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七年级科学地球与宇宙

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第三章 地球与宇宙

一、地球与地图

1、地球的形状,顾名思义,是“球”形的。不过,对于“球”形的认识曾经历了一个相当长的过程。公元前五六世纪,古希腊哲学家从球形最完美这一概念出发,认为地球是球形的。到了公元前350年前后,古希腊学者亚里士多德通过观察月食,根据月球上地影是一个圆形,第一次科学地论证了地球是个球体。我国战国时期哲学家惠施也早已提出地球呈球形的看法。1519年葡萄牙航海家麦哲伦率领的5艘海船,用3年时间,完成了第一次环绕地球的航行,从而直接证实了地球是球形的。从此,人们便一致把我们所在的世界称为“地球”。20世纪50年代后,科学技术发展非常迅速,为大地测量开辟了多种途径,高精度的微波测距、激光测距。特别是人造卫星上天,再加上电子计算机的运用和国际间的合作,使人们可以精确地测量地球的大小和形状了。通过实测和分析,终于得到确切的数据:地球的平均赤道半径为6738.14千米,极半径为6356.76干米,赤道周长和子午线方向的周长分别恼40075千米和39941千米。测量还发现,北极地区约高出18.9米,南极地区则低下24~30米。地球,确切地说,是个三轴椭球体。                         

2、在地球仪上,顺着东西方向环绕地球仪一周的圆圈,叫做纬线。纬线指示东西方向,都是圆,长度有长有短,赤道最长,往两极逐渐缩短,最后成一点。经线是地球仪上连接南北两极并同纬线垂直相交的线,也叫子午线。经线指示南北方向,呈半圆状,长度都相等。众多的经线和纬线如何区分?人们采取了给经线和纬线标定度数的方法,这就是经度和纬度。
经线的特点 几条重要的经线 纬线的特点 几条重要的纬线
1)经线指示南北方向;
2)所有的经线长度都相等;
3)两条正相对的经线构成一个经线圈,任何一个经线圈都能把地球平分为两半球。
1)0o经线(本初子午线),它是东经和西经的分界线。
2)西经20o和东经160o经线,是东西半球的分界线。
3)180o经线,是国际日期变更线。
1)纬线指示东西方向;
2)每条纬线都自成圆圈;
3)赤道是最大的纬线圈,从赤道向两极纬线圈越来越小,到了两极就缩小成一点。
1)0o纬线(赤道),是南北半球的分界线。2)南北回归线(23o26'),是太阳直射的最南、最北界线,是热带和温带的分界线。
3)南、北极圈(66o34')是有无极昼和极夜的分界线,是寒带和温带的分界线。


3、地图的三要素:比例尺、方问、图例。
(1)比例尺的大小与地图的详略。在同样的图幅上,比例尺越大,地图上所表示的实际范围越小,但表示的内容越详细,精确度越高;比例尺越小,则表示的范围越大,内容越简单,精确度越低。大范围的地区地图多选用较小的比例尺,如世界政区图、中国政区图等,小范围的地区地图多选用较大的比例尺,如平面图、军事图、旅游图等。
    比例尺的缩放:比例尺放大,用原比例尺乘以放大到的倍数。例如将l/10000的比例尺放大l倍,即比例尺放大到2倍,放大后的比例尺是1/5000,比例尺变大。比例尺缩小,用原比例尺乘以缩小到的倍数(分数倍)。例如将1/50000的比例尺缩小1/4,即比例尺缩小到3/4,缩小后的比例尺应为:(3/4)×(1/50000)=1/66500,比例尺缩小。
    缩放后图幅面积的变化:比例尺放大后的图幅面积=放大到的倍数之平方;如将比例尺放大到原图的2倍,则放大后图幅面积是原来的4倍;比例尺缩小后的图幅面积=缩小到的倍数之平方;如将比例尺缩小到原图的1/3,则图幅面积为原图的1/9。
   (2)地图上有三种定向方法:1)一般定向方法:无指向标的无经纬网的地图,上北下南,左西右东。2)指向标定向方法:有指向标的地图,指向标指示北方。3)经纬网定向方法:有经纬网的地图,经线指示南北,纬线指示东西。其中经纬网定向方法最为精确,在有经纬网的地图上辨别方向,首先要确定图上的经线是东经还是西经,纬线是南纬还是北纬。
   (3)地图上的图例和注记:看懂地图首先要熟悉图例和注记。

二、太阳和太阳系
   
1、在宇宙中,太阳只是一颗普通的恒星。但是,对地球来说,这颗恒星太重要了。没有它,地球上的生命就不会存在。太阳的光和热是人类赖以生存和活动的源泉。地球上的许多自然现象,都同太阳息息相关。太阳与地球之间的平均距离约为1.5亿千米。太阳的半径约为700000千米,是地球半径的109倍多。太阳的体积约为地球体积的130万倍。太阳同所有的恒星一样,是由炽热的气体构成的,主要分为氢和和氦。我们所能直接看到的是位于太阳表面的光球层。光球层比较活跃,温度约为摄氏六千多度,属于比较“凉爽”部分。在光球层的某些局部温度比较低,在可见光范围内这些部位就显得比其他地方黑暗,所以人们称之为“黑子”。光球层外外包裹着色球层,太阳能将能量通过色球层向外传递。这一层中有太阳耀斑,所谓耀斑是黑子形成前产生的灼热氢云。色球层之外是太阳大气的最外层日冕。日冕非常庞大,可以向太空绵延数百万千米,但只有在日全食时才能看到它。人们可以在日冕中看到从色球层顶端产生的巨大火焰“日珥”。在辐射光和热的同时,太阳也产生一种低密度的粒子流——太阳风。太阳风以每秒四百五十千米的速度向宇宙空间辐射。地球和其他某些行星的极光就是太阳风带来的。如果一段时间内太阳风异常强大,便形成了太阳风暴。太阳的磁场极其强大复杂,其范围甚至越过了冥王星轨道。
    太阳活动对地球的影响:当太阳上黑子和耀斑增多时,发出的强烈射电会扰乱地球上空的电离层,使地面的无线电短波通讯受到影响,甚至会出现短暂的中断。太阳大气抛出的带电粒子流,能使地球磁场受到扰动,产生“磁暴”现象,便磁针剧烈颤动,不能正确指方向。
    地球两极地区的夜空,常会看到淡绿色、红色、粉红色的光带或光弧,这就是极光。极光是带电粒子流高速冲进那里的高空大气层,被地球磁场捕获,同稀薄大气相碰撞而产生的。
    黑子——发生在光球层,周期11年,太阳活动强弱的标志
    耀斑——发生在色球层,周期11年,太阳活动最激烈的显示
   
2、太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统,太阳是太阳系的中心天体,它的质量占太阳系总质量的99.86%。太阳系中,其他的天体都在太阳的引力作用下,绕太阳公转。已知太阳系有九大行星。按照它们同太阳的距离,由近及远,依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。我们用肉眼可以看到的行星是:水星、金星、火星、木星和土星。另外的三颗行星:天王星、海王星和冥王星,要用较大的望远镜才能看到。在火星轨道和木星轨道之间,还有一个小行星带。这一带有成千上万颗小行星。太阳系的九大行星,除了水星和金星以外,都有卫星绕转。彗星是在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很小的天体,呈云雾状的独特外貌。著名的哈雷善星,绕太阳运行一周的时间为76年。1985年一1986年,在地球上人们曾观察到哈雷琶星的回归。流星体是行星际空间的尘粒和固体小块,数量众多。沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体,称为流星群。闯入地球大气圈的流星体,因同大气摩擦燃烧而产生的光迹,划过长空,叫做流星现象。未烧尽的流星体降落到地面,叫做陨星。其中石质陨星叫做陨石;铁质陨星叫做陨铁。

三、月球与月相
   
1、天然月球是地球唯一的卫星,是距离我们最近的天体。同地球相比,月球小得多。月球的直径约为地球直径的1/4;月球的体积为地球体积的l/49;月球的表面面积约为地球表面面积的1/14,比亚洲的面积还不一点;月球的质量约等于地球质量的1/81;月球的表面重力加速度很小,只相当于地球表面重力加速度的1/6。所以,登上月球的宇航员,穿着沉重的宇航服,拿着探测仪器,在月面行走还是轻飘飘的。由于月球引力小,保留不住大气,声音也无法传播,所以月球上是一个寂静无声、死气沉沉的世界。月球上既然没有大气层,当然就没有水汽,没有风、云、雨、雪等天气变化;昼夜温度差别别很大,白天在阳光直射的地方,温度可达127℃,夜晚则降到一183℃。月球上没有空气,没有任何形态的水,因此也就没有生命的存在。我们肉眼看到的月球正面的明亮部分,是月面上的山脉、高原,月球上暗黑的部分,是广阔的平原和低地。月面最显著的特征是坑穴和环形山星罗棋布。
2、在地球上看月亮,有时全部黑暗,这叫新月(朔);有时像镰刀,这叫蛾眉月;有时作半圆,这叫弦月;有时呈大半圆,这叫凸月;有时如一轮明镜,银光四射,这叫满月(望)。月球圆缺(盈亏)的各种形状,叫做月相。月球同地球一样,自己不发光,全靠反射太阳光而发亮。迎着太阳的半个球是亮的,背着太阳的半个球是暗的。由于日、地、月三者的相对位置,随着月球绕地球向东运行(同地球自转方向一致)而变化,就形成了新月一上弦月一满月一下弦月一新月的月相周期性更迭。月相变化的周期为29.53日。

月相 同太阳升落比较 月升 月落 夜晚见月情形
新月 同升同落 清晨 黄昏 彻夜不见
满月 此升彼落 黄昏 清晨 通宵可见
*上弦月 迟升后落 正午 半夜 上半夜西天
*下弦月 早升先落 半夜 正午 下半夜东天

四、日食、月食
    1、地球绕着太阳旋转,月球绕着地球旋转,并随着地球绕太阳旋转。当月球走到太阳和地球之间,如果太阳、月球、地球正好处在或接近一条直线时就会把太阳遮住而发生日食。同样,当月球走至地球背向太阳一面,如果太阳、地球、月球正好处在或接近一条直线时,也就是月球走进地球本影里,而发生月食。
    日食共有三种,即:日偏食、日环食和日全食。月球遮住太阳的一部分叫日偏食。月球只遮住太阳的中心部分,在太阳周围还露出一圈日面,好像一个光环似的叫日环食。太阳被完全遮住的叫日全食。这三种不同的日食的发生跟太阳、月球和地球三者相互变化着的位置有关,并且也决定于月球与地球之间的距离变化。月球比太阳小得多,它的直径大约是太阳直径的四百分之一,而月球与地球间距离也差不多是太阳与地球间距离的四百分之一,所以从地球上看,月球与太阳的圆面大小差不多相等,因而能把太阳遮住而发生日食。
   在农历十五、十六,月球运行到和太阳相对的方向。这时如果地球和月球的中心大致在同一条直线上,月球就会进入地球的本影,而产生月全食。如果只有部分月球进入地球的本影,就产生月偏食。当月球进人地球的半影时,应该是半影食,但由于它的亮度减弱得很少,不易察觉,故不称为月食,所以月食只有月全食和月偏食两种。月食都发生在望(满月),但不是每逢望都有月食,这和每逢朔不都出现日食是同样的道理。在一般情况下月球不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,因此,一般情况下就不会发生月食。每年月食最多发生3次,有时一次也不发生。

五、天体和天体系统
    1、人们为了便于认识恒星,把天球分成若干区域,这些区域称为星座。每个星座中的恒星,人们曾把它们联成各种不同的图形。我们根据这些图形,就能辨认不同的星座以及星座中的恒星。按照国际上的规定,全天分成88个星座。
   在星空中,人们可以看到,在北天极的周围,有大熊、小熊和仙后三个星座。大熊星座和小熊星座的主要恒星都是七颗,排列成勺子的形状。仙后星座有五颗亮星,它们排列成W的形状。在北半球的中高纬度,这三个星座都是终年可见的。在北半球的中纬度,九月初的21时左右,天顶附近有天琴座(其中有织女星)十天鹅座和天鹰座(其中有牛郎星)。
    2、宇宙间的天体都在运动着。运动着的天体因互相吸引和互相绕转,而形成天体系统。天体系统有不同的级别。月球和地球构成地月系。地月系的中心天体是地球,月球围绕地球公转。地球和其他行星都围绕太阳公转,它们和太阳构成高一级的天体系统。这个以太阳为中心的天体系统,称为太阳系。太阳系又是更高一级天体系统——银河系的极微小部分。银河系中像太阳这样的恒星就有2000多亿颗。银河系主体部分的直径达7万光年。在银河系以外,人们又观测到大约10亿个同银河系类似的天体系统,我们把它们叫做河外星系,简称星系。目前,天文学上把银河系和现在所能观测到的河外星系,合起来叫做总星系。它是现在所知道的最高一级天体系统,也是目前人们所能观测到的宇宙部分。

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