师:同学们好,今天下午我们讨论的问题是“宇宙中的地球”。首先来看考纲,课程标准要求主要有两点:第一,描述地球所处的宇宙环境;第二,运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的星球。这两点表述相对概括,从解读角度来看,第一要了解太阳系的组成;第二要结合图表分析八颗行星的运动特征和结构特征;第三,理解地球上存在生命的条件和原因;第四,运用相关知识分析地外文明存在的条件和原因。
下面我们依次展开讲解。这一节主要讲了两个问题,第一个是地球在宇宙中的位置。从标题“宇宙中的地球”中,我们看到“宇宙”这个名词。什么是宇宙呢?“宇”指天地四方,表示无限的空间;“宙”代表古往今来,表示无限的时间。合在一起,宇宙就是时间、空间和万事万物的总称。
人们对宇宙的认识经历了漫长过程,由错误走向正确,由浅入深,并且随着观测手段的发展而不断深化。大家看第一张图,反映的是地心说,认为地球是整个宇宙的中心。到了近代,哥白尼提出日心说。现代,随着观测进一步发展,人们提出星系概念。从这三幅图能看出人们对宇宙认识的演化过程。
从图中我们可以看到,宇宙是由物质组成的,这些物质被称为天体。下面请大家看几幅图片,这是我们最熟知的天体——太阳,它由气体组成,能够自行发光发热,这种天体叫恒星。这个呈云雾状外表的天体,叫星云。这是土星,它围绕恒星运转,被称为行星。这是月球,围绕地球运转,围绕行星运转的天体叫卫星。天空中一闪而过的是流星体,强调一下,只有流星体可以称为天体。
流星体在不同阶段称呼不同,未到达地球大气层之前叫流星体,属于天体。当它接近地球,被地球引力俘获,飞向地球与大气层摩擦燃烧时,叫流星或流星现象,较多时叫流星雨。绝大多数流星在经过大气层时会燃烧殆尽,极少数没燃烧完降落到地表,叫陨石。
大家看这两个图片,在流星体、流星和陨石这三个阶段中,只有流星体才能称为天体,为什么呢?等会儿解答。再看拖着长长尾巴的天体,叫彗星,这是著名的海尔 - 波普彗星,还有更出名的哈雷彗星。彗星主要由冰物质组成,结构可分成三部分,这块叫彗核,因为是冰物质组成,温度上升会挥发。围绕在彗核周围的叫彗发。在太阳风等作用下,拖着的长尾巴叫彗尾。
大家看这个图,彗尾的朝向和长度都有变化规律。彗尾朝向总是背向太阳,彗尾长度越靠近太阳越长,远离太阳越短。由此我们得到天体的概念,天体是宇宙间物质存在的形式,类型有恒星、星云,这两种是最基本的天体类型,还有行星、卫星、彗星、流星体,以及星际物质。星际物质是什么呢?太空不是真空,太空中极其稀薄的气体和尘埃物质,统称星际物质。
那么,到底什么是天体?怎么判断它属不属于天体呢?比如,太空中的人造卫星和载人飞船是否属于天体?这涉及到天体判定问题。天体可分为广义天体和狭义天体,广义天体指宇宙间存在的物质;狭义天体指宇宙中自然形成的天体。一般我们说的天体是自然天体,所以太空中的人造卫星和载人飞船属于人造天体。天体判别有三个依据:第一,位于地球大气层之外;第二,是宇宙中的物质;第三,非附属于天体的一部分。只有满足这三个条件,才能称为天体。
下面看这道题,下列不属于天体的是哪一个?A. 地球,属于行星,是天体的一种类型;B. 天空中飘动的云朵,附着于地球,不属于天体;C. 轮廓模糊的星云,属于天体;D. 待发射的人造卫星,还在地球表面,未脱离大气层,不属于天体。所以这道题选B和D。
接着看一个小知识,计量天体间距离的单位,一般有千米、天文单位和光年。这里强调一下光年,光年是距离单位,虽带有“年”字,但它是光在一年中走过的距离,大约是94605亿千米,不要把光年认为是时间单位。大家看以下距离的光行时间,月地之间只要1秒多,日地之间只要8分钟多,太阳与比邻星之间大概距离4.2光年,牛郎星和织女星大概需要36光年。
我们刚讲到天体有很多类型,这些天体相互吸引、相互绕转,形成天体系统。下面看一些天体系统的图片,这是地月系,这是太阳系,这是银河系,这是总星系。大家阅读一下课本中关于它们的简单介绍。
这四个天体系统有什么关系呢?看这个层次图,最小的圆代表地月系,第二个圆代表太阳系,第三个圆代表银河系,最大的圆代表总星系。可以看出这四个天体系统有包含和被包含关系,地月系最小,总星系最大,天体系统是有层次、有级别的。
大家完成这个天体系统层次图,最高一级别的天体系统叫总星系,它下辖银河系和河外星系。银河系包含太阳系和恒星世界,太阳系又包括地月系,地月系包括地球和月球。通过这个层次图,我们能了解地球在总星系中的位置。
老师有个问题,宇宙就是总星系吗?刚讲到宇宙是最高一级的天体系统,但它是我们能够探测到的部分,宇宙还有未探测到的部分,所以总星系不等于宇宙。当然,随着探测技术发展,我们能观测到的宇宙范围越来越大,总星系的范围也会越来越大。
好了,完成第一个问题“地球在宇宙中的位置”,下面看第二个问题“地球在太阳系中的地位”。地球在太阳系中的地位,用一对看似矛盾的词语形容,既普通又特殊,为什么会这样呢?
首先认识一下太阳系,太阳是太阳系的中心天体,为什么呢?一是它的质量和体积在太阳系中最大;二是其他天体都围绕太阳做公转运动。太阳系中有八大行星,这里标注了九个天体,分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。冥王星原来属于行星,现在被称为矮行星,所以太阳系现在有八大行星。有兴趣的同学可以课下查资料了解冥王星为什么被降级。
