地球与空间科学第一章课件

地球与空间科学第一章课件第1页，课件共149页，创作于2023年2月第一节：地球在宇宙中的位置第2页，课件共149页，创作于2023年2月一、宇宙宇宙是由各类天体和天体系统组成的物质综合体。宇宙常见的天体有：恒星、星云、卫星、流星、彗星、行星等。随着宇宙观测技术的发展，宇宙范围和认识逐渐扩大和深化。第3页，课件共149页，创作于2023年2月二、恒星恒星是由炽热气体组成，能够自身发光的球形天体。恒星的主要成分是氢、氦。第4页，课件共149页，创作于2023年2月恒星的相对运动多数恒星的位置是在天球上是相对固定的。恒星的空间速度可分为切向速度和视向速度，其中视向速度是沿着观测者的视线分量。由于恒星的切向速度使得恒星在天球上的位置移动，这种移动叫自行。第5页，课件共149页，创作于2023年2月第6页，课件共149页，创作于2023年2月恒星的亮度和光度恒星的亮度是指地球上的受光强度。恒星的光度是指恒星本身的发光本领。通常用视星等和绝对星等来分别表示恒星的亮度和光度。星等值越小，亮度值就越大，星等相差一级，亮度和光度就相差2.512倍。第7页，课件共149页，创作于2023年2月第8页，课件共149页，创作于2023年2月视星等和绝对星等视星等是人们从地球上观察星体亮度的度量绝对星等是指标准距离下（32.6光年）的视星等。肉眼可见的星为6等星。太阳的视星等是-26.74第9页，课件共149页，创作于2023年2月三、宇宙中的距离单位天文单位：日地平均距离就是一个天文单位，约为1.496亿千米.光年：光在真空中一年所走的距离，1光年约为63240个天文单位。秒差距：1个秒差距约为3.26光年，约为206265个天文单位。第10页，课件共149页，创作于2023年2月四、宇宙构成恒星和星云是宇宙中的基本天体。星云：天空中云雾状的天体，多由星际气体和尘埃组成。银河：没有云层和月光的夜晚，天空会出现一条银灰色的光带，犹如一条银色的河流，古人称之为银河。第11页，课件共149页，创作于2023年2月第12页，课件共149页，创作于2023年2月银河系银河系：聚集在银河中的恒星和星际物质所构成的天体系统叫银河系。银河系中约有一两千亿颗恒星，总质量约为太阳质量的1400亿倍。第13页，课件共149页，创作于2023年2月银河系的结构银河系的主要部分是一个又圆又扁的圆盘体，其是银河系中恒星最密集的部分质量占总质量的95%。圆盘体直径约10万光年，分为核球和银盘，核球是银盘体的中心。太阳几乎位于银道面上，太阳距银心约3万光年。第14页，课件共149页，创作于2023年2月第15页，课件共149页，创作于2023年2月第16页，课件共149页，创作于2023年2月第17页，课件共149页，创作于2023年2月星系、星系群象银河系一样的天体系统为星系，除银河系外所有的星系统称为河外星系，星系和星系结合成的天体系统为星系群银河系所在的星系群叫做本星系群，本星系群约有40个星系。第18页，课件共149页，创作于2023年2月星系团、总星系比本星系群大的天体系统叫星系团，一个星系团包括几百个或几千个星系。比星系团更高一级的天体系统为总星系，包括约10亿个星系。现代宇宙学所研究的宇宙实质上就是总星系。第19页，课件共149页，创作于2023年2月五、太阳太阳是宇宙中一颗中等大小的恒星其质量约为1.989*1033克，约地球质量的333000倍，直径是地球的109倍，体积约为地球的1300000倍。太阳是太阳系中唯一的恒星，约占太阳系质量的99.86%，是9大行星总质量的718倍。第20页，课件共149页，创作于2023年2月太阳的结构太阳是一个巨大的气球体，太阳的大气可分为三层，即光球、色球和日冕。光球是它的底层，厚度约500千米，色球是它的中层，厚度约2000千米，日冕是它的上层，厚度约几百万千米。光球最薄，密度最高，亮度最大。日冕最厚，密度最低。太阳的视表面即光球在天球上圆面。第21页，课件共149页，创作于2023年2月第22页，课件共149页，创作于2023年2月太阳活动发生在太阳大气中的各种变化称为太阳活动。处于低潮时的太阳叫宁静太阳，处于高潮时的太阳叫扰动太阳。太阳黑子、耀斑、日珥是太阳活动常见的标志。第23页，课件共149页，创作于2023年2月黑子、耀斑、日珥黑子是光球上的黑色斑点是温度相对较低的部分。耀斑是主要出现在色球上，表现为大面积的突然增亮；日珥存在于日冕之中，表现为红色的火焰状物质在日全食时出现在日冕层内。第24页，课件共149页，创作于2023年2月第25页，课件共149页，创作于2023年2月第26页，课件共149页，创作于2023年2月第27页，课件共149页，创作于2023年2月太阳是一颗特殊的恒星太阳是太阳系唯一的恒星。太阳在天球上每年巡天一周没有固定的位置。太阳离地球很近，日地距离只有14960万千米，太阳光到地球只要8分钟，而除太阳外的比邻星需要4.26年；第28页，课件共149页，创作于2023年2月太阳的视星等等级最低，亮度最大，太阳的视星等是-26.74；太阳在天球上是一个圆面，而其他的则为一个圆点；太阳给予地球的热量最多，相同时间内来自太阳的能量是所有恒星能量的2500万倍。（地球获取太阳的能量只是太阳的22亿分之一）。第29页，课件共149页，创作于2023年2月第30页，课件共149页，创作于2023年2月第31页，课件共149页，创作于2023年2月六、太阳系太阳系的中心是太阳，太阳占总质量的99.9%。太阳系的成员还有行星、卫星、彗星以及流星等。行星通常指具有一定质量，自身不发光环绕着恒星的球状天体。卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体或人造天体第32页，课件共149页，创作于2023年2月流星，太阳系的微小天体，一旦闯入地球大气层，因摩擦而燃烧，产生明亮的余迹，亮度超过-5等星称为火流星。彗星，太阳系中小天体之一类。彗星是一团冰冻物质和尘埃。当它靠近太阳使彗星物质蒸发，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。第33页，课件共149页，创作于2023年2月第34页，课件共149页，创作于2023年2月第35页，课件共149页，创作于2023年2月第36页，课件共149页，创作于2023年2月第37页，课件共149页，创作于2023年2月太阳系中的行星九大行星，按照距日远近依次为水、金、地、火、木、土、天王、海王、冥王星。其中水、金、火、木、土在地球上肉眼可见。地内行星：水星和金星；地外行星：火、木、土、海王、天王、冥王星除水星和金星外，九大行星都有卫星。第38页，课件共149页，创作于2023年2月小行星小行星：绕太阳公转但体积和质量均较小，2700多颗，所有小行星总质量仅为地球质量的0.04%。大多数的小行星存在与火星和木星之间形成小行星带，九大行星以此为界分为内行星和外行星。第39页，课件共149页，创作于2023年2月类地行星和类木行星类地/地组行星（水、金、地、火）类木/木组行星（木、土、天、海、冥）类地行星质量比较小，类木行星质量比较大。木星的质量是地球的三百多倍，土星的质量也是地球的95倍；类地行星的平均密度高，类木行星的平均密度低。水为1的话，地、金、均在5之上，火也3.9，而土只有0.7，海王为1.7；第40页，课件共149页，创作于2023年2月在化学组成方面，类地行星以重物质为主，均有固体表面，类木行星以轻物质为主，木土流体球没有固体表面，天王和海王表面为冰物质；类地行星的温度较高，类木行星温度低。第41页，课件共149页，创作于2023年2月九大行星在太阳系中的位置0.387—0.723—1—1.524—5.20—9.54—19.18—30.06—39.44从太阳到冥王星40个天文单位的距离可分为四段，土星、天王星、海王星、冥王星处于四分点上，第一节段内拥挤着6大行星，其中木星基本处于第一节段的半分点上。0—3—6—12—24—48—96—1924—7—10—16—28—52—100—196第42页，课件共149页，创作于2023年2月九大行星的共同特征公转轨道近圆各行星轨道面近似位于一个平面上。所有行星公转方向自西向东，处金星和天王星外，自转方向也与公转方向相同。除天王星，其它行星赤道面同轨道面倾斜角均比较小。绝大数卫星轨道近圆形，轨道面也与母星赤道面接近。绝大数卫星公转方向与母星公转方向相同。第43页，课件共149页，创作于2023年2月七、地月系地球与月球构成了一个天体系统，称为地月系。日地距离是地月距离的390倍，约400倍太阳半径是月球半径的400倍，月球的体积是地球体积的1/49。地球的质量是月球质量的81。3倍。月地平均距离为384400千米。第44页，课件共149页，创作于2023年2月第45页，课件共149页，创作于2023年2月月面概况月面上高低起伏，从地球上看，明亮的地方是月球上的高原也被成为“月陆”，比较阴暗的地方称为“月海”，月海不是真正的海。中部低陷、周围隆起的山，叫做环形山或月坑。第46页，课件共149页，创作于2023年2月第47页，课件共149页，创作于2023年2月第48页，课件共149页，创作于2023年2月月相月球不会自身发光，只能反射太阳光。在太阳光照耀下，月球可以分为光明半球和黑暗半球，在地球上看起来，月球的明暗两部分不断变化着的状况叫做月相。第49页，课件共149页，创作于2023年2月第50页，课件共149页，创作于2023年2月第51页，课件共149页，创作于2023年2月月球运动月球绕地自西向东公转，轨道平面（白道面）与黄道面交角约为5度9分。月球公转的同时也在同步自转,所以月球总是以同一面对着地球.日月地位置的相对变化产生了月食\日食等天文现象.第52页，课件共149页，创作于2023年2月月食与日食当地球位于太阳与月球之间,日月地位于同一条直线，从太阳照射到月球的光线，会被地球所掩盖,发生月食.农历十五前后,为“望”当月球位于太阳与地球之间,日月地位于同一条直线，从太阳照射到地球的光线，会被月球所掩盖,发生日食.农历初一前后,为“朔”第53页，课件共149页，创作于2023年2月第54页，课件共149页，创作于2023年2月第55页，课件共149页，创作于2023年2月月球公转周期朔望月,月心连续两次通过地心与日心连线的时间.为29天12时44分3秒,是月相周期恒星月,月心连续两次通过同一恒星的时间.为27天7小时43分14秒.(真正周期)交点月,月心连续两次通过同一黄白交点的时间.为27日5时0分35.8秒.第56页，课件共149页，创作于2023年2月第57页，课件共149页，创作于2023年2月第二节：地球形状与大小第58页，课件共149页，创作于2023年2月地球的形状，主要指大地水准面的形状，不考虑地表的海陆差异和地势起伏。大地水准面，是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。第59页，课件共149页，创作于2023年2月第60页，课件共149页，创作于2023年2月地球是一个扁球体，球半径因纬度增高而变短，赤道半径最长，极半径最短。地球赤道半径(1984)：6378.388千米极半径6356.755千米，平均半径6371.004千米扁率为1：298.257扁率=（长半轴-短半轴）/长半轴第61页，课件共149页，创作于2023年2月第62页，课件共149页，创作于2023年2月第三节：地球的运动地球自转地球公转第63页，课件共149页，创作于2023年2月一地球自转地球的自转：地球绕地轴的旋转。自转的方向：北极上空看，逆时针，自西向东。自转的证明：傅科摆。地轴与地表相交于两极，地轴延伸为天轴。地极在地面上的运动称为极移，极移包含着多种周期性因素，其中主要为14月周期。第64页，课件共149页，创作于2023年2月第65页，课件共149页，创作于2023年2月二地球自转周期地球自转的周期：恒星日、太阳日、太阴日。同一恒星明连续两次在同一经线上处于上中天的时间段为恒星日。如果恒星日是23时56分4秒，太阳日为24时，太阴日约为24时50分。第66页，课件共149页，创作于2023年2月第67页，课件共149页，创作于2023年2月三地球自转速度地球自转的速度，角速度平均每小时15度。线速度：赤道线速度为465米/秒任意纬度v=465*cosα.极地的线速度为0。第68页，课件共149页，创作于2023年2月四地球自转意义地球自转产生了昼夜更替，使得地表各种过程具有昼夜节律。地球自转使所有北半球作水平运动的物体发生向右偏转，南半球向左偏。地球自转造成同一时刻，不同经线有不同的地方时。地球自转整体运动与地球的局部运动是相联系的。地壳运动、大气运动等。地球自转影响着潮汐运动。第69页，课件共149页，创作于2023年2月五昼夜现象昼夜两个半球的分界线就是晨昏圈。昼夜更替的周期是太阳日。赤道上终年昼夜相等。全球可分为四个地带，极昼地带、昼长夜短、昼短夜长和极夜地带。第70页，课件共149页，创作于2023年2月第71页，课件共149页，创作于2023年2月地转偏向力F=2mvωsinφ

m为物体质量

f为地转偏向力的大小

v为物体的水平运动速度分量

ω为地球自转的角速度

sin是正弦函数

φ为物件所处的纬度第72页，课件共149页，创作于2023年2月地方时任何时刻有物理时刻和钟表时刻两方面含义物理时刻就是时刻的迟早程度。钟表时刻就是物理时刻的表达形式。地球自转使得同一物理时刻，不同经线有不同的地方时（钟表时刻）。第73页，课件共149页，创作于2023年2月第74页，课件共149页，创作于2023年2月第75页，课件共149页，创作于2023年2月时区划分全球划分为24个时区。中时区（零时区）、东1-12区，西1-12区。每个时区横跨经度15度，时间正好是1小时。最后的东、西第12区各跨经度7.5度，以东、西经180度为界。每个时区的中央经线上的时间就是这个时区内统一采用的时间，称为区时。相邻两个时区的时间相差1小时。第76页，课件共149页，创作于2023年2月国际日期变更线经线180度被认为国际日期变更线。自西向东即从东半球越经西半球日期删1日。自东向西即从西半球越经东半球日期增1日。第77页，课件共149页，创作于2023年2月中国的时区中原时区：以东经120度为中央子午线。陇蜀时区：以东经105度为中央子午线。新藏时区：以东经90度为中央子午线。昆仑时区：以东经75(82.5)度为中央子午线。长白时区：以东经135(127.5)度为中央子午线。第78页，课件共149页，创作于2023年2月第79页，课件共149页，创作于2023年2月第80页，课件共149页，创作于2023年2月六地球的公转地球环绕太阳的运动称为地球的公转北极上空看，地球公转的方向是自西向东，逆时针，同自转同向。第81页，课件共149页，创作于2023年2月七地球公转周期地球公转的周期：恒星年、回归年、近点年、食年恒星年=365日6时9分10秒，真正的周期，以位于黄道上的恒星为参照物，或以日恒连线为参照线。回归年=365日5时48分46秒，季节变化的周期以春分点为参照物，由于春分点是西移的，每年50秒。所以比恒星年少20分24秒。第82页，课件共149页，创作于2023年2月近点年=365日6时13分53秒，以近日点为参照物，由于近日点是东移的，近点年比恒星年长4分43秒。食年=346日14时52分53秒，以黄白交点为参考，由于黄白交点是西移的，食年比恒星年少18日15时16分17秒。第83页，课件共149页，创作于2023年2月八地球公转轨道地球公转的轨道：实质是地心的公转轨道。轨道是一个椭圆，半长轴=149600000千米，半短轴=149580000千米，半焦距=2500000千米。周长=940000000千米偏心率（半焦距/半长轴）=0.0167扁率=半长短轴之差/半长轴=1:7000第84页，课件共149页，创作于2023年2月地球椭圆轨道上日地距离最近的点为近日点近日点的距离为147100000千米，远日点的距离为152100000千米地球每年1月初经过近日点，7月初经过远日点。天赤道与黄道的交角即黄赤交角，约为23度26分。天赤道与黄道的交点为春分点和秋分点，黄道上离天赤道最远的两点分别为夏至点和冬至点。第85页，课件共149页，创作于2023年2月地球公转的平均线速度每秒约30千米角速度每日59分地球公转的角速度和线速度都有季节变化。日地距离越近，地球公转的角速度和线速度就越大。近日点时线速度为30.3千米/秒，远日点的线速度约为29.3千米/秒。第86页，课件共149页，创作于2023年2月第87页，课件共149页，创作于2023年2月第88页，课件共149页，创作于2023年2月第89页，课件共149页，创作于2023年2月九历法历法指安排年、月、日的规则。历法分为阴历、阴阳历和阳历。第90页，课件共149页，创作于2023年2月阴历（回历）平均历月=朔望月=29.5306日平均历年=朔望月*12=354.3672日回历的大月是30日，小月29日，逢单都大月，逢双都小月。30年中安排11个闰年，闰年中把12月改为大月，这样平均历月接近了朔望月。在30年循环周期中，第2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、29各年为闰年第91页，课件共149页，创作于2023年2月阴阳历（农历）平均历月=朔望月平均历年=12.3683朔望月=回归年历月长度，大月30日，小月29日100个历月里约有53个大月和47个小月十九年七闰平年有12个历月，闰年有13个历月。没有中气的月份定为闰月第92页，课件共149页，创作于2023年2月第93页，课件共149页，创作于2023年2月阳历：平年有365天，闰年有366天，四年一闰大月31天，小月30天，二月28天，1、3、5、7、8、10、12为大月。平均阳历年=回归年第94页，课件共149页，创作于2023年2月十地球公转意义地球公转产生了昼长夜短的周期性变化地球公转产生了四季地球公转产生了五带第95页，课件共149页，创作于2023年2月昼长夜短赤道上终年昼夜等长地理纬度=90-赤纬的地方全昼，相反的地理纬度的发生全夜。全球可分为四个纬度带，极昼地带，昼长夜短、昼短夜长和极夜地带。第96页，课件共149页，创作于2023年2月不同纬度的正午太阳高度的季节变化规律平均值=90-地理纬度，极大值=113.26-地理纬度，极小值=66.34-地理纬度年较差=46度52分。第97页，课件共149页，创作于2023年2月第98页，课件共149页，创作于2023年2月第99页，课件共149页，创作于2023年2月第100页，课件共149页，创作于2023年2月四季季节变化是半球性的现象，南北半球没有同时来临的同一季节。季节变化首先是天文现象，然后是气候现象。第101页，课件共149页，创作于2023年2月天文四季天文季节的因素是昼夜长短和太阳高低。夏季是一年内白昼最长，太阳最高的季节。冬季就是一年内白昼最短，太阳最低的季节。春秋季节就是过渡的季节。第102页，课件共149页，创作于2023年2月我国的四季我国春季以立春为起点，春分为中点；夏季以立夏为起点，夏至为中点；秋季以立秋为起点，秋分为中点；冬季以立冬为起点，冬至为中点。这样的四季具有明显的天文含义，但同实际的气候递变不符合。大暑和大寒看作夏季和冬季的中点。第103页，课件共149页，创作于2023年2月西方四季、气候四季西方把春分、秋分、冬至和夏至看作春季、秋季、冬季和夏季的起点。侧重于气候。气候学上四季，每5日的平均气温来划分，平均气温高于22度为夏季；平均气温低于10度的时期为冬季。二者之间为春秋季节。第104页，课件共149页，创作于2023年2月五带地球上的五带，根据天文现象的纬度差异划分的南北回归线以内太阳每年直射2次，线上直射1次，线外直射0次昼夜长短的季节变化也存在纬度差异，有极昼或极夜现象的纬度界线就是极圈。第105页，课件共149页，创作于2023年2月第106页，课件共149页，创作于2023年2月第107页，课件共149页，创作于2023年2月十一极移、岁差、章动极移：地极在地面上的运动叫作极移。极移有多种周期，主要周期为14个月的自由摆动。地轴进动：地轴在宇宙的空间运动称为地轴进动，地轴的进动表现为二分点的进动，传统天文学称之为岁差。地轴进动的周期为25800年，春分点表现为西移，因此回归年产生岁差。由于月球绕地运动，使地轴进动附加了一个短周期的摆动，称之为章动。第108页，课件共149页，创作于2023年2月第109页，课件共149页，创作于2023年2月第110页，课件共149页，创作于2023年2月第111页，课件共149页，创作于2023年2月第112页，课件共149页，创作于2023年2月第四节：地理坐标第113页，课件共149页，创作于2023年2月一经线、纬线地球的球心就是地心。地球自转的轴线就是地轴。地轴通过地心，同地面相交于两点，分别为地球北极和地球南极。第114页，课件共149页，创作于2023年2月一切垂直于地轴的平面同地球表面相割而成的圆，是纬线。纬线互相平行。一切通过地轴的平面同地球表面相割而成的圆是经圈，经圈被南北极点等分称为经线。所有经线等长。经线是南北方向，纬线是东西方向。第115页，课件共149页，创作于2023年2月第116页，课件共149页，创作于2023年2月第117页，课件共149页，创作于2023年2月通过英国格林威治天文台的经线作为经度起算面被称为本初子午线。1海里就是经线1分的长度，每根经线的长度=60海里*180=10800海里，赤道的长度=21600海里。经线一度=111.1千米第118页，课件共149页，创作于2023年2月二经度、纬度纬度，本地法线与赤道平面的夹角就是本地的纬度。30，60常为高、中、低纬的界限。经度，本地子午面与本初子午面的夹角。第119页，课件共149页，创作于2023年2月第120页，课件共149页，创作于2023年2月第121页，课件共149页，创作于2023年2月三地理坐标一个地点的纬度和经度叫地理坐标。所有通过地球南北极的平面，均称为子午面。子就是北向，午就是南向，酉就是西向，卯就是东向。第122页，课件共149页，创作于2023年2月第五节：地球的圈层构造第123页，课件共149页，创作于2023年2月一地球的内部圈层地球的内部可分为地壳、地幔、地核三部分。地壳，指地表以下至莫霍界面的部分。地幔，指莫霍界面至古登堡界面的部分。地核，古登堡界面至地心的部分。第124页，课件共149页，创作于2023年2月第125页，课件共149页，创作于2023年2月第126页，课件共149页，创作于2023年2月二地震波与地球内部结构地球内部构造主要通过地震波来研究地震波分为纵波（P）和横波（S）纵波可以通过固体和流体，速度快；横波只能通过固体，速度慢。莫霍界面处，纵波和横波速度突然增大。古登堡界面处，纵波突然减速，横波突然消失。第127页，课件共149页，创作于2023年2月第128页，课件共149页，创作于2023年2月第129页，课件共149页，创作于2023年2月三地壳地表以下至莫霍界面为地壳大陆地壳的平均厚度37千米，海洋地壳只有7千米。高山高原地壳厚度大。上层地壳为硅铝层，密度2.6-2.7克/立方厘米沉积不连续。下层地壳为硅镁层，密度2.9-3.0克/立方厘米，沉积连续。海洋地壳为硅镁层，沉积连续。第130页，课件共149页，创作于2023年2月第131页，课件共149页，创作于2023年2月四岩石圈、软流圈岩石圈是指地球上部相对于软流圈而言的坚硬岩石圈，通常包括地壳和上地幔的一部分，厚度约100千米。软流圈，在距地球表面以下约100千米的上地幔中,有一个明显的地震波的低速层，这一层可能呈熔融状态，称之为软流圈。第132页，课件共149页，创作于2023年2月五地球外部圈层地球的外圈主要指大气圈、水圈和生物圈。水圈包括海洋、河流、湖泊、冰雪、以及地下水。大气圈、主要指对流层，厚度因纬度和季节不同。这里集中了大气质量3/4，几乎全部的水汽和固体杂质，主要的天气现象就发生在这里。生物圈、地球上的所有生物及生物环境总称，总厚度20千米左右，主要集中在地上100米和水下200米左右。第133页，课件共149页，创作于2023年2月第六节地球表面的基本特征第134页，课件共149页，创作于2023年2月一陆地和海洋陆地和海洋组成了地球表面。地球表面积约5.1亿平方千米，其中70.8%被海洋所覆盖，29.2%被陆地所覆盖。陆地和海洋在地球表面分布是不均匀的。世界上的海洋是连成一片的，陆地被海洋所分割。全球大陆分