第一節(jié)  宇宙中的地球

一、地球是宇宙中的一個(gè)天體

1．地球的宇宙環(huán)境

月亮和地球構(gòu)成地月系。地月系的中心天體是地球，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)。地球和其他行星都圍繞太陽公轉(zhuǎn)，它們和太陽構(gòu)成高一級(jí)的天體系統(tǒng)。這個(gè)以太陽為中心的天體系統(tǒng)，稱為太陽系。太陽系又是更高一級(jí)天體系統(tǒng)——銀河系的極微小部分。銀河系中像太陽這樣的恒星就有2000多億顆。銀河系主體部分的直徑近10萬光年。在銀河系以外，人們又觀測(cè)到大約10億個(gè)同銀河系類似的天體系統(tǒng)，我們把它們叫做河外星系，簡(jiǎn)稱星系。

2．宇宙中基本的天體

天體是就宇宙間物質(zhì)的存在形式而言的，是各種星體和星際物質(zhì)的通稱。如在太陽系中的太陽、行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、流星、行星際物質(zhì)，銀河系中的恒星、星團(tuán)、星云、星際物質(zhì)，以及河外星系、星系團(tuán)、超星系團(tuán)、星系際物質(zhì)等。通過射電探測(cè)手段和空間探測(cè)手段所發(fā)現(xiàn)的紅外源、紫外源、射電源、χ射線源和γ射線源，也都是天體。恒星是由熾熱氣體組成的，是能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體。太陽即是一顆恒星。星云包含了除行星和彗星外的幾乎所有延展形天體，是由星際空間的氣體和塵埃結(jié)合成的云霧狀天體。

天體系統(tǒng)，是指宇宙間的天體都在運(yùn)動(dòng)著，運(yùn)動(dòng)著的天體因互相吸引和互相繞轉(zhuǎn)，從而形成天體系統(tǒng)。

(1)地月系。地球與月球構(gòu)成了一個(gè)天體系統(tǒng)，稱為地月系。在地月系中，地球是中心天體，因此一般把地月系的運(yùn)動(dòng)描述為月球?qū)τ诘厍虻睦@轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，地月系的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，是地球與月球?qū)τ谒鼈兊墓操|(zhì)心的繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。地球同它的天然衛(wèi)星——月球所構(gòu)成的天體系統(tǒng)地球是它的中心天體。

(2)太陽系。太陽系位于銀河系邊緣，銀河系第三旋臂——獵戶旋臂上。太陽系是由太陽以及在其引力作用下圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)的天體構(gòu)成的天體系統(tǒng)。它包括太陽、八大行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體以及行星際物質(zhì)。人類所居住的地球就是太陽系中的一員。

(3)銀河系。在晴朗無云的夜晚，人們可以觀察到太空有一條如云的光帶，稱為銀河。這條光帶實(shí)際上是由數(shù)以千億顆恒星和星云組成。這些恒星分別組成許多恒星系。太陽所在的這個(gè)恒星系稱為本星系。所有恒星系都圍繞銀河系中心轉(zhuǎn)。

(4)總星系。銀河系、河外星系都是宇宙中的一部分，用最先進(jìn)的觀測(cè)手段觀察宇宙，已經(jīng)能夠觀察到距地球200億光年的天體。以此距離為半徑所繪的大圓球，就是目前人類所能觀測(cè)到的宇宙范圍。所有的星系和在一起，構(gòu)成了最大的天體系統(tǒng)，稱為總星系。但并非宇宙邊界。

3．地球是太陽系中一顆既普通又特殊的行星

為什么九大行星中，只有地球上有生物?這與地球在太陽系中的位置，也就是地球距離太陽的遠(yuǎn)近關(guān)系十分密切。就我們目前所知，有生命的物質(zhì)一定要在像地球這樣的環(huán)境中才能存在。首先，它應(yīng)該具有介乎0～100°C之間的溫度，這是水能在液體狀態(tài)下存在的溫度范圍。如果地球距離太陽太近，溫度過高，則由于熱擾動(dòng)太強(qiáng)，原子根本不能結(jié)合在一起，因而決不會(huì)形成分子，更不用說復(fù)雜的生命物質(zhì)了。相反，如果地表太冷，分子將牢牢地聚集在一起，只能以固態(tài)和晶體存在，生物也無法生存。

其次，這顆行星必須有適于生物呼吸的大氣。如果這顆行星的體積和質(zhì)量太小，引力太弱，它的各種氣體將會(huì)逃逸到太空，就不存在大氣層了。地球具有適當(dāng)?shù)捏w積和質(zhì)量，其引力可以把地球上各種氣體吸住，形成大氣層。同時(shí)，地球大氣經(jīng)過了漫長(zhǎng)的演化過程，基本上形成了現(xiàn)代適合于生物呼吸所需的大氣。有的行星表層雖有大氣，但缺少生物呼吸需要的氧氣。

盡管在太陽系的其他行星上，至今沒有找到生物，也沒有發(fā)現(xiàn)適合生命生存的環(huán)境，但是，在太陽系所在的銀河系中，據(jù)科學(xué)家推算，其中有的恒星可能擁有適合生物生存條件的行星。

二、日地關(guān)系

1．太陽系概況

太陽系是由太陽、行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星、流星體和行星際物質(zhì)構(gòu)成的天體系統(tǒng)，太陽是太陽系的中心天體，它的質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99．86％。太陽系中，其他的天體都在太陽的引力作用下，繞太陽公轉(zhuǎn)。

太陽系的成員除了太陽以外，還有以下幾類成員：

(1)行星和小行星。行星是在橢圓軌道上環(huán)繞太陽運(yùn)行的、近似球形的天體，并且質(zhì)量比太陽小得多，本身不發(fā)射可見光，它以表面反射太陽光而發(fā)亮。目前已知太陽系有八大行星。按照它們同太陽的距離，由近及遠(yuǎn)，依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。在以恒星組成的各個(gè)星座的天空背景上，行星有明顯的相對(duì)移動(dòng)。我們用肉眼可以看到的行星是：水星、金星、火星、木星和土星。另外的兩顆行星：天王星和海王星，要用較大的望遠(yuǎn)鏡才能看到。在火星軌道和木星軌道之間，太陽系還有一個(gè)小行星帶。這一帶有成千上萬顆小行星，像八大行星一樣繞太陽公轉(zhuǎn)。不過，它們的質(zhì)量都很小。最大的直徑只有1000千米；小的直徑還不到1千米。

(2)衛(wèi)星。衛(wèi)星是圍繞行星運(yùn)行的天體，質(zhì)量都不大。月球是地球的衛(wèi)星。太陽系的八大行星，除了水星和金星以外，都有衛(wèi)星繞轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)在探測(cè)所知，八大行星有60多顆衛(wèi)星。土星的衛(wèi)星最多，有20多顆。

(3)彗星。彗星是在扁長(zhǎng)軌道上繞太陽運(yùn)行的一種質(zhì)量很小的天體，呈云霧狀的獨(dú)特外貌。彗星的主要部分是彗核，一般認(rèn)為它是由冰物質(zhì)組成的。當(dāng)彗星接近太陽的時(shí)候，彗核中的冰物質(zhì)升華而成氣體，因而在它的周圍形成云霧狀的彗發(fā)。彗發(fā)中的氣體和微塵，被太陽風(fēng)推斥，在背向太陽的一面形成一條很長(zhǎng)的彗尾。彗尾一般長(zhǎng)幾千萬千米，最長(zhǎng)可達(dá)幾億千米。彗星遠(yuǎn)離太陽時(shí)，彗尾就逐漸縮短，直至消失。彗尾形狀像掃帚，所以彗星俗稱掃帚星。人們已發(fā)現(xiàn)繞太陽運(yùn)行的彗星有1600多顆。著名的哈雷彗星，繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間為76年。1985～1986年，在地球上人們?cè)^察到哈雷彗星的回歸。

(4)流星體。流星體是行星際空間的塵粒和固體小塊，數(shù)量眾多。沿同一軌道繞太陽運(yùn)行的大群流星體，稱為流星群。闖入地球大氣圈的流星體，因同大氣摩擦燃燒而產(chǎn)生的光跡，劃過長(zhǎng)空，叫做流星現(xiàn)象。未燒盡的流星體降落到地面，叫做隕星。其中石質(zhì)隕星叫做隕石；鐵質(zhì)隕星叫做隕鐵。

(5)行星際物質(zhì)。太陽系除了上述的天體以外，廣大的行星際空間雖然空空蕩蕩，但是并非真空，其中分布著極其稀薄的氣體和極少量的塵埃。這些叫做行星際物質(zhì)。