第一节 地球的宇宙环境

模型是对客观实物、研究对象或理论进行抽象后的一种形象化表达方式，可以分为实物模型和虚拟模型。实物模型是根据相似性原理按比例制成的与实物相似的物体。 在太阳系中，各行星的大小相差悬殊，如地球直径仅约为土星直径的十分之一;各行星距离太阳有近有远;各行星的内部结构也各不相同。 制作太阳系等比例模型是认识太阳系的一个好方法。瑞典有一个世界上最大的太阳系等比例模型，比例是1:10000000.模型中代表太阳(包含曰冕)的是位于斯德哥尔摩的球形体育馆，其直径为110米。模型一直延伸到瑞典北部的基律纳，直线距离约420干米，包含太阳、行星和部分卫星、彗星、小行星等各类天体。 请你们在中国行政区划图上制作一个太阳系等比例模型，以位于北京的国家体育场代表太阳.模型的比例定为1:1500000。 课题目标：制作太阳系等比例模型。 课题准备：为了完成这一课题你要做好以下准备。. 查阅资料，找到八颗行星与太阳的实际距离。找一张中国行政区划图。 检查进度：在学习本章内容的同时，进行该课题的研究。为了按时完成课题，你要在以下各阶段检查课题研究的进度。 第一节第13页:以国家体育场代表太阳按既定比例计算太阳系八颗行星在国家体育场以南的距离。 第二节第18页:找出八个距离最接近的地点分别代表各行星，并标在中国行政区划图上。 总结：本章结束时，向全班展示自己制作的太阳系等比例模型作品。

地球是太阳系八大行星之一。它与其他七大行星一起围绕太阳公转。地球与水星、金星和火星都是类地行星，它们之间有许多相似之处。然而，地球与其他行星不同，它是目前人类发现的太阳系中唯一存在生命的天体。 为什么地球能够孕育和承载生命呢？这是由地球所处的宇宙环境、地球本身的条件等多种因素决定的。 太阳系中，地球与其他行星绕日公转的轨道均近似圆形，轨道面几乎在同一平面上，绕日公转的方向都是自西向东。大、小行星各行其道，互不干扰，地球处于一种比较安全的宇宙环境中。 地球与太阳的距离适中，接受到的太阳光热适量。目前，地球固体表面的平均温度约为22℃，近地面平均气温约为15℃。适宜的温度条件使地球表面的水可以以液态形式存在，为生命的产生和发展提供了基本条件。 地球的质量适中，其引力可以使适量气体聚集在地球周围，形成包围地球的大气层。地球大气经过漫长的演化过程，形成了以氮和氧为主的大气。大气层的存在，避免了地球上的生物遭受过多紫外线的伤害，减少了小天体对地球表面的撞击。此外，大气层的存在还使地表昼夜温差不至于过大，有利于生命活动。 地球自转和公转的周期适中，使地球表面温度的日变化和季节变化幅度都不太大，适宜于生命的新陈代谢，有利于生物的生长发育。 活动1.读表1-1-1，地球的哪些物理性质有利于地球生命的存在？ 2.进一步查阅相关资料，分析火星存在生命的可能性。 下载PDF

1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功。2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船顺利返回地面，我国首次载人航天圆满成功。杨利伟成为我国第一个进入太空的航天员。 2008年9月28日，我国航天员在顺利完成空间出舱任务后安全返回，“神舟七号”载人航天飞行取得圆满成功，实现了中国人第一次太空行走。 2013年12月14日，我国“嫦娥三号”月球探测器成功着陆月球。2016年9月25日，我国在贵州建设的世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜（FAST）正式落成使用。 2016年10月19日，我国“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室成功交会对接。航天员景海鹏、陈冬在“天宫二号”空间实验室工作生活了30天。 2016年8月16日，我国“墨子号”量子实验卫星发射成功，这是世界上首颗量子科学实验卫星。2018年11月19日，我国发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星，标志着北斗导航服务逐步从区域走向全球。2019年1月3日，“嫦娥四号”月球探测器成功着陆月球背面，其搭载的月球车“玉兔二号”开始对月面巡视探测，实现了人类首次对月球背面的实地勘察。 下载PDF

宇宙是时间和空间的统一体，是运动、发展和变化着的物质世界。宇宙中有多种多样的物质，例如星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、星际物质等，这些物质统称为天体。其中，恒星和星云是最基本的天体。夜晚我们所见的满天繁星，绝大多数是恒星。太阳是距离地球最近的恒星。 恒星由炽热气体组成，质量庞大，自身能发出光和热。恒星之间相距非常遥远，古人认为其位置恒定不动，故称为恒星。实际上恒星处在不断运动之中。 星云是由气体和尘埃物质组成的云雾状天体。星云的密度小，体积和质量都很大。一个普通星云的半径一般在10光年*以上，质量至少相当于上千个太阳。行星是指自己本身不发光，沿着固定的近圆形轨道围绕恒星运动的球状天体。地球是太阳系的一颗行星。运行于行星际空间的大大小小的尘粒和固体块叫流星体。当它们临近地球时，受地球引力作用，有些进入地球大气层，与大气摩擦生热而燃烧发光，形成流星。少数没有烧尽的残体落到地面，叫作陨星，其中石质陨星叫陨石，铁质陨星叫陨铁。 彗星是绕太阳运行的一种天体，体积大，密度很小，具有云雾状的外表。当彗星接近太阳时，彗核中的冰物质升华，形成云雾状的彗发。彗发中的气体和尘埃，通常在背向太阳的一面形成一条很长的扫帚状的彗尾。大部分彗星的运行轨道是扁长的椭圆形，它们绕太阳运行的周期差别很大。哈雷彗星的公转周期约为76年。 宇宙处在不停的运动和变化之中。天体之间相互吸引、相互绕转，构成不同级别的天体系统。地球与绕其公转的月球，组成地月系。太阳、地球以及其他围绕太阳公转的行星等，共同组成太阳系。太阳系又和众多的其他天体系统组成银河系。银河系外还有许多同银河系类似的天体系统，称为河外星系，简称星系。银河系和数以亿计的星系合起来叫作可观测宇宙，它是人类目前所认识的最高级别的天体系统，也是人类已知的宇宙范围。 18世纪以前，人类认识的宇宙范围主要是太阳系，后来发现太阳系以外还有亿万颗恒星，它们共同组成银河系。此后，人类又发现了河外星系，认识到银河系只不过是宇宙大家庭中相当渺小的一员。20世纪60年代，天文望远镜的探测距离扩大到100亿光年，目前已扩大到137亿光年。 下载PDF

火星上是否存在着或存在过生命，一直是人们关注的热门话题。科学家研究认为，火星上存在水冰和有机物质。2018年11月27日美国国家航空与航天局（NASA）“洞察号”探测器登陆火星，进一步引起了人们对火星是否存在生命的关注。 问 题：作为太阳系中与地球最相似的行星，火星上真的存在生命吗？火星具备适宜人类生存的环境吗？ 下载PDF

1.收集人类进行宇宙探索，特别是在生命探索方面所取得的研究成果，读下表，结合所学知识，完成相关任务。 （1）地球上拥有可供生物生存所需的液态水、适宜的温度和比较厚的大气层。这些条件被科学家称为“金锁链条件”。试从地球与太阳的距离及其体积、质量的大小等方面，分析地球具备这些有利条件的原因。 （2）除地球外，太阳系中可能存在生命的行星是哪个？简要阐述判断理由。 （3）太阳周围的恒星际空间比较有利于太阳的稳定，而太阳的稳定又有利于地球上生命的产生和演化。假如太阳的光照条件变得极不稳定，地球上将会出现怎样的情形？试对你的答案作出解释。 2.选择一种你擅长的方式，比如写一篇短文，绘制一幅示意图，或者制作一段计算机动画等，向家人讲解地球所处的宇宙环境。 下载PDF

由于地球具备了生命存在的基本条件——充足的水分，恰到好处的大气厚度和大气成分，适宜的太阳光照和温度范围等，在地球上产生了目前所知道的唯一的高级智慧生命——人类。从这种意义上说，地球是宇宙中的一颗特殊行星。 阅读：探索宇宙中的生命 太阳系是宇宙中一个普通的恒星系统。它的不同凡响之处在于：太阳系中的地球，是迄今为止我们所知道的宇宙中唯一存在智慧生命的天体。 地球之外是否存在生命？人们对此一直抱有巨大期冀。在目前观测所及的数百亿个星系中，每个星系有数亿乃至上万亿颗恒星，其中总有一些恒星与太阳相似，即在这类恒星的周围，有环绕着恒星运行的行星，构成以恒星为中心的天体系统。在这类天体系统中，很可能有一些行星具有与地球相类似的宇宙环境。也就是说，在地球之外，高级生命存在的可能性极大。 寻找地外智慧生命，是人类探索未知世界的尝试，也是人类认知宇宙和生命的过程。 下载PDF

从地球上看月亮，有时似一钩斜挂，有时如玉盘高悬。月亮盈亏变化而出现的各种形状，称为月相。月相的变化是有周期性的。从农历初一开始，观察一个月内月亮的形状及其在天空中位置的变化。活动过程如下： 1.选择住所附近便于观察的场地。 2.了解当地每天月亮出没的大致时间，制订逐日观察计划。计划内容主要包括每日观察次数、时间，观察项目和相关器材等。 3.逐日逐次观察并记录月亮在天空中的方位、地平高度（你可以用伸展手臂、紧握拳头的方法来估测月亮的地平高度，高出地平线一拳为10°，两拳为20°，依此类推）和亮面凸出方向，绘出观察时的月相草图，并记下每次观察的农历日期、时刻及其他情况。 4.将观察记录整理成表格形式，向全班同学展示。表格应包括以下项目：①每天月亮出没的大致时间；②一天中所观察到的月相、在天空中的方位、地平高度、亮面凸出方向以及观察时间。 5.与同学一起交流，说一说在活动中你感到容易和困难的地方，以及你的发现。如果要在另外一个月里观察月相，你的观察方法应做哪些改进？为什么要做这些改进？ 下载PDF

宇宙中的恒星、星云、行星、卫星等各种物质，通称天体。宇宙中的天体都在运动着。运动着的天体因互相吸引和互相绕转，形成天体系统。天体系统有不同的级别。 比邻星是除太阳外，距离地球最近的恒星。不过，我们现在看到的比邻星，是它4年多前的形象。当我们向太空极目远眺时，从时间上说，我们看到的是过去。 （一）银河系与河外星系银河系与河外星系主要由恒星等比较大的天体 组成。恒星之间的距离十分遥远，以光年为最小单位来计量。例如，距离太阳最近的恒星，与太阳之间的距离约4.2光年。 银河系中除了大量的恒星以外，还有很多由尘埃和气体等组成的云雾状天体，称为星云。在银河系以外，有许许多多看似星云的天体，实际上是与银河系同级别的恒星系统，称为河外星系。迄今为止，人类观测到的河外星系有数百亿个。大多数河外星系由几十亿到上万亿颗恒星组成，直径从几千光年到几十万光年不等。 可观测宇宙是目前人类所知道的最高一级天体系统，包括银河系与现阶段所能观测到的河外星系。 （二）太阳系与地月系 太阳系　太阳系由太阳、行星、矮行星和卫星，以及小行星、彗星、流星体和行星际物质等太阳系小天体组成。太阳的质量约占整个太阳系质量的99.86%。 地月系　地月系是指地球与其卫星月球组成的天体系统。月球在环绕地球公转的同时，也在自转。月球公转、自转的方向和周期完全一样，总是以一面对着地球。月球本身不发可见光，我们看到的月光是月球反射的太阳光。月球留给人们最深的印象是月亮的盈亏变化。 火星、木星、土星、天王星、海王星与它们各自的卫星，分别组成类似于地月系的天体系统。在太阳系之外，目前观测到的类似级别的天体系统十分有限。 下载PDF

行星是指环绕太阳运行、质量足够大、呈球形或近似球形，并能通过引力清空轨道附近碎物的天体。行星本身一般不发光，以表面反射太阳光而发亮。太阳系中，按照与太阳的距离，由近及远依次有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星八颗行星。从地球北极上空看，八大行星都按逆时针方向，即自西向东沿着近圆形的轨道绕日运行，它们的轨道大体在同一平面上。以地球的轨道为界，常把水星和金星称为地内行星，火星、木星、土星、天王星和海王星称为地外行星。木星和土星的体积与质量分别居第一、二位，称为巨行星。天王星和海王星距离太阳较远，称为远日行星。 矮行星环绕太阳轨道运行，质量足够大，呈球形或近球形，不是一颗卫星，也不能清空轨道附近的区域。冥王星为其代表。 太阳系小天体是指其他环绕太阳运行但不符合行星和矮行星条件的天体，主要包括小行星、彗星、流星体和行星际物质。小行星是一大批质量小得多、环绕太阳运行的天体，其运行轨道基本位于火星轨道和木星轨道之间。受木星、火星和地球引力的影响，小行星有时会运行到地球和火星之间，甚至会“闯入”地球的大气层，与大气摩擦而持续燃烧，其残骸降落到地球表面，便是陨星。许多证据表明，大约6600万年以前，一颗小行星撞击了地球，使地球环境发生了巨大变化，这可能是恐龙时代结束的重要原因。有些彗星沿着扁长的椭圆轨道绕日运行，周期长短悬殊。 当它们接近太阳的时候，外层物质会呈现为背向太阳的尾状（扫帚状）。著名的狮子座流星雨，就是名叫“坦普尔-塔特尔”的彗星尾部所留下的碎屑残留物质与地球大气摩擦而形成的。 下载PDF