地概課后答案

第1章緒論簡述天文學的研究對象，研究方法和特點？答：天文學的研究對象是天體，其研究的基本方法是對天體的觀測，包括目視觀測和儀器觀測。它的研究特點是：（1）大部分情況下人類不能主動去實驗，只能被動觀測。（2）強調對天體進行全局、整體圖景的綜合研究。表現(xiàn)觀測上是全波段、全天候。在理論上依賴模型和假設。（3）需用計算機把觀測所獲得的大量原始資料進行整理。使天文學研究發(fā)生重大變化的另一個技術進步是快速互聯(lián)網(wǎng)技術，這使得異地天文數(shù)據(jù)的交換和處理成為可能，使得觀測數(shù)據(jù)具有巨大的科學產(chǎn)出的潛在意義。目前，虛擬天文臺的提出和建設對天文研究意義深遠。（4） 具有大科學的特征，需要大量投資。（5） 以哲學為指導。研究天文學的意義有哪些？答：天文學與人類關系密切，天文學對于人類生存和社會進步具有積極重要的意義，突出表現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 時間服務：準確的時間不單是人類日常生活不可缺少的，而且對許多生產(chǎn)和科研部門更為重要。最早的天文學就是農(nóng)業(yè)和牧業(yè)民族為了確定較準確的季節(jié)而誕生和發(fā)展起來的?，F(xiàn)代的一些生產(chǎn)和科研工作更離不開精確的時間。例如，某些生產(chǎn)、科學研究、國防建設和宇航部門，對時間精度要求精確到千分之一秒，甚至百萬分之一秒，否則就會失之毫厘，差之千里。而準確的時間是靠對天體的觀測獲得并驗證的。（2） 導航服務：對地球形狀大小的認識是靠天文學知識取得的。確定地球上的位置離不開地理坐標，測定地理經(jīng)度和緯度，無論是經(jīng)典方法還是現(xiàn)代技術，都屬于天文學的工作內(nèi)容。（3） 人造天體的成功發(fā)射及應用：目前，人類已向宇宙發(fā)射了數(shù)以千計的人造天體，其中包括人造地球衛(wèi)星、人造行星、星際探測器和太空實驗站等。它們已經(jīng)廣泛應用于國民經(jīng)濟、文化教育、科學研究和國防軍事。僅就人造地球衛(wèi)星而言，有通訊衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、測地衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、導航衛(wèi)星等，根據(jù)不同需要又有地球同步衛(wèi)星、太陽同步衛(wèi)星等。所有人造天體都需要精確地設計和確定它們的軌道、軌道對赤道面的傾角、偏心率等。這些軌道要素需要進行實時跟蹤，才能保持對這些人造天體的控制和聯(lián)系。這一切都得借助天體力學知識。（4） 導航服務：天文導航是實用天文學的一個分支學科，它以天體為觀測目標并參照它們來確定艦船、飛機和宇宙飛船的位置。早期的航海航空定位使用六分儀（測高、測方位）和航海鐘，靠觀測太陽、月亮、幾顆大行星和明亮恒星，應用定位線圖解方法來確定位置，其精度較低，且受天氣條件限制。隨著電子技術的進步，已發(fā)展了多種無線電導航技術來克服這方面的缺陷。宇宙航行開始以后，為了確定飛船在空間的位置和航向，天文導航也有相當重要的作用。目前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS技術的應用，使衛(wèi)星導航更精確。衛(wèi)星導航不僅普遍用于航天、航空、航海，而且還用于陸面交通管理。（5）探索宇宙奧秘，揭示自然界規(guī)律：隨著對宇宙認識的深入，人類從宇宙中不斷獲得地球上難以想象的新發(fā)現(xiàn)。例如，19世紀初有位西方哲學家斷言，恒星的化學組成是人類永遠不可能知道的。但過了不久，由于分光學（光譜分析）的應用，很快知道了太陽的化學組成。其中的氦元素就是首先在太陽上發(fā)現(xiàn)的，25年后人們才在地球上找到它。太陽何以會源源不斷地發(fā)射如此巨大的能量，這是科學家早就努力探索的課題。直到20世紀30年代有-1----什么叫洛希極限？它對天體的形成有何作用？答：當繞中心天體旋轉的小天體（如衛(wèi)星）的距離小到一定限度以內(nèi)，引潮力可能超過小天體內(nèi)物質間的引力，則使小天體瓦解。這個極限距離稱為 "洛希極限"。形成作用：太陽系中土星，木星，天王星，海王星都有光環(huán)，具有一定的普遍性，一般認為行星環(huán)是原來外面的衛(wèi)星落入洛希極限內(nèi)被引潮力瓦解形成的，或是在演化初期殘留在洛希極限內(nèi)的物質無法凝聚成衛(wèi)星。潮汐的地理意義有哪些？答：（1）人們根據(jù)潮汐漲落規(guī)律，張網(wǎng)捕魚，引水曬鹽，發(fā)展灘涂養(yǎng)殖業(yè)。（ 2）潮汐發(fā)電是沿海無污染，廉價的電力來源。（3）潮汐作用的范圍也影響到港口建設，海運的發(fā)展。（4） 決定一個國家的領海，也與潮汐現(xiàn)象有關。第9章地球及其運動1地球的宇宙環(huán)境如何？答：（1）從天文角度來看：地球是太陽系的一顆普通的行星，按離太陽由近及遠的次序為第三顆行星，它有一個天然衛(wèi)星?，F(xiàn)代地球上空還有許多各種用途的人造衛(wèi)星和探測器。地球在已知宇宙中是渺小，不過是滄海一粟。對于我們而言，地球是人類賴以生存，發(fā)展的家園，是人類謀求進一步向宇宙進軍的大本營。（2） 受近地天體的影響：尤其是太陽，月球對地球的作用，產(chǎn)生如日月引潮力，引起海水周期性的漲落，潮汐摩擦影響地球自轉速度的變化，日月地三天體系統(tǒng)產(chǎn)生月相，日、月食天文現(xiàn)象等。地球還常受到太陽活動的影響，宇宙小天體，尤其近地小行星對地球有潛在威脅。（3） 從地球演化進程來看：地球的演化受太陽恒星演化的影響。（4） 從太陽系在銀河系中的運動角度來考慮：太陽系位于銀河系的一個旋臂中，是在不停地運動著。我們知道天體吸引、天體碰撞在宇宙中是時常發(fā)生的。而我們的太陽系在銀河系中的環(huán)境對地球的作用有長期的效應。（5） 從保護現(xiàn)在地球的環(huán)境來看，地球是太陽系中唯一適合生命演化和人類發(fā)展的星球，人類應該保護地球。2.簡述地球的內(nèi)部結構和外部結構，地球的大氣圈是如何分層？答：（1）地球結構的一個重要特點，就是地球物質分布，形成同心圈層，這是地球長期運動和物質分異的結果。根據(jù)對地震波的研究，人們把地球內(nèi)部分成三個圈層：地殼，地幔和地核，其中地核又可分為內(nèi)地核和外地核。地球外部結構主要有巖石圈，水圈，大氣圈，生物圈和磁場層。（2）地球大氣分層：按大氣運動狀況以及溫度隨高度分布，可分為對流層，平流層，中間層，熱層和外大氣層。按大氣的組成狀況，可分為均質層和非均質層。按大氣電離程度可以分為兩層，地表?50千米以下是中性層，50?100千米叫電離層。地球的自轉有哪些特點？答：（1）自轉方向：自西向東。從北極上空看，地球自轉是逆時針方向；從南極上空看，是順時針方向。⑵自轉周期：籠統(tǒng)地說是"一日”或"一天”。①以天球上某恒星（或春分點）作參考點，周期為恒星日，這是地球自轉的真正周期，如果把地球自轉速度極為微小的變化忽略的話，恒星日是常量（23小時56分4秒）；②以太陽的視圓面中心作參考點，周期就是視太陽日，它不是常量，平太陽日為24小時；③以月球中心作為參考測定， 周期為太陰日，也為變量，平均值為24小時50分。（3）自轉速度：①地球自轉角速度約為每小時 15度；②地球自轉線速度隨緯度和高度的變化而不同，緯度越低自轉線速度越大；③自轉速度存在長期變化，季節(jié)變化和不規(guī)則變化。地球主要運動有幾種？答：（1）自轉，（2）公轉，（3）月地繞轉（4）進動，（5）極移，（6）章動，（7）軌道偏心率的變化，（8）黃赤交角的變化，（9）近日點的長期變化，（10）攝動，（11）環(huán)繞太陽共同質量中心旋轉，（12）太陽系相對于鄰近恒星運動，（13）地球的地質運動。地球的自轉產(chǎn)生哪些后果？答：1）天球的周日運動：天球周日運動的轉軸是地軸的無限延長。天球周日運動的方向是地球自轉方向的反映。天球周日運動的周期是地球自轉周期的反映。（2） 晝夜交替：由于地球不停地自西向東旋轉，使得晝夜半球和晨昏線也不斷自東向西移動，這樣就形成了晝夜的交替。（3） 地球坐標的確定：以地球處轉特性為依據(jù)。在地球表面自轉線速度最大的各點連成的大圈就是赤道。而線速度為零的兩點則是地球的南北極點。在 地球內(nèi)部線速度為零的各點連成直線就是地軸。兩極和赤道構成了地理坐標的基本點和基本圈，在此基礎上就可以確定地表的經(jīng)緯線，從而建立地理坐標系。（4） 水平運動物體的偏轉：由于地球的自轉，導致地球上作任意方向水平運動的物體，都會與其運動的最初方向發(fā)生偏離。北半球向右偏，南半球向左偏。什么叫恒星日？什么叫太陽日？它們之間有何區(qū)別？答：恒星日是指：某地經(jīng)線連續(xù)兩地通過同一恒星（或春分點）與地心連續(xù)線的時間間隔。太陽日是指日地中心連線連續(xù)兩地次與某地經(jīng)線相交的時間間隔。區(qū)別：恒星和太陽都是參考點，一般恒星距離地球很遠，看成不動。而太陽距離較近，看成動點。所以恒星日不同太陽日。（1）恒星日是以某恒星（或者春分點）作為參考點；太陽日是以太陽的可見圓面中心作參考點。（2）恒星日時間為23小時56分4秒，這是地球自轉的真正周期；太陽日平均日長為24小時，是地球晝夜更替的周期。地球的公轉使日地連線向東偏轉，致使太陽日比恒星日平均長3分56秒（3）恒星日是常量（理論值），太陽日不是常量。視太陽日長短為何不等？何時最長？何時最短？為什么？答：地球的公轉不是勻速的，在一年中，近日時公轉較快，遠日時公轉較慢；因此，

與地球公轉相對應的太陽周年視運動同樣不是勻速的。 再者，時間是在天赤道上計量，而太陽是在黃道上作周年視運動，赤道平面與黃道平面并不重合，存在大約 23°26'的交角，所以，即使地球公轉是勻速的，太陽每日在黃道上的視運動的赤經(jīng)增量也不會勻速。概括起來影響視太陽日長短不等有兩個主要原因：一是橢圓軌道，二是黃赤交角。 實際上，兩個因素是同時作用并相互干擾的。前者使視太陽日長度發(fā)生±8秒的變化；后者使視太陽日長度發(fā)生±21秒的變化。因此，視太陽日長度變化，大體上是二至最長，二分最短；且夏至略短冬至，秋分比春分更短些。8．地球的自轉速度分布有何規(guī)律？答：地球自轉的角速度分布規(guī)律：地球自轉若為剛體自轉，地球自轉的角速度是均勻的，既不隨緯度而變化，又不隨高度而變化，是全球一致的。地球自轉的角速度（ W）可以用地球自轉一周實際轉過的角度與其對應的周期之比導出即：w=360°/恒星日=360°59'/太陽日=15°.041/小時或：w=2n/恒星日=2n-5/86164秒=7.2921235X10-5弧度/秒在精度要求不高時，為了方便記憶，角速度約為15°/小時。地球自轉的線速度規(guī)律：隨緯度和高度的變化而不同的。這是由于地點緯度高度不同，其繞地軸旋轉的半徑不同所致。同一高度，緯度越低自轉線速度越大；同一地點，高度越高，線速度越大。地球的自轉速度有哪些變化？是怎樣產(chǎn)生的？答：地球的自轉速度是變化的?？煞譃槿悾洪L期變化（單調性和非單調性之分），季節(jié)變化和不規(guī)則變化。地球自轉單調性的長期變化（變慢）是由于潮汐摩擦以及潮峰滯后引起月球加速。進而消耗地球自轉能（使地球的動量矩減?。┧拢环菃握{性的長期變化是由于極地冰川的消長，地幔與地核的角動量變換造成的。地球自轉的季節(jié)變化，主要是氣團的季節(jié)性移動引起的。地球自轉不規(guī)則變化可能與地內(nèi)的角動量變化有關。地面上水平運動的方向為何能夠偏轉？有何規(guī)律？答：由于地球的自轉，導致地球上作任意方向水平運動的物體，都會與其運動的最初方向發(fā)生偏離，若以運動物體前進方向為準，北半球水平運動的物體偏向右方，南半球則偏向左方。11什么叫地球公轉？有何特點？答：地球環(huán)繞太陽的繞轉運動叫做地球的公轉。特點：（1）地球公轉的軌道是橢圓形,太陽位于橢圓的其中的一個焦點。地球的軌

道平面與其赤道平面交角約為 23°26'，受太陽系其它行星引力攝動的影響，近日點（或遠日點）每年東移11〃，因此地球過近日點（或遠日點）的日期，每57.47年推遲一天。（2）地球公轉的周期統(tǒng)稱為"年"，在天球上選擇不同的參考點就有不同的年。以恒星為參

考點叫恒星年，以春分點為參考點叫回歸年，以黃白交點為參考點叫食年。恒星年是地球公

轉的真正周期，地心在黃道上恰好轉過360°，回歸年是季節(jié)更替的周期。以近日點為參考

點，就是近點年，它是指地球連續(xù)兩次通過近日點所經(jīng)歷的時間間隔。（ 3）地球公轉的速度：在近日點時公轉線速度最大，角速度最大；在遠日點時公轉線速度最小，角速度最小。地球公轉的平均線速度為每秒29.78千米，平均角速度為每日59'08〃只有地球向徑單位時間掃過的面積速度始終不變。（4）地球公轉的方向：自西向東。與太陽周年視運動的方向一致。地球公轉產(chǎn)生哪些后果？答：（1）太陽周年運動：這是地球公轉在天球上的反映。①太陽周年視運動的軌跡是地球軌道在日心天球上的投影，黃赤交角也是地球軌道面與其赤道面夾角在天球上的反映。 ②太陽在黃道上的不同位置是地球在軌道上不同的位置的反映。③太陽周年自西向東視運動的方向是地球公轉方向在天球上的反映。④太陽周年視運動的角速度是天球上的反映。⑤太陽周年視運動的周期是地球公轉周期在天球上的反映。(2)四季的變化：四季交替最根本的原因是太陽的回歸運動。太陽直射點的回歸運動，進而引起太陽高度以及晝夜長短兩在天文因素的周年變化所致。太陽高度的周年變化：①無論任何季節(jié)，在緯度C等于太陽赤緯 3處的正午太陽高度h為最大值90°，自該緯度向南北兩方降低②在半球范圍內(nèi)同一時刻，任意兩地正午太陽高度之差等于這兩地的緯度之差。③任意地點正午太陽高度的年平均值等于該地緯度的余角。④在|C|>23°26'的地方，正午太陽高度的年變化呈單峰型，極大，極小值分別出現(xiàn)在二至日。⑤南北回歸線之間，正午太陽高度的年變化呈雙峰型。有兩個極大值 h=90°;兩個極小值：主極小值h=66°34'-|$|，次極小值h=66°34'+|$|。晝夜長短的周年變化：①當太陽赤緯為正值時越北晝越長，越南晝越短，當太陽赤緯為負值時越南晝越長，越北晝越短。②春秋二分全球晝夜平分， 無緯度變化，冬夏二至晝夜長短達到極值③在赤道上，終年晝夜平分④無論何時，極晝極夜總是出現(xiàn)在C =(90-|3|)的緯線圈這內(nèi)⑤晝長的年較差隨著 |3|的增大而增大。⑥任意緯度的晝長年平均值均為 12小時形成五帶。太陽回歸運動是地球五帶形成的最根本原因，而這種五帶性質純屬天文熱量帶。劃分界限回歸線是太陽直射點南北移動的緯度極限，極圈是極晝極夜現(xiàn)象緯度極限。13．什么叫極移？產(chǎn)生什么后果？答：地極移動叫做極移。產(chǎn)生后果：導致當?shù)氐乩砭暥鹊臄?shù)值變化。什么叫地軸進動？是怎樣產(chǎn)生的？產(chǎn)生哪些結果？答：月球與太陽對地球的作用力矩使地軸產(chǎn)生移動叫地軸進動(或稱歲差)。它產(chǎn)生原理與陀螺的進動類似。它的發(fā)生同地球形狀，黃赤交角，地球自轉有關。地球具有橢球體的形狀，即兩極稍扁，赤道略鼓，月球與太陽對在赤道面鼓的部分施加引力，同時地球又在自轉，這樣便產(chǎn)生進動。產(chǎn)生的結果：天極的周期性運動;北極星更替;地球赤道平面和天赤道的空間位置的系統(tǒng)性變化；二分點和二至點在黃道上每年 50〃.29的速度向西移動，歷經(jīng)25800年完成一周；也導致地球上的回歸年稍短于恒星年就是歲差出現(xiàn)。極移和地軸進動有何區(qū)別和聯(lián)系？答：極移和歲差成因不同，導致的后果也不同。由于它們的變化值很小，把它們看成不動時，地軸的延伸是天軸，地球赤道無限擴大是天赤道，黃赤交角23°26'總之，變是絕對的，不變是相對的，"變"達到一定的程度，我們定義的天球坐標體系就要變換，若"變"只在限定的范圍內(nèi)，我們可以當成不變，我們定義的坐標體系還是可以適用的。第10章恒星什么叫恒星？如何理解恒星的恒？答：恒星是宇宙中最主要的天體。在形成演變發(fā)展過程中，自身會發(fā)光發(fā)熱的天體叫作恒星（但恒星并不是一生都發(fā)光發(fā)熱）。恒星并不恒，恒星在宇宙中是運動，由于它們距離地球太遙遠，我們在短期內(nèi)難以觀察到它們的運動。2．根據(jù)赫羅圖說明恒星的溫度與絕對星等的關系？答：以絕對星等為縱坐標，以光譜型或表面溫度的對數(shù)為橫坐標所作的圖， 叫做"光譜-光度圖"，或叫"赫羅圖"。由赫羅圖可知：溫度越高，絕對星等越小。位于主星序上的恒星叫主序星。其分布規(guī)律是從亮度大的 0型星、B型星延續(xù)到圖的另一角落的微弱的 M型星。赫羅圖上除主星序外，還可看到由較少恒星組成的一些序列，在右上方 GK、M型亮星區(qū)域，可以看到一組星，就是巨星，它們的絕對星等差別不大，都在 0等左右。巨星以上是超巨星，它們在絕對星等為-2等或更亮的區(qū)域。巨星和主序星之間是所謂亞巨星，這些星的光譜型多半在G2?K2的區(qū)域，絕對星等平均為+2.5等。赫羅圖的左下角是白矮星，它們的光譜多半屬A型，光度很小，絕對星等從+10?+15等。3．恒星的光譜給人類帶來哪些信息？答：（1）確定天體的化學組成；（2）確定恒星的溫度；（3）確定恒星的溫度；（4）確定恒星的壓力；（5）測定天體的磁場；（6）確定天體的視向速度和自轉；等等。4．恒星是怎樣運動的？它相對太陽有何特點？答：每個恒星既有自轉運動，又有空間運動。同樣太陽也是既有自轉也有空間運動。如果某一恒星的運動速度大小，方向正好與太陽一樣，那么它相對太陽來說就好像是靜止不動的，但相對地球上的觀測者來說，則不是靜止的。因為地球每年公轉一周，每天自轉一周。如果恒星的運動速度大小、方向與太陽不一樣，那么這顆恒星對太陽有相對運動，這種相對運動稱為恒星的空間運動，其運動的相對速度稱為空間速度。恒星空間運動的方向是多種多樣的，有的向東，有的向西，有的接近太陽，有的遠離太陽。我們把恒星空間運動速度分成兩個分量，一個沿視線方向，叫視向速度；一個和視線垂直，叫做切向速度。視向速度可以利用光譜線的多普勒位移測出，切向運動可由恒星相對于背景恒星的運動測出來，從切向運動可以測出恒星運動（即：恒星的自行）。5．什么叫恒星的自行？答：恒星的空間運動方向可分為視向和切向，后者分量切速度用時間移動的角度來表示，叫恒星自行。6．恒星的化學組成和規(guī)律？答：絕大多數(shù)恒星的化學組成以 H最為豐富，按質量計算H占78%氦占20%其余的2%中，O、C、N這三種元素占一半多，剩下的不足1 液為豐富的是Fe、Ne、Se、MeS。恒星的多樣性表現(xiàn)在哪里？答：恒星的多樣性表現(xiàn)在恒星的種類繁多。若依據(jù)恒星之間的相互關系可分為：單星、雙星、三星、聚星、星團、星協(xié)等；若依據(jù)赫羅圖上的恒星特點可分為：主序星、紅巨星、超巨星、白矮星等；要是依穩(wěn)定程度又可分為：穩(wěn)定恒星和不穩(wěn)定恒星（如：變星、新星、超新星等）；若依特殊性質分為普通恒星和特殊恒星（如：致密星包括中子星、脈沖星、黑洞等）。8．恒星的內(nèi)部結構理論是什么？如何測出恒星的結構？答：恒星的內(nèi)部結構理論指恒星內(nèi)部溫度、密度、壓力由中心至表面的分布情況；恒星內(nèi)部輸出的能量，維持溫度梯度的物理機制；恒星的能量來源；恒星內(nèi)部的化學組成和元素分布；恒星的演化和元素的合成。我們只能觀測恒星的外部，恒星的內(nèi)部不能直接觀測到，但內(nèi)部情況可能通過輻射的信息被我們間接地求得。以太陽為例來說，在太陽中心部分，溫度很高，所產(chǎn)生的輻射主要是波長很短的X輻射和丫輻射，這種輻射在從里向外轉移的過程中經(jīng)歷了無數(shù)次的吸收和發(fā)射，到了表層，變成了波長長得多的輻射，也就是我們在地球上所接受的太陽輻射。 通過天文觀測，我們得到了恒星的光度、表面溫度、質量、半徑、磁場強度、自轉情況等的資料后，運用物理規(guī)律和數(shù)學方法可以推算出恒星內(nèi)部各種物理參量的分布情況。 因為恒星內(nèi)部結構主要由它的質量、化學成分、演化階段（年齡）決定的。9．恒星的能量是怎樣產(chǎn)生？答：太陽和恒星的主要能源是靠它們內(nèi)部進行的熱核反應。要使兩個原子核發(fā)生反應，必須使它們靠近到一定距離范圍內(nèi)，才能發(fā)生核反應。原子核都是帶正電的，要使它們接近，就必須克服靜電斥力而作功，因此，為了使原子核反應能夠發(fā)生，必須使原子核具有很高的速度，也就是說，必須要求恒星內(nèi)部有很高的溫度。在高溫條件下，兩個原子核以足夠克服彼此間靜電斥力的能量而互相碰撞，并在原子核的尺度上足夠近，近得可以發(fā)生相互作用時就會發(fā)生核聚變。碰撞后粒子的總質量小于碰撞前的總質量，這種質量虧損表現(xiàn)為物質存在的另一種形式即能量的形式，包括碰撞后粒子的功能以及所發(fā)射的 丫射線的能量。原子核的電荷數(shù)越高，粒子必須具有越高的能量才能發(fā)生反應。除上述情況外，恒星內(nèi)部密度越高，熱核反應率就會越大。以太陽為例，太陽內(nèi)部的氫燃燒是以質子-質子反應鏈（稱為P-P鏈）為主，碳氮氧循環(huán)（CNO為輔。10．恒星的演化經(jīng)歷哪些階段？答：①引力收縮階段（包括快收縮階段和慢收縮階段）；②主序星階段；③紅巨星階段；④恒星的脈動階段。11．恒星的晚期演化有何特點？結果如何？答：恒星的晚期演化結局成為致密星（包括中子星、脈沖星、黑洞等）。到底是白矮星還是中子星或黑洞？這與恒星的質量有關。有人計算當恒星在核能消耗盡后，