考点一、太阳系的组成
1.太阳系的组成
八大行星、矮行星、小行星、卫星、彗星、流星体等天体共同构成了太阳系。
2.太阳系的基本情况
(1)太阳:太阳系的中心天体是太阳,质量占太阳系总质量的99.86%,是太阳系中体积和质量最大的天体。其他天体都绕太阳公转。
(2)八大行星:太阳系中的行星是直接围绕太阳转动的球状星体,按距太阳由近及远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。它们都以自西向东的方向绕太阳公转。
(3)小行星带:在火星轨道和木星轨道之间有大量的小行星分布,称为小行星带。
3.太阳系的观测
早在17世纪,伽利略就开始用望远镜对太阳系进行观测,逐步揭开了太阳系神秘的面纱。如今,天文学家不仅利用现代望远镜在地球上进行观测,还把望远镜置于太空中观测,甚至发射航天探测器对太阳系中的行星进行更深入的探索。人类对太阳系的认识已经进入了一个崭新的时代。
考点二、太阳
(一)概况:太阳是离地球最近的恒星。它是一颗自己能发光和发热的气体星球。
(二)作用:对地球来说,太阳是最为重要的天体。太阳是人类和其他生物生存和活动的能量源泉,也是地球上许多自然现象产生和变化的决定者。它用自身的光和热为地球表层和人类的活动提供了最重要的能量,地球上的生物和太阳息息相关。
(三)基本数据
日地平均距离 | 约为1.5亿千米 |
直径 | 约为140万千米 |
表面温度 | 约6000℃ |
中心温度 | 高达1500万℃ |
体积 | 为地球的130万倍 |
质量 | 为地球的33万倍 |
(四)太阳大气层
太阳是一个由炽热气体组成的球体,我们平时所看到的是太阳的大气层。太阳大气层从里到外可分为3层,依次为光球层、色球层和日冕层。
(1)光球层:光球层厚约500千米,我们所见到的太阳可见光,几乎全是由光球层发出的。
(2)色球层:位于光球层外部,呈玫瑰色,厚度约几千千米,只有在日全食时或用特殊望远镜才能观测到。
(3)日冕层:色球层之外为日冕层,它温度极高,延伸到几倍甚至几十倍太阳半径外。日冕物质非常稀薄,但温度非常高,可达200万℃以上。日冕也只有在日全食时或用特制的日冕仪才可以观测到。(亮度太小,无法用肉眼直接观测)。
(五)太阳活动
太阳表面经常发生变化,这些变化通称为太阳活动。常见的太阳活动有太阳黑子、耀斑、日珥、太阳风等。
(1)太阳黑子:人们把太阳光球层上的许多黑班点称为太阳黑子。太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大涡旋,因为其温度比太阳的光球层表面其他地方温度要低,所以看上去像一些黑斑点。太阳黑子的多少和大小,往往作为太阳活动强弱的标志。
(2)耀斑:发生在色球层上的一些突然增亮的斑块。耀斑爆发时,会释放出巨大的能量。是一种最剧烈的太阳活动,周期约为11年。发生在色球层中,所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是日面上(常在黑子群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀。耀斑爆发时会释放出巨大的能量。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气发生剧烈碰撞,干扰电离层,使它失去反射无线电短波的功能。此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。
(3)日珥:日珥是突出在日面边缘外面的一种太阳活动现象。它比太阳圆面暗弱得多,在一般情况下被地球大气所散射的太阳光淹没,不能被直接看到。日珥通常发生在色球层,它像是太阳“耳环”一样。
(4)太阳风:日冕层发射出的带电粒子流,称为太阳风。在南极和北极附近,这些粒子可以进入地球大气层,撞击地球大气中的气体分子,并使这些分子发光,产生极光现象。
6.太阳黑子的活动周期
太阳黑子的活动周期约为11年。黑子数最多的那一年,称为太阳活动峰年;黑子数极少的那一年,称为太阳活动谷年。国际上规定从1755年起算的黑子周期为第1周,从2009年开始为第24周。
7.太阳活动的影响
太阳活动对地球的影响很大。例如,耀斑增强时地球上的短波通信会受到明显影响。太阳黑子、耀斑活动增强时,人们需要用各种防晒措施来避免太阳光中过强的紫外线对皮肤的损伤。
太阳大气层情况及太阳活动对地球的影响如下表:
由内到外 | 最内层 | 中间层 | 最外层 |
名称 | 光球层 | 色球层 | 日冕层 |
太阳活动 | 太阳黑子 | 日珥、耀斑 | 太阳风 |
对地球的影响 | 会导致紫外线增强或气候异常,危害人类身体健康 | 会影响地球的无线电短波通信 | 会导致“极光”的产生 |
8.太阳活动的观测
我们可以使用加滤镜的天文望远镜或涂黑的玻璃等观测太阳黑子,也可以通过科普书籍或相关的网站收集与太阳活动相关的资料,进-步了解太阳活动对地球的影响。
9.学习使用天文望远镜
一般天文望远镜是一种可以增大单位面积上的光强,从而使得可以观察遥远的、更为暗弱的天体和更多的细节的工具。
【能力拓展】太阳的大气有三层,分别为光球层、色球层、日冕层,但是三层之间没有明确的界线。
平时我们看到的太阳是一个光亮的圆盘,实际上就是光球层。
太阳是距离地球最近的恒星;其表面温度约为6000℃,中心温度高达1500万℃;一般我们看到的是太阳的光球层;太阳不是空心的,它是一个由炽热气体组成的球体。
从里到外太阳的大气层具有亮度减小、密度减小、厚度增大、温度升高的变化特点。
太阳黑子并不黑,只是温度比周围温度低。
考点三、行星及其卫星
1.行星、卫星的含义
(1)行星:太阳系中的行星是直接围绕太阳转动的球状星体。人类很早就用肉眼观察到了水星、金星、火星、木星和土星等行星。
(2)卫星:是围绕行星、矮行星、小行星转动的天体。
2.太阳系中八大行星的特征
(1)运动特征:太阳系中八大行星大致都在同一平面的近似圆形的椭圆形轨道上,沿着同一方向绕太阳公转。除金星外,其他行星的自转方向和公转方向相同,都是自西向东。
(2)形态特征
虽然和太阳相比,行星的体积都很小,但是八大行星的体积、质量和外观有很大的差异。尽管木星、土星、天王星和海王星要比地球和其他行星大很多,但它们与太阳相比,仍然很小。假定地球的质量和体积为1个单位,太阳系其他行星相对于地球的质量和体积的数值见下表:
八大行星相对于地球的质量和体积
行星 | 水星 | 金星 | 地球 | 火星 | 木星 | 土星 | 天王星 | 海王星 |
质量 | 0.05 | 0.82 | 0.11 | 317.89 | 95.18 | 14.63 | 17.15 | |
体积 | 0.056 | 0.856 | 1 | 0.15 | 1316 | 745 | 65.2 | 57.1 |
3.八大行星
(1)水星
水星是太阳系中离太阳最近的行星,比地球的卫星——月球大不了多少,也是质量最小的行星(约0.05个地球质量)。它没有天然的卫星,没有空气,布满了环形山。由于离太阳比较近且没有空气,水星表面昼夜温度变化很大。
(2)金星
又名“太白金星”“启明星”,是太阳系中唯一逆向自转的行星。金星的质量、体积与地球相似(约0.82个地球质量)。金星是一颗固体星球,表面有非常厚的大气,主要成分是二氧化碳。它也没有天然的卫星。金星是颗炙热的行星,表面的平均温度约460℃。
(3)地球
①地球是太阳系中唯一一颗表面上有液态水存在的行星,水改变着地表的形态。地球上有大气层,大气中富含氧气;供人类及其他生物生存所需。
②地球是当今人类已知的星系中唯一能够孕育和支持生命的星球。
(4)火星
①火星的直径约为地球的一半,自转轴倾角、自转周期与地球相近、公转周期是地球的两倍。
②火星上的大气成分以二氧化碳为主,非常稀薄。火星表面温度变化范围约为-140℃~20℃。
③科学家观测到火星上有一些巨大的峡谷,以及一些很像古代海岸线的地貌特征,由此推断,很久以前火星表面可能有大量流动的液态水。
④火星探测器发现火星南极冰冠有部分退缩,科学家认为这是因为大量水被冻结在火星地表下面
⑤火星的表面覆盖着一层氧化铁,因此,火星看上去呈橘红色,又被称为“红色行星”。
(5)木星
①木星是太阳系中体积最大、质量最大、自转最快的行星。它的质量是太阳的千分之一,是太阳系中其他七大行星质量总和的2.5倍。
②木星是一个气态巨行星,主要由氢气和氦气组成。自伽利略观测到木星的四颗卫星以来,天文学家又发现了许多颗卫星绕着木星转动。
(6)土星
①土星是太阳系中的第二大行星,也是太阳系中唯一密度小于水的行星。
②土星与木星一样,有一层由氢气和氦气组成的大气层。在八大行星中,土星有着壮观的光环,光环由绕土星运转的碎块和微粒组成。土星最大的卫星“土卫六”比水星还大。截至2023年12月的观测结果表明,土星的卫星数量已达100多颗。
(7)天王星
①天王星的体积在太阳系八大行星中排名第三,质量排名第四,几乎横躺着围绕太阳公转,拥有卫星。其大气的主要成分是氢气、氦气、甲烷。
②天王星是太阳系内大气层温度最低的行星,最低温度约为-224℃。
③天王星是人类使用望远镜发现的第一颗行星。
(8)海王星
①海王星是太阳系中离太阳最远且寒冷的蓝色大行星,大气层以氢气和氦气为主,有微量的甲烷。
②海王星被称为“笔尖下发现的行星”。人们观测到的天王星轨道与用牛顿理论计算出的结果有偏差,于是,两位年轻的天文学者根据天王星的观测资料和牛顿理论,各自独立计算出这颗“新行星”的运行轨道,天文学家在预测位置观测到了这颗行星,命名为海王星。
考点四、小行星和彗星
1.小行星
(1)含义:小行星是指太阳系中类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体。
(2)小行星带:太阳系中数以万计的小行星,大部分集中在火星和木星之间,形成了小行星带。小行星的运行轨道一旦发生变化,就有可能被行星俘获并发生剧烈的撞击。
(3)第一颗由中国人发现的小行星:我国天文学家张钰哲于1928年发现的一颗小行星,被命名为“中华”,这是第一颗由中国人发现的小行星。
2.彗星
(1)含义:彗星是指亮度和形状会随着与太阳距离的变化而变化,并围绕太阳运动的天体。
(2)组成:彗核、彗发、彗尾(朝向:背向太阳)三部分。
①彗核:由岩石碎片、固体微粒和水结成的“冰球”。
②彗发:接近太阳时,彗核的冰物质受阳光照射变成气态物质,形成彗发。
③彗尾:受太阳风的“吹拂”,彗发中的气态物质被“吹”成长长的彗尾。
(3)运动:绕太阳公转(彗尾的朝向始终背对着太阳),遇到太阳风,离太阳越近,彗尾越长。也就是说,扫帚尾巴越明显,说明太阳风越强。
(4)哈雷彗星
①发现:彗星曾被视作一种神秘的现象。英国天文学家哈雷在对彗星轨道的研究中,运用牛顿理论计算它们的轨道,发现1531年、1607年、1682年出现的这三颗彗星的轨道是一样的。由此他推断,这三次出现的彗星应是同一颗星,其绕太阳运行的周期约为76年,并预言它将于1758年底或1759年初再次出现。1759年3月,这颗彗星果然又出现了。人们把这颗彗星叫作哈雷彗星。哈雷彗星的发现,显示出科学理论的强大预测能力。
②我国古代的观测发现:其实,我国早在公元前613年就有关于哈雷彗星的记载。历史文献研究表明,我国古人曾经记录了10个世纪中,哈雷彗星每次出现的时间,但由于哈雷彗星76年才出现一次,因此,他们无法关联这些现象来证明多次看到的是同一颗彗星。
(5)彗星的撞击
彗星在绕太阳运行时,如果跟行星相撞,会发生剧烈的撞击。1994年,苏梅克—列维9号彗星以2.1×10⁵km/h的速度撞击木星。撞击后,木星表面升起宽阔的尘云,高温气体冲至1000km的高度,并在木星上留下了地球般大小的痕迹。
3.流星体、流星现象、陨星、陨石
(1)流星体:太阳系中有许多绕太阳公转的固体小块,叫流星体。
(2)流星现象:流星体在闯入地球大气层时,与大气摩擦、燃烧、发光而划亮夜空的现象,称为流星现象。
(3)陨星:没有烧尽的流星体降落到地球表面,叫陨星。
(4)陨石:主要由岩石构成的陨星叫陨石,其他还有陨铁。