太阳系太阳是一颗恒星。太阳系是由太阳和以太阳为中心，受它的引力支配而环绕它运行的天体所构成的系统。太阳系成员包括太阳、八颗行星及其卫星、众多的小行星、彗星、流星体和行星际物质等。在太阳系中，太阳的质量最大，约占太阳系总质量的99.86%。 行星本身不发射可见光，靠反射太阳光而发亮。地球是太阳系八颗行星之一。另外七颗行星按照距离太阳的远近，由近及远分别为水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星，前五颗行星我们用肉眼可见，后两颗行星只有借助观测设备(天文望远镜)才能看到。 太阳系中的行星都围绕着太阳运行，卫星分别围绕各自的中心天体一一行星运行，彗星则在扁长的椭圆形轨道上围绕太阳运行。 下载PDF
在晴朗无云的夜晚，我们仰望天空，看到满天星斗熠熠发光，产生无限的遐想:宇宙到底是什么样子呢? 何谓宇宙?中国古代哲人认为”四方上下曰宇，往古来今日宙。”宇宙是时间和空间的统一，是万事万物的总称。千百年来，人类一直在通过各种方式探索、认识宇宙，产生了各种观点和学说。直到20世纪60年代，依靠现代空间探测技术，人类才对宇宙空间有了比较清楚的认识。 宇宙由不同形态的物质组成，我们把这些物质统称为天体。有些天体是我们肉眼可以看到的。在北半球，我们肉眼能够看见的最遥远的天体系统是仙女星系，它距离地球200多万光年。有些天体需要借助望远镜或其他空间探测手段才能观测到，还有一些天体是现有技术无法观测到的。 科学家按照体积、质量、温度、成分、形态等物理和化学性质将宇宙中的天体划分为星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体和星际物质等。其中星云和恒星是宇宙中的基本天体，是构成宇宙的主要物质形态。 名词链接：光年:是长度单位，用来计量光在宇宙真空中沿直线传播了一年时间的距离。1光年约为9.46xl0’2千米。 宇宙中的天体都在不停地运动着。邻近的天体相互吸引，形成了以质量大的天体为中心，其他天体围绕这个中心旋转的天体”集团”，科学家称它们为天体系统。天体系统的规模相差悬殊，在已发现的天体系统中，按其规模可分为可观测宇宙、星系、恒星系统和行星系统四个层次。 下载PDF
“先驱者10号”航天器是美国国家航空航天局于1972年3月2日发射的一艘非载人航天器，旨在研究小行星带、木星的周边环境、宇宙射线以及太阳系中最远能够到达的地方。它是人类历史土第一个安全通过小行星带，以及第一个近距离观测木星的航天器。1983年613日，”先驱者10号”航天器飞出海王星轨道，当时的速度高达每秒钟14千米。20031月23日，”先驱者10号”航天器在距离地球122.3亿千米处与地球失去联络。目前先驱者10号”航天器仍在惯性作用下驶向距离地球68光年的恒星毕宿五。 思考1.按照每秒钟14千米的飞行速度计算，”先驱者10号”航天器现在距离地球多远?目前”先驱者10号”航天器飞离太阳系了吗? 2.请你思考我们的宇宙环境是怎样的。 下载PDF
在太阳系中，火星被认为是除地球外最适合人类居住的星球。从20世纪60年代开始，人类向火星发射探测器，开启了火星探测之旅。科学家设想在火星上建立人类定居点。假设技术能够解决目前所有的难题，可以顺利将人送到火星，那么建立一个火星基地需要满足哪些条件呢？ 对这一课题的探究，建议采用以下思路。 资料1火星概况 火星因表层土壤中富含铁元素，具有红色的外表，被称为“红色行星”。火星大气稀薄，二氧化碳含量达95%以上。火星表面温差很大，赤道地区夏季白天温度为21℃，到了夜晚能降至–73℃。火星表面遍布尘埃（图1.37），常年有大风，沙尘暴往往能持续数周。 从太空拍摄的火星照片显示，火星表面有干涸的河床，这表明火星上曾经存在过液态水。科学家据此推测火星表面曾有比现在更厚的大气层，温度也更高，这样才能保证液态水的存在。火星的两极覆盖着由干冰和冰组成的冰盖。科学家检测了火星探测器采集的火星土壤样本，发现火星土壤中含有少量的水分子。近期的研究还发现火星中纬度地区地表之下埋藏着大量的冰，火星南极冰盖下蕴含着大量的液态水。 资料分析 1. 火星上是否具备人类生存的条件？ 2. 若在火星上生存，需要改造哪些环境条件？ 资料2“绿航星际” 为开展载人航天深空探测提供技术储备，为人类星际旅行和地外居住创造保障条件，我国科学家研发了“绿航星际”这一受控生态生保系统集成试验平台。该试验平台由植物舱、乘员舱、生保舱和资源舱组成（图1.38）。它基于生态学原理，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控等多个功能单元的协作，以实现封闭环境内的大气、水和食物的循环再生，建立适合人类长期驻留的生命和健康保障体系，减少地面物资补给需求。2016年12月14日，4名志愿者结束了为期180天的密闭试验。舱内系统实现了志愿者所需氧气、水以及部分食物的再生式供应。该次试验为我国空间站任务提供了有力的技术支持，也为未来地外星球基地生命保障技术的预先研究打开了新局面。 假设火星基地分为登陆区、居住区、科研区、能源区等几个站区。选择你感兴趣的一个站区，从形态、功能、防护等方面提出一个设计方案。最后画出示意图，把不同的站区对接起来，形成一个完整的火星基地。 下载PDF
自古以来人们就对天文现象十分好奇。直至 400 多年前，人们只能通过肉眼观测宇宙，因视野范围有限，误认为地球是宇宙的中心。1543 年，哥白尼通过观测和计算提出了日心说，由于缺乏更多的支持，不被广泛认可。1609 年，伽利略制造了一架小型望远镜，其放大率只有 32 倍；然而，伽利略用这架望远镜观测到了月球陨石坑、太阳黑子、木星的 4 颗卫星、土星光环。他的一些观测结果有力地支持了哥白尼的日心说。由此，人们对宇宙的观测方式进入了望远镜时代，宇宙观也发生了改变。 此后，天文望远镜突飞猛进地发展，人类对宇宙的认识也逐步扩展、加深。赫歇耳借助天文望远镜将观测范围扩展到太阳系之外，确认了由众多恒星构成的银河系的存在。哈勃通过天文望远镜发现了仙女座星云其实是由大量恒星组成的，而且距离远远超出银河系的范围，证实了河外星系的存在。2016 年，我国在贵州建成了目前世界最大的单口径射电望远镜，帮助人类获取更多的宇宙信息。 下载PDF
在太阳系的八颗行星中，水星、金星、地球、火星更靠近太阳，有固体表面，体积较小，称为类地行星。木星、土星、天王星和海王星远离太阳，主要由气体构成，其中木星、土星因体积巨大，称为巨行星，天王星、海王星因与太阳相距很远，称为远日行星（图 1.9）。 八颗行星都围绕太阳公转，而且公转方向具有同向性，公转轨道面具有共面性，公转轨道形状具有近圆性（表 1.2）。 可见，无论是从距日远近、自身的体积，还是从公转方式来看，地球都只是太阳系中一颗普通的行星。然而，地球又是太阳系中一颗特殊的行星。根据人类目前所掌握的宇宙信息，地球是八颗行星中唯一存在高级智慧生命的星球。地球上具有适宜高级智慧生命生存和繁衍的 温度、水、大气等条件，这与地球在太阳系中的位置、自身的体积和质量有关，也与地球有一个安全的宇宙环境有关。 目前，地球是人类在宇宙中唯一的家园。随着人类对宇宙探索的深入，航天活动日益频繁，留在太空中的垃圾越来越多。地球的宇宙环境亟待保护，这是全人类共同的责任。 下载PDF
天文观测是天文学家重要的日常工作之一，天文爱好者也可以直接用肉眼或者用望远镜等进行月相、日食、月食、流星雨等天文现象的观测。观测前需做好准备工作，观 测时注意个人安全防护。以月相观测为例。月相可用肉眼直接观测，观测前需准备指南针和观测记录表。 1. 确定月亮位置的方法 （1）选择视野开阔的地方，用指南针确定东、南、西、北方向。选择地面标志性建筑物，作为月亮水平方位的参照。 （2）月亮的高度角可用拳头进行估算。水平伸直一只手臂为 0°基准面，握拳，其上叠放另一只手的拳头，一只拳头的高度角约为 10°。保持手臂稳定不动，依次将下面的手抽出叠放在上面，直到视线、拳头和月亮三者重合，据此估算月亮的高度角（图 1.7）。 2. 观测并记录月亮的位置和形状 （1）傍晚日落后天空出现月牙的时候，在观测表上记下观测日期、月亮的位置和形状，并标注观测时刻（表 1.1）。 （2）接下来两周内，每天在同一时刻进行观测并记录。 （3）描绘观测期间同一时刻月亮在天空的位置和形状变化（参考图 1.8）。 3. 总结观测结果 （1）总结月亮位置的逐日变化。 （2）总结月亮形状的逐日变化。 下载PDF
晴朗夜空下，仰望星空，可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云，以及相对星空背景有明显位移的行星；有时还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星。这些都是宇宙中物质存在的形式，它们连同通过天文望远镜或其他空间探测手段才能探测到的星际空间物质，统称为天体（图1.2）。 宇宙中的天体都在运动着，运动中的天体相互吸引、相互绕转，形成天体系统。天体系统有不同的级别。地球所处的天体系统，按从低到高的级别，依次为地月系、太阳系、银河系和可观测宇宙（图1.3）。 地月系由地球和月球组成。地球是地月系的中心天体，月球围绕地球运动，它是地球唯一的天然卫星，月地距离约为38.4万千米。太阳系由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、行星际物质等构成（图1.4）。太阳是太阳系的中心天体，质量占整个太阳系质量的99.86%，并以其强大的引力，约束其他天体按照一定的轨道绕着它运转。地球是距离太阳较近的一颗行星，日地距离约为1.5 亿千米。 银河系是由太阳和众多恒星组成的庞大恒星系统（图1.5—图1.6）。在银河系中，有1 000亿颗以上的恒星。银河系的直径约10万光年，太阳与银河系中心的距离约2.6万光年。目前，在银河系外，天文学家观测到许许多多同银河系类似的星系，统称它们为河外星系。银河系和现阶段所能观测到的河外星系，统称为可观测宇宙。 下载PDF
我国载人飞船工程首位航天员杨利伟在回忆从太空中俯瞰地球的感受时，这样写道：“地球真的太漂亮了，漂亮得无可比拟！……在太空的黑幕上，地球就像站在宇宙舞台中央那位最美的大明星，浑身散发出夺人心魄的、彩色的、明亮的光芒，她披着浅蓝色的纱裙和白色的飘带，如同天上的仙女缓缓飞行。”地球真的会发光吗？如果不是，那么从太空中看到的地球（图1.1）为什么是明亮的？这与它在宇宙中所处的位置有什么关系？ 下载PDF