第1节 地球的宇宙环境

地理必修第一册XJ第一节地球的宇宙环境2026年2月27日，NASA宣布了对“阿耳忒弥斯”登月计划的重大调整，核心目标是：确保在2028年实现载人登月，并在2030年前建立永久月球前哨站的初始设施，及在月球和轨道上部署核反应堆。NASA将2028年作为首次实现载人月面长期驻留的关键节点，标志着人类太空探索进入了一个全新的阶段。火星是太阳系除地球外最适合人类生存的星球，为什么要先在月球建立基地呢？提示月球距离地球近，环境独特，可作为深空探索的跳板。运用资料，描述地球所处的宇宙环境。学业质量标准天体与天体系统特殊行星——地球水平1了解宇宙、天体、天体系统的含义。(综合思维)描述地球在宇宙中的位置。(综合思维)水平2说明不同级别天体系统的组成。(综合思维)分析地球存在生命的条件。(综合思维)水平3能够结合材料判断天体及天体类型。(综合思维)探讨地球具备生命存在条件的原因。(综合思维)水平4探讨宇宙探索的意义。(地理实践力)一人类对宇宙的认识1．宇宙：宇宙是所有时间、eq\o(□,\s\up1(01))空间和物质的总和，是物质世界的整体。2．可观测宇宙：天文学家把人类已经观测到的有限宇宙，叫作“eq\o(□,\s\up1(02))可观测宇宙”或“已知宇宙”，其半径约eq\o(□,\s\up1(03))137亿光年。3．光年：是天文学中的距离单位。二多层次的天体系统1．天体宇宙中的eq\o(□,\s\up1(01))恒星、星云、行星、卫星等各种物质，通称天体。2．天体系统(1)概念：运动着的天体因互相eq\o(□,\s\up1(02))吸引和互相绕转，形成天体系统。(2)主要天体系统的组成和特征级别天体系统组成特征低↓高地月系①中心天体：地球；②绕转天体：月球月球公转、自转的方向和周期eq\o(□,\s\up1(03))完全一样太阳系①中心天体：太阳；②其他成员：主要有eq\o(□,\s\up1(04))行星、矮行星、卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质等太阳的质量约占整个太阳系质量的eq\o(□,\s\up1(05))99.86%银河系与河外星系银河系1000多亿颗恒星和大量星云具有铁饼状的扁平外形，直径约10万光年，太阳距离银心约2.6万光年河外星系与银河系同级别的恒星系统直径从几千光年到几十万光年不等可观测宇宙人类已经观测到的有限宇宙半径约137亿光年3.太阳系八大行星(1)八大行星的分类①地内行星、地外行星：以地球的轨道为界，常把eq\o(□,\s\up1(06))水星、金星称为地内行星，把eq\o(□,\s\up1(07))火星、木星、eq\o(□,\s\up1(08))土星、天王星和海王星称为地外行星。②巨行星：eq\o(□,\s\up1(09))木星、土星。③远日行星：天王星、海王星。(2)八大行星的运动特征同向性：绕日公转方向都是eq\o(□,\s\up1(10))自西向东。近圆性：绕日公转的轨道近圆形。共面性：轨道大体在同一平面上。1．判断正误。(1)天空中漂浮的云朵、飞行的飞机属于天体。(×)(2)流星和彗星是同一类天体。(×)2．下列天体系统中不包括火星的是()A．地月系 B．太阳系C．银河系 D．可观测宇宙答案：A解析：地月系包括地球和月球。火星不属于地月系。3．任何天体之间都能构成天体系统吗？提示不一定。天体之间要构成天体系统，必须同时具备两个条件，即“两要”：一要相互吸引，二要相互绕转。三特殊行星——地球1．表现：在地球上产生了目前所知道的唯一的高级智慧生命——eq\o(□,\s\up1(01))人类。2．生命存在的基本条件(1)充足的eq\o(□,\s\up1(02))水分。(2)恰到好处的eq\o(□,\s\up1(03))大气厚度和大气成分。(3)适宜的太阳光照和eq\o(□,\s\up1(04))温度范围。1．判断正误。(1)在太阳系行星中，地球的外观和所处的位置都比较普通。(√)(2)太阳系八大行星各行其道，互不干扰，所以地球上具有生命存在。(×)2．能够证明地球是太阳系中的一颗特殊行星的是()A．地球上拥有适宜生物生存的温度条件、大气条件和液态水B．地球恰好位于太阳系的中心位置C．只有地球处在一个比较稳定和安全的宇宙环境中D．地球是太阳系中唯一有卫星绕转的大行星答案：A解析：地球具有生命存在的条件是其特殊性的表现。3．太阳系外行星存在生命所需的必要条件有哪些？提示该行星与其恒星距离适中，存在液态水，具有适宜的温度和大气。天体与天体系统材料一2025年5月20日19时50分，长征七号改运载火箭在中国文昌航天发射场点火起飞，随后将中星3B卫星顺利送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。中星3B卫星主要用于为用户提供话音、数据、广播电视传输业务。材料二如图为天体系统示意图。据此探究下列问题：(1)材料中的中星3B卫星是否属于天体？请说出判断依据。(2)进入预定轨道的中星3B卫星将和哪个天体组成天体系统？与该天体系统同级的天体系统名称是什么？(3)判断材料二中四个天体系统名称。(4)作为天体，地球和太阳的本质区别是什么？[成果展示](1)属于。该卫星已发射成功，进入宇宙空间，有自己的运行轨道，属于人造天体。(2)地球。地月系。(3)甲—可观测宇宙，乙—银河系，丙—太阳系，丁—地月系。(4)太阳属于恒星，体积和质量大，能自身发光；地球属于行星，体积和质量小，不能自身发光，靠反射太阳光发亮。1．天体的判断(1)天体的判断一看位置：它是不是独立存在于宇宙中。落回地球、地表的物体不是天体。二看实质：它是不是宇宙间的物质，一些自然现象不属于天体。三看运转：它是否在一定的轨道上独自运动，依附在天体上运行的物质不属于天体。例如，判断流星体、流星现象与陨星是否属于天体。(2)天体类型的判断据天体的结构特征和运动特征判断天体类型。2．天体系统的层次与判断(1)天体系统的判断判断天体系统的条件：互相吸引、互相绕转。如地球和月球构成天体系统，北斗七星没有构成天体系统。(2)天体系统的层次基本方法：据中心天体和绕转特征判断。北京时间2025年5月13日02时09分，我国在文昌航天发射场使用长征三号丙运载火箭，成功将通信技术试验卫星十九号发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该星主要用于开展多频段、高速率卫星通信技术验证。如图为通信技术试验卫星模拟图。据此完成(1)～(2)题。(1)属于天体的是()A．进入轨道的通信技术试验卫星B．分离后的火箭C．发射前的通信技术试验卫星D．分离前的火箭(2)与图示天体系统级别相同的是()A．地月系 B．太阳系C．银河系 D．可观测宇宙[科学思维]天体与天体系统的分析思路类题透析思路点拨天体的判断天体是eq\o(□,\s\up1(01))宇宙间物质的存在方式，附着于某天体的物体eq\o(□,\s\up1(02))不属于天体eq\o(□,\s\up1(03))进入轨道的通信技术试验卫星属于天体天体系统的判断根据eq\o(□,\s\up1(04))中心天体和绕转特点判断图示天体系统的中心天体为eq\o(□,\s\up1(05))地球，与其级别相同的天体系统为eq\o(□,\s\up1(06))地月系[答案](1)A(2)A特殊行星——地球2019年11月18日，美国研究人员在英国《自然·天文学》杂志上发表报告称，首次在木星卫星木卫二的大气中检测到水，为木卫二冰面数英里之下可能存在海洋提供了证据。木卫二是科学家寻找外星生命的主要目标，因为它可能为生命提供了宜居环境：其厚约10千米的冰壳下，是一个超过100千米深的液态水海洋。木卫二的直径为3138千米，质量不足地球的1/100。北京时间2024年10月15日凌晨，“欧罗巴快帆船”探测器从美国肯尼迪航天中心起飞，预计于2030年4月抵达木卫二。“欧罗巴快帆船”将近距离观察木卫二的地质和化学性质。如图为木卫二模拟图。据此探究下列问题：(1)为什么要证实木卫二上存在海洋？(2)与地球相比，木卫二存在生命的不利条件是什么？(3)试比较木星、地球的结构特征。(4)猜测“欧罗巴快帆船”的核心任务。[成果展示](1)木卫二存在生命需要具备与地球相似的条件，包括温度、大气、液态水等。如果木卫二上存在海洋，则具备了存在生命的条件之一。(2)木卫二距太阳较远，表面温度低；木卫二体积、质量较小，大气层稀薄。(3)木星属于巨行星，距太阳远，体积和质量大，密度小；地球属于类地行星，体积和质量小，密度大。(4)研究木卫二的物理和化学性质，为木卫二的宜居性提供证据。1．地球的普通性的判断——据运动特征和结构特征判断(1)运动特征(2)结构特征2．地球的特殊性——存在生命的行星(1)地球存在生命的外部条件外部条件主要是针对地球所在天体系统的宇宙环境而言。(2)地球存在生命的自身条件自身条件主要是指适宜的温度条件、适合生物生存的大气条件和液态水的存在。2025年1月16日，天空上演“火星冲日”天文奇观。如图为火星冲日形成示意图。据此完成(1)～(2)题。(1)“火星冲日”时，太阳、地球、火星出现了图示位置特征，体现了太阳系行星运动的()A．同向性 B．近圆性C．共面性 D．连续性(2)火星虽然有适合生命存在的物质，但目前仍然没有发现生命存在，其原因最可能是()A．火星体积、密度较小B．火星上没有液态水C．火星表面温度高D．火星上没有大气[科学思维]地球的普通性和特殊性的分析思路类题透析思路点拨普通性八大行星运动具有eq\o(□,\s\up1(01))共面性、近圆性和eq\o(□,\s\up1(02))同向性图示火星、地球与太阳位于同一条直线上，体现了行星运动的eq\o(□,\s\up1(03))共面性特殊性存在生命的条件包括安全的eq\o(□,\s\up1(04))宇宙环境和适宜的自身条件(温度、eq\o(□,\s\up1(05))液态水和大气)与地球相比，火星表面温度eq\o(□,\s\up1(06))低，大气eq\o(□,\s\up1(07))稀薄，eq\o(□,\s\up1(08))无液态水[答案](1)C(2)B地理实践力——月相观察我们几乎每天晚上都会看到月亮，明亮的月光照亮了大地，有时是弯弯的月牙，有时则是圆圆的月亮，为什么会出现这种变化呢？月相的变化1．月相的含义月相，是天文学中对于地球上看到的月球被太阳照亮部分的称呼。随着月球不断绕地球自西向东旋转，太阳、地球、月球三者的位置关系会发生变化，月亮的形状也在不断地变化着，这种月亮位相变化，叫作月相变化。2．月相的成因(1)看得到：月球本身不发光也不透明，直接被太阳照射的部分月球才能反射太阳光。(2)形状有变化：太阳、地球、月球三者的相对位置在有规律地变动。3．月相的变化月相变化是周期性的，周期大约为一个月，如图所示：4．月相观测记录表月相农历视形状月出月落同太阳出没比较夜晚见月情形新月初一不可见清晨黄昏同升同落彻夜不见上弦月初七、初八半圆亮面朝西正午午夜迟升后落上半夜西部天空满月十五、十六圆黄昏清晨此起彼落通宵可见下弦月廿二、廿三半圆亮面朝东午夜正午早升先落下半夜东部天空神舟二十号飞船于2025年4月24日(农历三月廿七)17时17分在酒泉卫星发射中心成功发射。据此完成1～2题。1．这一天的月相(灰色为黑暗部分)可能是()答案：B解析：结合所学知识可知，农历初一形成的月相为新月，之后形成的是蛾眉月；初七或初八形成的是上弦月，之后形成凸月；农历十五或十六形成的是满月，之后形成的是凸月；农历廿二或廿三形成的是下弦月，之后形成的是残月。此日是2025年4月24日(农历三月廿七)，月相是残月，B项正确。2．这一天能看到月亮的时刻和方位分别是()A．6时东部天空 B．6时西部天空C．18时东部天空 D．18时西部天空答案：A解析：根据上题分析可知，该月相为残月，它出现在农历月末下半夜的东部天空，A项正确。[教材第8页探究]思路点拨1.我们看到的银河是横跨在星空中的一条乳白色光带，它并不是银河系的全貌，而是银河系的一部分。2．略。[教材第10页活动]思路点拨1.137亿光年。9.4607×1012千米/光年×137亿光年≈1.296×1023千米。2．约500秒。约8.64×1014倍。[教材第14～15页活动]思路点拨1.为了清晰地观察月相，应选择在空旷、建筑物少，并且周围强光较少的地方，在家的同学可选择楼顶或野外高岗，在学校的同学可选择操场。2．略。3．本实践活动主要让我们观察和记录月亮的出没时间、在天空中的方位、地平高度、亮面凸出方向、观察日期和时间等内容。4．见第3题。5．结合自身实践，联系相关知识回答即可。[教材第16页活动]思路点拨1.(1)地球与太阳的距离适中，使地球表面温度适宜；地球内部放射性元素衰变致热和原始地球重力收缩，使地球内部温度升高，结晶水汽化，最后形成原始海洋，使地球上有液态水的存在；地球的体积和质量适中，其引力可以使大量气体聚集在地球周围，形成厚厚的大气层。(2)除地球外，太阳系的其他行星中有可能存在生命的是火星。理由：火星的结构特征、运动特征、与太阳的距离、表面温度等与地球最接近或类似。(3)假如太阳的光照条件变得极不稳定，地球温度将变得极不稳定，过冷或过热，将不适合地球上的生物生存。2．本题考查实践能力，可任选一种方式完成该活动。难度题号考点★★★天体与天体系统1，3，4，7，11(1)(2)2，6，11(3)特殊行星——地球85，9，10，12时间：45分钟满分：100分一、选择题(共10小题，每小题5分，共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)2025年2月28日前后，太阳系中的水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星上演“七星连珠”天象。如图为“七星连珠”示意图。据此完成1～2题。1．图中与地球具有相似结构特征的行星是()A．甲、乙、丁 B．乙、丁、戊C．丁、戊、己 D．己、庚、辛 答案：A解析：八大行星按特征可以分为三种：类地行星、巨行星、远日行星。类地行星和地球结构特征相似，包括水星、金星、地球、火星。由图可知，甲是水星，乙是金星，丙是地球，丁是火星，戊是木星，己是土星，庚是天王星，辛是海王星，故A项正确。2．“七星连珠”现象出现频率较低，主要是因为这七颗行星()①公转轨道近似正圆②公转方向一致③公转周期差距大④公转轨道共面A．①② B．①④C．②③ D．③④答案：C解析：据所学知识可知，太阳系八大行星绕日公转方向一致，且公转周期差距大，所以导致其很难处在同一直线上，“七星连珠”现象出现频率较低，②③正确；公转轨道近似圆形，对“七星连珠”现象出现频率影响较小，①错误；公转轨道共面是“七星连珠”现象出现的前提条件，④错误。故选C项。木卫二是木星最大的卫星，其表面覆盖着厚厚的冰层，冰层之下，隐藏着一个深度可能达100km的液态海洋。据科学家研究，木卫二的液态海洋中可能有生命存在。木卫二和地球一样，也具有大气层，但木卫二的大气成分与地球的大气成分不尽相同。如图示意太阳系八大行星位置。据此完成3～5题。3．木卫二绕转的核心天体为图中的()A．④ B．⑤C．⑥ D．⑦答案：B解析：木卫二绕转的核心天体是木星，图中①表示水星，②表示金星，③表示地球，④表示火星，⑤表示木星，⑥表示土星，⑦表示天王星，⑧表示海王星。B项正确。4．下列天体中，与木卫二类型一致的是()A．① B．⑧C．月球 D．太阳答案：C解析：木卫二是木星的卫星。天体①是水星，天体⑧是海王星，均属于行星；太阳属于恒星；月球是地球的卫星，与木卫二天体类型一致，C项正确。5．下列条件中，可以支持木卫二存在生命的是()①距太阳近②有液态海洋存在③海底地热资源丰富④有以氮气和氧气为主的大气层存在A．①② B．②③C．①④ D．③④答案：B解析：木卫二距离太阳较远，地表温度低，因此海洋表层常年覆盖冰层，①错误；冰层下有液态海洋，具备生命存在所必需的液态水条件，②正确；海底的地热资源可以为生命存在提供热量条件，③正确；地球大气以氮气和氧气为主，木卫二大气成分与地球不同，④错误。故选B项。“鹊桥”中继星是中国发射的首颗月球中继星，始终定位于月球背面6.5万千米处的地月引力平衡点L2点(如图)。据此完成6～7题。6．关于“鹊桥”中继星的空间运行状态的说法，正确的是()A．绕L2点运动 B．绕月球运动C．绕地球运动 D．没有运动答案：C解析：根据材料可知，“鹊桥”中继星始终定位于月球背面6.5万千米处的地月引力平衡点L2点，则其是相对于月球静止的天体，所以与月球一样都围绕地球公转，C项正确。7．与地球表面相比，月球表面布满陨石坑，主要原因是()A．月球引力比地球大 B．月球表面不是固态C．月球表面没有水体 D．月球没有大气保护答案：D解析：月球没有大气保护，外来的陨石可以直接撞击到月球的表面，使月球表面布满陨石坑，D项正确。地球相似度指数是用来衡量其他行星与地球相似程度的量化指标。地球相似度指数值越接近1，表示类地行星与地球越相似，从而判断其宜居性。近年来，科学家发现一颗与地球相距16光年，名为格利泽的行星，其地球相似度指数较高。据此完成8～10题。8．推测地球相似度指数中重要的衡量标准包括()①行星寿命②半径大小和质量③土壤成分④与恒星距离⑤自转和公转周期A．①②③ B．①②④C．②③④ D．②④⑤答案：D解析：地球相似度指数中重要的衡量标准主要是地球上存在生命的条件，如半径大小和质量影响大气层，从而影响温度，与恒星距离影响温度，自转和公转周期影响温度，②④⑤正确；行星寿命和土壤成分不是地球上存在生命的必备条件，①③错误。故选D项。9．地球相似度指数高的行星()A．在天体系统宜居带内B．与地球半径一致C．与地球自转周期相同D．与地球距离较近答案：A解析：地球相似度指数高的行星具有宜居性，应在天体系统宜居带内，A项正确；与地球半径和地球自转周期不一定一致或相同，有适宜的半径和自转周期即可，B、C两项错误；地球相似度指数高的行星应与其所在的恒星系统中的恒星距离适中，与地球距离无关，D项错误。10．与地球相比，下列关于土星没有生命存在的原因，叙述正确的是()A．公转速度慢导致温度更低B．体积质量远远小于地球C．缺少适合生物呼吸的大气D．宇宙环境不够安全稳定答案：C解析：土星距离太阳远，导致温度更低，A项错误；土星体积质量远远大于地球，B项错误；土星缺少适合生物呼吸的大气，是土星没有生命存在的主要原因，C项正确；太阳系中大小行星各行其道，土星的宇宙环境安全稳定，D项错误。二、综合题(共2小题，共50分)11．阅读图文材料，完成下列要求。(24分)材料一2004年，我国正式开展月球探测工程，命名为“嫦娥工程”。2020年7月23日，天问一号在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道；2021年5月22日，“祝融号”火星车安全驶离着陆平台到达火星表面开始巡视探测。2021年10月14日，我国在太原成功发射了首颗太阳探测科学技术实验卫星“羲和号”。材料二2024年6月4日，“嫦娥六号”完成世界首次月球背面采样和起飞。月球表层取样完成后，“嫦娥六号”着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开，这面五星红旗的原材料是玄武岩，是技术含量很高的“石头版”织物国旗。图一为月球表面示意图，图二为月球背面展开的红旗。(1)分别指出“嫦娥”“祝融”“羲和”的探测对象的天体类型。(6分)(2)火星、太阳和入轨的天问一号构成的天体系统中级别最低的是________________，并画出天体系统绕转示意图。(10分)(3)结合月球表面自然环境特征，推测“石头版”织物国旗具有的突出特点。(8分)答案：(1)“嫦娥”的探测对象月球是卫星；“祝融”的探测对象火星是行星；“羲和”的探测对象太阳是恒星。(2)火星和天问一号组成的天体系统(行星系)画图如下：(3)耐辐射、耐高温和低温、强度高。解析：第(1)题，由材料并联系所学知识可知，“嫦娥”探测对象是月球，月球属于卫星；“祝融”探测对象是火星，火星属于行星；“羲和”探测