第二章地球的宇宙环境

第二章地球的宇宙环境

第四节太阳和太阳系

《地球概论》精品资源共享课程河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION

203 太阳一、太阳的基本情况 1 、太阳与地球的比较

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2 、太阳的热能和温度天文单位——指日地平均距离，为 1.496×108 KM 。太阳常数——地球大气层外，距太阳 1 个天文单位处，垂直于太阳光每平方厘米面积上，每分钟接收的太阳总辐射能量，其数值（现今采用值）为 S=1.97 卡／厘米•分 =1.37 千瓦／米 2 。

日地平均距离上太阳的辐射总量

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地球所能获得的太阳辐射能

地球所获得的太阳能总辐射是：

地球所得仅为太阳辐射能量的 1/22 亿，这些能量相当于燃烧 4 亿吨烟煤所产生的能量。

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太阳的温度有效温度： 5 770K ，即约 5500 ℃辐射温度： 5 700K 以上，太阳核心的温度高达 1500 万度

在光球以外，还有色球和日冕，那里的温度随高度而增加：在 2000kｍ高度上，色球温度约为 10 万度；而日冕温度可高达 100 万度。

太阳的产能过程是太阳内部的热核反应过程，太阳的产能方式是有物质的质量转化而来。

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太阳（恒星）的内部发生热核聚变，即 4 个氢原子核结合成 1 核原子核。

聚变后质量损失： 4.0291 － 4.0015=0.0276 单位这点质量可转为多大的能量？利用质能方程计算如下： E = MC2 = (0.00684X103)X(3X108)2 = 6210 亿焦耳

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二、太阳大气和各层的太阳活动 1 、太阳大气分层由里向外分光球层、色球层、日冕层、三层比较如下：

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2 、太阳活动的主要标志———黑子和耀斑

● 黑子特点：温度比周围低 1500° ，呈暗淡黑斑点； 1 ）黑子是一个凹陷的大旋涡，因凹陷光线比周围弱； 2 ）黑子运动速度快，形如浅碟，以每秒 40 千米速度运动，黑子中心

部分较暗，称本影。周围部分较亮，称半影。 3 ）生存期几天到几个月不等，盛衰周期平均 11 年； 4 ）黑子磁场很强，可高达 3—4 千高斯，其磁场性周期为 22 年； 5 ）从分布规律看，大多出现在日面 5°—25° 之间，高、低纬度很少。从经度方向看，东边多与西边。 ● 耀斑特点：常出现在黑子附近，随黑子增多而增多； 1 ）寿命短，持续几分钟—几小时，周期也为 11 年； 2 ）施放能量巨大。

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3 、太阳活动对地球的影响 ● 耀斑出现时，可导致地面的无线电通讯中断。 ● 扰乱了地球磁场，引起磁针剧烈颤动，就像地球磁场突然卷起一场风暴，称为磁暴。

● 可引起极光现象。 ● 对气象、水文和地震等现象也会产生复杂的影响，甚至某些疾病的流行也与之有关。

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204 太阳系 16—17世纪初，即欧洲“文艺复兴”时代，天文学摆脱

了托勒密的“地心”宇宙体系，创立了哥白尼的“日心”宇宙体系。

托勒密的地心体系哥白尼的日心体系

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一、行星的运动通常情况下，行星有时向东顺行（顺地球自转方向）有时向西逆行。开普勒行星运动三定律：● 第一定律（又叫轨道定律）：所有行星绕日公转轨道都是椭圆，太阳位于椭圆轨道的两个焦点之一。

● 第二定律（又叫面积定律）：在同等时间内，行星向径在轨道平面上扫过的面积相等。

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● 第三定律（又叫周期定律）：任何两个行星绕太阳公转的周期的平方之比，等于它们与太阳的距离的立方之比。

T ：周期，以恒星年为单位a: 行星与太阳的平均距离，以天文单位为单位

开普勒三定律解释了行星轨道的几何特征，说明： 1)行星运动产生近日点、远日点 ;

2) 近日点时 ,行星运行快，公转的角速度、线速度大 ,远日点反之；

3)行星绕日周期越长，平均角速度、线速度越小。

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——牛顿扩展了开普勒第一定律。他指出，天体轨道不仅限于开普勒椭圆，而且可以是任何一种圆锥曲线，或称二次曲线。决定轨道形状的必要条件，仅限于物体的初始条件——速度。 ——牛顿论证了开普勒第二定律。他用新的数学方法——积分法来求曲边形的面积，证明在引力作用下，行星绕太阳运动的面速度不变。 ——牛顿修正了开普勒第三定律。万有引力定律是从开普勒第三定律导出的。反过来，牛顿运用他的万有引力定律，对开普勒第三定律作了重要修正。修正后的第三定律精确公式为 :

开普勒定律指出了“行星怎样运动？”牛顿则用万有引力定律回答了“行星为什么这样运动？

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二、太阳系的主要成员主要成员：太阳占全系质量的 99.9% ，还有行星、卫星、彗星、流星、行星际物质。

九大行星比较小行星带

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距日远近水星金星地球火星木星土星天王星海王星冥王星卫星个数 0 0 1 2 16 23 15 10 1

光环情况无无无无有有有有有

九大行星简况

三、行星运动和分布大势● 行星的分布特点：里密外疏，其间隔基本遵守提丢斯 -波得定则。

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1766 年，德国天文学家提丢斯（ 1729—1796 ）提出了一个表示行星与太阳平均距离的经验定律。 1772 年，德国天文学家波得在其基础上进一步研究并发表了该定则。该定则的见解如下：

赫歇

尔波得

皮亚

齐

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● 行星运动的三大特性：近圆性、共面性、同向性。●行星的分类根据质量、大小和化学组成的不同，行星又可分成另外的两大类：一类以地球为典型代表，称类地行星，包括水星、金星、地球和火星；另一类以木星为典型代表，称类木行星，包括木星、土星、天王星和

海王星。位于太阳系边缘的冥王星是个例外。

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●类地行星和类木行星的特点：1)类地行星质量小，类木行星质量大。木星和土星的质量分别是地球质

量的 318倍和 95倍；而类地行星中的其它成员的质量均小于地球。

2) 地行星平均密度较高，类木行星平均密度较低。若以水的密度为 1 ，那么，类地行星（除火星外）的密度均超过 5 ；而类木行星中密度最大的海王星也不足 1.7 ，其中土星的密度仅 0.7 ，

3) 从化学组成看，类地行星主要由重物质组成，中心有铁核，含金属元素比例高，有固体表面。类木行星则以轻物质为主，主要是氢、氦、氖等，因而没有固体表面。

4) 光环是类木行星的共同特征。类地行星都没有光环。 5)类地行星接近太阳，因而有较高的温度。

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水星金星

地球火星

类地行

星

类木行

星

木星土星

天王

星海王

星

四、彗星1 、彗星的轨道形状主要有三种类型：椭圆状——称周期彗星。如哈雷彗星。抛物线和双曲线状——称非周期彗星。

2 、彗星组成结构：由彗核、彗发和彗尾组成。

彗星轨

道彗核

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1910 年哈雷彗星回归，彗尾长 2 亿千米

五、流星体流星体是存在于太阳系中的微小颗粒，环绕太阳运动。在经过地球附近

时，流星体因受地球引力的摄动，改变轨道，向地球接近。当它们闯入地球大气时，同气体分子和原子发生猛烈摩擦而燃烧发光，在天空中划出一道闪亮的余迹，叫做流星。

火流星沈振剑制作


流星雨流星

暴

个别特别巨大的流星体，在持续燃烧过程中，穿过整个大气层，一直降落到地面，这叫做陨星。

按照化学组成的不同，陨星分为石陨星（亦叫陨石）、铁陨星（亦叫陨铁）和石铁陨星。

美国巴林杰陨石坑陨铁

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南极陨石

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