地球概述-地球的形狀和大小

教學(xué)目的

掌握地球的概況，了解地球表面特征，掌握地球的圈層構(gòu)造。

教學(xué)重點(diǎn)

地球的圈層構(gòu)造

教學(xué)難點(diǎn)

地球內(nèi)圈層

第一章地球概述地球概述宇宙、銀河系、太陽(yáng)系形狀、大小地球的圈層構(gòu)造地球的表面特征

1.1宇宙

宇宙是指我們周圍的物質(zhì)世界。古人云：四方上下曰宇，往古今來曰宙，合稱為宇宙。第一節(jié)地球及其在宇宙中的位置宇宙的起源——“大爆炸理論”“大爆炸理論”(big—bangcosmology)是蓋莫夫1946年創(chuàng)建的。直到今天，科學(xué)家們才確信，宇宙是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。大爆炸理論的主要觀點(diǎn)是認(rèn)為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)期里，宇宙體系并不是靜止的，而是在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化。這一從熱到冷，從密到稀的過程如同一次規(guī)模巨大的爆發(fā)。在大爆炸發(fā)生之前，宇宙內(nèi)的所存物質(zhì)和能量都聚集到了一起，并濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之后發(fā)生了大爆炸。大爆炸使物質(zhì)四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應(yīng)下降，后來相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系、恒星行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過程中逐漸形成的宇宙中的天體在萬(wàn)有引力的作用下相互繞轉(zhuǎn)，形成不同層次的天體系統(tǒng)。宇宙大約由十億個(gè)星系所構(gòu)成，而星系是由不同數(shù)量的恒星所組成。小星系由幾萬(wàn)個(gè)恒星組成，大星系由上千億個(gè)恒星組成。太陽(yáng)（恒星）所在的星系叫銀河系，銀河系以外的星系叫河外星系。宇宙中的天體1.2.1銀河系銀河系是一個(gè)巨型旋渦狀星云，中間厚，邊緣薄，形似鐵餅。由較明亮的星體、較暗淡的星云、星團(tuán)等物質(zhì)組成。總質(zhì)量是太陽(yáng)系的1400億噸。直徑10萬(wàn)光年，銀河系中有1500億顆恒星，銀河系也不是恒定的，它也在不斷運(yùn)動(dòng)。近年來，天文工作者已在銀河系之外拍攝到許多個(gè)旋渦狀星系，其中有許多星系的質(zhì)量和體積比銀河系還大。隨著科學(xué)的進(jìn)展，現(xiàn)已證明宇宙在時(shí)間和空間上是無限的。1.2銀河系和太陽(yáng)系銀河系的結(jié)構(gòu)1.2.2太陽(yáng)系

太陽(yáng)系是銀河系中一個(gè)普通成員。太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心天體。圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的是一個(gè)行星體系（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星），此外還有許多小行星，彗星、隕星等小天體。①

太陽(yáng)系的形成太陽(yáng)系是一團(tuán)旋轉(zhuǎn)熾熱的氣體，因冷卻收縮，越轉(zhuǎn)越快，離心力加大，在云團(tuán)赤道離心力最大，形狀變得扁平如圓盤。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度快到一定程度后，外援的慣性離心力大于引力時(shí)，會(huì)有部分物質(zhì)被分離出來成為繼續(xù)圍繞中心旋轉(zhuǎn)的圓環(huán)，如現(xiàn)今土星所見到的。這些圓環(huán)一次又一次地被分離出來并分別凝聚成行星。行星周圍的衛(wèi)星形成過程也如此，星云中心部分則收縮成為太陽(yáng)。太陽(yáng)系②太陽(yáng)系的組成太陽(yáng)系是由太陽(yáng)、圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的八大行星及八大行星的衛(wèi)星以及為數(shù)眾多的彗星、流星群等天體組成。1、太陽(yáng)：是一顆自己能發(fā)光發(fā)熱的恒星，其體積比地球大130萬(wàn)倍。太陽(yáng)本身是一團(tuán)熾熱的氣體，時(shí)刻進(jìn)行著熱核反應(yīng)，表面溫度約6000度。太陽(yáng)散發(fā)著巨大的能量，其中只有很小一部分（約20億分之一）照射到地球上，它是萬(wàn)物生長(zhǎng)的能源。2、月球：是地球惟一的衛(wèi)星。3、彗星：太陽(yáng)系中的特種星體。彗星由彗核、彗發(fā)和彗尾三部分組成。彗核--氣體凍結(jié)的冰塊組成，彗發(fā)--靠近太陽(yáng)時(shí)，彗核蒸發(fā)而成，彗尾--與彗發(fā)同時(shí)形成。4、隕星：既流星

太陽(yáng)是一個(gè)熾熱的氣體球，也是離地球最近的恒星，平均距離為1個(gè)天文單位（1.5×108km）。太陽(yáng)直徑1.39×106km，約為地球直徑109倍，體積約為地球130萬(wàn)倍。太陽(yáng)大氣中有73種元素，以氫、氦最多，氫占太陽(yáng)總質(zhì)量71％，氦占26.5％。太陽(yáng)太陽(yáng)大氣圈從內(nèi)向外分為三層：光球?qū)印⑸驅(qū)?、日冕。光球?qū)映７Q為太陽(yáng)表面，其平均溫度約為5500℃，中心溫度可高達(dá)1.55×107℃

。色球和日冕只有在全日蝕時(shí)用特殊儀器才能觀測(cè)到。黑子是光球?qū)訙囟容^低的巨大旋渦狀氣流。耀斑是色球?qū)又袦囟容^高的亮點(diǎn)。

太陽(yáng)系八大行星，按它們與太陽(yáng)的距離由近到遠(yuǎn)分別為：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星空間分布與運(yùn)行規(guī)律：繞日運(yùn)行方向與太陽(yáng)自轉(zhuǎn)方向一致；繞軸自轉(zhuǎn)方向除金星外均相同，即自西向東轉(zhuǎn)。行星太陽(yáng)系行星的分類：按物理、化學(xué)性質(zhì)分為兩大類：a.類地行星：包括水星、金星、地球、火星。它們距太陽(yáng)近，體積和質(zhì)量小，平均密度大，自轉(zhuǎn)速度慢，公轉(zhuǎn)周期短，衛(wèi)星少或無，具固體外殼，中心有鐵核，金屬元素含量高。

b.類木行星：包括木星、土星、天王星、海王星，它們距太陽(yáng)遠(yuǎn)，體積和質(zhì)量大，密度小，自轉(zhuǎn)速度快，公轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，衛(wèi)星較多，物質(zhì)成分以輕元素為主。地球是怎樣形成的？太陽(yáng)系是由熾熱的氣體冷卻而成，星云物質(zhì)冷卻過程是地球的形成過程。形成地球的冷卻星云里，在萬(wàn)有引力作用下，物質(zhì)微粒的相互吸引形成星子。星子再相互吸引，不斷碰撞，直到成為地球和其它行星的前身。原始地球是個(gè)比現(xiàn)在地球大得多的塵埃集合體，并沿現(xiàn)今地球軌道自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。由于原始地球接受太陽(yáng)輻射多溫度高，水氣散失，塵埃中固體物質(zhì)成為建造地球的主體。初期圈層構(gòu)造形成原始地球內(nèi)的“星子”受萬(wàn)有引力作用，向中心聚集，體積縮小密度變大。當(dāng)星子自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力與所受到的引力時(shí)，達(dá)到平衡不再收縮，即形成今天的地球。塵埃的聚集、放射性元素的蛻變、隕石的撞擊，地球曾經(jīng)歷了一個(gè)高溫時(shí)期，或局部熔融狀態(tài)，使重者下沉，輕者上浮，出現(xiàn)大規(guī)模的物質(zhì)分異。Fe、Ni密度大，含量多，逐漸向中心聚集，成為地核。關(guān)于地球地球自西向東自轉(zhuǎn)，并以66°34′交角（地軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的交角）側(cè)著身子以30Km/s的平均速度繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軌道全長(zhǎng)約9.4×108Km，公轉(zhuǎn)一周需365日5時(shí)48分46秒。地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間需23時(shí)56分4秒。地球自轉(zhuǎn)速度在逐漸變慢，但幅度極小，據(jù)過去二千年的觀測(cè)，大約每100年，一晝夜要長(zhǎng)0.01秒?；鹦菢O地冰帽為co2干冰,自轉(zhuǎn)極慢,一圈要243天木星木星(左)和它的衛(wèi)星們：從上到下依次為木衛(wèi)一、二、三、四。圖中木星的大紅斑是云層的大風(fēng)暴土星環(huán)帶為冰塊,雜有氧化鐵,故呈桔黃色⑥土星艷麗多彩、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的土星環(huán)“哈勃”望遠(yuǎn)鏡拍到的天王星與它的環(huán)和衛(wèi)星天王星天王星的光環(huán):由20條細(xì)環(huán)組成，寬度約10萬(wàn)公里海王星上節(jié)回復(fù)1太陽(yáng)所在的星系叫（），銀河系以外的星系叫（）。2太陽(yáng)大氣中有73種元素，以（）和（）最多，兩者占太陽(yáng)的總質(zhì)量分別為（）%和（）%。3太陽(yáng)大氣圈從內(nèi)向外分為三層（）、（）和（）。（）常稱為太陽(yáng)表面。（）和（）只有在全日蝕的情況下用特殊的儀器才可以看到。（）是光球?qū)訙囟容^（）的巨大旋渦狀氣流。（）是色球?qū)訙囟容^（）的亮點(diǎn)。4太陽(yáng)系八大行星，按它們與太陽(yáng)的距離由近到遠(yuǎn)分別為：體積最大的行星是（），衛(wèi)星數(shù)最多的行星是（）。5類地行星包括（）、（）、（）和（）。6類木行星包括（）、（）、（）和（）。7彗星的結(jié)構(gòu)包括（）、（）和（）三部分。“哈勃”望遠(yuǎn)鏡拍攝的冥王星及其衛(wèi)星關(guān)于冥王星冥王星的性質(zhì)既有類地的一面，也有類木的一面。體積小，質(zhì)量小，離太陽(yáng)最遠(yuǎn)，公轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，是一顆特殊的天體。2006年8月國(guó)際天文聯(lián)合協(xié)會(huì)布拉格大會(huì)為太陽(yáng)系的行星進(jìn)行了定義，符合以下幾條才屬于行星：

a.圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)；b.具有足夠的質(zhì)量，能形成符合流體力學(xué)平衡的形態(tài)——球體；?

c.具有足夠的引力而能清除軌道上所有的物質(zhì)。由于第三條的原因，冥王星被拒之于行星之外，而被稱為矮行星。但也有反對(duì)的意見，56位天文學(xué)家在“自然”雜志上聯(lián)名發(fā)表文章，反對(duì)將冥王星降格為矮行星，他們認(rèn)為：新定義不科學(xué)不完整、且布拉格會(huì)議沒有代表性（全球75個(gè)國(guó)家有2500多名天文學(xué)者，但只有300人開會(huì)）。因此，冥王星的命運(yùn)還有待于進(jìn)一步研究確定。衛(wèi)星衛(wèi)星是繞行星運(yùn)行而自身不發(fā)光的天體。太陽(yáng)系八大行星中除水星、金星外，均有衛(wèi)星繞轉(zhuǎn)：地球（1）、火星（2）、木星（16）、土星（23）、天王星（15）、海王星（8）、冥王星（3）。月球是地球唯一的一顆自然衛(wèi)星。月球距地球平均距離38440Km，月球繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)還自轉(zhuǎn)，因其自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)周期相同，所以月球朝向地球的一面始終不變。月球表面無任何形態(tài)的水，完全沒有大氣，接近真空，但月球有火山噴發(fā)、造山運(yùn)動(dòng)、月震等現(xiàn)象。環(huán)形山是火山噴發(fā)或外星體撞擊而成，由于沒有大氣和水，沒有風(fēng)化作用，因而得以長(zhǎng)期保存。1969.7.21.人類首次登上月球“阿波羅”17號(hào)成功地完成登陸月球任務(wù)之后，在返回地球途中拍攝的月球全景?！鞍⒉_”15號(hào)的月球車1969年“阿波羅”11號(hào)拍攝的月球布滿隕石的地區(qū)。其中，大隕坑的直徑為80千米。小行星木星和火星之間據(jù)行星軌道波德法則推算應(yīng)有一個(gè)行星，但至今未發(fā)現(xiàn)，只發(fā)現(xiàn)大批小行星（5000多顆，已編號(hào)命名者3000顆），估計(jì)是由一顆大行星遭撞擊后形成的。小行星一般為石質(zhì)或炭質(zhì)，體積很小，直徑多為幾千米到幾十千米，體大者一般為球形，但多數(shù)形狀不規(guī)則，表面有隕坑，沒有大氣，最大者叫谷神星，直徑為770Km。（5）慧星慧星的結(jié)構(gòu)：慧核——由氫、碳、水等冰凍物質(zhì)組成，是由慧星的主要部分，直徑一般為1－100km?；郯l(fā)——在近日點(diǎn)慧核的冰凍物質(zhì)受熱氣化，可達(dá)幾萬(wàn)千米，由極稀薄氣體組成?；畚病郯l(fā)在太陽(yáng)光壓和太陽(yáng)風(fēng)作用下，在背向太陽(yáng)一側(cè)形成的由極稀薄氣體組成的長(zhǎng)尾；可達(dá)1×108km。慧星軌道：以閉合橢圓形的軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行的慧星具有周期性，可以預(yù)測(cè)他們出現(xiàn)的時(shí)間。例如哈雷慧星，繞日公轉(zhuǎn)周期為76年，最近一次經(jīng)過近日點(diǎn)是在1986年2月。以拋物線或雙曲線軌道運(yùn)行的慧星很難進(jìn)行預(yù)測(cè)，有的甚至不再重現(xiàn)。流星體在太陽(yáng)系中繞太陽(yáng)運(yùn)行的比小行星更小的細(xì)小天體，主要是小行星和慧星碎裂、瓦解的產(chǎn)物，稱為流星體。流星體運(yùn)行到地球附近，被地球引力俘獲并吸向地球，進(jìn)入大氣層摩擦生熱而燃燒發(fā)光，成為流星。多數(shù)流星燃燒變成氣體，少數(shù)殘?bào)w落到地面成為隕石或隕星?？煞譃殍F隕石（主要含鐵鎳）、石隕石（主要含硅酸鹽類）、石鐵隕石（含硅酸鹽類和鐵鎳）。吉林隕石雨：1976年3月8日在吉林市出現(xiàn)罕見的隕石雨現(xiàn)象，已收集到200余塊，總重達(dá)2700Kg以上，超過100Kg的有3塊，最大的重1770Kg，是當(dāng)前世界最大的一塊隕石。隕石是研究了解太陽(yáng)系早期狀態(tài)的重要線索，澳大利亞一顆隕石中發(fā)現(xiàn)有18種氨基酸和其它有機(jī)物，為宇宙生命起源研究提供了寶貴的資料。

河外星系銀河系以外的許多與銀河系類似的星系，統(tǒng)稱為河外星系，目前發(fā)現(xiàn)在銀河系以外，還有數(shù)以百億計(jì)的星系存在，近的有250萬(wàn)光年，遠(yuǎn)的超過100億光年?？拷y河系的河外星系有20余個(gè)，其中最著名的有仙女座星系，大麥哲倫星系、小麥哲倫星系等。它們分別呈旋渦狀、透鏡狀等等。蝴蝶星云1.地球的形狀——“球”還是“梨”

由于物質(zhì)密度分布上的差異、彈性和塑性變形及自轉(zhuǎn)的影響，地球更為準(zhǔn)確的表面形態(tài)略似于一個(gè)“梨形”（嚴(yán)格地說高度應(yīng)大于寬度）：地球的形狀和大小據(jù)人造衛(wèi)星軌道參數(shù)分析，地球北極比標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)橢球體要凸出約10m，南極則凹進(jìn)約30m；北半球的中緯度區(qū)稍稍凹進(jìn)，在南半球則稍稍凸出。據(jù)此可有兩點(diǎn)推論：

1)地球并非嚴(yán)格的旋轉(zhuǎn)橢球體；2)這一不規(guī)則的形態(tài)表明地球內(nèi)部物質(zhì)在