第一章宇宙因素對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響

第一章宇宙因素對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響主講人：謝少少

第一章宇宙因素對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響

宇宙因素包括：太陽(yáng)、行星月球地球第一節(jié)：太陽(yáng)及其對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響在地球上看，水星、金星、地球、火星、木星和土星是星空中的明星，自古稱(chēng)之為五星或五行，并同太陽(yáng)和月球稱(chēng)為七曜；天王星、海王星、冥王星距離地球遙遠(yuǎn)，只能用天文望眼鏡才能看到。一、太陽(yáng)概說(shuō)（太陽(yáng)系）第一節(jié)太陽(yáng)概說(shuō)（太陽(yáng)的大小和質(zhì)量）在銀河系里，太陽(yáng)是普通的一個(gè)，在太陽(yáng)系里，確實(shí)舉足輕重的天體。太陽(yáng)半徑：KM，相當(dāng)于地球半徑的109倍；太陽(yáng)表面積：約為地球的倍；太陽(yáng)體積：約為地球的倍；太陽(yáng)質(zhì)量：kg，集中了太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.9%，相當(dāng)于地球的330000多倍。太陽(yáng)平均密度為1.41g/，約為地球平均密度的1/4，但太陽(yáng)各部分密度差異顯著，內(nèi)部核心密度高達(dá)160g/一、太陽(yáng)概說(shuō)（太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)）太陽(yáng)表面的平均溫度為5770K，而其內(nèi)部溫度更高，因此組成太陽(yáng)的物質(zhì)不可能呈固態(tài)或液態(tài)，只能是熾熱的氣體，這些熾熱氣體是由等離子體構(gòu)成的。一、太陽(yáng)概說(shuō)（太陽(yáng)活動(dòng)）太陽(yáng)大氣由于受太陽(yáng)磁場(chǎng)和稠密氣體對(duì)流層擾動(dòng)的影響而處于局部的激烈運(yùn)動(dòng)中，這種現(xiàn)象稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)，最顯著的標(biāo)志就是太陽(yáng)黑子的活動(dòng)，太陽(yáng)黑子并不黑？太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)光球上的暗色區(qū)域，只是其溫度較周?chē)缘停ㄔ?500K），在明亮的光球下反襯才顯得暗而已。太陽(yáng)黑子大小不同，形狀各異，持續(xù)時(shí)間短的幾個(gè)小時(shí)，長(zhǎng)的達(dá)數(shù)月，出現(xiàn)范圍多限于太陽(yáng)赤緯5°~25°，赤道和高緯地區(qū)較少；其盛衰周期有11年，稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)周期，太陽(yáng)活動(dòng)最多的年份稱(chēng)為太陽(yáng)活動(dòng)峰年，最少的年份稱(chēng)為活動(dòng)谷年。除太陽(yáng)黑子外，還有光斑，耀斑，日珥等。光斑、耀斑、日珥等活動(dòng)都與太陽(yáng)黑子活動(dòng)同步變化，這說(shuō)明太陽(yáng)活動(dòng)是一個(gè)有機(jī)整體，它們之間存在相互聯(lián)系與影響。光斑耀斑日珥二、太陽(yáng)對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響太陽(yáng)時(shí)自然地理系統(tǒng)能量最主要的來(lái)源，占其能量來(lái)源的99.99%。太陽(yáng)活動(dòng)引起的太陽(yáng)輻射變化，如太陽(yáng)黑子、光斑、耀斑等都會(huì)引起地球自然地理系統(tǒng)的變化；如雙振動(dòng)現(xiàn)象，耀斑引起的地球物理現(xiàn)象異常，通訊中斷，極光等。太陽(yáng)對(duì)地球引力作用可以加強(qiáng)和減弱地球的潮汐現(xiàn)象，出現(xiàn)大潮和小潮。大潮時(shí)發(fā)生火山和地震的機(jī)率要高些。第二節(jié)：行星及其對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響九大行星概說(shuō)以地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道為界，將除地球之外的八大行星分為地內(nèi)行星和地外行星；若依小行星帶為界，可將九大行星分為內(nèi)行星和外行星。除冥王星外，按照物理化學(xué)性質(zhì)將其余行星分為類(lèi)地行星和類(lèi)木行星；類(lèi)地行星？類(lèi)木行星？類(lèi)地行星是指與地球的物理性質(zhì)相似的行星，包括水星、金星、地球和火星。類(lèi)木行星是指與木星的物理性質(zhì)較為相似的行星，包括木星、土星、天王星和海王星。九大行星有的公轉(zhuǎn)有著以下幾個(gè)共同特征：1、近圓性2、共面性3、同向性4、尊距性除海王星以外，其余行星距離太陽(yáng)的距離都遵守提丟斯—波得定律，即其中n為行星的序號(hào)，為行星距離太陽(yáng)的平均距離，單位為天文單位，即日地平均距離。行星對(duì)自然地理系統(tǒng)的影響八大行星對(duì)地球的引力總和只相當(dāng)于太陽(yáng)平均引力的1/6400。由此可知，與太陽(yáng)和月球相比，它們的影響非常小。九星連珠？是指九大行星運(yùn)行至太陽(yáng)的同一側(cè)且最外兩顆行星對(duì)日心得張角最小的現(xiàn)象。太陽(yáng)系中的小行星數(shù)量很多，體積小，質(zhì)量小，但對(duì)自然地理系統(tǒng)有著深刻影響。主要影響表現(xiàn)為撞擊地球，形成超高溫、高壓沖擊波，小行星本身的氣化、爆炸、熔融、破碎等引起一系列地球環(huán)境災(zāi)害。3、月球（1）概況月球俗稱(chēng)月亮，也稱(chēng)太陰。在中國(guó)古代神話(huà)中，關(guān)于月亮的故事數(shù)不勝數(shù)。我國(guó)古代詩(shī)文中有許多有趣的美稱(chēng)：玉兔（著意登樓瞻玉兔，何人張幕遮銀闕——辛棄疾）；玉蟾（涼宵煙靄外，三五玉蟾秋——方干）；桂魄（桂魄飛來(lái)光射處，冷浸一天秋碧——蘇軾）；嬋娟（但愿人長(zhǎng)久，千里共嬋娟——蘇軾）。此外，還有許多別致的雅號(hào)，如玉弓、玉桂、玉盤(pán)、玉鉤、玉鏡、冰鏡、廣寒宮、嫦娥、玉羊等。古希臘神話(huà)中，月亮女神的名字叫阿爾特彌斯，同時(shí)她也是狩獵女神。月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，是距離我們最近的天體，它與地球的平均距離約為384401千米。赤道半徑是1738.2km，相當(dāng)于地球半徑的27.28%。極半徑比赤道半徑比短4km。月球的質(zhì)量約7.35×1022噸，相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81，密度只有地球的0.6，月面重力則差不多相當(dāng)于地球重力的1/6。月球外部沒(méi)有大氣層，即使曾經(jīng)有大氣，但他微弱的重力，也不能保住大氣的存在。人們?cè)谕h(yuǎn)鏡中可以看到清晰的月面，以及飛船登月實(shí)地考察，都證明月球幾乎沒(méi)有大氣，只有幾微量的氣體，其主要成分是氦和氬，密度僅為地球大氣密度的110000億之一。由于月球表面的重力小，它的逃逸速度也很小，只有2.4km/s（地面上是11.2km/s），在常溫下氧和氮分子熱運(yùn)動(dòng)的速度已超過(guò)這個(gè)速度，從而使之逃逸到太空去。沒(méi)有大氣，聲音得不到傳播，因此月球世界萬(wàn)籟俱寂，聽(tīng)不到一點(diǎn)聲音，充滿(mǎn)著寂靜和荒涼。登月飛行的宇航員形容月球“有一種自成一格的荒涼之美”。沒(méi)有大氣對(duì)光的散射作用，月球上看不到“蔚藍(lán)色”的天空，也沒(méi)有迷人的晨昏朦影，即使在白天，天空也是一片漆黑。白晝和黑夜都是突然來(lái)臨，星星、太陽(yáng)、地球同時(shí)出現(xiàn)在天空。沒(méi)有大氣也就無(wú)法保持水分，故月球上沒(méi)有風(fēng)云變幻，不見(jiàn)雨露霜雪，也不會(huì)出現(xiàn)電閃雷鳴和美麗的彩虹，根本不用作天氣預(yù)報(bào)。由于得不到大氣和水分的調(diào)節(jié)，加上月球上的晝夜漫長(zhǎng)（一晝夜為一個(gè)朔望月），況且月球土壤的熱容量和導(dǎo)熱率都很小，因此，月面上溫度變化十分劇烈。白天在太陽(yáng)直射下，溫度可高達(dá)+127℃，黎明前可下降到-183℃。月球外部沒(méi)有大氣層保護(hù)，致使月面經(jīng)常遭受隕石撞擊。登月考察證明，月球表面被一層平均厚約10cm的細(xì)沙粒層所覆蓋。月球外部沒(méi)有大氣層，也沒(méi)有水，溫度變化劇烈，導(dǎo)致月球上難以有生命存在。雖然在月球物質(zhì)中已發(fā)現(xiàn)各種有機(jī)化合物，但目前在月面上沒(méi)有任何證據(jù)表明存在有生命能力的有機(jī)體。（2）月球的公轉(zhuǎn)3、月球日月會(huì)合運(yùn)動(dòng)與月相月球繞地球旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。但嚴(yán)格地講，是月球和地球繞其公共質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)，只因其公共質(zhì)心仍位于地球內(nèi)部，所以簡(jiǎn)單地把月球的公轉(zhuǎn)看成是繞地球（或地心）的運(yùn)動(dòng)。月球公轉(zhuǎn)軌道是一個(gè)橢圓，軌道偏心率為0.0549，近地點(diǎn)的平均距離為363300km，遠(yuǎn)地點(diǎn)的平均距離為405500km，以上所講是指月球的地心軌道，它是一個(gè)封閉橢圓，但是，月球在繞地球旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還隨地球繞太陽(yáng)運(yùn)行，所以，月球的運(yùn)行日心軌道是月球繞地球、地球繞太陽(yáng)兩種運(yùn)動(dòng)的合成。公轉(zhuǎn)軌道黃道5°9′升交點(diǎn)白道19.4°由于月球在繞地球公轉(zhuǎn)的同時(shí)，地球還在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，同時(shí)二者還存在著速度的差異，因此從地球上看，月球相對(duì)于太陽(yáng)也產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為日月會(huì)合運(yùn)動(dòng)。日月會(huì)合運(yùn)動(dòng)使日、地、月三球的相對(duì)位置時(shí)刻都在發(fā)生變化。由于月球本身不發(fā)光，只是反射太陽(yáng)光才被看見(jiàn)，所以當(dāng)月球與太陽(yáng)處于不同的相對(duì)位置時(shí)，從地球上來(lái)看，月球的視形狀就會(huì)發(fā)生周期性的圓缺變化，稱(chēng)為月球的位相，簡(jiǎn)稱(chēng)“月相”。月球與太陽(yáng)的相對(duì)位置是以它們之間的角距離來(lái)表示的，所以把它的月相變化，就是日月角距離的變化。由圖可以推出各種月相出沒(méi)的時(shí)刻公轉(zhuǎn)周期和速度

月球繞地球運(yùn)行一周的時(shí)間叫做月球的公轉(zhuǎn)周期。由于選擇的參考點(diǎn)不同，因而有各種不同的月。恒星月

(27.3217日)以恒星為參考點(diǎn)，指月球中心連續(xù)兩次自西向東回到同一恒星方向上所經(jīng)歷的時(shí)間，約27.3217日（27d7h43m11.4s）。它是月球公轉(zhuǎn)360°所需的時(shí)間，是月球公轉(zhuǎn)的真正周期。朔望月

(29.5306日)以太陽(yáng)為參考點(diǎn)，是月球連續(xù)兩次“合朔”（或合望）的時(shí)間間隔，約29.5306日（29d12h44m3s）它是日月會(huì)合運(yùn)動(dòng)的周期，也是月相變化的周期?；蛘哒f(shuō)，是月心連續(xù)兩次通過(guò)地心與日心連線(xiàn)的時(shí)間間隔。交點(diǎn)月

(27.2122日)以黃白交點(diǎn)為參考點(diǎn)，指月球中心連續(xù)兩次通過(guò)同一黃白交點(diǎn)的時(shí)間間隔，約27.2122日（27d5h0m35.8s）。近點(diǎn)月

(27.5546日)以近地點(diǎn)為參考點(diǎn)，指月球中心連續(xù)兩次通過(guò)近地點(diǎn)的時(shí)間間隔，約27.5546日。為什么會(huì)有不同的月長(zhǎng)？朔望月比恒星月長(zhǎng)約2.21日，是因?yàn)樗吠乱群阈窃露噢D(zhuǎn)29°的緣故交點(diǎn)月比恒星月短，是因?yàn)辄S白交點(diǎn)每月西移1.6°的緣故近點(diǎn)月比恒星月長(zhǎng)，是因?yàn)榻攸c(diǎn)每月東移3°3′的緣故速度根據(jù)公轉(zhuǎn)周期（恒星月），可求出月球公轉(zhuǎn)的角速度為13°10′/日。月球公轉(zhuǎn)軌道是橢圓，近地點(diǎn)最快，為15°/日，遠(yuǎn)地點(diǎn)最慢，為11°/日。平均角速度為13°10′/日。因?yàn)樵虑虻墓D(zhuǎn)方向是向東，，而它的周日視運(yùn)動(dòng)方向又是向西，因此月球每日出沒(méi)地平線(xiàn)的時(shí)刻（太陽(yáng)時(shí)），必然逐日向后推遲。其推遲的時(shí)間可由日、月會(huì)合運(yùn)動(dòng)速度求出；因?yàn)樵虑蚬D(zhuǎn)平均角速度為13°10′/日，地球公轉(zhuǎn)平均角速度為59′/日，則日月會(huì)合速度每日為13°10′－59′＝12°11′，而地球自轉(zhuǎn)12°11′的時(shí)間約為50分，因此月球出沒(méi)時(shí)刻，每日向后推遲約為50分。（3）月球的自轉(zhuǎn)3、月球月球千年一面，被誤認(rèn)為月球沒(méi)有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。事實(shí)恰恰相反，這個(gè)現(xiàn)象正好表明月球有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。只是因?yàn)樵虑虻淖赞D(zhuǎn)方向和周期與它的公轉(zhuǎn)相同所致，天文學(xué)上稱(chēng)這種自轉(zhuǎn)為“同步自轉(zhuǎn)”。即月球的自轉(zhuǎn)周期為一個(gè)恒星月（約27.3217日，27d7h43m11.4s）。月球總是一面向著地球，這只是近似的說(shuō)法。實(shí)際上，我們可以看到59%的月面積。這是由于月球公轉(zhuǎn)速度不均勻和月球自