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第三章地球與宇宙
一、地球與地圖
1．地球的形狀，顧名思義，是“球”形的。不過，對(duì)于“球”形的認(rèn)識(shí)曾經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長的過程。公元前五六世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家從球形最完美這一概念出發(fā)，認(rèn)為地球是球形的。到了公元前350年前后，古希臘學(xué)者亞里士多德通過觀察月食，根據(jù)月球上地影是一個(gè)圓形，第一次科學(xué)地論證了地球是個(gè)球體。我國戰(zhàn)國時(shí)期哲學(xué)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(lǐng)的5艘海船，用3年時(shí)間，完成了第一次環(huán)繞地球的航行，從而直接證實(shí)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(jì)50年代后，科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速，為大地測(cè)量開辟了多種途徑，高精度的微波測(cè)距、激光測(cè)距，特別是人造衛(wèi)星上天，再加上電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)用和國際間的合作，精確地測(cè)量地球的大小和形狀了。通過實(shí)測(cè)和分析，終于得到確切的數(shù)據(jù)：地球的平均赤道半徑為6378.14千米，極半徑為6356.76千米，赤道周長和子午線方向的周長分別為40075千米和39941千米。測(cè)量還發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)約高出18.9米，南極地區(qū)則低下24~30米。地球，確切地說，是個(gè)三軸橢球體。
2．在地球儀上，順著東西方向環(huán)繞地球儀一周的圓圈，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，最后成一點(diǎn)。經(jīng)線是地球儀上連接南北兩極并同緯線垂直相交的線，也叫子午線。經(jīng)線指示南北方向，呈半圓狀，長度都相等。眾多的經(jīng)線和緯線如何區(qū)分 人們采取了給經(jīng)線和緯線標(biāo)定度數(shù)的方法，這就是經(jīng)度和緯度。
3．地圖的三要素：比例尺、方向、圖例注記。
(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(shí)際范圍越小，但表示的內(nèi)容越詳細(xì)，精確度越高；比例尺越小，則表示的范圍越大，內(nèi)容越簡單，精確度越低。大范圍的地區(qū)地圖多選用較小的比例尺，如世界政區(qū)圖、中國政區(qū)圖等，小范圍的地區(qū)地圖多選用較大的比例尺，如平面圖、軍事圖、旅游圖等。比例尺的縮放：比例尺放大，用原比例尺乘以放大到的倍數(shù)。例如將1／10000的比例尺放大1倍，即比例尺放大到2倍，放大后的比例尺是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(shù)(分?jǐn)?shù)倍)。例如將l／S0000的比例尺縮小1／4，縮小后的比例尺應(yīng)為：(3／4)×(1／50000)一1／66500，比例尺縮小。縮放后圖幅面積的變化：比例尺放大后的圖幅面積一放大到的倍數(shù)之平方；如將比例尺放大到原圖的2倍，則放大后圖幅面積是原來的4倍；比例尺縮小后的圖幅面積一縮小到的倍數(shù)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(biāo)的無經(jīng)緯網(wǎng)的地圖，上北下南左西右東。②指向標(biāo)定向方法：有指向標(biāo)的地圖，指向標(biāo)指示北方。③經(jīng)緯網(wǎng)定向方法：有經(jīng)緯網(wǎng)的地圖，經(jīng)線指示南北，緯線指示東西。其中經(jīng)緯網(wǎng)定向方法最為精確，在有經(jīng)緯網(wǎng)的地圖上辨別方向，首先要確定圖上的經(jīng)線是東經(jīng)還是西經(jīng)，緯線是南緯還是北緯。
(3)地圖上的圖例和注記：看懂地圖首先要熟悉圖例和注記。
一、太陽和太陽系
1．在宇宙中，太陽只是一顆普通的恒星。但是，對(duì)地球來說，這顆恒星太重要了。沒有它，地球上的生命就不會(huì)存在。太陽的光和熱是人類賴以生存和活動(dòng)的源泉。地球上的許多自然現(xiàn)象，都同太陽息息相關(guān)。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700 000千米，是地球半徑的109倍多。太陽的體積約為地球體積的130萬倍。太陽同所有的恒星一樣，是由熾熱的氣體構(gòu)成的，主要成分為氫和氦。我們所能直接看到的是位于太陽表面的光球?qū)印９馇驅(qū)颖容^活躍，溫度約為攝氏六千多度，屬于比較涼爽部分。在光球?qū)拥哪承┚植繙囟缺容^低，在可見光范圍內(nèi)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?qū)油獍驅(qū)樱枌⒛芰客ㄟ^色球?qū)酉蛲鈧鬟f。這一層中有太陽耀斑，所謂耀斑是黑子形成前產(chǎn)生的灼熱氫云。色球?qū)又馐翘柎髿獾淖钔鈱尤彰帷Ｈ彰岱浅｝嫶螅梢韵蛱站d延數(shù)百萬千米，但只有在日全食時(shí)才能看到它。人們可以在日冕中看到從色球?qū)禹敹水a(chǎn)生的巨大火焰“日珥”。在輻射光和熱的同時(shí)，太陽也產(chǎn)生一種低密度的粒子流——太陽風(fēng)。太陽風(fēng)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(fēng)帶來的。如果一段時(shí)間內(nèi)太陽風(fēng)異常強(qiáng)大，便形成了太陽風(fēng)暴。太陽的磁場極其強(qiáng)大復(fù)雜，其范圍甚至越過了冥王星軌道。
太陽活動(dòng)對(duì)地球的影響：當(dāng)太陽上黑子和耀斑增多時(shí)，發(fā)出的強(qiáng)烈射電會(huì)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?xí)霈F(xiàn)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(dòng)，產(chǎn)生“磁暴”現(xiàn)象，使磁針劇烈顫動(dòng)，不能正確指方向。 地球兩極地區(qū)的夜空，常會(huì)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?zèng)_進(jìn)那里的高空大氣層，被地球磁場捕獲，同稀薄大氣相碰撞而產(chǎn)生的。
黑子——發(fā)生在光球?qū)樱芷?1年，太陽活動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志
耀斑——發(fā)生在色球?qū)樱芷?1年，太陽活動(dòng)最激烈的顯示
2．太陽系是由太陽、行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)構(gòu)成的天體系統(tǒng)，太陽是太陽系的中心天體，它的質(zhì)量占太陽系總質(zhì)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(zhuǎn)。已知太陽系有八大行星。按照它們同太陽的距離，由近及遠(yuǎn)，依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。我們用肉眼可以看到的行星是：水星、金星、火星、木星和土星。另外的兩顆行星：天王星和海王星，要用較大的望遠(yuǎn)鏡才能看到。在火星軌道和木星軌道之間，還有一個(gè)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(wèi)星繞轉(zhuǎn)。彗星是在扁長軌道上繞太陽運(yùn)行的一種質(zhì)量很小的天體，呈云霧狀的獨(dú)特外貌。
著名的哈雷彗星，繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間為76年。1985年～1986年，在地球上人們?cè)^察到哈雷彗星的回歸。流星體是行星際空間的塵粒和固體小塊，數(shù)量眾多。沿同一軌道繞太陽運(yùn)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(chǎn)生的光跡，劃過長空，叫做流星現(xiàn)象。未燒盡的流星體降落到地面，叫做隕星。其中石質(zhì)隕星叫做隕石；鐵質(zhì)隕星叫做隕鐵。
三、月球與月相
1．天然月球是地球唯一的衛(wèi)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1／49；月球的表面面積約為地球表面面積的1／14，比亞洲的面積還小一點(diǎn)；月球的質(zhì)量約等于地球質(zhì)量的l／81；月球的表面重力加速度很小，只相當(dāng)于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(cè)儀器，在月面行走還是輕飄飄的。由于月球引力小，保留不住大氣，聲音也無法傳播，所以月球上是一個(gè)寂靜無聲、死氣沉沉的世界。月球上既然沒有大氣層，當(dāng)然就沒有水汽，沒有風(fēng)、云、雨、雪等天氣變化；晝夜溫度差別很大，白天在陽光直射的地方，溫度可達(dá)127℃，夜晚則降到一183℃。月球上沒有空氣，沒有任何形態(tài)的水，因此也就沒有生命的存在。我們?nèi)庋劭吹降脑虑蛘娴拿髁敛糠郑窃旅嫔系纳矫}、高原，月球上暗黑的部分，是廣闊的平原和低地。月面最顯著的特征是坑穴和環(huán)形山星羅棋布。
2．在地球上看月亮，有時(shí)全部黑暗，這叫新月(朔)；有時(shí)像鐮刀，這叫蛾眉月；有時(shí)作半圓，這叫弦月；有時(shí)呈大半圓，這叫凸月；有時(shí)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(fā)光，全靠反射太陽光而發(fā)亮。迎著太陽的半個(gè)球是亮的，背著太陽的半個(gè)球是暗的。由于日、地、月三者的相對(duì)位置，隨著月球繞地球向東運(yùn)行(同地球自轉(zhuǎn)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周期性更迭。月相變化的周期為29.53日。
四、日食、月食
1．地球繞著太陽旋轉(zhuǎn)，月球繞著地球旋轉(zhuǎn)，并隨著地球繞太陽旋轉(zhuǎn)。當(dāng)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(shí)就會(huì)把太陽遮住而發(fā)生日食。同樣，當(dāng)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(shí)，也就是月球走進(jìn)地球本影里，而發(fā)生月食。
日食共有三種，即：日偏食、日環(huán)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(gè)光環(huán)似的叫日環(huán)食。太陽被完全遮住的叫日全食。這三種不同的日食的發(fā)生跟太陽、月球和地球三者相互變化著的位置有關(guān)，并且也決定于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(fā)生日食。
在農(nóng)歷十五、十六，月球運(yùn)行到和太陽相對(duì)的方向。這時(shí)如果地球和月球的中心大致在同一條直線上，月球就會(huì)進(jìn)入地球的本影，而產(chǎn)生月全食。如果只有部分月球進(jìn)人地球的本影，就產(chǎn)生月偏食。當(dāng)月球進(jìn)入地球的半影時(shí)，應(yīng)該是半影食，但由于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(fā)生在望(滿月)，但不是每逢望都有月食，這和每逢朔不都出現(xiàn)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(huì)發(fā)生月食。每年月食最多發(fā)生3次，有時(shí)一次也不發(fā)生。
五、天體和天體系統(tǒng)
1．人們?yōu)榱吮阌谡J(rèn)識(shí)恒星，把天球分成若干區(qū)域，這些區(qū)域稱為星座。每個(gè)星座中的恒星，人們?cè)阉鼈兟?lián)成各種不同的圖形。我們根據(jù)這些圖形，就能辨認(rèn)不同的星座以及星座中的恒星。按照國際上的規(guī)定，全天分成88個(gè)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(gè)星座。大熊星座和小熊星座的主要恒星都是七顆，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(gè)星座都是終年可見的。在北半球的中緯度，九月初的21時(shí)左右，天頂附近有天琴座(其中有織女星)、天鵝座和天鷹座(其中有牛郎星)。
2．宇宙間的天體都在運(yùn)動(dòng)著。運(yùn)動(dòng)著的天體因互相吸引和互相繞轉(zhuǎn)，而形成天體系統(tǒng)。天體系統(tǒng)有不同的級(jí)別。月球和地球構(gòu)成地月系。地月系的中心天體是地球，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)。地球和其他行星都圍繞太陽公轉(zhuǎn)，它們和太陽構(gòu)成高一級(jí)的天體系統(tǒng)。這個(gè)以太陽為中心的天體系統(tǒng)，稱為太陽系。太陽系又是更高一級(jí)天體系統(tǒng)——銀河。同銀河系類似的天體系統(tǒng)，我們把它們叫做河外星系，簡稱星系。目前，天文學(xué)上把銀河系和現(xiàn)在所能觀測(cè)到的河外星系，合起來叫做總星系。它是現(xiàn)在所知道的最高一級(jí)天體系統(tǒng)，也是目前人們所能觀測(cè)到的宇宙部分。
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