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《地球概论》复习与思考 一、概念题 18、天体——宇宙中各种星体和星际物质的总称。肉眼可见的天体有恒星、星云、行星、卫星、彗星、流星等。 19、恒星——由炽热气体（等离子体）构成的，能自行发光发热的球状或类球状天体。 20、光年——光在真空中一年时间所走过的距离称为1光年。1光年=94605×108（亿）Km=3× 21、秒差距——恒星周年视差为l"时的恒星距离叫做1秒差距。如图2.1所示：当星日连线和星地连线的最大张角为1"时，该星日距离长度定义为1秒差距。 22、变星——在较短的时间内（几年或更短）亮度发生明显变化的恒星。 23、几何变星——是指两颗星的几何位置发生变化，即二者相互遮掩而引起亮度变化的星，又称为食变星。 24、脉动变星——是由于恒星的体积作周期性的膨胀和收缩而引起亮度变化的变星，约2／3的变星属此类。 25、爆发变星——是因为恒星本身的爆发现象而引起亮度突然变化的变星，如新星和超新星。 26、新星——光度在几天内突然增加9个星等以上，亮度增大几万倍至几百万倍的变星。 27、超新星若光度增加更大，亮度增大到1000万倍至l亿倍以上的变星。 28、中子星——是指由中子组成的恒星。 29、脉冲星——就是具有强磁场的快速自转的中子星。 30、黑洞——巨大质量高度集中在很小的体积内，密度极大，引力大到任何物质无法逃脱，辐射也被禁锢出不来的天体。黑洞不发光，但可根据其强大的引力场，推测它的存在。目前认为可能是黑洞的天体是天鹅座X-1。 31、银河系——是指太阳所在的整个星系，是比太阳系更高层次的庞大天体系统，是由构成银河系的气体、尘埃、恒星、星团以及星云所组成的密集区。 32、宇宙年——太阳以3万光年为半径绕银心作圆周运动，旋转速度约 33、河内星云（简称星云）——由银河系内的气体和尘埃物质组成的看似云雾状的天体。如猎户座大星云等。 34、河外星云或河外星系——在银河系以外，类似银河系的庞大的恒星集团，由于它们距离太遥远，看上去也是云雾状天体，称为河外星云或河外星系。如仙女座大星系等。 35、本星系群——以银河系为中心，半径为300万光年的空间，包含约40个星系组成的星系群体。除银河系之外，仙女座大星系、三角星系、大小麦哲伦星系等，都是本星系群的成员。 36、红移——天体光谱中某一谱线相对于实验室光源的比较光谱中同一谱线向红端的位移，这一现象叫天体光谱的红移，简称红移。 37、太阳系——由中心天体太阳及其巨大引力作用下，环绕太阳运行的行星、卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质所组成的天体系统。 38、行星——在椭圆轨道上绕太阳运行的、近似球状的天体。在太阳周围分布着九大行星。 39、卫星——围绕行星运动的天体。 40、人造天体——当今天空中运行的人造卫星、宇宙火箭、行星际飞船和空间实验室等，统称人造天体。 41、小行星——沿椭圆轨道绕太阳运行的小天体。数以万计的小行星分布在火星和木星轨道之间，构成小行星带。少数小行星轨道可伸入到木星和土星之间。在地球周围空间也有极少量的小行星在运行着。 42、彗星——呈现云雾状的独特外貌、以扁长椭圆轨道绕太阳运行的质量较小的天体。 43、太阳辐射——太阳以电磁波形式不断地向外辐射能量，称为太阳辐射。 44、太阳活动——是指发生在太阳大气层局部区域的、在有限时间间隔内的各种物理过程的总称。主要表现为太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和太阳射电等变化现象。其中，太阳黑子是太阳活动的明显标志，耀斑是太阳活动最急剧猛烈的形式。 45、电离层——距地面约80 46、磁扰——太阳活动引起地球磁场的不规则变化，叫做“磁扰”。十分强烈的磁扰现象称为“磁暴”。 47、彗星——是在扁长轨道上绕太阳运行的一种体积庞大、质量较小、呈云雾状（或带彗尾）的天体。 48、流星——在行星际空间，游荡着无数的尘粒和固体块，称为流星体。 49、哈雷彗星——以英国天文学家哈雷名字命名的平均回归周期为76年的彗星。 50、流星现象——当流星体穿过地球大气时，具有很高的速度，因摩擦而发热发光，人们可看到一条亮光划破夜空，这就是流星现象。流星一般在离地面80 51、陨石——大块流星体穿过地球大气层后尚未燃尽，其剩余部分落到地面上成为陨石。 52、二体问题——将两个天体看成质点，研究它们按万有引力定律相互吸引的运动规律，称为“二体问题”。 53、摄动——任何行星除受太阳引力外，还要受到其他天体引力（摄动力）的影响，使天体的运动偏离二体轨道的现象，被称为“摄动”。 54、日月会合运动——由于月球绕地球公转的同时，地球还在绕太阳公转，同时二者又存在着速度差异，因此从地球上看，月球相对于太阳也产生相对运动，称之为日月会合运动。 55、月相——月球由于反射太阳光才被人们看见，当月球与太阳处于不同的相对位置时，从地球上看来，月球的视形状就会发生周期性的圆缺变化，称为月球的位相，简称“月相”。 56、同步自转——月球的自转方向和周期与它公转相同，天文学上称这种自转叫“同步自转”。所以人们总是只看到月球的半边脸。 57、日食——在日月会合运动中，当月球运行到太阳和地球之间（朔日）、且日、地、月三球恰好或几乎在一直线上时，月球遮住了太阳，在地球上处于月影区域的观察者，看不见或看不全太阳的现象称为“日食”。 58、月食——在日月会合运动中，当月球运行到和太阳相对的方向（望日）、且日、地、月三球恰好或几乎在一直线上时，月球进入地球的影子，在地球上处于夜半球地区的观察者，看不见或看不全月球的现象称为“月食”。 59、地平圈——我们观察天体出没升降的状况都是相对于当地的地平面而言的。人们把地平面无限扩大与天球相交的大圆，称为地平圈。 60、晨昏线——地球是不透明的，在太阳的照射下，向着太阳的半球，处于白昼状态，称昼半球；背着太阳的半球，处于黑夜状态，称夜半球。昼半球和夜半球的分界线称为晨昏线。 61、时刻——是指无限流逝时间中的某一瞬间，就像时间尺度上的刻度与标记，用以确定事件发生的先后，如：年号、月号、日号、时、分、秒等。 62、时段——是指任意两时刻之间的间隔，用以衡量事件经历的长短，如：年数、月数、日数、时数、分数、秒数等。 63、地方时——以本地子午面作起算平面，根据任意量时天体所确定的时间。如量时天体分别为春分点、真太阳、平太阳所测量的地方时分别为地方恒星时、地方视时、地方平时。 64、时区——是指使用同一种时间制度的区域，理论上全球共分24个时区。 65、日界线——由于东12区和西12区各跨7.5°合作一区，称为东西12区，并以180°经线为中央经线。1884年起国际规定180°经线为国际日期变更线(起止线)，简称日界线。 66、区时——理论上各时区均以本区中央经线的地方平时，作为区内共同使用的标准时，亦称该区区时。 67、法定时——事实上，使用同一种时间制度的现实时区，总是受政区界线约束的，而现实时区使用的标准时由法律规定，称为法定时。 68、世界时(UT)——1928年国际天文联合会决定将零时区的区时（本初子午线的地方平时，即格林尼治时间）称为世界时。显然世界时是以“地球自转钟”所计量的地方平太阳时。 69、原于时(IAT)——利用原于稳定的电磁震荡周期所计量的时间系统。原于钟是一个与“地球自转钟”毫无关联的守时系统。 70、协调世界时(UTC)——由于地球自转的不均匀性，势必导致世界时与原子时计时系统产生时刻差，因此便产生了协调世界时。 71、历法——根据日、月的运行规律安排年历的法则。如太阴历、太阳历、阴阳历。 二、填空题 13、恒星质量 巨大 ，在高温高压的条件下，内部不断进行 热核反应 ，外部不断 抛射物质 ，它是宇宙中数量最多和最重要的天体。其成分中 氢 约占70％， 氦 约占28％，其余为碳、氮、氧、铁等元素。每颗恒星，通过 对流 和 辐射 ，向宇宙空间输送着巨大的辐射能。 14、光在真空中一年时间所走过的距离称为 1光年 ，1光年等于 9.4605× 15、 1天文单位 即日地平均距离，可用“a”表示，1976年国际天文学会通过，自1984年起，“a”值统一使用1.49597870亿km（约1.5亿km）。用a这把量天尺来度量太阳系天体的距离十分方便。如日地平均距离为 16、星等每差一级，亮度差 2.512 倍，星等以等差级数 减小 （增大），亮度以等比级数 增大 （减小）。 17、中子星具有 恒星般 的质量（可达到太阳质量的两倍）； 行星般 的体积（直径一般仅l 18、银河系是一个包括约 1500 亿颗 恒星 和大量 星际物质 组成的庞大星系级的天体系统。直径约 10 万光年，其恒星的分布是 不均匀 的，中心区域恒星 较密集 ，距中心愈远，恒星愈稀疏。银河系的结构分 银盘 、 核球 和 银晕 三部分。俯视银河系的形状，它是一个 旋涡状结构 的星系。它是由于恒星围绕中心旋转形成的。银河系 物质分布不均匀 ，在银盘上由核心向外延伸出 4条旋臂 （恒星密集区），分别为 猎户臂 、 英仙臂 、 人马臂 和 三千秒差距臂 。太阳位于 猎户臂中 。侧视银河系，似 铁饼状 ，中间厚两边薄。由于我们观测者不处在银心位置，故各方恒星投影在天空上呈现 非均匀 的 光带 。 19、天体互相吸引、彼此绕质心旋转而构成了 天体系统 。一般情况下，次一级天体系统又围绕高一级天体系统旋转。目前认识到的天体系统层次是： 地月系 → 太阳系 → 银河系 → 星系群 → 星系团 →超星系团→ 总星系 。 20、关于宇宙的起源有许多假说，其中最有影响的是1948年由美国天体物理学家伽莫夫提出的 大爆炸宇宙学说 。大爆炸宇宙学认为，宇宙早期是一个 超高密、超高温 的“宇宙蛋”。宇宙蛋在某种物理条件下，发生迅猛的 大爆炸 ，于是便开始 不断膨胀 起来，结果物质也随着时空膨胀而 从密到稀、从热到冷 地演化着，在演化过程中逐渐形成各种 恒星体系 。 21、宇宙起源的大爆炸过程包括： 基本粒子阶段 、 元素形成阶段 、 宇宙形成阶段 。 22、宇宙大爆炸宇宙学说的主要观测事实有： 谱线红移现象 、天体观测年龄与理论年龄相吻合 、 氦丰度证据 、 微波辐射证据 。虽然，大爆炸宇宙学能解释一些观测事实，但仍存在不少问题，如 宇宙蛋中无限密度 以及 爆炸机制 等问题。 23、在太阳周围分布着九大行星，它们距太阳由近及远的顺序是： 水星 → 金星 → 地球 → 火星 → 木星 → 土星 → 天王星 → 海王星 → 冥王星 →“冥外星”(近年根据观测与理论推算，第10颗大行星很可能存在)。 24、九大行星除 水星 和 金星 外，都带有卫星。一般质量大的行星比质量小的行星拥有 较多 的卫星。大的卫星 近球形 ，小的卫星呈现 不规则状 。除天然卫星外，地球周围还绕转着许多 人造卫星 。行星和卫星都 不发 可见光。另外，还有不少空间探测器和宇宙飞船在太阳系中遂游着。 25、太阳各部分密度的差别很大，其表面的密度 极小 ，仅有l0 26、九大行星有多种分类法：以地球为界，可将行星分为 地内行星 （水、金）和 地外行星 （火、木、土、天王、海王、冥王）；以小行星为界，按九大行星距太阳近远的排列，可将行星分为 内行星 （水、金、地、火）和 外行星 （木、土、天王、海王、冥王）；根据九大行星（冥王星除外）理化性质的主要差异划分，则可将理化性质相似地球的行星叫 类地行星 （水、金、地、火），将理化性质相似木星的行星叫 类木行星 （木、土、天王、海王）；考虑到行星特征的差别与太阳系演化有关，又可把类木行星加上冥王星，分为 巨行星 （木、土）和 远日行星 （天王、海王、冥王）。 27、金星的赤道同其轨道的交角达177。，这意味着金星的自转是 逆转 ，即 自东向西转 ，与公转方向 相反 。在金星的天空中，太阳是从 西方 升起的，它的一昼夜的长度为地球上的117日。因此，金星上的一年，还不到二个昼夜。另一个例外的情形是天王星，它的赤道同其轨道的交角约为98。，这意味着天王星的自转也是 逆转 。如果把金星的自转比喻为 倒转 ，那么，天王星便是 躺着自转 。除金星和天王星外，其余行星的自转方向皆与公转方向 相同 。 28、行星的分布规律基本遵循 提丢斯—波得定则 ；行星的运动具有 近圆性 、 同向性和 共面性 特征。 29、小行星带主要分布在 火星 和 木星 轨道之间；小行星质量总和约为地球质量的万分之四，且质量愈小的数量愈 多 ；1801年元旦元夜，意大利天文学家皮亚齐发现了第一颗小行星，被命名为 谷神星 ；现有42颗正式命名的中国小行星，最初的 5 颗是以我国古代科学家命名的；小行星运行轨道较 扁长 ；小行星多数是 碳质 的，少数是 石质 的或 铁质 的。 30、偏心率e<1的多数彗星，轨道为扁长的椭圆形、如期回归、绕日运行，称为 周期性彗星 ，其中周期短于200年的称为 短周期彗星 ，周期长于200年的称为 长周期彗星 ；e>1的一些彗星，轨道呈抛物线和双曲线，只过一次近日点，就一去不复返，称为 非周期性彗星 ； 彗星的外貌和亮度，随着它离太阳的远近而发生显著变化：当它 远离 太阳时，呈现为朦胧的星状小暗斑；当它 靠近 太阳时，质量较大的彗星会产生各种形状的彗尾，且亮度增大；彗星主要由 彗头 和 彗尾 组成。 31、特别明亮并伴随闷雷般响声的流星，称 火流星 ；通常所见的流星体是单个的，叫 偶发流星 ，它们是单个天体碎片，像行星一样绕日运行，在接近地球时被吸引落进大气层而形成；另一类流星体成群出现且具有周期性，叫 周期流星 ；成群出现的流星体叫 流星群 ，流星群与 彗星 有关，当彗星破碎后，其碎片散布在它们的轨道上，在地球穿过其轨道时，成群的碎片进入大气层而形成 流星雨 ；流星集中射出的点称为 辐射点 ；流星群以辐射点所在的星座命名，例如狮子座流星群，出现在每年的11月，极盛之时，可形成壮观的 流星暴 。 32、月球质量为地球质量的 1/81.3 ，月球线半径是地球半径 1/4 倍，月球体积约为地球体积的 1/49 ，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的 1/6 。月球重力小，是造成它与地球完全不同的自然状况的主要原因。 33、观察所见月表明亮部分称为 月陆 ，因为它的反照率 较高 ，故月陆看起来比较明亮，月陆是月面上的 高地 ，为大面积的熔融结晶的岩石覆盖，是月球 最古老 的岩石，年龄约 41-46亿年 。肉眼所见月面上暗黑的区域称 月海 ，月海是月面上广阔的 低平原 ，滴水均无，已知的月海有22个，绝大部分分布在月球 正面 ，月海比月陆低2 34、据月震资料分析表明，月球内部构造与地球相似，可分 月壳、月幔和月核 三个同心圈层。月壳厚约 35、恒星月约27.3217日，它是月球公转360°所需的时间，是月球公转的 真正周期 ；朔望月约29.5306日，它是日月会合运动的周期，也是 月相变化周期 ；交点月长度约27.2122日；近点月长度约27.5546日；朔望月比恒星月长约2.21日，是因为朔望月要比恒星月 多 转29°的原故；交点月比恒星月短，是因为黄白交点每月 西移 约1.6°的原故；而近点月比恒星月长，是因为近地点每月 东移 约3.3°的原故。 36、由于月球公转轨道是椭圆，近地点时 最快 ，约为15°/日，远地点时 最慢 ，约为11°/日。因为月球的公转方向是 向东 ，而它的周日视运动方向又是 向西 ，所以月球每日出没地平的时刻(太阳时)，必然逐日向后 推迟 ；因月球的公转平均速度为13° 37、日食类型的不同，是取决于地球所处不同 月影区域 。处于 月本影区域 的观察者，看到月球全部遮住了太阳，完全看不见太阳的现象，就叫 “日全食” ；处于 月半影区域 的观察者，只看见月球遮住部分太阳的现象，就叫 “日偏食” ；处于 月伪本影区 的观察者，只看见太阳中心部分被月球遮住，而太阳周边仍放光芒、呈现光环状的现象，叫做 “日环食” 。天文学上将日全食和日环食合称 “中心食” 。 38、月食可分为月全食和月偏食两种，没有月环食。月食类型的不同，是取决于月球是否全部或部分进入 地球本影 。当月球全部进入地球本影时，月轮整个变暗，就叫“月全食”。当月球部分进入地球本影时，月轮部分被遮，叫做 “月偏食” 。当整个月球进入地球半影时，其亮度有所减弱，称月 半影食 。但肉眼不易察觉，故月半影食一般不算月食。 39、一次完整的全食过程分为三个阶段，即 偏食-全食-偏食 。五个食相，即 初亏、食既、食甚、生光和复圆 。 40、傅科摆的特殊结构，都是为了使摆动平面不受 地球自转 牵连，以及尽可能 延长摆动维持时间而设定的。它由一个 密度大 的有足够重量的 金属摆锤 、一个尽可能长的 摆臂 、及关键一环 万向节 组成。当傅科摆起摆若干时间后，在北半球人们会发现摆动平面发生 顺时针 方向偏转，而在南半球摆动平面则发生 逆时针 方向偏转。 地球自转的周期有三种： 恒星日 、 太阳日 、 太阴日 。其中，最长的一种周期是 太阴日 ，平均约 24 小时 50 分。 41．地球绕日公转的证据有 恒星周年视差 、 光行差 和 多普勒效应 等。 42．地轴绕黄轴的圆锥形运动，叫做 地轴进动 ；地球本体相对于地轴的运动而造成的地极位置的移动，叫做 极移 。 43．由于太阳的周年视运动，太阳的赤经变化于 0° 度至 360° 度之间，太阳的赤纬变化于 +23°26' 度至 —23°26' 度之间，太阳的黄纬则是 不变 的。 44．在23°26'N以北，正午太阳高度以 北至(夏至)日最大， 南至(冬至) 日最小， 二分(春分、秋分) 日为平均值，在南、北回归线之间，每年有 2 次直射阳光。 658．从升分到降分，是北半球的 夏 半年，南半球的 冬 半年；从降分到升分是北半球的 冬 半年，南半球的 夏 半年。 45、时差的定义是 视时减平时 。它的极大值约为 +16.4 ，出现在 46、恒星日是以天球上的 某恒星（或春分点） 作参考点，时间为23 h 47、地球是不透明的，在太阳的照射下，向着太阳的半球，处于白昼状态，称 昼半球 ；背着太阳的半球，处于黑夜状态，称 夜半球 。昼半球和夜半球的分界线称为 晨昏线 。 48、地球上的所有经纬线都是垂直正交的，于是地表上的任意点都可以由两条正交的经纬线确定，而这两条经纬线的经纬度就是交点的 经纬度 。经度是以 本初子午面 作起算平面的，向东量度0º-180º为 东经 ，向西量度0º-180º为 西经 ，国际通用的经度表示方法是用E代表东经，用W代表西经，如东经120º 49、人们将地球上1角分大圆弧的长度定义为 1海里(n mile) ，即地球上每度大圆弧为60n mile；船在海上航行的速度以“节”表示，1节= 1海里(n mile)／小时(h) 。法国人把地球上大圆弧周长的四万分之一定义为 1公里（Km） ，每度大圆弧之长=40 50、地球自转，还导致地球上作任意方向水平运动的物体，都会与其运动的最初方向发生偏离。若以运动物体前进方向为准，北半球水平运动物体偏向 右方 ，南半球偏向 左方 。造成地表水平运动物体方向偏转的原因，是由于物体都具有 惯性 ，力图保持自己的速率和方向。地球自转的方向是自西向东，在北半球看起来是 逆时针方向 ，即自右向左转动；在南半球看起来是 顺时针方向 ，即自左向右转动。 51、天球是以观测者为中心，任意远为半径的假想球面。由于天球半径是任意的，于是球心 可根据观测需要而选定，通常以 地面观测者所在位置 作为球心。为了便于研究问题，有时需将球心取在地球中心或太阳中心，这样的天球，分别称为 地心天球 或 日心天球 。 52、天球坐标系分为 地平坐标系 、 第一赤道坐标系 、 第二赤道坐标系 、 黄道坐标系 ，分别是以 地平圈 、天赤道（以上点为原点） 、天赤道（以春分点为原点） 、 黄道 为基本圈。 53、地球的轨道平面与其赤道平面交角为 23° 54、地球绕日公转的周期统称为 年 。在天球上选择不同的参考点就有不同的年：如 恒星年 、 回归年 、 食年 等。它们对应的参考点分别为： 恒星 、 春分点 、 黄白交点 。地球公转的平均线速度为 55、天文五带自北而南依次是：北寒带 、北温带 、热带 、南温带 、南寒带 。 56、时间是通过物质的 运动形式 来计量表达。但在选择不同的物质运动形式，表达或计量时间的过程中，必须遵守被时间计量所考察的物质运动具有 周期性 、 稳定性 和 可测性 量时原则的“三性”。 57、地球公转运动、月球公转运动和地球自转运动都符合量时原则的“三性”，分别以它们运动周期来计量时间，便产生了 “年-月-日” 的基本单位。然而，就同一种周期性运动，选择不同的量时天体(参考点)，其周期时值也不同，于是便产生了不同的时间计量系统，如 恒星时 、 真太阳时 、 平太阳时 。 58、北京时间是9： 59、随着时间计量的发展，现在有 世界时(UT) 、 原子时(IAT) 、 协调世界时(UTC) 等。 60、现今仍然使用的历法种类主要有 太阴历（简称阴历或回历） 、 太阳历（简称阳历或公历） 、阴阳历（又称农历、旧历或夏历） ，其中， 太阴历 在游牧民族的穆斯林国家或地区阴历仍然使用，太阳历 是国际通用历法， 阴阳历 是源远流长的由中国人独创的历法。 61、地方时依据 地方经线 的时角，包括地方 恒星 时，地方 视 时和地方 平 时。 62．理论时区是沿 标准经度 划分的标准时的区域；每个时区跨经度 15 度，其标准经度为 15 度的整数倍。全球共分成 24 个理论时区。 63、区时是各理论时区的 标准经度 地方 平 时，作为该区统一采用的 标准 时。两地相隔几个时区，区时相差 几 小时，较 东 之地大于较 西 之地。 64．依次写出立夏后两气的名称 小满 、 芒种 。天干最后的三个字是 辛 、 壬 、 癸 。 65．格里历属于 阳 历。每年分 12 个月，上半年逢 单 为大月，下半年（除7月外）逢 双 为大月。大月长 31 天，小月长 30 天（除2月外）。 66．格里历的置闰规则是：400年中置闰 97 次，闰年多 1 天，加在 2 月份。其具体作法是：凡公元年号能被 4 整除的，为闰年，否则为平年；凡世纪年的世纪数能被 400整除的，为闰年，否则为平年。 67．日食总是从日轮的 西 缘开始， 东 缘结束；月食总是从月轮的 东 缘开始， 西缘结束。 68．通常一年的食季有 2 次；每年至少发生食相（日食和月食） 2 次，最多可达 7 次，一般 5 次。 69．潮汐摩擦使地球自转变 慢 ，月球的绕地转动 变慢 ，使恒星日变 长 ，恒星月变 长 ，从而改变着地月系的运动状况。 70、阳历年的天文依据——是 回归年 365.2422日，于是平年为 365日 ，闰年为 366日 ；阳历年安排月效的天文依据——是 回归年与朔望月 的比值 12.3 ，取整后一个阳历年定为12个月。农历历月的天文依据——是 朔望月 29.5306日，小月29日，大月30日；24气的天文含义——是 黄道上 的特定的24个等分点，又是其太阳在黄道上与气相交的时刻。24气是贯穿在农历中的 阳历 成分；农历年安排的天文依据——是 回归年与朔望月 的比值12.3682，因此 闰年 为13个月， 平年 为12个月。 三、简答题 (八) 为什么必须了解行星地球的宇宙环境及其自身的特性？ 自然地理环境位于地球的特定范围内，是地球的一部分，而地球又是宇宙中的一颗普通行星。它不断地和周围环境进行能量、物质和信息的交换和传输，从而对自然地理环境产生多方面的影响，推动着各种自然地理过程的演进，是自然地理环境形成和发展的必要条件。因此，为了加深对自然地理环境的认识，就必须了解行星地球的宇宙环境及其自身的特性。 （九）简述中子星的特征及其形成 中子星是指由中子组成的恒星。中子星具有如下特征： 1、具有恒星般的质量（可达到太阳质量的两倍）； 2、行星般的体积（直径一般仅l 3、且具有极强的磁场，磁感应强度高达10 中子星的形成是由于恒星演化到后期，发生超新星爆发现象，爆发后核心部分急剧收缩，内部物质在高温高压情况下，把电子挤入原子核内，电子与质子结合成中子，从而形成中子星。 (十)简述天体系统层次的基本内容。 天体互相吸引、彼此绕质心旋转而构成了天体系统。一般情况下，次一级天体系统又围绕高一级天体系统旋转。例如，地月系绕共同质心旋转、并绕太阳旋转；太阳偕带太阳系成员又绕银河系质心旋转……。目前认识到的天体系统层次有： 地月系→太阳系→银河系→星系群→星系团→超星系团→总星系 1、地月系由地球和月球组成，月地平均距离是 2、太阳系由中心天体太阳及其周围小天体组成，太阳到冥王星平均距离约40天文单位。 3、银河系是由约1500亿颗恒星(包括太阳在内)组成的恒星集团、10万光年为直径的天体系统。 4、本星系群——以银河系为中心，半径为300万光年的空间，包含约40个星系组成的星系群体。除银河系之外，仙女座大星系、三角星系、大小麦哲伦星系等，都是本星系群的成员。 5、星系团——比星系群更大的成团的星系结构。一个星系团可由几十个以至成百上千个星系聚集在一起组成。目前已发现约1万个星系团。离我们最近的最著名的星系团是室女座星系团（补（补图2.10），其距离为6000万光年，直径约850万光年。 6、超星系团——包括本星系群在内的2500个星系，比星系团更高一级的星系结构，其直径可达2.3亿光年。其中包括本星系群在内的超星系团又称本超星系团，它的中心是室女座星系团，而银河系所在的本星系群只处于边缘。 7、总星系——以120亿光年为半径的空间范围内所有星系的总称。总星系的星系数目达10亿个以上。 总星系是我们观测所及的宇宙范围，是目前人类认识到最高层次的天体系统，是现代宇宙学研究的重要对象。 （十一）简述我们的宇宙和我们的宇宙以外的无限多的宇宙的区别。 1、我们的宇宙： （1）是有限的宇宙，就是科学上的宇宙； （2）是指“观测到的宇宙”，即现在能够观测到的现象的总和，实质上就是总星系； （3）在空间上是有边界的； （4）在时间上是有起源的。 2、我们的宇宙以外的无限多的宇宙： （1）是哲学上的宇宙； （2）它没有起源、没有终结、没有中心、没有边界，是无限的。 （十二）为什么说宇宙的有限和无限是不能截然分开的？ 因为（1）随着我们的宇宙的范围不断扩大，愈来愈证明宇宙是无限的； （2）而且从有限的，我们的宇宙中得到的知识，可以在一定条件下，外推到无限的，尚未认识的宇宙中去。 （3）宇宙的有限与无限是辩证统一的。坚持宇宙的有限和无限的统一，才能恰当地评价现代宇宙学的科学成果。 所以说宇宙的有限和无限是不能截然分开的。 （十三）为什么说太阳是一颗既普通又特殊的恒星？ 说它普通，是因为太阳的质量、体积在恒星中属中等大小，是处于壮年期的一颗恒星。 说它特殊，指太阳是太阳系的中心天体，吸引周围天体，构成太阳系。太阳是离地球最近的一颗恒星，是地球光热和生命之源，是研究其他恒星的标本。 （十四）解释光球“临边昏暗”现象及其原因 1、太阳外部构造包括光球、色球、日冕3个部分，其中光球平均温度5770K，向内部或外部的温度梯度变化很大。由于温度分布显著的不均衡，故我们观测到的太阳表面各部分亮度是不均匀的。日面中心区最亮，愈靠边缘愈暗，这叫“临边昏暗”现象。 2、这是因为我们看到光球中央部分大气是较厚的大气层，且光球下面大气温度高，而边缘部分大气是较薄的大气层，且光球表层大气温度低，所以显得光球中心部分较边缘部分要明亮些。 （十五）简述九大行星的多种分类 九大行星有多种分类法： 1、以地球为界，可将行星分为地内行星（水、金）和地外行星（火、木、土、天王、海王、冥王）。 2、以小行星为界，按九大行星距太阳近远的排列，可将行星分为内行星（水、金、地、火）和外行星（木、土、天王、海王、冥王）。 3、根据九大行星（冥王星除外）理化性质的主要差异划分，则可将理化性质相似地球的行星叫类地行星（水、金、地、火），将理化性质相似木星的行星叫类木行星（木、土、天王、海王）。 4、考虑到行星特征的差别与太阳系演化有关，又可把类木行星加上冥王星，分为巨行星（木、土）和远日行星（天王、海王、冥王）。 （十六）简述行星的运动特征 近圆性、同向性和共面性是九大行星和规则卫星运动的重要特征。 1、近圆性：九大行星偏心率均在1>e>0，且接近0，说明行星轨道形状是近圆的椭圆形。 2、同向性：指九大行星无一例外地都按逆时针方向（顺行）绕日公转。同时，太阳和大多数行星（金星、天王星除外）绕轴自转也是顺向。同向性被认为太阳和行星是起源于同一块顺向旋转的原始星云。至于金星的逆向自转和天王星的侧向自转，很可能是它们运行过程中，曾被一较大星子碰撞所致。 3、共面性：九大行星公转轨道接近于一个平面，即它们与地球轨道面——黄道面的倾角i大多数不超过3°，它们公转轨道面在黄道面附近。 （十七）简述小行星的特征 1、小行星带主要分布在火星和木星轨道之间，绝大多数小行星距太阳2.2 2、小行星质量总和约为地球质量的万分之四，且质量愈小的数量愈多。 3、小行星运行轨道较扁长。 4、小行星多数是碳质的，少数是石质的或铁质的。 5、己发现有几颗小行星也带有卫星。 6、多数人认为在太阳系诞生初期，原始弥没物质未能凝聚成大行星，而形成了小行星；而小行星带可能是一颗大行星破碎后形成的。 （十八）简述彗星的特征 1、彗星俗称“扫帚星”，是在扁长轨道上绕太阳运行的一种体积庞大、质量较小、呈云雾状（或带彗尾）的天体。 2、己发现的彗星有1600多颗，但计算出轨道的只有600多颗。 3、“周期性彗星”——e<1的多数彗星，轨道为扁长的椭圆形、如期回归、绕日运行，称为“周期性彗星”。其中周期短于200年的称为“短周期彗星”，周期长于200年的称为“长周期彗星”。 4、“非周期性彗星”——e>1的一些彗星，轨道呈抛物线和双曲线，只过一次近日点，就一去不复返，称为“非周期性彗星”。 5、彗星的外貌和亮度，随着它离太阳的远近而发生显著变化：当它远离太阳时，呈现为朦胧的星状小暗斑；当它靠近太阳时，质量较大的彗星会产生各种形状的彗尾，且亮度增大。 6、彗星主要由彗头和彗尾组成。 7、著名的哈雷彗星平均回归周期为76年 （十九）举例说明各类陨石的组成特点 大块流星体穿过地球大气层后尚未燃尽，其剩余部分落到地面上成为陨石。陨石按其化学组成可分为石陨石、铁陨石和石铁陨石三大类，各类陨石组成特点见下表。 各类陨石组成特点
（二十）为什么要研究小天体 1、小行星、彗星、陨石等小天体，被认为是太阳系的“考古”标本。 2、这些地球的天外来客，保存了太阳系天体物质的最原始、最直接和最丰富的信息，这为研究太阳系的起源和演化、生命早期的化学演变过程及促进空间技术的发展，均具有重大的科学价值。 3、尤其值得一提的是，陨石物质对自然地理环境有重大影响。据资料分析，发现陨石撞击地球有10个相对集中的时期，这些时期与地球造陆运动、造山运动相吻合，每个集中撞击时期延续几百万年。例如，距今7000万年前，相当于白垩纪末的燕山运动时期和距今200-300万年，相当于第三纪末的喜马拉雅运动时期，都是陨石集中撞击地球的时期等。由此可见，大规模的陨石袭击是自然地理环境沧桑巨变的外因之一。 因此，研究小天体意义重大。 （二十一）简述开普勒三定律与牛顿万有引力定律 德国天文学家开普勒，在波兰天文学家哥白尼日心体系的基础上研究了大量行星运动资料，总结发表了行星运动三条定律。 第一定律：行星绕日公转轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 第二定律：行星向径（日星中心的连线）在单位时间内，扫过相等的面积。 第三定律：行星绕日公转周期的平方同它们与日平均距离的立方成正比。 万有引力定律：牛顿借助于微积分数学工具，综合了开普勒三定律和向心加速度公式，提出了万有引力定律。即宇宙间一切物体之间都是互相吸引的，引力的大小同这两个物质质量的乘积成正比，同它们之间的距离平方成反比。 （二十二）简述月球研究简史 从“媳娥奔月”的神话传说到“阿波罗登月”，人类对月球的研究已有几千年的历史了。 1959年10月原苏联“登月3号”探测器首先实现了环绕月球的运行，拍下了月球背面的照 片。 1969年7月美国“阿波罗”11号飞船登月成功，三名宇航员踏上了月球大地。宇航员阿姆斯特朗说；“对个人来说，这是一小步，但对人类来说，这是跨了一大步！”自此揭开了人类步入宇宙的新纪元。 直至1972年，“阿波罗”飞船先后6次降落月面，进行了大量的科学考察，建立了科学观测站。 （二十三）简述月球的内部结构 1、据月震资料分析表明，月球内部构造与地球相似，可分月壳、月幔和月核三个同心圈层。月壳厚约 2、月壳和月幔组成刚性的岩石圈，月核为软流圈，温度约1000K，可能是由硅酸盐类物质组成，不是地球那样的金属核，因此，它的密度比地球小得多。 3、空间探测发现，在某些月“海”表面有特别强的重力场，表明那里的物质凝聚特别集中，被称为“重力瘤”。目前已发现12处重力瘤，它们全部都集中在月球的正面。这说明月球内部物质分布不均，也是探寻月球矿床的可能区域。 4、月球几乎没有磁场，太阳风的粒子和宇宙线可以直接轰击月面。但是，已发现月岩中含有微弱的剩余磁性，其原因尚无公认的解释。 （二十四）简述日、月食过程 月球公转的方向和地球公转的方向都是自西向东的，但二者的速度各不相同，前者13º (1) 初亏。当月轮与日轮第一次外切时称“初亏”，日偏食开始。 (2) 食既。当月轮与日轮第一次内切时称“食既”，日全食开始。 (3) 食甚。当月轮与日轮中心最接近的时刻称“食甚”。 (4) 生光。当月轮与日轮第二次内切时称“生光”，日全食结束。 (5) 复圆。当月轮与日轮第二次外切时称“复圆”，日食全过程结束。 月全食是月轮通过地本影的过程，其过程和食相与上述相同。 （二十五）简述发生日、月食的条件 (1) 必要条件。日食必定发生在“朔”日时，月食必定发生在“望”日时，这是发生日、月食的必要条件。但是，并非每逢朔望都有日、月食发生。这是因为黄道和白道不在同一平面内，二者约有5º (2) 充分条件。发生日食的朔，是指日月相合于黄白交点及其附近的朔；发生月食的望，是指日月相冲于黄白交点及其附近的望。这就是发生日月食的充分条件。因为日、月都不是一个光点，而是一个视直径平均有0.5º多的圆面，所以二者不一定严格地要求位于黄白交点上。“交点附近”指的是在距交点一定的范围内，也可能发生日、月食，这称之为日、月食限角。运用球面三角边的正弦定律计算得出： 日偏食最大限角为17.9º，最小限角为15.9º；日中心食最大限角为11.5º，最小限角为10.1º；月偏食最大限角为11.9º，最小限角为10.9º；月全食最大限角为6.9º，最小限角为4.1º. 综上所述，发生日食的条件是：日、月相合(朔)于黄白交点或其附近(日食限角内)；发生月食的条件是：日、月相冲(望)于黄白交点或其附近(月食限角内)。 （二十六）简述地球运动的认识过程： 1、地心说的产生 生活在地球上的人们，无法直接感觉地球的运动。然而，人们却能直接观察到日月星辰绕地球旋转的现象。因此，就很容易误认为地球位居宇宙中心静止不动，于是地心说应运而生。较为明确的地心说是由柏拉图(公元前427—公元前347年)提出，再由他的门生欧多克斯和亚里士多德极力倡导，后经托勒密(90-168年)在2世纪中叶加以系统化，便形成一个完整的地心体系。在政教合一的欧洲，这一理论将近统治了1500年。 2、日心说的提出 波兰天文学家哥白尼(1473-1543年)，总结分析了前人学说及其观测资料，在1505年提出日心说的理论，并用了大半生时间去验证修改和补充日心说说的理论。最后，在他的弟子雷提卡斯的协助下，于其临终前（1543年）公开发表了日心说巨著——《天体运行论》。哥白尼在他的著作中明确指出：地球是运动的，它只是一颗既有自转运动而又环绕太阳作公转运动的普通行星。 （二十七）简述地球形状和大小的地理意义 在研究地球形状的地理意义时，可略去地球几何形状和真实形状之间的差异，而把它当作是一个正球体。 地球是一个不透明的球体，因接受同一光源(太阳)的照射，而形成半球性的白昼和黑夜。 地球与太阳之间的距离很远，可以把照射到地球上的太阳光线视作平行光线。当平行光线照射到球形地表时，在同一时刻，不同地点将具有不同的太阳高度。黄赤交角的存在，决定了这种高度有规律地从地球直射点向两极减小，在自转的地球上，就造成热量分布的纬度差异，从而引起地表上一切与热量有直接或间接关系的现象和过程，均具有纬向地带性。 地球的巨大体积（约为1万亿km3，质量为5.98×10 21t），使它具有强大的地心引力吸引周围的气体，保持着一个具有一定质量和厚度的大气圈。有了大气圈，才能保住水圈，形成生物圈。 地球的大小，对于人类的经济活动也有影响。一方面，远距离和广大空间，曾经是人类活动的障碍，为了克服这种障碍，就必须运用最完美的技术成就；另一方面，地球的广阔面积，给人类提供—个辽阔的活动场所。 （二十八）简述地球的内部结构 地球的内部结构可分为地壳、地幔和地核。目前人们对地球内部结构的认识只能靠间接的方法来推测，主要采用地震波分析法。在地震学里把地球深处地震波传播速度发生急剧变化的地方，称为不连续面。根据地内不连续面，就可把地球内部分为三个圈层。 地壳：是指地表至第一个不连续面之间的圈层，它是前南斯拉夫地震学家其莫霍洛维奇于1909年发现的。地壳的平均厚度约 地幔：是指莫霍面至 地核：是指古登堡面以下直到地球中心的圆层。地核又分为两层：内陆核和外地核。 因为在约5150km深处存在一个不连续面，这个不连续面是丹麦地震学 （二十九）简述地球表面结构的基本特征 (1) 除南极大陆外，所有大陆都集结成对，如北美和南美，欧洲和非洲，亚洲和澳大利亚大陆，每对组成大陆辨，大陆瓣都向北极区汇合，组成大陆星。 (2) 除南极大陆外，每个大陆都像底边朝北的三角形，即每个大陆都是北宽南尖的。 (3) 某些大陆的东部边缘被一连串花彩状的岛屿所环绕，形成向东突出的岛弧。而在大陆西缘没有这这种岛弧。 (4) 南半球除南极大陆外，每个大陆的西部有凹曲，而在东部有突出。 (5) 每对大陆之间被所谓“地壳断裂带”分开，断裂带有很深的海洋和众多岛屿。如加勒比海和墨西哥湾、地中海，以及亚洲和大洋洲之间的海洋和群岛。 (6) 大陆表面中央部分比大陆边缘低，反之，海洋中的中央部分都是高于边缘的高地。因此，整个岩石因由南北向的高地带和低地带交替组成。门)北极地区的海域(北冰洋)恰好与南极大陆的面积相抵消。 造成上述特征的原因，尚待进一步探索。 四、论述题 （四）试论述恒星的演化过程及其特征 恒星的演化过程是恒星内部物质的吸引和排斥对立统一的过程，具体表现为恒星的收缩和膨胀过程，具体过程及其特征见下表。 恒星演化的四个阶段及其特征
（五）试论述宇宙的起源学说——大爆炸宇宙学 关于宇宙的起源有许多假说，其中最有影响的是1948年由美国天体物理学家伽莫夫提出的大爆炸宇宙学。 1、大爆炸宇宙学的基本观点 大爆炸宇宙学认为，宇宙早期是一个超高密、超高温的“宇宙蛋”。宇宙蛋在某种物理条件下，发生迅猛的大爆炸，于是便开始不断膨胀起来，结果物质也随着时空膨胀而从密到稀、从热到冷地演化着，在演化过程中逐渐形成各种恒星体系。 2、大爆炸过程 （1）基本粒子阶段：宇宙早期，密度近于无穷大的状态，温度极高，在100亿K以上，当时宇宙只存在质子、中子、电子、光子及中微子等基本粒子。 （2）元素形成阶段：随着宇宙的绝热膨胀，温度下降很快。当温度降至10亿K时，中子失去自由存在的条件，质子与中子结合成氢、氦，各种化学元素开始形成。当温度下降到100万K时，早期形成的各种化学元素告一段落。 （3）宇宙形成阶段：宇宙继续膨胀和冷却，直到约1000万年以后，温度下到3000K时，电子和核才组成稳定的原子。辐射减退，宇宙间主要是气态物质，并逐渐凝聚成星云，再进一步形成各种星系和恒星，成为我们今天观测到的具有各种类型天体的宇宙。 3、主要观测事实 大爆炸宇宙学的成功之处，在于它比其他宇宙学说能说明较多的观测事实： 第一，谱线红移现象。观测得知，多数河外星系的谱线红移，星系距离愈远，红移现象愈大，符合哈勃定律（ν = H · R）。哈勃红移是宇宙膨胀的反映。式中ν为星系红移速度，H为哈勃常数，及为星系距离。 第二，天体观测年龄与理论年龄相吻合。大爆炸宇宙学认为所有天体都是在温度下降后的产物。理论上，任何天体年龄都应比大爆炸温度下降至今的200亿年时间为短。观测事实是，现今天体的年龄都不超过200亿年。 第三，氦丰度证据。大爆炸宇宙学认为氦是在星系及天体形成之前，在宇宙早期高温条件下形成。在氦合成时代*，宇宙中氦丰度约为25％，与宇宙中的各种天体氦丰度近一致（约占30％），如银河系氦丰度为29％，大麦哲伦星系氦丰度为25％，小麦哲伦星系氦丰度为29％。 第四，微波辐射证据。大爆炸宇宙学认为，宇宙间存在各向同性的微波段的背景辐射，相当于3K的热辐射。1965年，在微波波段上发现了3K微波辐射，在定性与定量上与大爆炸理论相符，被认为是宇宙大爆炸遗留下余热的最有力的证据。 虽然，大爆炸宇宙学能解释一些观测事实，但仍存在不少问题，如宇宙蛋中无限密度以及爆炸机制等问题。 （六）试论述太阳外部构造特征 为了研究方便，将太阳大致分成内三层构造（核反应区、辐射区和对流区）和外三层构造（光球、色球和日冕），其中外部构造特征见下表。 太阳外部构造特征一览表
（七）试论述光球精细结构特征 太阳外部构造包括光球、色球、日冕3个部分，其中光球又可以细分出米粒组织、黑子和光斑等精细结构，各结构特征见下表。 光球精细结构特征一览表
（八）论述太阳色球精细结构特征 太阳外部构造包括光球、色球、日冕3个部分，其中色球又可以细分出日珥、耀斑和谱斑等精细结构，各结构特征见下表。 色球精细结构特征一览表
（九）谈谈太阳活动对地球的影响 太阳活动是指发生在太阳大气层局部区域的、在有限时间间隔内的各种物理过程的总称。主要表现为太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和太阳射电等变化现象。其中，太阳黑子是太阳活动的明显标志，耀斑是太阳活动最急剧猛烈的形式。 太阳以电磁波和高能粒子流的形式，向外放射着巨大的能量和物质。太阳的能量流和物质流对地球发生着深刻的影响，它对自然地理环境的形成、发展及演化具有决定性的作用。 1、太阳风与地球磁层。地球周围存在一个偶极磁场，当太阳风等离子体吹向地球时，使地球磁场被太阳风包围，形成地球磁层。 一方面（好的方面），由于地球磁层的存在，使得太阳风高能带电粒子不能到达地面，从而保护了地球表面有机体的生存和发展； 另一方面（坏的方面），总有一部分高能带电粒子闯入磁层内，被磁层禁锢在地球高层。通过空间探测器，1958年美国范·艾伦发现了包围地球的强辐射带，称为“范·艾伦辐射带”。这个强辐射带分内、外两层，像套在地球赤道周围的两个轮胎环子，它对人类冲出地球的宇宙活动，会造成严重辐射的危害，要注意采取预防措施。 2、对地球电离层的影响。距地面约80 (1) 较高的电离E层和Fl层，因太阳短波辐射强烈，电离程度高，自由电子密度大，主要反射短波电波； (2) 电离D层，由于太阳短波辐射较弱，电离程度差，自由电子密度小，只能反射长波。 (3) 当太阳活动增强时，会激发电离层大气分子进一步电离，造成离子浓度增高和吸收电波增强。尤其是太阳耀斑爆发后，会引起地球向阳半球面短波信号衰减或中断。短波无线电信号的中断，一般是几秒钟至几分钟，特别情况下长达半小时至1小时以上。 3、对地磁的影响。 (1) 太阳活动引起地球磁场的不规则变化，叫做“磁扰”。十分强烈的磁扰现象称为“磁暴”。 地球上发生磁暴时，磁针失灵，不能正确指示方向，从而影响野外工作，尤其是磁力探矿。同时，对军事战斗，以及飞机和船舶的定向、定位也都带来影响。 (2) 另外，在地球高纬度地区，经常出现一种变幻莫测、美丽壮观的极光现象，这也是太阳活动引起的。它主要发生在100 (3) 形成极光。现代研究认为极光是围绕地球两半球的一种大规模放电过程和表现形式。这种放电过程，是通过太阳风与地球磁层的相互作用来实现的。实验证明极光在南、北极地区同纬度、同时间会一起出现与消失。 4、太阳活动与其他方面的关系。太阳辐射是地球气候形成的重要因素。由于太阳活动引起太阳辐射的改变，必然导致气候相应的变化。例如： (1) 有人研究树木年轮的生长状况，是受当时的气温、降水的影响，它既记录着气候历史的变化，又反映了太阳活动的情况，与太阳活动11年周期相符。 (2) 根据我国2000多年太阳黑子的记录，黑子的11年、22年或更长周期，与我国历史上大范围旱、涝灾害有很好的对应关系。 (3) 此外，现代构造运动的重要标志之一——地震活动同太阳活动亦有密切关系。 （十）行星对太阳距离上的巨大差异，在很大程度上影响到各行星物理性质和化学组成的不同，主要表现在哪些方面？ 根据九大行星（冥王星除外）理化性质的主要差异划分，则可将理化性质相似地球的行星叫类地行星（水、金、地、火），将理化性质相似木星的行星叫类木行星（木、土、天王、海王）。 类地行星接近太阳，自水星的0.387天文单位到火星的1.524天文单位；类木行星离太阳较远，自木星的5.205天文单位到海王星的30.13天文单位（冥王星近40天文单位）。这种对太阳距离上的巨大差异，在很大程度上影响到它们物理性质和化学组成的不同，主要表现在如下方面： 第一，类地行星的质量较小，而类木行星的质量较大。类木行星的木星和土星的质量分别为地球质量的约318倍和95倍，而类地行星中的水星、金星和火星的质量均小于地球。由于质量太小，水星没有大气，酷似月球世界；火星只有极微弱大气，是一个极其荒凉的世界。水星和火星表面都有环形山分布。 第二，类地行星的平均密度较高，而类木行星的密度较低。以水的密度为1，那么，类地行星的密度（除火星为3.96外）均超过5；而类木行星中密度最大的海王星，也不足1.7。其中土星的密度仅为0.7，如果把它放在水中，它将浮出水面。 第三，从化学组成看，类地行星主要由重物质组成，有固体表面；类木行星则以轻物质为主，因而没有固体表面。木星和土星是流体球。由于流体收缩产生能量，以致它们放出的能量远超过其所吸收太阳辐射的能量。从这个意义上说，有点类似于恒星。天王星和海王星由于温度太低，一些气体物质冻结成冰物质，因而不同于木星和土星。 第四，类地行星接近太阳，因而它们有较高的温度；反之，类木行星的温度很低。就这个条件而论，太阳系的生命圈限于类地行星（水星除外）。 第五，类地行星卫星数无或少；类木行星卫星数量多。 （十一）表述彗星结构特点 彗星主要由彗头和彗尾组成，各自特点见下表。 彗星结构特点
（十二）试论述太阳系的起源假说之一——新星云说 1、背景知识 自1755年德国哲学家康德，在他发表的《宇宙发展史概论》一书中，首先提出了著名的“星云说”；1785年法国天文学家拉普拉斯在他发表的《宇宙系统论》一书中，阐述了他关于太阳系起源的“星云说”观点。200多年来关于太阳系起源说有40多种。康德和拉普拉斯的学说虽有差异，但他们都共同认为太阳系是起源于同一块星云物质，人们通常把他们的学说合称为“康德-拉普拉斯星云说“，又称“旧星云说”。 2、新星云说 我国己故天文学 (1) 收缩-旋涡-破碎阶段。47亿年前，一个质量比太阳大几千倍的银河星云，因自引力而收缩，在收缩中产生旋涡，旋涡使星云破碎成一二千块，每一块相当于一个恒星质量。其中形成太阳系的碎块，叫太阳星云。 (2) 惯性离心力与自引力平衡阶段。在自引力的作用下，太阳星云进一步收缩，使本来已在旋转的太阳星云旋转加快，产生更大的惯性离心力，使太阳星云逐渐变扁。同时，由于体积愈来愈大，所产生的惯性离心力也愈来愈大，当惯性离心力足以全部抵消自引力时，赤道附近物质便停留在那里，不再收缩，而太阳星云其他部分仍继续收缩，于是形成扁扁的、内薄外厚、连续的星云盘。星云盘物质有“土物质”、“冰物质”和“气物质”三类。 (3) 增温-热核反应-太阳形成阶段。在进一步收缩过程中，原始太阳因不断收缩而持续增温，当内部温度达到几百万度(K)时，开始热核反应，形成自行发光的太阳。 (4) 碰撞增大-碰撞吸积-行星-卫星形成阶段。星云盘中的尘粒，因碰撞而增大，形成大尘粒，大尘粒因吸附小尘粒而增大，当大到不致因碰撞而破碎时，形成“星于”。星子与其他尘粒进行碰撞吸积而增大，产生特大星子，出现在目前行星的轨道上，成长成“行星胎”。行星胎形成后，碰撞吸积为引力吸积取代，把其“势力范围内”的星子“吃”掉，不断增大而成行星。行星附近的残余物质，在较小范围内重演行星形成过程，产生卫星。 3、“新星云说” 对各类行星特性的解释 新星云说对各类行星的特性，进行了较合理的解释。 (1) 类地行星靠近太阳，温度高，冰物质和气物质都挥发，只有土物质凝聚，因而密度大，而且它们的行星区宽度比较小，行星的体积和质量就比较小。 (2) 巨行星区的温度比较低，只有一部分气体挥发，土物质、冰物质都凝聚，部分气物质也成为木星和土星的原料，而且行星区宽度较大，因而密度就小，而体积和质量就大。 (3) 远日行星远离太阳，温度低，太阳的引力又弱，气物质很容易逃逸，形成远日行星的物质是土物质和冰物质，所以密度、质量、体积都属中等。 (4) 冥王星较特殊，它的体积和质量都较小而密度却比较大，它可能原是海王星轨道内的一个残余大星子或卫星，因碰撞改变轨道，从而脱离海王星引力成为一颗绕日行星。 (5) 新星云说除能较好地解释行星、卫星的形成外，还能较满意地解释行星运动的同向性、共面性和近圆性。 4、当然，作为假说还有待完善，理论必须符合观测事实。 （十三）试论述月球的自然状况 1、月球几乎没有大气，其主要成分是氦和氩，密度很小。 月球即使曾经有过大气，但它微弱的重力，不能保住大气。人们在望远镜中可以看到清晰的月面，以及飞船登月实地考察，都证明月球几乎没有大气，只有极微量的气体，其主要成分是氦和氩，密度仅为地球大气密度的1/110000。由于月面的重力小，它的逃逸速度也很小，只有2.4km/s（地面上是11.2km/s），在常温下氧和氮分子热运动的速度已超过这个速度，从而使之逃逸到太空去。 2、声音得不到传播，白天天空也是一片漆黑，星星、太阳、地球同时出现在天空。 没有大气，声音得不到传播，登月飞行的宇航员形容月球“有一种自成一格的荒凉之美”。没有大气对光的散射作用，月球上见不到“蔚蓝色”的天空，也没有迷人的晨昏朦影，即使在白天，天空也是一片漆黑（补图2-30）。白昼和黑夜都是突然来临，星星、太阳、地球同时出现在天空。 3、无法保持水分，没有风云变幻。 没有大气也就无法保持水分，故月球上没有风云变幻，不见雨露霜雪，也不会出现雷电和彩虹，不用做天气预报。 4、由于月球没有大气干扰，清晰度极佳，是天文观测的好基地。 5、月面上温度变化十分剧烈。 因得不到大气和水分的调节，加上月球上的昼夜漫长（一昼夜为一个朔望月），况且月壤的热容量和导热率都很小，因此，月面上温度变化十分剧烈。白天，在太阳直射下，温度可高达+127℃，黎明前可下降到-173℃。登月考察证明，月球表面被一层平均约10cm厚的细沙粒层所覆盖。 6、月球上难以存在生命。 没有大气、没有水分、温度变化剧烈，因此，月球上难以存在生命。虽然在月球物质中已发现各种有机化合物，但目前在月面上没有任何证据表明存在有生命能力的有机体。 （十四）试论述月球的表面特征 由于月面对光的反射特性的差异，我们在地球上用肉眼观察月球，可看到月面上明暗不均的现象。当我们用望远镜观察月面时，则可清楚地看到高低不平的外貌，以及复杂的结构特征，其主要月貌类型有： 1、月陆 (1) 观察所见月表明亮部分称为“月陆”。 (2) 因为它的反照率较高，故月陆看起来比较明亮。 (3) 月陆是月面上的高地，为大面积的熔融结晶的岩石覆盖，是月球最古老的岩石，年龄约41-46亿年。 2、环形山（“月坑”） (!) 是月面上最显著的特征。 据统计，直径大于lkm的环形山总数约33000多个。最小的不到1m。最大的是月球南极附近的贝利环形山，直径为295km，可容纳整个海南岛。 (2) 天文学家认为，绝大多数环形山为陨星撞击而成，少数是火山造成。 大且复杂的环形山坑壁呈台阶状，中央有突起；年轻的环形山周围还保留有清晰的辐射状的溅射物，称“辐射纹”。月面上带有辐射纹的环形山约有50个，著名的有第谷环形山，其直径86km，有辐射纹12条，最长达3000km。 3、山脉 月面上有一些类似地球上的山脉，且借用地球上山脉名字来命名，如阿尔卑斯山脉、高加索山脉等。其中最长的亚平宁山脉，长1000km。在月球南极附近的山峰高达8000—9000m。 4、月海 (1) 肉眼所见月面上暗黑的区域称“月海”。 (2) 月海是月面上广阔的低平原，滴水均无。 (3) 已知的月海有22个，绝大部分分布在月球正面。 (4) 月海比月陆低2 5、月谷和月溪 (1) 月谷类似地球上的大裂谷。 (2) 较宽的大月谷多出现在月陆较平坦的地区。最长的月谷达 (3) 月面上的细小的月谷和月溪，在月陆和月海中均有发现。 月球的背面也有同正面一样的地形，只是“海”的面积较小，而环形山很多。 （十五）试论述地球自转的地理效应 1．天球的周日运动 （1）天球的周日运动是地球自转的反映。 人们把天球上的日月星辰自东向西的系统性视运动叫做天球的周日运动。“天旋”只是假象，实质就是“地转”，而现象与本质却有很好的对应关系。 天球周日运动的转轴(天轴)——是地轴的无限延长，天球周日运动的方向——是地球自转方向的反映，天球周日运动的周期——是地球自转周期的反映。 (2) 不同纬度的天体的周日运动 我们观察天体出没升降的状况都是相对于当地的地平面而言的。人们把地平面无限扩大与天球相交的大圆，称为地平圈。 在极点，地平圈与天赤道重合，天轴与地平圈垂直。天体的周日圈与地平圈(天赤道)平行，处在地平圈以上的天体，永不下落，称为恒显星；在地平圈之下的天体，永不可见，称为恒隐星。 在赤道上，天轴与地平圈重合，周日圈垂直于地平圈。天体从东方垂直升起向西方垂直落下，全部星体都有出没现象称为出没星。 在其他纬度地区天轴及周日圈均与地平圈斜交。仅有两个周日圈与地平圈相切，其中—个在地平圈之上，另一个在地平圈之下，在这两个周日圈以内的(即球冠上的)星体，分别为恒显星和恒隐星；在这两个周日圈之间的(即球台上的)星体均为出没星。 2、昼夜的交替 由于地球不停地自西向东旋转，使得昼夜半球和晨昏线也不断自东向西移动，这样就形成了昼夜的交替。有了昼夜的更替，使太阳可以均匀加热地球，创造了较好的生存环境，也使地球上的一切生命活动和各种物理化学过程，都具有明显的昼夜变化。 3、地球坐标的确定 地球表面地理坐标的确定，是以地球自转特性为依据的。在地球表面自转线速度最大的各点连成的大圆就是赤道，而线速度为零的两点则是地球的南、北极点；在地球内部自转线速度为零的各点连成的直线就是地轴。两极和赤道构成了地理坐标的基本点和基本圈。在此基础上，就可以确定地表的经纬线，从而建立地理坐标系统。 4．水平运动物体的偏转 地球自转，还导致地球上作任意方向水平运动的物体，都会与其运动的最初方向发生偏离。若以运动物体前进方向为准，北半球水平运动物体偏向右方，南半球偏向左方。 造成地表水平运动物体方向偏转的原因，是由于物体都受到一种惯性力的作用，力图保持自己的速率和方向。由于是法国数学家科里奥利（1792-1843）研究确认，后人将之称为科里奥利力，简称科氏力。地表水平运动物体的方向偏转，是受科氏力水平分力作用的结果，这个水平分力叫做地转偏向力。 地转偏向力的存在，对许多自然地理现象产生深远的影响。 （十六）试论述地球公转的地理效应 1．太阳的周年视运动 古人根据黄道上夜半中星（在黄道上与太阳成180°的恒星）自西向东的周年变化，推测太阳在黄道上的位置是自西向东移动的，并且大致日行一度。事实上，太阳的周年视运动是地球公转在天球上的反映： (1)太阳周年视运动的轨迹(黄道)。是地球轨道在日心天球上的投影，黄赤交角也正是地球轨道面与其赤道面夹角在天球上的反映。 (2)太阳在黄道上的不同位置。是地球在轨道上不同位置的反映，太阳视圆面最小时，表明地球恰她于远日点上；反之，则位于近日点上。 (3)太阳周年视运动的方向。是地球公转方向在天球上的反映，二者均为自西向东。 (4)太阳周年视运动的角速度。是地球公转角速度在天球上的反映。在近日点附近，地球公转角速度大，太阳周年视运动的角速度也大；反之，在远日点附近，二者角速度则变小。地球公转的角速度，可以通过每天测定太阳的黄经差导出(精确值，须用中星仪测定夜半中星的黄经差导出)。 (5)太阳周年视运动的周期。是地球公转周期在天球上的反映。在地心天球上，日心连续两次通过黄道上的同一恒星或春分点或同一个黄白交点的时间间隔，所对应地球的公转周期分别是：恒星年、回归年和食年。 2．四季的变化 (1)太阳回归运动与四季形成。 由于黄赤交角的存在，太阳在天球上自西向东沿黄道的周年视运动，必然导致太阳在南、北半天球(δ＝±23°26')之间，以回归年为周期作往返运动；与天球上太阳的南北运动相对应的则是：地球上太阳直射点在回归线之间(φ=±23°26')的南北往返运动；人们把这两种南北向的往返运动，统称太阳的回归运动。 太阳的回归运动是形成地球四季交替员根本的原因。本课程讨论的四季性质纯属天文四季。天文四季的形成，主要是由于地球上太阳直射点的回归运动，进而引起太阳高度以及昼夜长短两大天文因素的周年变化所导致的。 (2)正午太阳高度的周年变化 正午太阳高度表达式——定量说明太阳高度的纬度变化与季节变化： h＝90°-[φ-δ。] 使用此式时应注意：φ，δ。的取值均为北正南负。当h>0时，表示太阳在地平之上；当h<0时，表示太阳在地平之下(实为极夜现象)。 从公式可以推知正午太阳高度的纬度变化及季节变化有如下规律： 1) 无论任何季节，在纬度φ等于太阳赤纬δ。处的正午太阳高度h为最大值(90°)，自该纬度向两极方向降低。 2) 在半球范围内同一时刻，任意两地正午太阳高度之差等于这两地的纬度之差。 3) 任意地点正午太阳高度的年平均值等于该地纬度的余角。 4) 在[φ]≥23°26'的地方，正午太阳高度的年变化呈单峰型，极大极小值分别出现在二至日(北半球夏至最大，冬至最小；南半球反之)。 5) 在南北回归线之间，正午太阳高度的年变化呈双峰型。有两个极大值h＝90°，两个极小值：主极小值h＝66°34'-[φ]，次极小值h＝66°34'+[φ]。 (3) 昼夜长短的周年变化 昼夜长短的变化是产生季节变化的重要因素之一。出昼长表达式为： cost＝-tgφ tgδ。 上式中，t为半昼长，2t才是昼长。 当：(-tgφ tgδ。)＞1时为极夜现象。 当：(-tgφ tgδ。) ≤-1时为极昼现象。 从昼长表达式可推知，昼夜长短的纬度变化和季节变化有如下规律： 1) 当太阳的赤纬δ。为正值时(春分→秋分)，越北昼越长，越南昼越短；当太阳的赤纬δ。为负值时(秋分→春分)，越南昼越长，越北昼越短。 2) 春秋二分，全球昼夜平分，无纬度变化；冬夏二至，昼夜长短达到极值：夏至日，北半球昼最长，南半球昼最短；冬至日，南半球昼最长，北半球昼员短。 3) 赤道上，终年昼夜平分，无季节变化。 4) 无论何时，极昼极夜总是出现在φ＝±（90°-[δ。]）的纬线圈之内。 5) 昼长的年较差(一年中某地最长的白天与最短的白天的差值)，随着[φ]的增大而增大。 6) 任意纬度的昼长年平均值均为I2h。 (4)四季的划分 我国天文四季是以四立为季节的起点，以二分二至为季节的中点。因而，夏季是一年中白昼最长、正午太阳高度最大的季节；冬季是一年中白昼最短、正午太阳高度最小的季节；春秋二季的昼长与正午太阳高度均介乎于冬夏两季之间。我国四季的天文特征甚为显著。 西方天文四季的划分，更强调与气候四季的对应，以二分二至为季节的起点，四立为季节的中点。 3．五带的划分 太阳回归运动是地球五带形成的最根本原因。天文五带是所有自然地理要素纬度分带的基本因素。 (1) 南北回归线之间，有直射阳光，此处为热带； (2) 南、北极圈之内，有极昼极夜现象，分别为南、北寒带； (3) 南、北半球的极圈与回归线之间，既无直射阳光又无极昼极夜现象，分别为南、北温带。 五、读图题 （二）根据“赫罗图”简述其内涵 20世纪初，丹麦的赫兹普伦和美国的罗素，各自根据恒星的光谱型和绝对星等的关系，绘制了著名的“赫罗图”，又称“恒星光谱-光度图。它包含如下内涵： 1、“赫罗图”的纵坐标代表恒星的光度；横坐标代表恒星的光谱型或温度。 2、大多数恒星分布在左上方至右下方的一条狭长带内，其排列由光度大、温度高的O，B型星延续到光度小、温度低的K，M型星，形成一个明显的序列叫主星序，其上的恒星叫做主序星。 3、在图右上方，还集中了一些绝对星等为零等的G、K、M型星．叫做巨星。在巨星之上为光度更大的 4、在图左下方，是一些光度小、体积小、密度大的白色星，叫做白矮星。 5、赫罗图直观生动地反映了恒星光谱与光度之间的关系。 （三）认真熟悉银河系的结构 银河系的结构分银盘、核球和银晕三部分。 （四）认真熟悉太阳系示意图 （五）认真熟悉太阳视半径ρ☉、太阳线半径R☉、太阳视直径2ρ、日地距离a 1、太阳视圆面——在地球上看到光亮的太阳圆面。 2、太阳视直径——太阳视圆面对地球所张的角度，平均值为 3、太阳线半径R☉——太阳视半径所对应的太阳视圆面的半径。从图2.5中可求得：R☉＝a·sinρ☉=6.96× （六）认真熟悉月相成因图 （七）认真熟悉月影结构和日食类型图 （八）认真熟悉日食过程图 （九）认真熟悉二分、二至点 (4)黄道和春分点。如图2.34，地球的轨道平面无限扩大与天球相交的大圆，叫做黄道，是地球轨道的日心天球投影，它与天赤道有23° （十）认真熟悉天球的基本点和圈 (1)天顶和地平圈。过天球中心，垂直于观测者铅垂线的平面，与天球相交的大圆，叫做地平圈SWNE。铅垂线向上和向下延长，与天球的交点，分别叫做天顶(Z)和天底(Z’)。地平圈把天球分成可见天球（天顶Z所在半天球）和不可见天球（天底Z’所在半天球）。 (2)天极和天赤道。天轴(地轴的延长线)与天球的交点，叫做天极，与地球北极正对的为北天极(P)，与地球南极正对的是南天极(P')。通过天球中心与天轴垂直的平面和天球相交的大圆，叫做天赤道QWQ’E。天赤道把天球分成南、北两半球（分别为南天极P'、北天极P所在半球）。显然，天赤道平面同地球的赤道平面或者重合(地心天球)或者平行(日心天球)。 (3)天子午圈和四方点。通过天顶、天底和天极的大圆，叫做天子午圈Z P Z’ P'。它被P，P'分成两半，天顶所在的一半，叫做午圈PZQ SP'，天底所在的一半叫做子圈PNQ’ Z’P'。天子午圈与地平圈相交于北(N)、南(S)两点，其中北点靠近北天极，南点靠近南天极；天赤道与地平圈相交于东(E)、西(W)两点。东、南、西、北点代表当地的东南西北四个方向，叫做四方点（E、S、W、N）。天子午圈与天赤道相交于Q(上点)和Q’(下点)，它们分别位于可见天球和不可见天球。天体过天子午圈的瞬间叫中天，其中过午圈的瞬间为上中天，过子圈的瞬间为下中天。 （十一）认识五带的划分 |
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