1、4/12/2022.1地球與空間地球與空間4/12/2022.2 地球與空間科學地球與空間科學是教育部師范司制定的高等是教育部師范司制定的高等師范院校小學教育專業（本科）培養計劃中的一門師范院校小學教育專業（本科）培養計劃中的一門60學時課程的名稱，教育部沒有對此給出相應的課程標學時課程的名稱，教育部沒有對此給出相應的課程標準，高等教育出版社也沒有關于這門課程涵蓋范圍的準，高等教育出版社也沒有關于這門課程涵蓋范圍的指導性意見，而指導性意見，而“地球與空間科學地球與空間科學”又是一個特別大又是一個特別大的題目。的題目。 “地球科學地球科學”現在已包含大氣、地質、地理、水現在已包含大氣、地質、地理

2、、水科學和地球物理、地球化學等一級學科。科學和地球物理、地球化學等一級學科。“空間空間”（space）的含義也很廣，包括宇宙空間、地球表層空）的含義也很廣，包括宇宙空間、地球表層空間、小型空間和微觀空間等。間、小型空間和微觀空間等。課程簡介課程簡介4/12/2022.3第一章第一章人類對宇宙和地球認識及發展人類對宇宙和地球認識及發展 第一節第一節 直觀天象及其觀測直觀天象及其觀測 第二節第二節 探索宇宙探索宇宙 第三節第三節 地球認識的深化地球認識的深化4/12/2022.4一、人眼中的宇宙一、人眼中的宇宙二、天體在天球上的位置和運動二、天體在天球上的位置和運動三、三、“天球儀天球儀”四、星空

3、季節變化及其成因四、星空季節變化及其成因五、星空觀測五、星空觀測第一節第一節 直觀天象及其觀測直觀天象及其觀測4/12/2022.5一、人眼中的宇宙一、人眼中的宇宙中國古人眼中的宇宙中國古人眼中的宇宙（天圓地方）（天圓地方）古人云：天圓如張蓋，地闊如棋盤。古人云：天圓如張蓋，地闊如棋盤。地是一塊平板，天是一個蓋子。地是一塊平板，天是一個蓋子。西方：上帝創造了世界西方：上帝創造了世界從地心說到日心說從地心說到日心說地球甚至太陽在宇宙中都十分渺小。地球甚至太陽在宇宙中都十分渺小。人們對客觀世界的認識在發展。人們對客觀世界的認識在發展。4/12/2022.6l1.地平l地球上過觀測者并與鉛垂線垂直的

4、平面。4/12/2022.7l2.天球l在晴朗的夜晚，仰望天空，眼前像有一個半球形的夜幕天穹，上面點綴著無數閃爍改變的明星，感覺自己仿佛是處在這個天穹的中心，這就是人們對“天球”的印象，天文學家為了研究天體的位置和天體的運動引入了“天球“的概念。l天球是一個假想的球，它是以觀測者（或地心、日心）為中心，以無窮遠為半徑的球，所有天體都投影在這個球面上。4/12/2022.84/12/2022.94/12/2022.104/12/2022.114/12/2022.124/12/2022.13天球的透視天球的透視4/12/2022.144/12/2022.154/12/2022.16l3.天球上的天

5、體l天體是指宇宙空間的物質的存在形式。天體的集聚，從而形成了各種天文狀態的研究對象。l如在太陽系中的太陽、行星、衛星、小行星、彗星、流星、行星際物質，銀河系中的恒星、星團、星云、星際物質，以及河外星系、星系團、超星系團、星系際物質等。通過射電探測手段和空間探測手段所發現的紅外源、紫外源 、射電源、X射線源和射線源，也都是天體。l人類發射進太空的人造衛星、宇宙飛船、空間實驗室、各種探測器則被稱為人造天體。4/12/2022.17l主要天體：主要天體：l恒星恒星l行星行星l衛星衛星l彗星彗星l流星體流星體l星云和星系（深空天體）星云和星系（深空天體）l星際物質星際物質l人造天體人造天體l暗物質暗物

6、質 恒星并非不動；恒星并非不動；由熾熱的氣體組成的僅是由熾熱的氣體組成的僅是恒星的大氣，恒星內部不一恒星的大氣，恒星內部不一定都有氣體組成；定都有氣體組成； 自身發光只是恒星演化史自身發光只是恒星演化史上某一階段的現象上某一階段的現象 指天空上除太陽系天體指天空上除太陽系天體（如行星、彗星或小行星）（如行星、彗星或小行星）或恒星天體之外，用肉眼或恒星天體之外，用肉眼難以見到，但用探測器可難以見到，但用探測器可獲悉的弱暗星系等天體獲悉的弱暗星系等天體（如（如M31等）等）4/12/2022.18天體的顏色不盡相同。天體的亮度與視星等亮度是地球上的受光強度，通常用視星等表示。星等值越大亮度越 小，

7、星等值越小亮度越大。星等是天文學上對星星明暗程度的一種表示方法，記為 m。通俗的說法是星星的等級。 4/12/2022.19l人們根據恒星的亮暗程度，把恒星劃分了不同的等級，這個等級就叫做視星等。星等數越小，說明星越亮，星等數每相差 1，星的亮度大約相差 2.512 倍。1 等星的亮度恰好是 6 等星的 100 倍。l例如，太陽是 26.7 等，滿月的亮度是 12.6 等，金星最亮時可達 4.4 等。太陽是-26.74等。4/12/2022.20星的等級越低，星數就越多。星的等級越低，星數就越多。人們把肉眼能夠看到的星分為六等。人們把肉眼能夠看到的星分為六等。一等星大約有21顆，二等星大約有6

8、0顆，三等星大約有180顆，四等星大約有500顆，五等星大約有1500顆，六等星大約有4500顆。星等每星等每降低一降低一等，星等，星數約增數約增加加3倍。倍。4/12/2022.21l我們把肉眼能夠看到的最暗的星設定是 6 等星（6m 星）。天空中亮度在 6 等以上（即星等數小于 6）也就是可以看到的星有 6000 多顆。當然，同一時刻我們只能看到半個天球上的星星，即 3000 多顆。而當今世界上最大的天文望遠鏡能看到暗至 24m 的天體，而哈勃望遠鏡能拍攝得到的最暗星等達 30m。4/12/2022.22l恒星的真正亮度還可用光度表示。光度就是恒星每秒鐘輻射的總能量。 l恒星的光度與絕對星

9、等之間存在著密切的關系。絕對星等相差 1 等，光度相差 2.512 倍。例如絕對星等 1 等星的光度是絕對星等 2 等星的光度的 2.512 倍，是絕對星等 6 等星的 100 倍。這和星等與視亮度之間的關系是類似的。l恒星之間的光度差別非常大。以太陽為標準來比較，織女星的絕對星等是 0.5 等，它的光度是太陽的 50 倍。超巨星“天津四”的絕對星等大約是7.2 等，其光度比太陽強五萬多倍。還有一顆在星空中極不起眼的天蝎座“尾宿三” ，視星等只有 4.7 等，但它的絕對星等是 10.2 等，它的光度幾乎是太陽光度的 150180 萬倍。光度超過太陽的 100 萬倍的恒星比比皆是 4/12/20

10、22.23l4.天體在天球上的運動4/12/2022.24二、天體在天球上的位置和運動二、天體在天球上的位置和運動1 1、恒星間相對位置、恒星間相對位置 “恒定恒定”2 2、周日視運動、周日視運動地球自轉的反映地球自轉的反映3 3、周年視運動、周年視運動地球公轉的結果地球公轉的結果4/12/2022.25 1、恒星間相對位置、恒星間相對位置 “恒定恒定” 星空形象的穩定性星空形象的穩定性 恒星間相對位置恒星間相對位置“恒定恒定”4/12/2022.26 星座的劃分星座的劃分 為了認星方便，人們用假想的線條將亮為了認星方便，人們用假想的線條將亮星連接起來，構成各種各樣的圖形，或星連接起來，構成各

11、種各樣的圖形，或人為地把星空分成若干區域，這些圖形人為地把星空分成若干區域，這些圖形連同它們所在的天空區域，中國稱之星連同它們所在的天空區域，中國稱之星官，西方叫做星座。官，西方叫做星座。4/12/2022.27中國古代把可見天空分為中國古代把可見天空分為 三垣四象二十八宿三垣四象二十八宿三垣：三垣：北天極及附近的三個較大天區北天極及附近的三個較大天區 紫微垣紫微垣（中垣）天北極周圍天區（中垣）天北極周圍天區 太微垣太微垣（上垣）包括紫微垣與二十八宿之間（上垣）包括紫微垣與二十八宿之間 的獅子座、后發座、室女座、獵犬座等的獅子座、后發座、室女座、獵犬座等天區。天區。 天市垣天市垣（下垣）包括蛇

12、夫座、巨蛇座、（下垣）包括蛇夫座、巨蛇座、 天鷹座、武仙座、北冕座等天區。天鷹座、武仙座、北冕座等天區。4/12/2022.28二十八宿：二十八宿： 黃道附近的二十八個區域黃道附近的二十八個區域四象四象：將二十八宿分成四組，每組七宿，：將二十八宿分成四組，每組七宿， 分別與四個地平方位、四種顏色相匹配。分別與四個地平方位、四種顏色相匹配。東方蒼龍東方蒼龍，青色青色：角、亢、氐、房、心、尾、箕；：角、亢、氐、房、心、尾、箕；北方玄武北方玄武，黑色黑色：斗、牛、女、虛、危、室、壁；：斗、牛、女、虛、危、室、壁；西方白虎，西方白虎，白色：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參；白色：奎、婁、胃、昴、畢、觜、參；

13、南方朱雀南方朱雀， 紅色紅色：井、鬼、柳、星、張、翼、軫；：井、鬼、柳、星、張、翼、軫； 二十八宿的范圍有大有小，最大的為井宿，赤經跨度約二十八宿的范圍有大有小，最大的為井宿，赤經跨度約為為330，而最小的觜宿和鬼宿，僅有，而最小的觜宿和鬼宿，僅有20 30 。4/12/2022.29國際通行的星空區劃國際通行的星空區劃 88 88個星座個星座 88個星座的確定：個星座的確定： 19281928年，國際天文聯合會正式公布了年，國際天文聯合會正式公布了8888個個星座，并規定以星座，并規定以18751875年的春分點和赤道為基準年的春分點和赤道為基準的赤經線和赤緯線作為劃分星座范圍的界限。的赤經

14、線和赤緯線作為劃分星座范圍的界限。（其中北天（其中北天2929個，黃道個，黃道1212個，南天個，南天4747個。）個。） 星座大小相差懸殊，所含星數也各不相同，星座大小相差懸殊，所含星數也各不相同，同一星座的星無任何物理聯系同一星座的星無任何物理聯系。4/12/2022.30漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數數 漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數數 （平方度）（平方度） （平方度）（平方度） 仙女座仙女座 722722100100大犬座大犬座 3803808080唧筒座唧筒座 2392392020小犬座小犬座 1831832020天燕座天燕座 20620620

15、20摩羯座摩羯座 4144145050寶瓶座寶瓶座 9809809090船底座船底座 494494110110天鷹座天鷹座 6526527070仙后座仙后座 5985989090天壇座天壇座 2372373030半人馬座半人馬座 10601060150150白羊座白羊座 4414415050仙王座仙王座 5885886060御夫座御夫座 6576579090鯨魚座鯨魚座 12311231100100牧夫座牧夫座 9079079090堰蜓座堰蜓座 1321322020雕具座雕具座 1251251010圓規座圓規座 93932020鹿豹座鹿豹座 7577575050天鴿座天鴿座 270270404

16、0巨蟹座巨蟹座 5065066060后發座后發座 3863865050獵犬座獵犬座 4654653030南冕座南冕座 128128252588個星座個星座4/12/2022.31漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數數 漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數數 （平方度）（平方度） （平方度）（平方度） 北冕座北冕座 1791792020武仙座武仙座 12251225140140烏鴉座烏鴉座 1841841515時鐘座時鐘座 2492492020巨爵座巨爵座 2822822020長蛇座長蛇座 1431432020南十字座南十字座 68683030水蛇座水蛇座 24324

17、32020天鵝座天鵝座 804804150150印地安座印地安座 2942942020海豚座海豚座 1891893030蝎虎座蝎虎座 2012013535箭魚座箭魚座 1791792020獅子座獅子座 9479477070天龍座天龍座 108310838080小獅座小獅座 2322322020小馬座小馬座 72721010天兔座天兔座 2902904040波江座波江座 11381138100100天秤座天秤座 5385385050天爐座天爐座 3983983535豺狼座豺狼座 3343347070雙子座雙子座 5145147070天貓座天貓座 5455456060天鶴座天鶴座 36636630

18、30天琴座天琴座 286286454588個星座個星座4/12/2022.32漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數數 漢語名漢語名 面積面積亮于亮于6 6等的星等的星數數 （平方度）（平方度） （平方度）（平方度） 山案座山案座 1531531515天箭座天箭座 80802020顯微鏡座顯微鏡座 2102102020人馬座人馬座 867867115115麒麟座麒麟座 4824828585天蝎座天蝎座 497497100100蒼蠅座蒼蠅座 1381383030玉夫座玉夫座 4754753030矩尺座矩尺座 1651652020盾牌座盾牌座 1091092020南極座南極座 2912

19、913535巨蛇座巨蛇座 6376376060蛇夫座蛇夫座 948948100100六分儀座六分儀座 3143142525獵戶座獵戶座 594594120120金牛座金牛座 797797125125孔雀座孔雀座 3783784545望遠鏡座望遠鏡座 2522523030飛馬座飛馬座 11211121100100三角座三角座 1321321515英仙座英仙座 6156159090南三角座南三角座 1101102020鳳凰座鳳凰座 4694694040杜鵑座杜鵑座 2952952525繪架座繪架座 2472473030大熊座大熊座 12801280125125雙魚座雙魚座 8898897575小熊

20、座小熊座 2562562020南魚座南魚座 2452452525船帆座船帆座 500500110110船尾座船尾座 673673140140室女座室女座 129412949595羅盤座羅盤座 2212212525飛魚座飛魚座 1411412020網罟座網罟座 1141141515狐貍座狐貍座 26826845454/12/2022.33 銀河銀河 銀河（銀河（Milky Way），我國民間又稱），我國民間又稱“天河天河”、“天漢天漢”。它看起來像一條白茫茫的亮帶，從東北向西南方向劃開整它看起來像一條白茫茫的亮帶，從東北向西南方向劃開整個天空。在銀河里有許多個天空。在銀河里有許多小光小光點，就像

21、撒了白色的粉末一點，就像撒了白色的粉末一樣，輝映成一片。實際上一顆白色粉末就是一顆巨大的恒樣，輝映成一片。實際上一顆白色粉末就是一顆巨大的恒星，銀河就是由許許多多恒星構成的。像太陽這樣的恒星星，銀河就是由許許多多恒星構成的。像太陽這樣的恒星在銀河中有在銀河中有2000多億顆很多恒星有衛星。在太空俯視銀多億顆很多恒星有衛星。在太空俯視銀河，看到的銀河像個旋渦。河，看到的銀河像個旋渦。 晴朗的夜空，當你抬頭仰望天空的時候，不僅能看到無數晴朗的夜空，當你抬頭仰望天空的時候，不僅能看到無數閃閃發光的星星，還能看到一條淡淡的紗巾似的光帶跨越閃閃發光的星星，還能看到一條淡淡的紗巾似的光帶跨越整個天空，好像

22、天空中的一條大河，夏季成南北方向，冬整個天空，好像天空中的一條大河，夏季成南北方向，冬季接近于東西方向，那就是銀河。過去由于科學還不發達，季接近于東西方向，那就是銀河。過去由于科學還不發達，不知道它究竟是什么，就又給了它一個名稱叫做天河，所不知道它究竟是什么，就又給了它一個名稱叫做天河，所以我國民間還流傳著以我國民間還流傳著牛郎牛郎織女織女每年每年七夕七夕在在鵲橋相會鵲橋相會等許多等許多唯美的神話故事。唯美的神話故事。4/12/2022.34 實際上，銀河是銀河系的一部分，銀河系是太實際上，銀河是銀河系的一部分，銀河系是太陽系所屬的星系。因其主體部分投影在陽系所屬的星系。因其主體部分投影在天球

23、天球上上的亮帶被我國稱為銀河而得名。是我們置身其的亮帶被我國稱為銀河而得名。是我們置身其內而側視內而側視銀河系銀河系時所看到的它布滿時所看到的它布滿恒星恒星的圓面。的圓面。由于恒星發出的光離我們很遠，數量又多，又由于恒星發出的光離我們很遠，數量又多，又與與星際塵埃星際塵埃氣體混合在一起，因此看起來就像氣體混合在一起，因此看起來就像一條煙霧籠罩著的光帶，十分美麗。一條煙霧籠罩著的光帶，十分美麗。 銀河各部分的亮度是不一樣的。靠近銀心的銀河各部分的亮度是不一樣的。靠近銀心的半半人馬座人馬座方向比其他部分更亮一些。方向比其他部分更亮一些。4/12/2022.351）不同天體的周日運動）不同天體的周日

24、運動2）不同緯度的周日運動）不同緯度的周日運動2、周日視運動、周日視運動地球自轉的反映地球自轉的反映4/12/2022.36天體周日運動的軌天體周日運動的軌跡（周日圈）平行于跡（周日圈）平行于天赤道。天赤道。天體周日圈的大小天體周日圈的大小隨天體隨天體絕對值的增絕對值的增大而縮小。大而縮小。地理緯度不同，天地理緯度不同，天體周日圈的傾角不同體周日圈的傾角不同=90- | |4/12/2022.374/12/2022.38天頂天頂Z 天北極天北極P 地平圈地平圈天赤道天赤道 hPZ共有的余角4/12/2022.39仰極的高度仰極的高度hP=當地的地理緯度當地的地理緯度4/12/2022.40恒顯

25、（隱）星恒顯（隱）星4/12/2022.413.3.太陽周年視運動是地球公轉運動的真實反映太陽周年視運動是地球公轉運動的真實反映太陽周年運動指太陽每年相對星空運行一周（每天移動太陽周年運動指太陽每年相對星空運行一周（每天移動59），這種運行是地球公轉的反映。），這種運行是地球公轉的反映。4/12/2022.424/12/2022.43黃道12宮4/12/2022.44三、三、“天球儀天球儀”天球儀即天球的模型，是一種用于航海、天文教學和普及天文知識的輔助儀器，人們利用它表述天球的各種坐標、天體的視運動以及求解一些實用天文問題。一般在一個圓球面上繪有全天88星座、低至五等星名、主要星云星團、古中

26、國二十八宿及赤道、黃道、赤經圈和赤緯圈等幾種天球坐標系的刻度就制成天球。4/12/2022.454/12/2022.46l1.天球儀的結構天球儀的結構l天球天球l子午圈子午圈l天赤道天赤道l黃道黃道l地平圈地平圈l豎環豎環l底座底座l螺旋螺旋4/12/2022.474/12/2022.484/12/2022.494/12/2022.50l2.天球儀的坐標系l1）赤道坐標系l 在天球儀的星空球殼上，類似于地球儀的經緯網。l2）地平坐標系l天球儀的豎環上刻有地平坐標系的高度角，地平圈圓框上刻有地平方位角。4/12/2022.51四、星空季節變化及其成因四、星空季節變化及其成因 寒來暑往，斗轉星移。

27、這說明隨著一年四季的變更，四季星空也在變化。由于地球在繞太陽運動過程中，地球和太陽的相對位置不斷變化，因此，一年中同是在晚上，不同季節看到的星象是不一樣的。 星空變化是指人們所觀測到的某相同時辰的星空，隨著季節的遷移而變化。由于人們多在黃昏后觀察星空，星空季節變化的星空，常常指黃昏后某時辰的星空4/12/2022.52l春季大三角春季大三角 牧夫座牧夫座 星、室女座星、室女座 星、獅子座星、獅子座 星星l夏季大三角夏季大三角 天琴座天琴座 星、天鷹座星、天鷹座 星、天鵝座星、天鵝座 星星l秋季四邊形秋季四邊形 飛馬座飛馬座 、星、仙女座星、仙女座 星星l冬季大三角冬季大三角 獵戶座獵戶座 星、

28、大犬座星、大犬座 星、小犬座星、小犬座 星星4/12/2022.53四季北斗四季北斗斗柄在不同季節斗柄在不同季節指示不同方向指示不同方向北北秋秋南南東東冬冬夏夏西西春春4/12/2022.54春季星空春季星空春季大三角：春季大三角：牧夫座牧夫座星星（大角）、（大角）、室女座室女座星星（角宿一）（角宿一）和獅子座和獅子座星（軒轅十星（軒轅十四）組成大四）組成大三角。三角。春季大曲線春季大曲線4/12/2022.55夏季星空夏季星空夏季大三角：夏季大三角：天琴座天琴座星星（織女）、（織女）、天鷹座天鷹座星星（牛郎）和（牛郎）和天鵝座天鵝座星星（天津四）（天津四）組成大三角。組成大三角。4/12/2

29、022.56秋季星空秋季星空秋季四邊形：秋季四邊形：飛馬座飛馬座、星和仙女星和仙女座座 組成了組成了秋季四邊形秋季四邊形。飛馬當空飛馬當空銀河斜掛銀河斜掛燦爛的王族星座燦爛的王族星座4/12/2022.57冬季星空冬季星空冬季大三角：冬季大三角：獵戶座獵戶座星星（參宿四）、（參宿四）、大犬座大犬座星星（天狼）和（天狼）和小犬座小犬座星星（南河三）（南河三）組成大三角。組成大三角。冬季大六邊形冬季大六邊形冬季大花環冬季大花環4/12/2022.58l星友空間站 http:/l香港太空館http:/l廣東省天文科普網http:/l洪恩在線-天文大觀http:/4/12/2022.594/12/20

30、22.60（二）星空季節變化的成因（二）星空季節變化的成因由于地球自轉的同時又在公轉，形成了星空的季節性變化，不同季節晚上的同一時刻，恒星的位置有所不同。因此，人們按照春、夏、秋、冬四個季節把星空分為四季星空。4/12/2022.614/12/2022.62East China Normal University4/12/2022.634/12/2022.644/12/2022.65雙魚座白羊座金牛座雙子座巨蟹座獅子座室女座天秤座天蝎座人馬座摩羯座寶瓶座春分夏至秋分冬至4/12/2022.66標志標志星座星座出生日期（公歷）出生日期（公歷）別名別名白羊座3月21日4月19日牡羊座金牛座4月20

31、日5月20日金牛座雙子座5月21日6月21日雙子座巨蟹座6月22日7月22日巨蟹座獅子座7月23日8月22日獅子座處女座8月23日9月22日室女座天秤座9月23日10月23日天平座天蝎座10月24日11月22日天蝎座射手座11月23日12月21日人馬座摩羯座12月22日1月19日山羊座水瓶座1月20日2月18日寶瓶座雙魚座2月19日3月20日雙魚座4/12/2022.67五、星空觀測五、星空觀測1.利用天球儀觀測任意日期和時刻的天空利用天球儀觀測任意日期和時刻的天空1）確定當日太陽所在星座A2）把星座A轉到地平3）地平圈以上部分既是當時的天空。4/12/2022.68l2.利用星圖和活動星圖利

32、用星圖和活動星圖l活動星圖制作見附錄4/12/2022.691. 將觀測日期與將觀測日期與觀測時間對準。觀測時間對準。赤道赤道黃道黃道2.2.舉星圖到頭頂上，舉星圖到頭頂上，將方位對準。將方位對準。3.3.以標出緯度的圈以標出緯度的圈為地平線。為地平線。4.4.過北極星在心中畫過北極星在心中畫一平分星空的線一平分星空的線, ,就是就是空中子午線。空中子午線。5.5.從北極星到此點的度數從北極星到此點的度數估計出天頂的位置。此圖估計出天頂的位置。此圖大概在織女星附近。大概在織女星附近。怎樣使用活動星圖？怎樣使用活動星圖？4/12/2022.70l怎樣記憶星空l（1）星空分區l在活動星圖上以春分、

33、秋分和冬至、夏至連線為中心線把星圖分為四等分。l通過春分點、夏至、秋分、冬至點的星區分別取名為仙后星區、御夫星區、大熊星區、天琴星區l（2）記住各區的主要亮星4/12/2022.71l仙后星區仙后星區l亮星1顆，北落師門，位于飛馬座的正南方。星座5個:北落師門，飛馬，仙女，仙后，鯨魚。l御夫星區御夫星區l亮星7顆，以參宿四為中心，排列成六角形，六角形的西部三星是五車二、畢宿五和參宿七，東部三星是北河三、南河三和天狼星。星座6個:御夫，金牛，獵戶，雙子，大犬，小犬。4/12/2022.72l大熊星區大熊星區l有3顆亮星，大角、角宿一和軒轅十四，三者構成一個等腰三角形。星座4個，大熊，獅子，室女，

34、牧夫。l天琴星區天琴星區l有4顆亮星，包括東北三星，即牛郎、織女和天津四，成一等腰三角形。西南一星，心宿二。星座6個:天蝎，人馬，天鷹，天鵝，天琴，武仙。4/12/2022.73l只要記住這巧顆頭等亮星，就可記住21個主要星座及其128顆恒星，就能掌握一張簡單明了的全天星圖。l有了這樣一張全天星圖，就可以方便地觀測星空了。因此記住這四個星區的巧個亮星是觀測星空的首要工作。在做好的活動星圖上標出這巧顆亮星。4/12/2022.74l（3）掌握星空模式l春分模式:御夫(星區)西落，大熊(星區)東升l夏至模式:大熊(星區)西落，天琴(星區)東升l秋分模式:天琴(星區)西落，仙后(星區)東升l冬至模式

35、:仙后(星區)西落，御夫(星區)東升l春御、夏熊、秋琴、冬后4/12/2022.753.利用星空軟件4/12/2022.764/12/2022.774/12/2022.784/12/2022.79一、從原始宇宙觀到太陽系認識的確立一、從原始宇宙觀到太陽系認識的確立二、近代天文學的興起和恒星世界的探究二、近代天文學的興起和恒星世界的探究三、認識我們整個的宇宙三、認識我們整個的宇宙第二節第二節 探索宇宙探索宇宙4/12/2022.80l1.地球球形說l證據：l（1）航行有關的現象l（2）星空周日運動南北差異的現象l（3）月食現象2.地心說 地心說是長期盛行于古代歐洲的宇宙學說。它最初由古希臘學者歐

36、多克斯提出，后經亞里士多德、托勒密進一步發展而逐漸建立和完善起來。4/12/2022.82l托勒密認為，地球處于宇宙中心靜止不動。從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星，在各自的圓軌道上繞地球運轉。其中，行星的運動要比太陽、月球復雜些：行星在本輪上運動，而本輪又沿均輪繞地運行。在太陽、月球行星之外，是鑲嵌著所有恒星的天球恒星天。再外面，是推動天體運動的原動天。4/12/2022.83l地心說是世界上第一個行星體系模型。盡管它把地球當作宇宙中心是錯誤的，然而它的歷史功績不應抹殺。地心說承認地球是“球形”的，并把行星從恒星中區別出來，著眼于探索和揭示行星的運動規律，這標志著人類

37、對宇宙認識的一大進步。地心說最重要的成就是運用數學計算行星的運行，托勒密還第一次提出“運行軌道”的概念，設計出了一個本輪均輪模型。按照這個模型，人們能夠對行星的運動進行定量計算，推測行星所在的位置，這是一個了不起的創造。在一定時期里，依據這個模型可以在一定程度上正確地預測天象，因而在生產實踐中也起過一定的作用。4/12/2022.84l尼古拉哥白尼（14731543）是波蘭的天文學家。哥白尼上中學時就對天文學很感興趣，曾跟著老師在教堂的塔頂上觀察星空。他相信研究天文學只有兩件法寶：數學和觀測。他不辭勞苦，克服困難，每天堅持觀測天文現象，30年如一日，終于取得了可靠的數據，提出了“日心說”，并在

38、臨終前終于出版了他的不朽名著天體運行論。哥白尼的“日心說”沉重地打擊了教會的宇宙觀，這是唯物主義和唯心主義斗爭的偉大勝利。哥白尼是歐洲文藝復興時期的一位巨人。他用畢生的精力去研究天文學，為后世留下了寶貴的遺產。哥白尼遺骨于2010年5月22日在波蘭弗龍堡大教堂隆重的重新下葬。4/12/2022.85l哥白尼提出的“日心說”，有力地打破了長期以來居于宗教統治地位的“地心說”，實現了天文學的根本變革。4/12/2022.86l日心說的觀點是l1）地球是球形的。如果在船桅頂放一個光源，當船駛離海岸時，岸上的人們會看見亮光逐漸降低，直至消失。l2）地球在運動，并且24小時自轉一周。因為天空比大地大的太

39、多，如果無限大的天穹在旋轉而地球不動，實在是不可想象。l3）太陽是不動的，而且在宇宙中心，地球以及其他行星都一起圍繞太陽做圓周運動，只有月亮環繞地球運行。4/12/2022.87l3.牛頓的萬有引力l萬有引力定律是艾薩克牛頓在1687年于自然哲學的數學原理上發表的。牛頓的普適的萬有引力定律表示如下：l任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。4/12/2022.88l1.1719世紀宇宙探索的進展l近代天文學的興起源自天文觀測技術的近代天文學的興起源自天文觀測技術的提高和應用。提高和應用。4/12/

40、2022.89 伽利略親手制作的世界上第一架天文望遠鏡4/12/2022.90l光學領域新技術：分光術和照相術等的運用使宇宙探索從天體的空間分布、運動特征研究擴展到天體各種物理、化學性質的深層次研究。4/12/2022.91l2.探究恒星世界l伽利略用望遠鏡將云霧狀的銀河系分解為恒星，證實銀河系是有恒星密集而成。l越來越多的暗弱恒星和星云，以及變星、雙星、聚星、星云和星團被發現。l恒星的恒星的距離和恒星的自行也被發現。4/12/2022.92l（1）光學方法l光學方法可測定恒星的光度和光譜。l利用光譜分析可以推測有關恒星和星云的化學組成和物理性質。4/12/2022.93l利用光譜法還可測定恒

41、星的視向速度。l 視向速度是物體朝向視線方向的速度。一個物體的光線在視向速度上會受多普勒效應的支配，退行的物體光波長將增加(紅移)，而接近的物體光波長將減少（藍移。）恒星的視向速度，能夠經由高解析的光譜精確的測量，并且和在實驗室內測出的已知譜線波長做比較。在習慣上，正的視向速度表示物體在退行，如果是負值，物體則是在接近。4/12/2022.94l（2）幾何方法l測量恒星間距離l恒星的大小l恒星的切向速度l天體分布乃至銀河系結構4/12/2022.95l（3）力學方法l典型應用是雙星研究4/12/2022.96l4.基于已知物理量之間的關系，從已知量求未知量。l如果發現規律性的東西，就可以將該規

42、律應用于另一些只知道部分物理量的恒星，從已知的物理量求未知的物理量。4/12/2022.974/12/2022.98望遠鏡望遠鏡運載火箭運載火箭探索工具航天器航天器天文望遠鏡天文望遠鏡射電望遠鏡射電望遠鏡反射望遠鏡反射望遠鏡光學望遠鏡光學望遠鏡空間站空間站探測器探測器宇宙飛船宇宙飛船人造衛星人造衛星1.20世紀以來宇宙探索的進展4/12/2022.994/12/2022.1004/12/2022.1014/12/2022.1024/12/2022.103天文望遠鏡天文望遠鏡4/12/2022.104紫金山天文望遠鏡4/12/2022.105大型天文望遠鏡大型天文望遠鏡4/12/2022.106

43、著名的哈勃太空望遠鏡著名的哈勃太空望遠鏡4/12/2022.107 哈勃望遠鏡哈勃望遠鏡 以時速以時速2.82.8萬公里萬公里沿寂靜的太空軌道運行，沿寂靜的太空軌道運行，默默地窺探著太空的秘密。哈勃望遠鏡的觀測默默地窺探著太空的秘密。哈勃望遠鏡的觀測能力等于從華盛頓看到能力等于從華盛頓看到1.61.6萬公里外悉尼的一只萬公里外悉尼的一只螢火蟲。它發現了宇宙邊緣最遙遠的古老星系螢火蟲。它發現了宇宙邊緣最遙遠的古老星系及最遙遠的天體，哈勃望遠鏡上的超級攝譜儀及最遙遠的天體，哈勃望遠鏡上的超級攝譜儀還向人們揭示了超新星的化學成分。利用這些還向人們揭示了超新星的化學成分。利用這些極其珍貴的太空圖像和宇

44、宙資料，科學家們取極其珍貴的太空圖像和宇宙資料，科學家們取得了一系列突破性的成就。沉寂多年的天文學得了一系列突破性的成就。沉寂多年的天文學領域，正發生著天翻地覆的變化。領域，正發生著天翻地覆的變化。4/12/2022.108哈勃太空望遠鏡哈勃太空望遠鏡哈勃太空望遠鏡使人類對宇宙又有了嶄新的認識哈勃太空望遠鏡使人類對宇宙又有了嶄新的認識 太空望遠鏡從地球上發射，安放與在太空望遠鏡從地球上發射，安放與在“朦朧朦朧”大氣層之外大氣層之外“清晰清晰”的太空。憑借其驚人的視野與敏銳的的太空。憑借其驚人的視野與敏銳的“洞察力洞察力”，宇，宇宙的奧秘正不斷被揭開。宙的奧秘正不斷被揭開。哈勃望遠鏡長哈勃望遠鏡

45、長13.313.3米，直徑米，直徑4.34.3米，米，重重11.611.6噸，造價近噸，造價近3030億美元，于億美元，于19901990年年4 4月月2525日由美國航天飛日由美國航天飛機送上高機送上高590590公里的太空公里的太空。（軌道半徑。（軌道半徑69616961，即約，即約70007000公里）公里） 4/12/2022.109哈勃太空望遠鏡哈勃太空望遠鏡4/12/2022.110 射電望遠鏡專門接收天體發出的無線電波4/12/2022.111 伽利略望遠鏡觀察到的天體4/12/2022.112 天文望遠鏡觀察到的天體4/12/2022.113 天文望遠鏡觀察到的仙女座星系4/1

46、2/2022.114射電望遠鏡觀察到的超新星爆炸4/12/2022.115射電望遠鏡觀察到的星云圖4/12/2022.116哈勃太空望遠鏡觀察到的M51星云圖4/12/2022.117哈勃太空望遠鏡觀察到的超新星爆炸圖4/12/2022.118火箭的出現，終于實現了人們火箭的出現，終于實現了人們想沖出地球，飛向宇宙的夢想想沖出地球，飛向宇宙的夢想。4/12/2022.119l（1）全方位觀測技術的出現出現了新的天文學學科分類l 從觀測技術的角度劃分：光學天文學，紅外天文學，射電天文學。l（2）數字技術和電子技術的推動。l（3）航天技術的推動。 4/12/2022.120l2.星系世界的發現l

47、兩類星宇l 一是在天球上沿銀河分布，顯現出氣體塵埃特點；l 二是分布與銀河之外，光譜顯現出恒星特點。4/12/2022.121l3.總星系的重要特征和現代宇宙學l （1）宇宙在膨脹之中l （2）宇宙微波背景輻射l （3）化學組成：氫元素占四分之三，氦元素占四分之一。地球地球月球月球地 月 系地 月 系太陽系太陽系其他恒星系統其他恒星系統銀河系銀河系河外星系河外星系總星系總星系（ 可 見（ 可 見宇宙）宇宙）其他行星系統其他行星系統4/12/2022.123一、地球科學的興起與發展一、地球科學的興起與發展二、航天時代的地球科學和空間科學二、航天時代的地球科學和空間科學三、地理信息科學和技術三、地

48、理信息科學和技術思考與練習思考與練習觀測與實習觀測與實習第三節第三節 地球認識的深化地球認識的深化4/12/2022.124l1.文藝復興前人類對地表環境的認識l（1）對水圈的認識l 陸地水文l 興修水利l 流體力學的認識l 海洋的有關知識4/12/2022.125l（2）對大氣的認識l 一是天氣和氣候物候觀測l 二是探索天氣和氣候演變規律l（3）巖石圈認識l一是礦物研究方面l二是地質地貌方面l三是探索某些地質現象、構造和地貌的成因4/12/2022.126l2.地球科學各分支體系的形成l （1）水和海洋科學l （2）大氣科學l （3）地質學l （4）測繪科學l （5）區域地理4/12/202

49、2.127l3.地圖和地圖投影l地圖是按一定的比例運用符號、顏色、文字注記等描繪顯示地球表面的自然地理、行政區域、社會經濟狀況的圖形。4/12/2022.1284/12/2022.129l地圖投影就是指建立地球表面（或其他星球表面或天球面）上的點與投影平面（即地圖平面）上點之間的一一對應關系的方法。即建立之間的數學轉換公式。它將作為一個不可展平的曲面即地球表面投影到一個平面的基本方法，保證了空間信息在區域上的聯系與完整。這個投影過程將產生投影變形，而且不同的投影方法具有不同性質和大小的投影變形。4/12/2022.1304/12/2022.1314/12/2022.132l4.20世紀的現代地

50、球科學l（1）地球科學總體市屬于應用科學的范疇l （2）地球科學觀測儀器更新換代不斷加快；l （3）數字技術以及電子技術和通信技術的發展，極大地加強了采集、傳輸、分析和處理科學數據能力。4/12/2022.133l20世紀地球科學的發展有三個特點l1.地球科學不少分支取得重大進展或突破l2.不斷涌現新的一級、二級、三級分支學科，以及眾多的分支學科l3.地球科學與新興的資源、環境和區域科學聯動發展。4/12/2022.134 1.航天技術和航天器航天技術和航天器 1957年前蘇聯第一顆人造衛星發射成功。年前蘇聯第一顆人造衛星發射成功。 人類已發射大約人類已發射大約6000多個航天器。多個航天器。

51、90 以上是以上是人造衛星。人造衛星。二、航天時代的地球科學和空間科學二、航天時代的地球科學和空間科學4/12/2022.1354/12/2022.136l2.空間科學及其與地球科學的關系l空間科學專指利用航天器研究發生在地球上、日地空間、行星際空間乃至整個宇宙的物理、天文、化學、地理環境和生命等自然現象及其規律的科學。l空間科學以航天技術為基礎，包括空間飛行、空間探測和空間開發等幾個方面4/12/2022.137l空間科學與地球科學的關系l空間科學技術對認識近地球空間，認識地球系統與外部的交互有重要意義；l對地觀測技術為地球科學各分支學科提供觀測數據，極大地促進了現代地球科學的發展。4/12

52、/2022.138l3.遙感和全球定位系統l（1）全球衛星定位系統(Globle Positioning System) 是一種結合衛星及通訊發展的技術,利用導航衛星進行測時和測距。全球衛星定位系統(簡稱GPS) 是美國從上世紀70 年代開始研制,歷時20 余年,耗資200 億美元,于1994 年全面建成。具有海陸空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經過近十年我國測繪等部門的使用表明,全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等特點,成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學等多種學科,取得了好的經

53、濟效益和社會效益。l現有的衛星導航定位系統有美國的全球衛星定位系統(GPS) 和俄羅斯的全球衛星定位系統( Globle Naviga2tion Satellite System) ,簡稱GLONASS，以及中國北斗星，歐洲伽利略。4/12/2022.139lGPS全球衛星定位系統由三部分組成:空間部分GPS星座;地面控制部分地面監控系統; 用戶設備部分GPS 信號接收機。l1.空間部分lGPS的空間部分是由24 顆工作衛星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55。此外,還有4 顆有源備份衛星在軌運行。衛星的分布使得在全球任何地方

54、、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。4/12/2022.140l2.地面控制部分l 地面控制部分由一個主控站,5 個全球監測站和3 個地面控制站組成。l3.用戶設備部分l 用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后,即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據,接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算,計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。4/12/

55、2022.141l北斗星導航定位系統(簡稱北斗系統)由空間星座、地面控制中心系統和用戶終端三部分構成。l1、空間星座l建設中的中國北斗導航系統(COMPASS)空間段計劃由五顆靜止軌道衛星和三十顆非靜止軌道衛星組成，提供兩種服務方式，即開放服務和授權服務。4/12/2022.142l2、地面控制中心系統l北斗系統地面控制中心包括主控、測軌站、測高站、校正站和計算中心，主要用來測量和收集校正導航定位參數，完成測軌和調整衛星的運行軌道，姿態，編制星歷，形成用戶定位修正數據和對用戶進行定位，即負責無線電信號的發送接收及對整個工作系統的監控管理。4/12/2022.143l3、用戶設備 根據北斗用戶機

56、和應用環境和功能的不同，通常北斗用戶機有五種類型：l普通型。該型用戶機只能進行定位和點對點的通信，適合于一般車輛、船舶及便攜等用戶的定位導航應用，可接收和發送定位及通信信息，與中心站及其它用戶終端雙向通信。l通信型。適合于野外作業，水文測量、環境檢測等各類數據采集和數據傳輸用戶，可接收和發送短信息、報文，與中心站和其它用戶終端進行雙向或單向通信。l授時型。適合于授時、校時、時間同步等用戶，可提供數十納秒級的時間同步精度。l指揮型。指揮型用戶機是供擁有一定數量用戶的上級集團管理部門所使用，除具有普通用戶機所有功能外，還能夠播發通播信息和接收中心控制系統發給所屬用戶的定位通信信息。指揮型用戶機又可

57、分為一、二、三級。其中一級指揮型用戶機，所轄用戶為普通型用戶機；二級指揮用戶機，所轄用戶為一級指揮機用戶；三級指揮型用戶機，所轄用戶為二級指揮機用戶。l多模型用戶機。此種用戶機既能接收北斗衛星定位和通信信息，又可利用GPS系統或GPS增強系統導航定位，適合于對位置信息要求比較高的用戶。4/12/2022.144l2.遙感技術lremote sensing 通過人造地球衛星上的遙測儀器把對地球表面實施感應遙測和資源管理的監視(如樹木、草地、土壤、水、礦物、農家作物、魚類和野生動物等的資源管理)結合起來的一種新技術。4/12/2022.145l遙感技術已廣泛應用于農業、林業、地質、海洋、氣象、水文

58、、軍事、環保等領域。在未來的十年中，預計遙感技術將步入一個能快速，及時提供多種對地觀測數據的新階段。遙感圖像的空間分辨率，光譜分辨率和時間分辨率都會有極大的提高。其應用領域隨著空間技術發展，尤其是地理信息系統和全球定位系統技術的發展及相互滲透，將會越來越廣泛。l遙感在地理學中的應用，進一步推動和促進了地理學的研究和發展，使地理學進入到一個新的發展階段。l遙感信息應用是遙感的最終目的。遙感應用則應根據專業目標的需要，選擇適宜的遙感信息及其工作方法進行，以取得較好的社會效益和經濟效益。4/12/2022.146l地理數據獲取地理數據獲取l遙感影像是地球表面的“相片”，真實地展現了地球表面物體的形狀

59、、大小、顏色等信息。這比傳統的地圖更容易被大眾接受，影像地圖已經成為重要的地圖種類之一。l遙感獲取資源信息遙感獲取資源信息l遙感影像上具有豐富的信息，多光譜數據的波譜分辨率越來越高，可以獲取紅邊波段、黃邊波段等。高光譜傳感器也發展迅速，我國的環境小衛星也搭載了高光譜傳感器。這些地球資源信息能在農業、林業、水利、海洋、生態環境等領域發揮重要作用。4/12/2022.147l遙感應急災害資料遙感應急災害資料l遙感技術具有在不接觸目標情況下獲取信息的能力。在遭遇災害的情況下，遙感影像是我們能夠方便立刻獲取的地理信息。在地圖缺乏的地區，遙感影像甚至是我們能夠獲取的唯一信息。在5.12汶川地震中，遙感影

60、像在災情信息獲取、救災決策和災害重建中發揮了重要作用。海地發生強震后，已有多家航天機構的20余顆衛星參與了救援工作。l遙感自然災害遙感遙感自然災害遙感l我國已建立了重大自然災害遙感監測評估運行系統，可以應用于臺風、暴雨、洪澇、旱災、森林大火等災害的監測能力特別是快速圖像處理和評估系統的建立，具有對突發性災害的快速應急反應能力，使該系統能在幾小時內獲得災情數據，一天內做出災情的快速評估，一周內完成詳實的評估。l例如在臺風天，通過災害遙感就可以準確的劃分出受臺風影響區域，通過氣象預警發布有效信息，人們便可由此對農產品進行防護措施，降低損失。l遙感農業遙感監測遙感農業遙感監測l在農業方面，利用遙感技