《地球概论》上课提纲.docx

1、地球概论上课提纲地球概论上课提纲第一节 地理坐标一、经线和纬线 地理定位的需要二直线相交于一点。每一地点都可看作特定的经线和纬线的交点。 经线和纬线都是地面上的圆：大圆：同一球面上最大的圆。其圆心即为球心。小圆：大圆以外的圆统称小圆。 纬线垂直与地轴的平面同地球相割而成的圆：纬线（parallel）相互平行，大小不等；赤道（equator）是纬线中唯一的大圆，分全球为南北两半球 经线通过地轴的平面同地球相割而成的圆：经线都是大圆（通常指他的半圆），都在两极相交，大小相同；本初子午线（prime meridiam），通过英国伦敦格林尼治天文台的经线（1884年确定）。 地球上的方向；南北方向（经

2、线方向），有限方向；东西方向（纬线方向）无限方向；理论上亦东亦西；实际上非东即西。 地面上的距离（略）二、经度和纬度 是经线和纬线的“编号”，其本身代表一种角度； 纬度一地相对于赤道平面的南北方向和角距离；纬度是线面角，即本地垂线与赤道平面的交角纬度在本地经线上度量，南北纬各分90。 经度本地子午面相对于本初子午面的东西方向和角距离。经度是两面角，本初子午面为起始面；本地子午面为终止面。经度通常在赤道上度量。东西经各分180。 经（纬）度与经（纬）线_经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；_经线即等经度线；纬线即等纬度线。 地理坐标_一地的经度和纬度相结合，叫做该地的地理坐标。_同地理坐标相联系

3、的有三个大圆：赤道（横轴）、本初子午线（纵轴）和本地子午线。_书写时按惯例：先纬度，后经度；数字在先，符号在后。第二节 天球和天球坐标一、天球和天穹 天球以地心为球心，半径任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具。是整球和圆球；分地心天球和日心天球。 天穹地平以上的半个天球是半球和扁球。 天球上的圈和点：天球的主要大圆：地平圈通过地心且垂直于当地铅垂线的平面无限扩大、同天球相割而成的天球大圆。天赤道地球赤道平面无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。分天球为南北两半球。黄道地球公转轨道平面无限扩大同天球相割而成的天球大圆，即太阳周年运动的视路线。大圆的极点：地平圈的两极天顶（Z）和天底（Z）天赤道

4、的两极天北极（P）和天南极（P）黄道的两极黄北极（K）和黄南极（K）大圆的交点： 天赤道交地平圈东点（E）和西点（W）黄道交天赤道春分点（）和秋分点（）大圆的大距点：地平圈对于天赤道南点（S）和北点（N）；天赤道对于地平圈上点（Q）和下点（Q）黄道对于天赤道夏至点（）和冬至点（）天赤道对于黄道无名点。 天球上的方向和距离 方向：地球上方向的延伸。东西方向：俯视，逆钟向为东，仰视，逆钟向为西距离：只有角距离二、天球坐标 天球坐标系的一般模式以基圈、始圈和终圈构成一球面三角形（三顶点为极点、原点和介点）。纵坐标即纬度。横坐标即经度。 地平坐标系用途：表示天体在天空（观测者天球）中的高度和方位。圆圈

5、系统：地平圈、子午圈和卯酉圈。基本要点：基圈地平圈。原点南点；始圈午圈纬度高度，90经度方位，0360，自南点沿地平圈向西度量。 第一赤道坐标系（也称时角坐标系）用途：用于时间度量。圆圈系统：天赤道、子午圈和六时圈。基本要点：基圈天赤道原点上点；始圈午圈纬度赤纬，90经度时角（经圈改称时圈），0h24h，自上点沿天赤道向西度量（为使天体的时角“与时俱增”） 第二赤道坐标系（地理坐标系的摹制品）用途：表示天体在天球上的位置。圆圈系统：天赤道、二分圈和二至圈。基本要点：基圈天赤道原点春分点；始圈春分圈纬度赤纬（同第一赤道坐标系）经度赤经，0h24h，自春分点沿天赤道向东度量（为使天体按其赤经次序相

6、继中天，且此刻其赤经即为当时的“恒星时”）。 黄道坐标系用途：表示日月行星的位置及其运动圆圈系统：黄道、无名圈（通过春分点的黄经圈）和二至圈。基本要点：基圈黄道原点春分点；始圈无名圈纬度黄纬，90经度黄经，0360，自春分点沿黄道向东度量（为使太阳的黄经“与时俱增”）。 各种天球坐标的区别地平坐标系和第一赤道坐标系：始圈相同（午圈），但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角。二者的具体差异与当地的纬度有关。仰极高度体现地平系统与第一赤道系统的关系：仰极高度天顶赤纬当地纬度第一赤道坐标系和第二赤道坐标系：基圈相同（天赤道），因而有共同的纬度（赤纬）；但始圈不同，因而时角不同于赤经。二者的具

7、体差异与当时的恒星时有关。恒星时即春分点的时角，或上点的赤经。天体赤经天体当时时角当时恒星时补充教材 怎样识星一、星区划分 按赤经分全天为四大星区，每区跨赤经6h各个星区的中央赤经分别为0h，6h，12h，18h（即春分圈、夏至圈、秋分圈和冬至圈）。每个星区各以其主要拱极星座命名：即仙后星区，御夫星区，大熊星区和天琴星区。简称后，御，熊，琴， 精选20个著名星座 突出15颗头等明星二、星空的季节变化 太阳分别于春夏秋冬四季，穿越后御熊琴四大星区：太阳莅临的星区，偕日升落，成为该季不可见星区；与太阳相对的星区（黄经相隔180度），随太阳此起彼落，成为彻夜可见星区。太阳的东临星区，迟太阳西落，前半

8、夜见于西天；太阳的西临星区，先太阳东升，后半夜见于东天。星 区季 节春夏秋冬不可见星区仙后御夫大熊天琴前半夜可见星区御夫大熊天琴仙后可见星区大熊天琴仙后御夫后半夜可见星区天琴仙后御夫大熊 若以黄昏时的西落星区为准，那么，星空的季节变化为：春御夏熊秋琴冬后三、星空推算 昼夜交替与星空轮转：昼夜以24小时（太阳日）交替；星空以23小时56分（恒星日）轮转。 两种时间：钟表走时按太阳周日运动设计，钟表时刻总是同太阳在天空中的位置相对应；恒星时的钟点，直接指示中天恒星的赤经。 恒星时与太阳时的差异：恒星时以春分点上中天（过午圈）为零时；太阳时则以太阳下中天（过子圈）为零点。二者时角相差12h。恒星时比

9、太阳时逐日加快4分钟。 恒星时的简易推算：每年秋分（9月23日），太阳时与恒星时时刻相同；自秋分次日起，把钟表逐日加快4分，即得任何日期和时刻的恒星时，从而可知当时中天的星区。第二章 地球的宇宙环境何谓宇宙？（两种宇宙观）哲学宇宙：宇宙无限空间无穷：无边无际（没有边界、形状和中心）时间无尽：无始无终（没有起源、年龄和寿命）科学宇宙：宇宙有限（指总星系=星系团=星系群=河外星系+银河系）时间上有起源空间上有边界 宇宙如何形成？大爆炸宇宙学 地球的宇宙环境是指什么？第三节 恒星和星系一、恒星1. 恒星及其自行“恒星”的本义恒星自行2. 恒星的发光和光谱 恒星的发光恒星演化史上某个阶段的现象要有巨大

10、的质量 恒星的光谱不同光谱型反映恒星温度的高低光谱中的吸收线和发射线反映恒星的化学组成。（恒星的化学组成大同小异，主要元素是氢）3. 恒星的亮度和光度 星等视星等（m）和绝对星等（M）视星等是亮度等级；绝对星等是光度等级星等愈小，亮度愈大；星等以等差级数递减，亮度以等比（R）级数增大。R1001/5 lgR=(1/5)lg100=0.4 R2.512标准距离（10秒差距）下的视星等为绝对星等。（光源的视亮度与其距离平方成反比） 天文学的距离单位天文单位（即日地平均距离，用AU表示）、光年、秒差距。1秒差距206,265 AU。大多数的恒星的Mm。4. 恒星的多样性单星、双星、星团稳定恒星；变星

11、、新星、超新星。赫罗图（光度光谱型图）主序星、白矮星、巨星、超巨星脉冲星、中子星。二、星系（银河系）1. 银河系 同一事物的两个不同图象银河系是以银河命名的星系（形似圆盘）银河是银河系在天球上的投影（环天光带） 银河系总质量约1400亿太阳质量星数：12千亿颗。 银河系结构圆盘体（直径10万光年）和银晕；核球和银盘；银核和银心。2. 太阳在银河系中的位置和运动 太阳的位置位于银道面附近距银心约3万光年 太阳绕转银心速度：250km/秒周期：2.5亿年第四节 太阳和太阳系一、太阳1、太阳的距离、大小和质量距离：149,600,000 km（即天文单位，用AU表示）大小：半径约70万km（地球半径

12、的109倍）地平视差和视半径根据距离和视半径推算线半径质量：1.9891030 kg（约为地球质量的33万倍）2、太阳的热能、温度和热源a. 太阳热能太阳常数：8.16 J/cm2min平均距离，太阳直射，大气界外。太阳辐射热能总量：3.8261026 J/S。地球所得：1.741017 J/S（占22亿分之一）b. 太阳温度根据太阳辐射热量数量推算称有效温度。根据太阳辐射光谱测定称辐射温度。（两种推算所得数据十分接近）太阳光球温度：5,770 K；太阳中心温度：15,000,000 K； 日冕温度：1,500,000 K。c. 太阳热源产生过程：热核反应（氢核聚变为氦核）产能方式：质量转化为

13、能量：E=mc2 （E能量J，m质量kg，c光速m/s）产能中心：在太阳核心。3、太阳大气可以直接观测的外部层次光球：太阳大气的低层，厚约500km色球：太阳大气的中层，厚约2000km日冕：太阳大气的外层，厚约太阳半径的几倍至十几倍4、太阳活动太阳大气各种变化的总称（太阳“天气变化”）黑子：太阳明亮光盘上的 暗色斑点，温度略低（约4500K）；盛衰周期（太阳活动周期）为11a；公元1997年起，太阳黑子活动开始进入第23号的11年周期。（黑子乃扰动太阳的明显标志，各种变化皆与黑子同步起落）耀斑：扰动太阳的主要标志，对地球影响最强烈：磁暴、电离层干扰、极光。二、太阳系1、太阳系的发现（略）2、太阳系的组成水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。除水星和金星外各伴有卫星。以地球轨道为界，分地内行星和地外行星；以小行星带为界，分内行星和外行星。类地行星和类木行星（按行星物理性质分类）类地行星：水星、金星、地球、火星