04.23 科學基礎篇|地球

人類的家園---地球

一、地球與地圖

1、地球的形狀,顧名思義,是“球”形的。不過,對於“球”形的認識曾經歷了一個相當長的過程。公元前五六世紀,古希臘哲學家從球形最完美這一概念出發,認為地球是球形的。到了公元前350年前後,古希臘學者亞里士多德通過觀察月食,根據月球上地影是一個圓形,第一次科學地論證了地球是個球體。我國戰國時期哲學家惠施也早已提出地球呈球形的看法。1519年葡萄牙航海家麥哲倫率領的5艘海船,用3年時間,完成了第一次環繞地球的航行,從而直接證實了地球是球形的。從此,人們便一致把我們所在的世界稱為“地球”。20世紀50年代後,科學技術發展非常迅速,為大地測量開闢了多種途徑,高精度的微波測距、激光測距。特別是人造衛星上天,再加上電子計算機的運用和國際間的合作,使人們可以精確地測量地球的大小和形狀了。通過實測和分析,終於得到確切的數據:地球的平均赤道半徑為6738.14千米,極半徑為6356.76幹米,赤道周長和子午線方向的周長分別惱40075千米和39941千米。測量還發現,北極地區約高出18.9米,南極地區則低下24~30米。地球,確切地說,是個三軸橢球體。

2、在地球儀上,順著東西方向環繞地球儀一週的圓圈,叫做緯線。緯線指示東西方向,都是圓,長度有長有短,赤道最長,往兩極逐漸縮短,最後成一點。經線是地球儀上連接南北兩極並同緯線垂直相交的線,也叫子午線。經線指示南北方向,呈半圓狀,長度都相等。眾多的經線和緯線如何區分,人們採取了給經線和緯線標定度數的方法,這就是經度和緯度。

經線的特點 幾條重要的經線 緯線的特點 幾條重要的緯線

oo1)經線指示南北1)0經線(本初緯線(赤道),是南北1)緯線指示東西1)0

方向; 子午線),它是東半球的分界線。2)南北迴方向; o2)所有的經線長經和西經的分界歸線(2326'),是太陽直射2)每條緯線都自

度都相等; 線。 的最南、最北界線,是熱成圓圈; o3)兩條正相對的2)西經20和東經帶和溫帶的分界線。 3)赤道是最大的oo經線構成一個經160經線,是東西3)南、北極圈(6634')是緯線圈,從赤道向

線圈,任何一個經半球的分界線。 有無極晝和極夜的分界兩極緯線圈越來o線圈都能把地球3)180經線,是越小,到了兩極就線,是寒帶和溫帶的分界平分為兩半球。 國際日期變更線。 縮小成一點。 線。

3、地圖的三要素:比例尺、方問、圖例。

(1)比例尺的大小與地圖的詳略。在同樣的圖幅上,比例尺越大,地圖上所表示的實際範圍越小,但表示的內容越詳細,精確度越高;比例尺越小,則表示的範圍越大,內容越簡單,精確度越低。大範圍的地區地圖多選用較小的比例尺,如世界政區圖、中國政區圖等,小範圍的地區地圖多選用較大的比例尺,如平面圖、軍事圖、旅遊圖等。

比例尺的縮放:比例尺放大,用原比例尺乘以放大到的倍數。例如將l/10000的比例尺放大l倍,即比例尺放大到2倍,放大後的比例尺是1/5000,比例尺變大。比例尺縮小,用原比例尺乘以縮小到的倍數(分數倍)。例如將1/50000的比例尺縮小1/4,即比例尺縮小到3/4,縮小後的比例尺應為:(3/4)×(1/50000),1/66500,比例尺縮小。

縮放後圖幅面積的變化:比例尺放大後的圖幅面積,放大到的倍數之平方;如將比例尺放大到原圖的2倍,則放大後圖幅面積是原來的4倍;比例尺縮小後的圖幅面積,縮小到的倍數之平方;如將比例尺縮小到原圖的1/3,則圖幅面積為原圖的1/9。

(2)地圖上有三種定向方法:1)一般定向方法:無指向標的無經緯網的地圖,上北下南,左西右東。2)指向標定向方法:有指向標的地圖,指向標指示北方。3)經緯網定向方法:有經緯網的地圖,經線指示南北,緯線指示東西。其中經緯網定向方法最為精確,在有經緯網的地圖上辨別方向,首先要確定圖上的經線是東經還是西經,緯線是南緯還是北緯。

(3)地圖上的圖例和註記:看懂地圖首先要熟悉圖例和註記。

二、太陽和太陽系

1、在宇宙中,太陽只是一顆普通的恆星。但是,對地球來說,這顆恆星太重要了。沒有它,地球上的生命就不會存在。太陽的光和熱是人類賴以生存和活動的源泉。地球上的許多自然現象,都同太陽息息相關。太陽與地球之間的平均距離約為1.5億千米。太陽的半徑約為700000千米,是地球半徑的109倍多。太陽的體積約為地球體積的130萬倍。太陽同所有的恆星一樣,是由熾熱的氣體構成的,主要分為氫和和氦。我們所能直接看到的是位於太陽表面的光球層。光球層比較活躍,溫度約為攝氏六千多度,屬於比較“涼爽”部分。在光球層的某些局部溫度比較低,在可見光範圍內這些部位就顯得比其他地方黑暗,所以人們稱之為“黑子”。光球層外外包裹著色球層,太陽能將能量通過色球層向外傳遞。這一層中有太陽耀斑,所謂耀斑是黑子形成前產生的灼熱氫雲。色球層之外是太陽大氣的最外層日冕。日冕非常龐大,可以向太空綿延數百萬千米,但只有在日全食時才能看到它。人們可以在日冕中看到從色球層頂端產生的巨大火焰“日珥”。在輻射光和熱的同時,太陽也產生一種低密度的粒子流——太陽風。太陽風以每秒四百五十千米的速度向宇宙空間輻射。地球和其他某些行星的極光就是太陽風帶來的。如果一段時間內太陽風異常強大,便形成了太陽風暴。太陽的磁場極其強大複雜,其範圍甚至越過了冥王星軌道。

太陽活動對地球的影響:當太陽上黑子和耀斑增多時,發出的強烈射電會擾亂地球上空

的電離層,使地面的無線電短波通訊受到影響,甚至會出現短暫的中斷。太陽大氣拋出的帶電粒子流,能使地球磁場受到擾動,產生“磁暴”現象,便磁針劇烈顫動,不能正確指方向。

地球兩極地區的夜空,常會看到淡綠色、紅色、粉紅色的光帶或光弧,這就是極光。極光是帶電粒子流高速衝進那裡的高空大氣層,被地球磁場捕獲,同稀薄大氣相碰撞而產生的。

黑子——發生在光球層,週期11年,太陽活動強弱的標誌

耀斑——發生在色球層,週期11年,太陽活動最激烈的顯示

2、太陽系是由太陽、行星及其衛星、小行星、彗星、流星體和行星際物質構成的天體系統,太陽是太陽系的中心天體,它的質量佔太陽系總質量的99.86%。太陽系中,其他的天體都在太陽的引力作用下,繞太陽公轉。已知太陽系有九大行星。按照它們同太陽的距離,由近及遠,依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。我們用肉眼可以看到的行星是:水星、金星、火星、木星和土星。另外的三顆行星:天王星、海王星和冥王星,要用較大的望遠鏡才能看到。在火星軌道和木星軌道之間,還有一個小行星帶。這一帶有成千上萬顆小行星。太陽系的九大行星,除了水星和金星以外,都有衛星繞轉。彗星是在扁長軌道上繞太陽運行的一種質量很小的天體,呈雲霧狀的獨特外貌。著名的哈雷善星,繞太陽運行一週的時間為76年。1985年一1986年,在地球上人們曾觀察到哈雷琶星的迴歸。流星體是行星際空間的塵粒和固體小塊,數量眾多。沿同一軌道繞太陽運行的大群流星體,稱為流星群。闖入地球大氣圈的流星體,因同大氣摩擦燃燒而產生的光跡,劃過長空,叫做流星現象。未燒盡的流星體降落到地面,叫做隕星。其中石質隕星叫做隕石;鐵質隕星叫做隕鐵。

三、月球與月相

1、天然月球是地球唯一的衛星,是距離我們最近的天體。同地球相比,月球小得多。月球的直徑約為地球直徑的1/4;月球的體積為地球體積的l/49;月球的表面面積約為地球表面面積的1/14,比亞洲的面積還不一點;月球的質量約等於地球質量的1/81;月球的表面重力加速度很小,只相當於地球表面重力加速度的1/6。所以,登上月球的宇航員,穿著沉重的宇航服,拿著探測儀器,在月面行走還是輕飄飄的。由於月球引力小,保留不住大氣,聲音也無法傳播,所以月球上是一個寂靜無聲、死氣沉沉的世界。月球上既然沒有大氣層,當然就沒有水汽,沒有風、雲、雨、雪等天氣變化;晝夜溫度差別別很大,白天在陽光直射的地方,溫度可達127?,夜晚則降到一183?。月球上沒有空氣,沒有任何形態的水,因此也就沒有生命的存在。我們肉眼看到的月球正面的明亮部分,是月面上的山脈、高原,月球上暗黑的部分,是廣闊的平原和低地。月面最顯著的特徵是坑穴和環形山星羅棋佈。

2、在地球上看月亮,有時全部黑暗,這叫新月(朔);有時像鐮刀,這叫蛾眉月;有時作半圓,這叫弦月;有時呈大半圓,這叫凸月;有時如一輪明鏡,銀光四射,這叫滿月(望)。月球圓缺(盈虧)的各種形狀,叫做月相。月球同地球一樣,自己不發光,全靠反射太陽光而發亮。迎著太陽的半個球是亮的,揹著太陽的半個球是暗的。由於日、地、月三者的相對位置,隨著月球繞地球向東運行(同地球自轉方向一致)而變化,就形成了新月一上弦月一滿月一下弦月一新月的月相週期性更迭。月相變化的週期為29.53日。

月相 同太陽昇落比較 月升 月落 夜晚見月情形

新月 同升同落 清晨 黃昏 徹夜不見

滿月 此升彼落 黃昏 清晨 通宵可見 *上弦月 遲升後落 正午 半夜 上半夜西天 *下弦月 早升先落 半夜 正午 下半夜東天

四、日食、月食

1、地球繞著太陽旋轉,月球繞著地球旋轉,並隨著地球繞太陽旋轉。當月球走到太陽和地球之間,如果太陽、月球、地球正好處在或接近一條直線時就會把太陽遮住而發生日食。同樣,當月球走至地球背向太陽一面,如果太陽、地球、月球正好處在或接近一條直線時,也就是月球走進地球本影裡,而發生月食。

日食共有三種,即:日偏食、日環食和日全食。月球遮住太陽的一部分叫日偏食。月球只遮住太陽的中心部分,在太陽周圍還露出一圈日面,好像一個光環似的叫日環食。太陽被完全遮住的叫日全食。這三種不同的日食的發生跟太陽、月球和地球三者相互變化著的位置有關,並且也決定於月球與地球之間的距離變化。月球比太陽小得多,它的直徑大約是太陽直徑的四百分之一,而月球與地球間距離也差不多是太陽與地球間距離的四百分之一,所以從地球上看,月球與太陽的圓面大小差不多相等,因而能把太陽遮住而發生日食。

在農曆十五、十六,月球運行到和太陽相對的方向。這時如果地球和月球的中心大致在同一條直線上,月球就會進入地球的本影,而產生月全食。如果只有部分月球進入地球的本影,就產生月偏食。當月球進人地球的半影時,應該是半影食,但由於它的亮度減弱得很少,不易察覺,故不稱為月食,所以月食只有月全食和月偏食兩種。月食都發生在望(滿月),但不是每逢望都有月食,這和每逢朔不都出現日食是同樣的道理。在一般情況下月球不是從地球本影的上方通過,就是在下方離去,很少穿過或部分通過地球本影,因此,一般情況下就不會發生月食。每年月食最多發生3次,有時一次也不發生。

五、天體和天體系統

1、人們為了便於認識恆星,把天球分成若干區域,這些區域稱為星座。每個星座中的恆星,人們曾把它們聯成各種不同的圖形。我們根據這些圖形,就能辨認不同的星座以及星座中的恆星。按照國際上的規定,全天分成88個星座。

在星空中,人們可以看到,在北天極的周圍,有大熊、小熊和仙后三個星座。大熊星座和小熊星座的主要恆星都是七顆,排列成勺子的形狀。仙后星座有五顆亮星,它們排列成W的形狀。在北半球的中高緯度,這三個星座都是終年可見的。在北半球的中緯度,九月初的21時左右,天頂附近有天琴座(其中有織女星)十天鵝座和天鷹座(其中有牛郎星)。

2、宇宙間的天體都在運動著。運動著的天體因互相吸引和互相繞轉,而形成天體系統。天體系統有不同的級別。月球和地球構成地月系。地月系的中心天體是地球,月球圍繞地球公轉。地球和其他行星都圍繞太陽公轉,它們和太陽構成高一級的天體系統。這個以太陽為中心的天體系統,稱為太陽系。太陽系又是更高一級天體系統——銀河系的極微小部分。銀河系中像太陽這樣的恆星就有2000多億顆。銀河系主體部分的直徑達7萬光年。在銀河系以外,人們又觀測到大約10億個同銀河系類似的天體系統,我們把它們叫做河外星系,簡稱星系。目前,天文學上把銀河系和現在所能觀測到的河外星系,合起來叫做總星系。它是現在所知道的最高一級天體系統,也是目前人們所能觀測到的宇宙部分。

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