称日月相合），月球被太阳照射而反光的一面正好背着地球，地球上看不见月球，这时称为朔月或新月；与此相对，当月球运行到与太阳分处于地球两侧的同一方向上时（称日月相冲），月球受光面正好向着地球，这时称为望月或满月；从朔月到望月，月球受光面向着地球的比例逐渐变大，当到达一半时称为上弦月；而从望月到朔月的一半时称为下弦月。这种月亮圆缺的各种形状叫做月相。四、天外有天旅行者都到了天的尽头•1671年卡西尼（意）用视差法算出了火星与地球、地球与太阳及与其它天体间的距离•1784年赫歇尔观测到3亿颗恒星（估算）•20世纪90年代，经多方法估算，在2000亿颗以上－－银河系银河系•一个中心凸出并成旋涡状的圆饼•银球，直径约1.63万光年，其核心称为银核，因为这里恒星密集•银盘，银球周围较为明亮的部分，展布如盘，表现为若干旋臂，银盘直径近10万光年，厚约1万光年•太阳系位于银盘的一侧，距银河系的中心尚有2.7±0.33万光年之遥。河外星系•20世纪初，许多人还把银河系当作整个宇宙。•但随着探测技术和计算能力的提高，人们发现，在银河系外，还有数以百亿计的星系存在。•整个河外星系质量非常巨大，但由于占据了巨大的空间，因而其密度是很小的，平均只有10-31g/cm3，这比我们在一般实验室所获得的“真空”的密度还要低。•具有卵形、椭球形、透镜状、旋涡状等。猎犬座M51旋涡星系仙女座中M31大旋涡星系是肉眼可见的最远天体。距地球约220万光年，直径达16万光年，质量不小于3.1×1011个太阳质量，含有2亿颗以上的恒星，是本星系群中最大的一个。NGC4565旋涡星系由于NGC4565的外观就很像是一根光滑的针，常被称为细针星系。离我们约有四千万光年远，大小则有十万光年。星系膨胀的核心，主要是由黄色的年老恒星所组成。用小型望远镜就能轻易看见的NGC4565。内容提要概略了解人类经过漫长的探索终于证实地球是一个球体，地球不是宇宙的中心，而只是太阳系中一颗不大的行星。