书城教材教辅高中知识点清单:地理
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第2章 宇宙(2)

【太阳】太阳系的中心天体,是银河系中一颗普通的恒星。太阳的体积是地球的130万倍。与地球的平均距离14960万千米,直径为139万千米。通过对太阳光谱的分析得知,太阳的化学成分主要是氢(约占总质量的71%)、氦(约占总质量的27%),其他元素约占总质量的2%。在太阳中心区进行着剧烈的氢核聚变反应,释放出大量的能量,并以辐射的形式稳定地向空间发射,因此它是地球和整个太阳系中天体的光和热能的主要来源。我们直接观测到的只是太阳的大气层。太阳的大气层从里向外分为光球、色球和日冕三层,这三层大气都处于局部的激烈运动之中。太阳也在不断地运动和变化,除自转运动外,还要率领太阳系的成员以19.7公里/秒的速度作本动,同时还要以250公里/秒的速度围绕银河系中心旋转。目前认为,太阳及其行星是在约50亿年前,由星际物质云在引力作用下,逐渐收缩凝聚而形成的。在此以后,它将从目前的黄矮星阶段变为红巨星,然后再转为红超巨星,待太阳内部的核能源耗尽后,将转为白矮星,最后成为一个不发光的、处于简单态的冷“黑矮星”而宣告生命的终结。太阳的寿命估计可达100亿年。

【日冕】从色球层的边缘向外,延伸到几个太阳半径,甚至更远处的太阳大气最外层,叫做日冕。日冕是由非常稀薄的完全处于电离状态的等离子体组成,其中主要是质子、高度电离的离子和高速的自由电子。日冕的温度高达一二百万度。我们只有在日全食时才能观测到日冕。其形状与太阳活动有关。在太阳活动极大年时,日冕形状接近于圆形;在较为宁静的年份比较扁。其直径大致为太阳视圆面直径的1.5~3倍以上。

【太阳活动】太阳大气的各层中,所出现的黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥等现象总称为太阳活动。太阳活动是太阳表层物质运动和变化的结果,并不涉及太阳本体的基本稳定。太阳活动有极大年和极小年,一般以太阳黑子的多少而定,但平均周期约11年。在太阳活动强盛时,由于从太阳上发射出大量的紫外线、X射线、微粒流以及强射电波,从而扰乱电离层,使地面的无线电短波通讯受到影响,甚至会暂时中断。太阳抛出的带电粒子流,会使地球磁场发生扰动,产生“磁爆”现象,在两极还有极光出现。不仅如此,太阳活动还会使气候异常,导致地震发生,威胁宇宙航行,甚至影响到人体的健康和生物的生长。

【太阳黑子】太阳光球上经常出没的一些暗黑色斑点叫太阳黑子,它是太阳活动的基本标志之一。由于太阳黑子的温度比它周围光球的温度要低1500°K左右,所以在明亮的光球表面呈暗黑色斑点。充分发展的黑子是由较暗的核(本影)和围绕它的较亮的部分(半影)构成的,形状很像一个浅碟,中间凹陷约500公里。太阳黑子大多成群的出现,每个黑子群由几个到几十个黑子组成,最多可达100多个。黑子的寿命一般不长,仅一天左右,个别的可达一个月或一年以上。太阳黑子出现的数目有的年份多,有的年份少,我们把太阳黑子最多的年份叫做太阳活动极大年;最少的年份叫做太阳活动极小年。前一次活动极大年到再次出现活动极大年的平均周期约为11年。太阳黑子在日面上的分布有着一定的规律,表现为东西分布的不对称性(东半边比西半边多)和纬度分布的不均匀性。关于太阳黑子,我国最早在《淮南子》中就有记载。《汉书·五行志》中对公元前28年出现的大黑子记录得更为详细,不仅记录了黑子出现的日期,而且还描述了黑子的形状、大小和位置。而欧洲人1610年才开始用望远镜观测黑子。

【光斑】在太阳光球上出现的比周围更为明亮的斑点或条纹叫光斑,它是太阳活动之一,天文学称它为“高原风暴”。光斑的平均温度比周围高100°左右,亮度比宁静光球层略强一些,一般只大10%。平均寿命只有半小时。光斑的活动与太阳黑子密切有关,它比黑子早出现几小时或几天,而消失又远在黑子之后。光斑和黑子一样,也有一个11年的活动周期,但光斑的纬度活动范围要比黑子宽15度左右。光斑向外延伸到色球层就是谱斑。

【耀斑】也叫“色球爆发”,是色球层中的太阳活动现象。由于某种原因,在短暂的时间内(约102—103秒),释放出大量的能量(1030—1033尔格),从而引起局部区域在瞬时内出现加热、增亮以及各种电磁辐射和粒子辐射(质子、电子、中子等)突然增强。这种突然爆发出的相当明亮的斑点叫做耀斑。耀斑的寿命很短,多数只有几分钟,最长的也不过几小时,它和黑子相似,也有一个11年的活动周期。耀斑的活动与黑子的活动密切相关,黑子出现多的时候,也是耀斑出现较多的时候。

【太阳风】从太阳的外层大气,不断地发射出来的、稳定的粒子流,这种连续的粒子流好像是从太阳向外刮出的一股“风”,所以称为太阳风。太阳风是一种连续存在,来自太阳,并以200~800km/s的速度运动的等离子体。太阳风是由于日冕部分具有极高的温度,作用于日冕气体上的引力不能平衡压力差,日冕中就很难维持流体静力平衡,因此稳定地向外膨胀。处于热电离状态下的气体粒子连续不断地向外流出,这样就形成了太阳风。太阳风中质子流的温度平均约4×104K,速度约450公里/秒,理论上推出的太阳风的边界大约在25~50个天文单位之间。太阳风的主要成分仍然是氢和氦。黑子等太阳活动频繁时,太阳风的强度和速度也相应地加大。彗尾的形成与太阳风有关,彗星在靠近太阳时,星体周围的尘埃和气体会被太阳吹到后面去。同时在太阳风的影响下,还产生“磁爆”等现象。

【极光】是出现在高纬度地区上空大气中的一种彩色发光现象。一般呈带状、弧状、幕状或放射状。这些形状有时比较稳定,有时在连续地变化。极光的出现与太阳活动有关。极光是由来自太阳活动区的高能带电粒子流,使高层大气分子或原子激发或电离而产生的。由于磁场的作用,故极光常见于高磁纬地区。

【行星】在椭圆轨道上环绕太阳运行的近似球形的天体叫行星。行星的质量比太阳小得多,本身一般不发可见光,它以表面反射太阳光而发亮。在太阳系中目前已发现的行星有:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星九大行星。除太阳系外,邻近的恒星很可能也有行星存在。太阳系中根据九大行星质量、大小、化学组成等特征,又可分为三类:(1)类地行星,即与地球相类似的行星,包括水星、金星、地球和火星。它们距太阳近,体积、质量都小,平均密度大,表面温度较高,金属元素含量高,卫星少或没有。(2)巨行星,包括木星和土星(亦称类木行星)。距太阳较远,体积、质量都很大,平均密度小,表面温度低,主要由氢、氦、氖等物质构成。卫星数目多,并且有光环。(3)远日行星,包括天王星、海王星和冥王星。距太阳远,表面温度最低,在-200℃以下,平均密度介于前两类之间,表层气体以氢和甲烷为主,有卫星,天王星也有光环。另外,根据行星在地球轨道的内外,又可分为内行星和外行星。轨道在地球轨道以内的行星称为内行星。如水星、金星;轨道在地球轨道以外的行星叫做外行星。如火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。用肉眼观察行星与恒星有较大的区别,主要表现在行星有明显的位移、没有闪烁现象等。

【卫星】卫星是指围绕行星轨道上运行的天然天体或人造天体。本身不发光,靠反射太阳的光辉而发亮。除月球外,其他卫星的反射光都很微弱,一般肉眼难以看到。目前太阳系中,除水星和金星未发现卫星外,其他均有卫星。地球有1颗卫星,火星有2颗,木星有16颗,土星最多,有21~23颗,天王星有5颗,海王星有2颗,冥王星有一颗,共计50颗。卫星除有编号外,大多还用西方神话人物命名。卫星的体积和质量相差较大,运动特征也不尽相同。一般把运行轨道具有共面性、同向性、近圆性特征,距离分布符合提丢斯·波得定则(即从离太阳由近及远计算,对应于第n个行星,其同太阳的距离an=0.4+0.3×2n—2“天文单位”)的,称之为规则卫星;不符合以上特征的,称之为不规则卫星。卫星绕行星运转的方向与行星绕日运转的方向一致的,称为顺行卫星(其轨道面和行星轨道面的交角小于90°);反之,则称为逆行卫星。卫星也自转,卫星自转周期与其绕转的行星转动周期相同的,属同步卫星(如:木卫一至木卫四,火卫一和火卫二,海卫一等)。除天然卫星外,目前还有人造卫星。

【月球】古称“太阴”,是地球唯一的天然卫星。与地球平均距离384400公里。本身不发光,但反射太阳光。月球直径是3476公里,为地球的1/4,质量为地球的1/81,体积为地球的1/49,密度为水的3.3倍(比地球小),重力为地球的1/6。月球的自转周期和绕地球公转周期一样,都是27.3日。所以,月球总是以正面对着地球,而背面永远不能被人直接看到。月球表面没有大气层,没有水,也没有各种天气的变化,月面上昼夜温差很大,白天温度可达127°,夜晚可达-183°。月球正面的明亮部分,是月面上的山脉、高原,而黑暗部分是广阔的平原和低地,曾被人误认为成海,取名为“风暴洋”、“静海”、“雨海”等。另外,月球表面还有大大小小的环形坑穴——环形山。

【日食】月球在绕地球运行的过程中,当运行到太阳和地球之间,月球的影子落到地球表面,位于影子区域内的观测者就会看到太阳被月球遮蔽的现象,这就是日食。日食有日全食、日环食和日偏食。发生日全食的延续时间不超过7分31秒,日环食的最长时间是12分24秒。日食发生在朔日,但因存在黄赤交角,所以不是每逢朔日就一定会发生日食。只有当朔时,太阳离赤道与黄道的交点在某一角度以内才会发生日食,这个角度称为日食限。日食限是变化的,变化范围在15.4°~18.5°之间。全世界每年最多可发生5次日食,最少也有两次。对某一确定地点来说,平均每三年左右就可看到一次日偏食,日全食则平均300年才能看到一次。日食的周期为18年零11天,称为沙罗周期。目前一般认为,世界最早的日食记录是我国古代《尚书·胤征》中的记载。如果不计甲骨文中的记载,我国从古代到清朝,史书中共有1000多次日食记录。

【日全食】在本影范围内的观测者能看到太阳全部被月球遮住,这种现象叫日全食。日全食分初亏、食既、食甚、生光和复圆五个阶段。

【日环食】在伪本影内的观测者能看到月球不能完全遮住太阳,而在太阳边缘部分剩下一圈光环,这种现象叫日环食。日环食没有食既和生光阶段,而有环食始和环食终。

【日偏食】在半影内的观测者能看到太阳的一部分被月球遮住的现象叫日偏食。日偏食只有初亏、食甚和复圆阶段。

【月食】月球在绕地球运行过程中,有时进入地球的阴影部分,出现月面变暗的现象,叫做月食。月食只能发生在“望”,即发生在农历十六日前后。由于黄赤交角的存在,所以并不是每个望日都会发生月食,而只有当月球运行到黄赤交点附近时,才可能发生月食。月食分月全食、月偏食和半影月食。月球整个都进入本影,则发生月全食;月球只是一部分进入本影,则发生月偏食;月全食和月偏食都属于本影月食。有时月球并不进入本影,而只是进入半影部分,则称为半影月食。根据公元前1500~2500年间所发生的和将要发生的9729次月食的统计,每世纪平均发生半影月食89.0次,月偏食83.8次,月全食70.4次,总计每世纪平均发生243.2次。月食时,面对月球的地球部分,可以同时看到月食,所以对于某个具体地点来说,大约可以看到上述半数的月食。月全食的过程可分为半影食始、初亏、食既、食甚、生光、复圆、半影食终七个阶段。月偏食时没有食既和生光阶段。半影月食只有半影食始、食甚和半影食终阶段。月食程度的大小是用“食分”来表示的。月食和日食一样,也具有223个朔望月的沙罗周期。我国最早的月食记录大约出现在安阳殷墟出土的公元前13、14世纪的甲骨文中。

【流星体】是在行星际空间围绕太阳运动的尘粒和固体小块。其中数量众多、成群出现的流星体,称为“流星群”。当地球在运行中和流星群相遇时,流星成群出现,有如“下雨”,故又称为流星雨。

【流星现象】流星群运行到地球附近,其中,有些闯入大气圈,并同大气摩擦燃烧而产生光迹,划过长空的现象,称为流星现象。质量大的流星体,在地球大气圈中未被烧尽而降落到地面的整块或残片,称为陨星。根据其组成成分,陨星又可分为石质陨星和陨铁。石质陨星的主要成分是镁、硅和铁的氧化物,又称为陨石(也叫石陨星);铁质陨星的主要组成元素是铁(占90%~95%),还有少量镍、钴、铜、硫、磷等元素,所以又称陨铁。

【陨石雨】陨石在大气层中高速下降时,受高温、高压气流的冲击而发生爆裂,它的碎片像雨一样散落到地面,这种现象叫做陨石雨。1976年3月8日15时1分在我国吉林地区出现了一场世界罕见的陨石雨。分布地区东西长约72公里,南北宽约8.5公里,面积近500平方公里。这是目前已知的世界上分布面积最广的石陨石雨。收集到的大小陨石共100多块,总量为2700多公斤,其中最大的1号陨石重1770公斤,是人类迄今所见的最大石陨石。

【星际物质】恒星之间的物质称为星际物质。它包括星际气体、星际尘埃和各种各样的星际云,还包括星际磁场和宇宙线。其总质量约占银河系总质量的10%;平均密度为10~24克/厘米3,(这种密度是地球上的实验室中远未达到的高度真空);其温度相差很大,可由几K到千万K。星际物质在银河系内的分布是不均匀的,不同区域的星际物质密度相差很大,高度集中的区域是银河面,尤其在旋臂中。根据现代恒星演化理论,恒星早期是由星际物质聚集而成的,而恒星又以各种不同方式(如爆发、抛射、流失等)把物质送回星际空间。

【行星际物质】存在于行星际空间的物质。太阳周围有一个庞大的流星物质云,它是行星际物质的一种存在形式。在地球周围的流星物质,其密度约在10~22克/厘米3到10~21克/厘米3的范围内,每天落下的各种速度的流星物质有400多吨。这些流星物质云都朝着太阳自转和行星公转一致的方向运动着,这种现象有力地说明它们本身就是太阳系的组成物质。