师:同学们,今天我们来学习高一地理必修一第一节地球的宇宙环境。请把课本翻到第二页,看图1.1,这是中国风云四号气象卫星拍摄的地球。我们能看到蓝色的海洋、黄绿色的陆地和白色的云。我国载人飞船首位航天员杨利伟回忆说,地球太漂亮了,漂亮得无可比拟。再看1990年旅行者1号探测器在61亿公里外转身回拍的地球照片,它只是一个毫不出奇的小点,我们的家园、我们的一切,说到底都只是一粒悬浮在阳光中的微尘。
那么,地球真的会发光吗?如果不会,从太空中看到的地球为什么是明亮的?这与它在宇宙中所处的位置又有什么关系呢?通过本节学习,我们将找到答案。
本节内容主要包括两部分:一是地球的宇宙环境,二是行星地球。在地球的宇宙环境部分,我们要说出天体的概念和类型,了解天体系统的层级结构;在行星地球部分,我们要知道地球在宇宙中的位置,描述地球的宇宙环境,说出行星地球的普通性和特殊性。
我们先来了解什么是天体。课本对天体的定义是宇宙间物质存在的形式,比较抽象。我们看看天空中有哪些天体:图片中央偏右发光的带是银河;地球唯一的天然卫星是月球;能看到两颗行星,土星和木星,土星有美丽的光环,木星是太阳系中最大的行星;已落到地平线下的太阳,是距离我们最近的恒星;银河中还有礁湖星云,它是银河系中距离我们4000 - 6000光年的星云,呈云雾状,主要物质是氢。
背景照片是猎户座大星云,它是北半球大部分地区能见到的最亮星云。恒星是由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体,比如太阳,它是离我们最近的恒星。行星是在椭圆轨道上环绕恒星运行的接近球状的天体,本身不发光,靠反射恒星的光发亮。卫星环绕行星运转,本身也不发光,月球就是地球的天然卫星。彗星属于小天体的一种,在接近太阳时亮度增加,并可能生长出彗尾,比如我们去年2020年拍摄到的新智慧星。
现在大家对天体的定义和类型有了初步认识,那天体和天体之间是什么关系呢?宇宙中的天体都在运动着,比如行星被恒星吸引,围绕恒星运转,卫星被行星吸引,围绕行星运转。天体间相互吸引和绕转就形成了天体系统。
天体系统有不同级别,按照地球所处的天体系统,从低到高依次是地月系、太阳系、银河系、可观测宇宙,可观测宇宙范围大约是137亿光年。光年是计量天体间距离的单位,一光年大约是94605亿千米,银河系直径大约是10万光年,地球到月球的平均距离大约是38万千米,大家感受一下不同天体层级间天文数字的空间尺度差异。
具体来说,地球和月球构成地月系,与其他行星系统和太阳构成太阳系。太阳与其他恒星系统构成银河系,银河系与河外星系构成总星系。
书本第四页有个活动,我们可以开展简单的天文观测活动,天文学家的重要日常工作之一就是观测,天文爱好者也可以用肉眼或望远镜观测月相、日食、月食、流星雨等天文现象,但观测太阳时要保护好眼睛。
我们以月相观测为例,观测前要准备好指南针和观测记录表。第一,选择视野开阔的地方,用指南针确定东南西北方向,选地面标志性建筑物给月球水平方位做参考;第二,用拳头估算月球高度角,水平伸出一只手臂作为0度角高度基准面,握拳,上面叠放一只手的拳头高度角约10度,保持手臂稳定,依次抽出下面的手叠放在上面,直到视线、拳头和月亮重合,据此估算月球高度角。然后开始记录月亮的位置和形状,傍晚日落出现月牙时,在观测表上记录形状和观测时刻。接下来两个星期,每天同一时刻观测并记录、描绘。比如每天19点绘制当天月相。总结观测结果时要注意:一是月亮在天空中的位置逐日变化,每天比前一天更偏向东方;二是总结月亮形状的逐日变化,从五月初三到五月初八月相会逐渐趋向满月。
