第一节 地球的宇宙环境教学实录与评析

地球的宇宙环境

1、

了解人类对宇宙的认识

2、

掌握天体系统的层次

3、

了解地球的普通性和特殊性，并学会分析地球上有生命物质存在的条件

宇宙概况及其特征

1．宇宙的概念

宇宙是空间和时间的总和，是由各种形态的物质构成的，是不断运动和变化的。我们观测到的可见宇宙半径约140亿光年。

2．宇宙的基本特征

(1)宇宙的物质性特征

宇宙是物质的，物质的形态是多种多样的，宇宙间物质的存在形式通称为天体。

天体在大小、质量、亮度、温度、密度等方面存在很大差别。主要天体有以下几种：

①自然天体：恒星、星云、行星、卫星、流星、彗星及星际空间的气体和尘埃等。

最基本的天体是恒星和星云。

太阳是距离地球最近的一颗恒星。

恒星：由炽热气体组成，能自己发光的球状天体，有很大的质量。

星云：由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要成分是氢。

行星：围绕恒星运行的天体，太阳系共有八大行星，体积、质量木星最大。

流星体：行星际空间的尘粒和固体小块。流星体进入地球大气层与空气摩擦形成流星现象。沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体，称为流星群。流星群与地球相遇时，人们会看到某一区域某一时间流星数目显著增加，有时甚至像下雨一样，这种现象称为流星雨。大多数是以辐射点所在星座或附近的恒星命名，如狮子座流星雨。

彗星：在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量较小的天体，呈云雾状的独特外貌，著名的哈雷彗星的公转周期是76年。

②人造天体：航天飞机、人造卫星、飞船、太空垃圾等。

(2)宇宙的运动性特征

宇宙中的天体处于不断的运动和发展之中，其运动是有规律和层次的，天体间相互吸引和相互绕转，形成天体系统。具体如下图所示：

天体的物质性和运动性

宇宙中的天体是由物质组成的，它们又是时刻不停地运动的，这就形成了天体系统的级别和层次特点。

(1)天体是宇宙中物质的存在形式，并且是多种多样，这表现了宇宙的物质性。具体如下所示：

(2)天体除具有物质性外，还具有运动性，正是由于天体间的相互吸引、相互绕转才形成了多层次性的天体系统。其关系如下所示：

3．八大行星基本特征

(1)组成特征：

(2)运动特征

运动特征

共面性

同向性

涵义

八大行星绕日公转的轨道面几乎在同一平面上

公转方向都与地球的公转方向相同(自西向东)

特殊的行星

水星的轨道倾角稍大

无

近圆性

八大行星的公转轨道同圆相当接近

水星的轨道偏心率较大

4.地球的特征

(1)地球的普通性：地球与其他行星的运动特征相似，即具有同向性、共面性、近圆性的特征。

(2)地球的特殊性：地球是太阳系中唯一有生命存在的天体。

地球上存在生命的条件

外部

条件

太阳光照稳定

运行轨道安全

有适宜的温度

自身

条件

有适合生物

呼吸的大气

有液态的水

形成生命条件的原因

太阳从诞生至今没有明显的变化

大、小行星绕日公转各行其道、互不干扰

日、地距离适中，自转周期不长不短

地球的体积和质量适中，吸引气体形成大气层，并经过漫长的演化形成以氮和氧为主的大气

地球内部的水随物质运动带到地表，形成原始海洋

太阳对地球的影响

1、了解太阳能量的来源及其对地球环境和人们生产、生活的影响

2、了解太阳活动的类型及其对地球地离层、磁场、气候的影响

1．太阳辐射：太阳以电磁波的形式放射能

量，其中约22亿分之一到达地球。

2．波长：在0.15－4 μm

之间，分为紫外区、可见光区、红外区，能量主要集中在

红外区。

3．能量来源：4H―→He＋能量(核聚变反应，在高温高压条件下由4个氢原子通过核聚变反应生成一个氦原子，同时放出巨大能量；损失质量，放出能量)。

4、

影响：

（1）是维持地表温度，促进地球上水循环、大气运动、生物活动和变化的主要动力。

（2）为生产和生活提供能源（直接运动、间接运动、具有的能量）

5、影响太阳辐射强度的因素

分析地面太阳辐射的强弱主要从到达地面的太阳辐射的影响因素上去分析，必须注意两个问题：一是影响的因素有哪些；二是具体问题具体分析。

影响地面太阳辐射的因素有：

(1)纬度高低——影响太阳高度角，是最主要的因素。纬度越低，太阳高度角愈大，等量的太阳辐射散布的面积愈小，光热愈集中，地表单位面积上获得的太阳辐射能量愈多，太阳辐射强度越大，如撒哈拉沙漠太阳能丰富。

反之，太阳高度角愈小，太阳辐射强度就愈小。

(2)天气状况。多阴雨天气的地区，日照时数少，云层或尘埃对太阳辐射的削弱作用强，到达地面的太阳辐射少；多晴朗天气的地区，日照时数多，到达地面的太阳辐射多。如我国东部地区阴天多，太阳辐射少；赤道地区多对流雨，阴天多，太阳辐射少。台湾岛、海南岛东南部为迎风坡，多阴雨天气，太阳辐射少；而西北部为山脉背风坡，晴天多，太阳辐射强；塔里木盆地深居内陆，降水少，晴天多，太阳辐射强。

(3)海拔高低。海拔高，空气稀薄，大气透明度好，固体杂质、水汽少，晴天多，到达地面的太阳辐射多，故太阳辐射强。

(4)日照时间长短。日照时间长，太阳辐射强。如1月份，南极为极昼，北极为极夜，南极比北极的太阳辐射强

6、我国太阳年辐射总量的空间分布

(1)我国太阳能资源的分布：高值和低值的中心都处在北纬22°～35°之间，高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。北纬30°～40°地区，随纬度增高太阳辐射能增加；而北纬40°以北，由东向西太阳辐射能逐渐增加，新疆呈东西向分布。

(2)青藏高原成为太阳辐射的高值中心，主要是因为：

①晴天较多，日照时间较长；

②海拔高，空气稀薄，空气中尘埃的量较少，大气对太阳辐射的削弱作用小，到达地面的太阳辐射能量多。

(3)四川盆地为低值中心的原因：

①盆地地形，水汽不易散发；

②空气中水汽多，阴天、雾天较多，从而造成日照时间短，日照强度弱，太阳能资源贫乏。

技巧：

太阳辐射的分布规律

一个地区获得太阳辐射能的多少主要取决于两个因素：一是太阳高度。太阳高度越大，等量的太阳辐射散布的面积就越小，因此单位面积上获得的太阳辐射能就越多，同时，太阳高度越大，太阳辐射穿过的大气层路径就越短，被削弱得就越少。

二是当地的天气状况。一个地方云雨天气越多，云层对太阳辐射的削弱作用就越强，地面获得的太阳辐射能就越少，反之天气晴朗的地区，对太阳辐射的削弱少，地面获得的太阳辐射能就多。

因此，太阳辐射的分布规律表现为：全球年太阳辐射量大体从低纬向高纬递减，南、北半球纬度值相同的地区太阳辐射量随月份变化的规律相反，但不同季节表现出的结果不相同。一般说来，低纬多，高纬少；夏季多，冬季少；晴天强，阴天弱；地势高处太阳辐射强，地势低处太阳辐射弱。

太阳活动与地球

太阳大气

内

外

太阳活动

对地球的影响

周期

其他

光球层

黑子

耀斑

色球层

日珥

日冕层

太阳风

(1)影响气候，使降水年际变化与太阳活动呈相关性(2)扰乱电离层，影响短波通信(3)干扰地球磁场，产生磁暴现象(4)在高纬地区产生极光现象

(1)太阳活动强都是大弱的主要标志约以11是黑子

年为周

(2)最强烈显期

示是耀斑

太阳活动有多种表现，其在太阳大气结构中的位置和表现也有差异，具体如下图分析：