第一讲地球科学概述宇宙中地球

1、第一讲地球科学概述宇宙中地球课程目的与教学基本要求课程目的与教学基本要求 人类创造了前所未有的生产力，为了满足日益人类创造了前所未有的生产力，为了满足日益增长的物质需求，需要向地球作更多的索取。增长的物质需求，需要向地球作更多的索取。然而，人类如稍有处置不当，便会招致大自然然而，人类如稍有处置不当，便会招致大自然的严厉的惩罚。的严厉的惩罚。 人类必须重新审视作为自己生存环境的地球表人类必须重新审视作为自己生存环境的地球表层系统的组成、结构和功能，从而为可持续发层系统的组成、结构和功能，从而为可持续发展战略的制定，构筑坚实的科学基础。展战略的制定，构筑坚实的科学基础。 只有地球上的居民都认识了地

2、球，理解了地球，只有地球上的居民都认识了地球，理解了地球，才能和它友善相处，和谐协调，从而有利于人才能和它友善相处，和谐协调，从而有利于人类社会的持续发展。类社会的持续发展。 课程目的与教学基本要求课程目的与教学基本要求 地球科学概论在阐述地球科学一般基础理论的地球科学概论在阐述地球科学一般基础理论的同时，强调在大气圈，同时，强调在大气圈， 岩石圈，水圈，冰冻岩石圈，水圈，冰冻圈、生物圈之间的动态的相互关系，强调地球圈、生物圈之间的动态的相互关系，强调地球表层系统的整体性。表层系统的整体性。 地球科学概论是一门激发学生对地球的认识和地球科学概论是一门激发学生对地球的认识和理解的课程，是大气科学

3、类本科学生在学习其理解的课程，是大气科学类本科学生在学习其他专业必修课的先行课程。他专业必修课的先行课程。 讲课内容想方设法地让学生理解地球的动态、讲课内容想方设法地让学生理解地球的动态、全球环境以及地球是一个复杂的系统。全球环境以及地球是一个复杂的系统。 强调整体性。强调整体性。主要参考书目主要参考书目 教材：教材：地球科学概论地球科学概论，缪启龙，林文实编，气象出版社，缪启龙，林文实编，气象出版社，2007 年（第三版）。年（第三版）。 参考书：参考书： 刘本培，蔡运龙主编，地球科学导论，高等教育出版社，刘本培，蔡运龙主编，地球科学导论，高等教育出版社，2000年。年。 陈效逑编著，自然地

4、理学，北京大学出版社，陈效逑编著，自然地理学，北京大学出版社，2001年。年。 潘树荣等，自然地理学，高等教育出版社，潘树荣等，自然地理学，高等教育出版社，1985（第二（第二版）。版）。 第一章第一章 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置 宇宙，银河系，太阳系，太阳，太阳活动，月宇宙，银河系，太阳系，太阳，太阳活动，月球，潮汐；球，潮汐； 天球与天球坐标，地平坐标系，时角坐标系，天球与天球坐标，地平坐标系，时角坐标系，太阳高度角及其公式；太阳高度角及其公式； 地球的自转，公转；地球的自转，公转； 正午太阳高度，昼夜长短，季节，五带，二十正午太阳高度，昼夜长短，季节，五带，二十四节气；四节气；

5、 时间，世界时，北京时，历法，格里历。时间，世界时，北京时，历法，格里历。 第二章第二章 地球构造地球构造 地球的内部构造，地壳，地幔，地核；地球的内部构造，地壳，地幔，地核； 地壳运动；地壳运动； 地壳的演变（人类生存环境的形成），地质年地壳的演变（人类生存环境的形成），地质年代表，地球的诞生，陆地环境的形成，大气环代表，地球的诞生，陆地环境的形成，大气环境的形成，水环境的形成，气候环境的形成和境的形成，水环境的形成，气候环境的形成和变迁，生物环境的形成，人的进化；变迁，生物环境的形成，人的进化； 大陆漂移说，海底扩张说，板块构造说；大陆漂移说，海底扩张说，板块构造说；第三章第三章 大气圈大

6、气圈 大气的组成，大气的结构，对流层，平流层，中大气的组成，大气的结构，对流层，平流层，中间层，热层，外逸层；间层，热层，外逸层； 气压，气压梯度，大气运动，科里奥利力，大气气压，气压梯度，大气运动，科里奥利力，大气环流，季风，局地环流；环流，季风，局地环流； 太阳短波辐射，地面长波辐射，温度；太阳短波辐射，地面长波辐射，温度； 大气水分，相对湿度，蒸发和凝结，各种形态的大气水分，相对湿度，蒸发和凝结，各种形态的降水；降水； 天气，气团，锋，天气系统；天气，气团，锋，天气系统； 气候，影响气候的因素，气候变化，全球变暖。气候，影响气候的因素，气候变化，全球变暖。 第四章第四章 水圈水圈 水的分

7、布，水循环；水的分布，水循环； 河流，河流水情要素，湖泊，沼泽，地河流，河流水情要素，湖泊，沼泽，地下水；下水； 海洋，海洋的构成，盐度；海洋，海洋的构成，盐度； 海水的运动，洋流，北太平洋洋流，黑海水的运动，洋流，北太平洋洋流，黑潮，湾流；潮，湾流； 海洋温度，暖池，厄尔尼诺；海洋温度，暖池，厄尔尼诺； 水资源。水资源。 第五章第五章 冰冻圈冰冻圈 南极冰盖，格陵兰冰盖，北极海冰；南极冰盖，格陵兰冰盖，北极海冰； 雪线，冰川的形成，积雪；雪线，冰川的形成，积雪； 大陆冰川，冰川作用，冻土，冻土作用；大陆冰川，冰川作用，冻土，冻土作用； 冰期，间冰期，地质年代的冰期。冰期，间冰期，地质年代的冰

8、期。 第六章第六章 地球表面形态地球表面形态 地形形成的动力，内营力，外营力；地形形成的动力，内营力，外营力； 风化作用，风化壳；风化作用，风化壳； 流水作用，河谷剖面，河流三角洲及其形成；流水作用，河谷剖面，河流三角洲及其形成； 岩溶作用；岩溶作用； 冰川作用，冻土作用；冰川作用，冻土作用； 干燥区，风蚀作用与风积作用，黄土，沙丘移动干燥区，风蚀作用与风积作用，黄土，沙丘移动及沙漠成因，沙尘暴，荒漠类型，荒漠化。及沙漠成因，沙尘暴，荒漠类型，荒漠化。 土壤，土壤肥力，土壤的构成，土壤的剖面结构，土壤，土壤肥力，土壤的构成，土壤的剖面结构，土壤的形成因素，土壤的分类，土壤的水分输送土壤的形成因

9、素，土壤的分类，土壤的水分输送及热传导性，土壤的电导率。及热传导性，土壤的电导率。 地图投影，极地投影，墨卡托投影，兰勃托投影，地图投影，极地投影，墨卡托投影，兰勃托投影，比例尺。比例尺。 第七章第七章 生物圈生物圈 地球上的生物，生物环境；地球上的生物，生物环境； 种群，生物群落，植被；种群，生物群落，植被； 生态系统，生态系统的结构，生态系统生态系统，生态系统的结构，生态系统的功能，生物地球化学循环，碳循环；的功能，生物地球化学循环，碳循环； 第八章第八章 全球变化概述全球变化概述 当前全球重大环境问题；当前全球重大环境问题； 地球表层系统，圈层相互作用，地球系统科学；地球表层系统，圈层相

10、互作用，地球系统科学； *人类生存环境系统的控制因素（地核，太阳，人类生存环境系统的控制因素（地核，太阳，人），几千年到几百万年时间尺度的全球变化，人），几千年到几百万年时间尺度的全球变化，几十年到几百年时间尺度的全球变化，物理气候几十年到几百年时间尺度的全球变化，物理气候系统与生物地球化学循环系统与生物地球化学循环总课时为总课时为36学时，安排如下：学时，安排如下： 第一章第一章 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置 7学时学时 第二章第二章 地球构造地球构造 2学时学时 第三章第三章 大气圈大气圈 4学时学时 第四章第四章 水圈水圈 4学时学时 第五章第五章 冰冻圈冰冻圈 3学时学时 第六

11、章第六章 地球表面形态地球表面形态 4学时学时 第七章第七章 生物圈生物圈 3学时学时 第八章第八章 全球变化概述全球变化概述 3学时学时 复习，考试复习，考试 4学时学时第一章第一章 宇宙中的地球宇宙中的地球 在广漠无边的宇宙空间，物质以各种各样的形式存在着。在广漠无边的宇宙空间，物质以各种各样的形式存在着。太阳系中的物质，太阳系中的物质，99.86%集中于太阳。在太阳系还存在集中于太阳。在太阳系还存在着行星、卫星、彗星和流星体，以及行星际，天体等，它着行星、卫星、彗星和流星体，以及行星际，天体等，它们都是太阳系的成员。太阳是银河系极普通的成员。除太们都是太阳系的成员。太阳是银河系极普通的成

12、员。除太阳以外，银河系中还有大量的星，星团和星云，以及星际阳以外，银河系中还有大量的星，星团和星云，以及星际物质。星际物质包括星体和星际尘埃；星云实际上是由星物质。星际物质包括星体和星际尘埃；星云实际上是由星际总体和尘埃的。在银河系以外，还有在量的类似于银河际总体和尘埃的。在银河系以外，还有在量的类似于银河系的星系河外星系。宇宙间所有这些物质，通称天体。近系的星系河外星系。宇宙间所有这些物质，通称天体。近年来发生外源、射电源、射线源，也是天体。在天空的人年来发生外源、射电源、射线源，也是天体。在天空的人造卫星、宇宙火箭、行星际飞船和空间实验室等，总称人造卫星、宇宙火箭、行星际飞船和空间实验室等

13、，总称人造天体。造天体。第一章第一章 宇宙中的地球宇宙中的地球一、宇宙一、宇宙 1 宇宙宇宙 古语：古语：“四方上下曰宇，古往今来曰宙四方上下曰宇，古往今来曰宙” 宇宙就是天地万物，就是物质世界，也就是广宇宙就是天地万物，就是物质世界，也就是广漠的空间和存在于其中的天体和弥漫物质。漠的空间和存在于其中的天体和弥漫物质。 宇宙在空间上是无边无际的。宇宙在空间上是无边无际的。 宇宙在时间上是无始无终的。宇宙在时间上是无始无终的。 “我们的宇宙我们的宇宙”实质上是观测到的总星系，它实质上是观测到的总星系，它在时间上有起源，在空间上有边界。在时间上有起源，在空间上有边界。 宇宙的年龄大有一百至二百亿年

14、（以哈宇宙的年龄大有一百至二百亿年（以哈勃常数來反推）勃常数來反推） 宇宙学的主要观点认为我们的宇宙曾有宇宙学的主要观点认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。期间，宇宙体一段从热到冷的演化史。期间，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀。系并不是静止的，而是在不断地膨胀。使物质从密到稀演化。这一从热到冷从使物质从密到稀演化。这一从热到冷从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆炸。密到稀的过程如同一次规模巨大的爆炸。 大爆炸宇宙学说大爆炸宇宙学说 1929年年 哈勃哈勃 “红移红移” 1965年年 宇宙辐射宇宙辐射 1989年年 2.735K 背景黑体辐射背景黑体辐射2 恒星恒星 恒星：恒星是由炽热

15、气体组成的，能够自身发恒星：恒星是由炽热气体组成的，能够自身发光的球状或类球状天体。光的球状或类球状天体。 人的肉眼能够看到的恒星约有人的肉眼能够看到的恒星约有6500多颗，借助多颗，借助天文望远镜，可看到几十万乃至几百契颗以上天文望远镜，可看到几十万乃至几百契颗以上的恒星。现有的仪器能看到约的恒星。现有的仪器能看到约1022个恒星。个恒星。 恒星似乎是固定不变的，因为它们太遥远，实恒星似乎是固定不变的，因为它们太遥远，实际上，恒星都在不停地运动和变化着。际上，恒星都在不停地运动和变化着。测量恒星距离有三个单位：测量恒星距离有三个单位： 1天文单位天文单位=149597870公里（日地平均距离

16、）公里（日地平均距离） 1光年光年=63240天文单位天文单位=94605亿公里亿公里 太阳光到达地球约太阳光到达地球约8分钟分钟 半人马座的比邻星距地球光年半人马座的比邻星距地球光年 1秒差距光年秒差距光年=206265天文单位天文单位恒星的亮度恒星的亮度 用星等表示用星等表示 视星等：分六等视星等：分六等 最亮的为最亮的为1等星，肉眼勉强可等星，肉眼勉强可邮的为邮的为6等星，恒星越亮星等越小，目前，最等星，恒星越亮星等越小，目前，最好的观测工具可观测到好的观测工具可观测到23等星。等星。 恒星的质量大多数在个太阳质量之间，温度在恒星的质量大多数在个太阳质量之间，温度在3000k至至4000

17、0k之间，化学成分以氢、氮为主，之间，化学成分以氢、氮为主，光谱是带有吸收线的连续光谱。光谱是带有吸收线的连续光谱。恒星的演化过程恒星的演化过程 恒星从形成到衰亡经过恒星从形成到衰亡经过引力收缩阶段引力收缩阶段主序星阶段主序星阶段红巨星阶段红巨星阶段白矮星、中子星、黑洞阶段白矮星、中子星、黑洞阶段3 星系星系 星系：星系是包括大量恒星的天体体系星系：星系是包括大量恒星的天体体系 目前观测工具所能察觉的星系约有目前观测工具所能察觉的星系约有10亿亿个。个。4 银河系银河系 银河系是一个普通的星系。银河系是一个普通的星系。 银河系以外的星系称河外星系。银河系以外的星系称河外星系。 在没有云层和月光

18、的夜晚，人们可以在天空中在没有云层和月光的夜晚，人们可以在天空中看到一银灰色的光带。在没有望远镜的年代，看到一银灰色的光带。在没有望远镜的年代，人们把这一光带看成天上的河流。因此，古人人们把这一光带看成天上的河流。因此，古人把它形象地称为银河把它形象地称为银河 聚集在银河中的恒星所构成的天体体系，叫做聚集在银河中的恒星所构成的天体体系，叫做银河系银河系银河系象铁饼一样银河系象铁饼一样 研究人员表示，银河系是太阳系所在的恒星系统，包括约研究人员表示，银河系是太阳系所在的恒星系统，包括约2000亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘

19、埃。气体和星际尘埃。 在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球的形状好像铁饼。 银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和两个旋臂，旋臂相距两个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。期，因距银心的远近而不同。 太阳距银心约万光年，以太阳距银心约万光年，以250千米千米/秒的速度绕银心运转，秒的速度绕银心运转，运转的周期约为亿年。运转的周期约为亿年。 银盘中的物质主要以恒星形式存在，占银

20、河系总质量不到银盘中的物质主要以恒星形式存在，占银河系总质量不到10%的星际物质，绝大部分也散布在银盘内。的星际物质，绝大部分也散布在银盘内。 科学家最新测定银河系质量为太阳科学家最新测定银河系质量为太阳1万亿倍万亿倍 （2008年年5月月29日消息）日消息）从远处观看我们的银河会是什么模样呢？由于我们局限在银河内部，而且不透明的尘埃在可见光波段还阻挡从远处观看我们的银河会是什么模样呢？由于我们局限在银河内部，而且不透明的尘埃在可见光波段还阻挡了我们的视线，所以没有人确实知道银河系的真正模样。上图所绘是一个基于不同形式观测结果和研究所得了我们的视线，所以没有人确实知道银河系的真正模样。上图所绘

21、是一个基于不同形式观测结果和研究所得出的最佳猜测。出的最佳猜测。 银河系的中心是一个非常明亮的区域，中间可能还存在一个大型黑洞。银河系的明年核心银河系的中心是一个非常明亮的区域，中间可能还存在一个大型黑洞。银河系的明年核心是一个成员星相对较老而偏红色的不对称棒状结构。外围区域则是旋臂所在的地方，主要由年轻、明亮而蓝是一个成员星相对较老而偏红色的不对称棒状结构。外围区域则是旋臂所在的地方，主要由年轻、明亮而蓝色的疏散星团、红色的发射星云、以及黑暗的尘埃所构成。银河系的最外围还有一个没有被画出来的巨大暗色的疏散星团、红色的发射星云、以及黑暗的尘埃所构成。银河系的最外围还有一个没有被画出来的巨大暗物

22、质包晕，包含了银河系的大部分质量。物质包晕，包含了银河系的大部分质量。 新红外线图像显示银河系只有2条主要的“臂膀” 先前的银河系有始于银河系中心的4条主要臂膀 5 彗星彗星 彗星主要是由冰块、尘埃组成，当它接近太阳时，彗星主要是由冰块、尘埃组成，当它接近太阳时，彗星的冰雪、尘埃体被蒸发、升华而形成彗头和彗彗星的冰雪、尘埃体被蒸发、升华而形成彗头和彗发。发。 彗头的中央有一明亮密集的部分叫彗核，外面包围彗头的中央有一明亮密集的部分叫彗核，外面包围着彗头的云雾状的物质叫彗发。当彗星靠近太阳时，着彗头的云雾状的物质叫彗发。当彗星靠近太阳时，彗发越来越长，越来越亮，被太阳风和光压推向后彗发越来越长，

23、越来越亮，被太阳风和光压推向后方，形成一条或多条光带，形成彗尾。方，形成一条或多条光带，形成彗尾。 彗星的质量很小，估计在彗星的质量很小，估计在10121019千克之间，最千克之间，最大也不过地球的万分之一，所以彗发、彗尾的物质大也不过地球的万分之一，所以彗发、彗尾的物质极为稀薄，彗尾比人类制造的高真空还要空。极为稀薄，彗尾比人类制造的高真空还要空。哈雷彗星哈雷彗星 周期彗星：椭圆轨道周期彗星：椭圆轨道 非周期彗星：非周期彗星： 抛物线轨道或双曲线轨道抛物线轨道或双曲线轨道 著名的哈雷彗星是第一颗被确定轨道并著名的哈雷彗星是第一颗被确定轨道并预言回归的彗星。其回归周期为预言回归的彗星。其回归周

24、期为76年，年，它最近一次回归是在它最近一次回归是在1986年，它的下一年，它的下一次回归要等到次回归要等到2061年前后。年前后。 6 流星、陨星流星、陨星 流星是分布在星际空间的细小物体和尘流星是分布在星际空间的细小物体和尘粒，叫做流星体。它们飞入地球大气层，粒，叫做流星体。它们飞入地球大气层，跟大气摩擦发热、发光，这种现象叫流跟大气摩擦发热、发光，这种现象叫流星。通常所说的流星指这种短时间发光星。通常所说的流星指这种短时间发光的流星体的流星体,因为它的速度非常快，我们也因为它的速度非常快，我们也称它为贼星称它为贼星 陨星陨星 陨星分为石陨星、铁陨星、石铁陨星陨星分为石陨星、铁陨星、石铁陨

25、星 流星体残余部到达地面。由硅酸盐、铁镍金属流星体残余部到达地面。由硅酸盐、铁镍金属或大致相等的硅酸盐和铁镍、金属组成或大致相等的硅酸盐和铁镍、金属组成 特大的流星体降落时，其前端空气受压缩，温特大的流星体降落时，其前端空气受压缩，温度陡升到几千度甚至上万度，分地球大点的分度陡升到几千度甚至上万度，分地球大点的分子激烈碰撞而发光，形成耀眼的火球，称为火子激烈碰撞而发光，形成耀眼的火球，称为火流星。流星。 1976年年 吉林吉林 石陨星石陨星 1770公斤公斤 铁陨星铁陨星 60吨吨 在非洲纳米比亚在非洲纳米比亚 大气对流星的阻力大气对流星的阻力 使流星体本身炼化或气化使流星体本身炼化或气化二、

26、太阳系二、太阳系 太阳太阳 太阳系是太阳和以太阳为中心，受它的引太阳系是太阳和以太阳为中心，受它的引力支配而环绕它运动的天体所构成的系统力支配而环绕它运动的天体所构成的系统 在太阳系的总质量中，太阳约点在太阳系的总质量中，太阳约点99.8%。太阳是太阳系唯一能够自身发光的天体。太阳是太阳系唯一能够自身发光的天体。 按照同太阳距离的由近而远的顺序，依次按照同太阳距离的由近而远的顺序，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。它们的总质量天王星、海王星、冥王星。它们的总质量只有太阳的只有太阳的1/750 冥王星已经不算是一颗行星冥王星已

27、经不算是一颗行星 八大行星，分为地内行星和地外行星，或类地八大行星，分为地内行星和地外行星，或类地行星、类木行星行星、类木行星 类地行星的质量，体积都比较小，平均密度较类地行星的质量，体积都比较小，平均密度较高，自转速度慢，化学组成以生物质为主，有高，自转速度慢，化学组成以生物质为主，有固体表面，岩石，金属等重元素居多，表面温固体表面，岩石，金属等重元素居多，表面温度高，卫星数少；度高，卫星数少； 类木行星的质量，体积都比较大，平均密度较类木行星的质量，体积都比较大，平均密度较小，化学组成以轻物质为主，没有固体表面，小，化学组成以轻物质为主，没有固体表面，含氦、氖、碳、氧等轻元素，表面温度低含

28、氦、氖、碳、氧等轻元素，表面温度低2006年年8月月24日日国际天文学联合会大会国际天文学联合会大会投票决定，放弃将冥王星之外的太阳系八大投票决定，放弃将冥王星之外的太阳系八大行星称为行星称为“经典行星经典行星”的说法，从而确认太的说法，从而确认太阳系只有阳系只有8颗行星，冥王星遭到颗行星，冥王星遭到“降级降级”。位居太阳系九大行星末席位居太阳系九大行星末席70多年的冥王星，自发现之日起地位就多年的冥王星，自发现之日起地位就备受争议。经过天文学界多年的争论以及本届国际天文学联合会备受争议。经过天文学界多年的争论以及本届国际天文学联合会大会上数天的争吵，冥王星终于大会上数天的争吵，冥王星终于“惨

29、遭降级惨遭降级”，被驱逐出了行星，被驱逐出了行星家族。从此之后，这个游走在太阳系边缘的天体将只能与其他一家族。从此之后，这个游走在太阳系边缘的天体将只能与其他一些差不多大的些差不多大的“兄弟姐妹兄弟姐妹”一道被称为一道被称为“矮行星矮行星”根据国际天文学联合会大会根据国际天文学联合会大会24日通过的新定义，日通过的新定义，“行星行星”指的是指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。按照新的定义，太阳系行星将包括水星、金星、地球、火星、木按照新的

30、定义，太阳系行星将包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它们都是在星、土星、天王星和海王星，它们都是在1900年以前被发现的。年以前被发现的。根据新定义，同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨道根据新定义，同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体被称为附近其他物体的天体被称为“矮行星矮行星”。冥王星是一颗矮行星。冥王星是一颗矮行星。其他围绕太阳运转但不符合上述条件的物体被统称为其他围绕太阳运转但不符合上述条件的物体被统称为“太阳系小太阳系小天体天体”。太阳的结构（内部太阳的结构（内部） 内部为稠密的气体处于高温高压下，是内部为稠密的气体处于高温高压下

31、，是我的无法看到的；可见的是稀薄的太阳我的无法看到的；可见的是稀薄的太阳外层气体。外层气体。 内部：从太阳中心到边缘可分为核反应内部：从太阳中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区区、辐射区、对流区 外部：太阳大气大致可以分为光球、色外部：太阳大气大致可以分为光球、色球、日冕三个层次，各层的物理性质具球、日冕三个层次，各层的物理性质具有显著差别。有显著差别。 太阳的结构（内部） 核反应区核反应区 从太阳中心至大约太阳半径的从太阳中心至大约太阳半径的区域。体积大约只占总体积的区域。体积大约只占总体积的1/64，但集中了太阳质量的一，但集中了太阳质量的一半，太阳能量的半，太阳能量的99是在这里是在

32、这里产生的。核反应区的温度高达产生的。核反应区的温度高达1.5107K，压强高达，压强高达2.51011个大气压。在这里高个大气压。在这里高温、高压的环境下，温、高压的环境下，4个氢原子个氢原子核经过一连串的核反应，变成核经过一连串的核反应，变成1个氦原子核。在核聚变反应过个氦原子核。在核聚变反应过程中，释放出大量的能量。太程中，释放出大量的能量。太阳每秒钟由于核聚变而损耗的阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量大约为质量大约为400万吨。按照这种万吨。按照这种消耗速度，太阳在消耗速度，太阳在50亿年的漫亿年的漫长时间中，只消耗了长时间中，只消耗了0.03%的质的质量量 太阳的结构（内部） 辐射区辐射

33、区 在核反应区的外面大在核反应区的外面大约太阳半径的区域。约太阳半径的区域。其密度和温度都很快其密度和温度都很快向外减少，核反应区向外减少，核反应区产生的能量经此区以产生的能量经此区以辐射转移的方式向外辐射转移的方式向外传播。传播。 太阳的结构（内部） 对流区对流区 在辐射区的上面至太阳在辐射区的上面至太阳表面附近的区域（也叫表面附近的区域（也叫对流层）。在这里，密对流层）。在这里，密度和温度进一步向外减度和温度进一步向外减少，主要以对流方式向少，主要以对流方式向外传播能量。由于外层外传播能量。由于外层氢的电离造成此层内气氢的电离造成此层内气体比热增加，破坏了辐体比热增加，破坏了辐射平衡要求的

34、温度梯度，射平衡要求的温度梯度，从而使物质难以平衡，从而使物质难以平衡，产生流动，进而发展为产生流动，进而发展为湍流。湍流。 太阳的结构（外部） 光球层光球层 在太阳大气的最下层。厚度约在太阳大气的最下层。厚度约500千米，相对于太阳半径，千米，相对于太阳半径，光球层很薄，有时就被称为太光球层很薄，有时就被称为太阳的表面。光球层的底层温度阳的表面。光球层的底层温度较高，约为较高，约为5800K，上层的温，上层的温度较低，约为度较低，约为4400K，所有的，所有的太阳辐射都是从这一层产生的。太阳辐射都是从这一层产生的。光球中布满米粒组织，存在三光球中布满米粒组织，存在三五分钟，温度比光球高五分钟

35、，温度比光球高300-400K，它们实际上是对流层里，它们实际上是对流层里上升的热气团冲击太阳表面形上升的热气团冲击太阳表面形成的。在光球的活动区，有太成的。在光球的活动区，有太阳黑子、光斑等。阳黑子、光斑等。 太阳的稀薄外层气体又叫太阳大气。太阳的稀薄外层气体又叫太阳大气。太阳大气大致可以分为光球、色球、太阳大气大致可以分为光球、色球、日冕三个层次，各层的物理性质具有日冕三个层次，各层的物理性质具有显著差别：显著差别：太阳的结构（外部） 色球层色球层 光球层外面是色球层，平均厚光球层外面是色球层，平均厚度约为度约为2500千米。由于光球层千米。由于光球层太亮了，只有在日全食时，观太亮了，只有

36、在日全食时，观测者才能用肉眼看到太阳视圆测者才能用肉眼看到太阳视圆面周围的这一层玫瑰色的光辉，面周围的这一层玫瑰色的光辉，平时只能用专门仪器平时只能用专门仪器(色球望远色球望远镜镜)才能看到。色球层的物质很才能看到。色球层的物质很稀薄，大约只有稀薄，大约只有10-9千克千克/米米3，并且随高度增加，密度急剧下并且随高度增加，密度急剧下降。在色球层内，温度从光球降。在色球层内，温度从光球顶部的顶部的4600K增加到色球顶部增加到色球顶部的几万度。由于磁场的不稳定的几万度。由于磁场的不稳定性，色球层经常产生激烈的耀性，色球层经常产生激烈的耀斑爆发以及与耀斑共生的日珥斑爆发以及与耀斑共生的日珥等。等

37、。 太阳的结构（外部） 日冕日冕 日冕是太阳大气的最外层，也是日冕是太阳大气的最外层，也是最厚的一层。在日全食时，在色最厚的一层。在日全食时，在色球层之外可以看到广延的白色微球层之外可以看到广延的白色微弱光辉，这就是弱光辉，这就是“日冕日冕”，日冕，日冕主要由高度电离的离子和高速的主要由高度电离的离子和高速的自由电子组成。日冕物质以很高自由电子组成。日冕物质以很高的速度向外膨胀，形成所谓的的速度向外膨胀，形成所谓的“太阳风太阳风”。在地球附近，太阳。在地球附近，太阳风的速度约为风的速度约为450千米千米/秒。日冕秒。日冕的温度最高可达的温度最高可达200万万K，其中气，其中气体的平均密度为每立

38、方米体的平均密度为每立方米1011个个气体原子，接近真空。日冕的形气体原子，接近真空。日冕的形状非常不规则，随太阳活动的强状非常不规则，随太阳活动的强弱而变，当太阳活动剧烈时，日弱而变，当太阳活动剧烈时，日冕接近于圆形，当太阳活动较弱冕接近于圆形，当太阳活动较弱时，形状较扁。时，形状较扁。太阳的结构太阳活动太阳活动 太阳活动是指太阳局部的激烈运动，最太阳活动是指太阳局部的激烈运动，最明显的标志是太阳黑子、耀斑以及日冕明显的标志是太阳黑子、耀斑以及日冕物质的抛射等，这些现象密切相关，并物质的抛射等，这些现象密切相关，并集中在一定区域里，常称这一区域为太集中在一定区域里，常称这一区域为太阳活动区。

39、阳活动区。 太阳黑子太阳黑子 在太阳光球层上，经常有一些小黑点，这就是太阳黑子。在太阳光球层上，经常有一些小黑点，这就是太阳黑子。 一般由较暗的核（本影）和围绕它的较亮部分（半影）组成，一般由较暗的核（本影）和围绕它的较亮部分（半影）组成，这里是光球层较暗、温度较低（这里是光球层较暗、温度较低（40005000K）的强磁场区）的强磁场区域。域。 太阳黑子的大小由太阳黑子的大小由1000千米到千米到20万千米不等，寿命也从几小万千米不等，寿命也从几小时到几个月，有的长达一年以上。时到几个月，有的长达一年以上。 太阳活动的程度，通常用太阳黑子的多少和大小来表示。黑太阳活动的程度，通常用太阳黑子的多少和大小来表示。黑子数目多时表示太阳活动较强，黑子数目少时表示太阳活动子数目多时表示太阳活动较强，黑子数目少时表示太阳活动较弱。较弱。 日面上黑子数的年平均值大致作周期性变化，但变化周期不日面上黑子数的年平均值大致作周期性变化，