第二章第1讲地球的宇宙环境和圈层结构.docx

1、第二章第1讲地球的宇宙环境和圈层结构第1讲宇宙中的地球及其圈层结构【考点要求】 【考纲内容】1.结合最新的科学探索考查地球的特殊性是高考常见的命题形式。2.以区域年太阳辐射分布图切入，考查太阳辐射的分布、影响因素及对人类生产、生活的影响是近三年的常考点。3.联系最新的天文事件，考查太阳活动对地球的影响是近几年高考的热点。1.地球所处宇宙环境，地球是太阳系中的一颗既普通又特殊的行星。2.太阳对地球的影响。3.地球的圈层结构及各圈层的主要特点。考点一：地球所处的宇宙环境1、天体的概念，主要天体类型及其特点（1）天体：宇宙间物质的存在形式，如恒星、星云、行星等，统称为天体。（2）天体的类型自然天体：

2、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、星云、星际空间的气体和尘埃等。人造天体：人造卫星、太空实验室、航天飞机、宇宙飞船等。最基本的天体是恒星和星云。太阳是距离地球最近的一颗恒星。主要自然天体列表天体概念天体概念其他恒星由炽热的气体组成、自己能发出可见光的球状天体，其主要成分是氢和氦温度高、自己能发光，除太阳外距地球都非常遥远行星沿椭圆形轨道绕恒星运转的球状天体本身不发光，反射恒星光而发亮卫星绕行星公转的质量很小的球状天体月球是地球唯一的天然卫星星云由气体和尘埃物质组成的呈云雾状外表的天体，其主要成分是氢与恒星相比，具有体积大、质量大、密度小的特点彗星在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很小的天体，呈云雾

3、状的独特外貌哈雷彗星是著名的大彗星，其公转周期为76年流星体流星体行星际空间数量众多的尘粒和固体小块数量众多，大小不一注：地球作为一个整体是天体，但地球的一部分或附属物就不是天体。例如，流星体是天体，但降落到地面的陨星就不是天体。判断一个物体是否为天体的方法着眼于“三看”(1)一看位置：它是不是位于地球大气层之外，独立存在于宇宙中。进入大气层或落回地面的物体不属于天体。(2)二看实质：它是不是宇宙间的物质，一些自然现象不属于天体。(3)三看运转：它是否在一定的轨道上独自运转。依附在其他天体上运行的物体不属于天体，如在火星上考察的火星车。2、天体系统的概念、组成和级别（1）天体系统：距离相近的天

4、体因相互吸引而相互绕转，构成不同级别的天体系统。（四级天体系统）（2）太阳系1、太阳系的组成：中心天体：太阳（太阳的质量约占整个太阳系质量的99.86%）八大行星的分布：水、金、地、火、木、土、天王、海王星八大行星分类：类地行星（水、金、地、火）、巨行星（木、土）、远日行星（天王、海王星）2八大行星比较：八大行星运动特征：同向性、近圆性、共面性距太阳的远近顺序、公转方向（逆时针）；金星是唯一一位顺时针自传 小行星的位置（火、木星之间），哈雷彗星的回归周期、公转方向（顺时钟）以及慧尾的朝向。3运动特征同向性绕日公转方向都是自西向东近圆性绕日公转的轨道形状近似圆形共面性轨道面几乎在同一平面上4.结

5、构特征：地球与其他类地行星(水星、金星和火星)有许多相似之处。图示法记忆八大行星的特征3、宇宙中的地球（1）、普遍性地球的质量、体积、平均密度和公转、自转运动与太阳系其他行星比并不特殊。（2）、特殊性有生命物质存在的条件分析地球上存在生命的条件，应从地球所处的宇宙环境及自身条件两方面进行研究。宇宙环境条件条件类型影响宇宙环境安全的宇宙环境地球与其他行星绕日公转，具有近圆性、共面性和同向性特征，大小行星各行其道，互不干扰，地球处于一种相对安全的宇宙环境稳定的光照条件自生命诞生以来，太阳没有明显的变化，地球所处的光照条件相对稳定，使地球上的生物得以繁衍，并不断地从低级向高级演化自身条件思维拓展分析

6、一个天体是否适合生命存在和发展，应借助地球上适宜生物生存和发展的温度、大气和水三个方面条件来考虑，因为这些是生物生存的必要条件，只有满足了这些条件，才可能有生命的存在和发展。考点二：太阳辐射对地球的影响1、太阳辐射概述 （1）、太阳辐射概述 概念：太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量。能量来源：太阳内部的核聚变反应（宇宙间能量传播形式：电磁波；）主要成分：H、He；能量来源：核聚变反应：4H1He能量能量分布：太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光区。太阳辐射的波长范围在0.154微米之 间，分为可见光、红外光和紫外光三部分，太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光波段，约占总能量的50%。 太阳

7、辐射波长范围紫外线（7）：0.150.4微米可见光（50 ）：0.4-0.76微米（红橙黄绿青蓝紫）红外线（43 ）：0.76-4微米拓展知识：太阳辐射、太阳辐射强度与太阳常数太阳辐射是一个物理概念。是指太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流。太阳辐射强度是一个物理变量，指每平方厘米的地球表面每分钟获得的太阳辐射能量。其大小随纬度、太阳高度和时间而变。而太阳常数是一个物理常量，指在日地平均距离条件下，地球大气上界太阳高度角为90时的太阳辐射强度。其数值为8.16焦/厘米2分。（2）、太阳辐射对地球的影响动植物的生长发育离不开太阳提供的光、热资源。太阳辐射经植物的生物化学作用，转化为生物化学能。是地

8、球大气运动、水循环的主要能源。太阳辐射本身以及大气运动、水循环等，也为人类提供了源源不断的能源。【知识点】来自太阳辐射的能源：煤、石油、天然气、水能等和风能、太阳能等常规能源。水能：是势位较高的水释放其势能转化成的动能。水分子向高处蒸发上升，来源于太阳给予的能量。风能：是地表大气受热不均产生的运动，其能量直接来于太阳辐射。煤、石油：是地质历史时期，地球生物体内固定的太阳能。太阳能：核聚变反应。地球上除了核能、地热、潮汐能以外，其他各种形式的能源，包括化石燃料能（煤、石油、天然气等）、生物能（柴草、树木等）、风能、水能和海洋能等都源于太阳能太阳能的特点及利用优点：可再生，清洁，无污染,新能源。数

9、量大，时间长久；分布普遍性，清洁安全。缺点：能量分散，难以集中，易受天气影响，能量利用占地面积大，技术要求高。(1)直接利用：光热利用，如太阳能热水器、太阳灶；太阳能发电；光化学作用，利用太阳辐射能分解水制氢。(2)间接利用，如2、 太阳活动与地球1、太阳大气层的结构：A光球层，B色球层，C日冕层。2、太阳活动的主要类型：A光球层的黑子，B色球层的耀斑，其周期约为11年，它们都是太阳活动的重要标志。C日冕层：太阳风（高能粒子吹向地球，在两极形成极光） 图示法记忆太阳活动的类型及出现的层次注意：(1)光球层用肉眼可以观测到；色球层只有在日全食时或用特殊的仪器才能看到；日冕层只有用特殊仪器才能看到

10、。(2)极光现象出现在高纬地区的夜晚3、太阳活动对地球的影响对气候的影响：太阳黑子与年降水量的相关性。太阳黑子活动剧烈时，赤道地区降雨量增大。对电离层的影响：干扰电离层，扰乱无线电短波通信。（耀斑和黑子增多）对地球磁场的影响：太阳风抛出的带电粒子流，使地球磁场受到扰动，产生“磁暴”现象，使磁针不能正确指向。带电粒子流与地球高空大气层的稀薄大气碰撞，在两极地区的夜空光弧，即“极光”。太阳大气结构太阳活动形式黑子：主要标志，周期约为11年耀斑：激烈的显示，周期约为11年太阳风活动规律高速旋转的气体漩涡，温度相对较低；带电荷，能产生磁场；存在太阳活动高峰年与低峰年的交替激烈的能量爆发；以射电爆发和高

11、能带电粒子流等形式放出辐射能带电粒子脱离太阳飞向宇宙空间对地球的影响对气候的影响：不同纬度的年降水量与黑子多少有一定的相关性；太阳活动高峰年剧烈天气现象出现的几率增加耀斑爆发时产生的强烈射电扰乱地球大气层，使地球上无线电短波通信衰减或中断在地球的两极地区产生极光高能带电粒子使地球上的磁场受到扰动，产生“磁暴”现象，使磁针不能正确指示方向考点一太阳辐射的空间分布及影响因素1、太阳辐射的纬度分布规律太阳辐射强度是指到达地面的太阳辐射的强弱。大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用，大大削弱了到达地面的太阳辐射。但尚有诸多因素影响太阳辐射的强弱，使到达不同地区的太阳辐射的多少不同。影响太阳辐射强弱的因素

12、主要有以下四个因素。1影响太阳辐射分布的因素影响因素原因日照时数纬度极圈以内地区有极昼、极夜现象，极圈以外地区夏季日照时数多于冬季地势一般地势高的高原日照时数多于地势低的盆地天气多阴雨天气的地区，日照时数少；多晴朗天气的地区，日照时数多年太阳辐射总量纬度纬度低，正午太阳高度角大，获得太阳辐射多地势地势高，大气稀薄，透明度高，固体杂质、水汽少，到达地面的太阳辐射多天气晴天多，到达地面的太阳辐射多。由此可知，山地背风坡太阳辐射强2. 2、太阳辐射的分布规律(1)全球的太阳辐射分布 ：具有纬度差异和季节差异不同纬度分布：全球年太阳辐射量大体从低纬向高纬递减，相同纬度分布：由沿海向内陆递增；夏季太阳辐

13、射强于冬季；降水多的地区高于降水少的地区。纬度越高，季节变化越大南、北半球纬度值相同的地区太阳辐射量随月份变化的规律相反，但不同季节表现出的结果不相同。一般说来，低纬多，高纬少；夏季多，冬季少；晴天强，阴天弱；地势高处太阳辐射强，地势低处太阳辐射弱。如：副热带地区高于世界其它地区。（撒哈拉地区最多）如赤道地区赤道低压控制多阴雨天气，而副热带地区多晴朗天气，所以赤道的太阳辐射弱于副热带地区。如图所示(注：图中的横剖面表示的是某一时间太阳辐射随纬度的分布情况，纵剖面表示的是某一纬度太阳辐射随时间的变化情况)： (2)我国年太阳辐射总量的空间分布总体特征就时间而言，我国大部分地区们于北半球的中纬度，

14、夏季太阳高度角大，光照时间长，各个地区的太阳辐射能夏半年多于冬半年。就空间而言，我国太阳辐射能分布大体上东南向西北递增。高值中心在青藏高原，低值中心在四川盆地。（大体上的界线，从大兴安岭向西南，经北京西侧，兰州，昆明再折向北到西藏南部，这一条线以西、以北广大地区，太阳辐射特别丰富）中国分布：西部大于东部、北部大于南部；青藏高原最强。高值和低值的中心都处在北纬2235之间，高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。北纬3040 地区，随纬度增高太阳辐射能增加；而北纬40以北，由东向西太阳辐射能逐渐增加，新疆呈东西向分布。具体分布如下图所示： 图示法分析中国太阳年辐射量的空间分布及成因特别提醒太

15、阳辐射强的地方，热量不一定丰富，如青藏高原，虽是我国太阳辐射最强的地区，光照充足，但由于空气稀薄，大气吸收的地面长波辐射很少，大气的保温作用弱，而成为我国夏季气温最低的地方。我国太阳能资源较丰富的地区与同纬度的其他地区相当甚至超过其他地区，其中青藏高原南部接近世界上太阳能最丰富的撒哈拉沙漠；而四川盆地则是在同纬度中太阳辐射量最少的地区。特例分析青藏高原成为太阳辐射高值中心的原因：纬度低，太阳高度角大；海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射削弱作用小；晴天多，日照时间长；大气中尘埃含量少，透明度高，到达地面的太阳辐射能量多。四川盆地成为低值中心的原因：盆地地形，水汽不易散发，空气中含水汽多，阴天、雾天

16、较多，对太阳辐射削弱作用强。补充：台湾岛年太阳辐射总量的分布规律提怎样的？（答：从东北向西南太阳辐射逐渐增强。台湾岛东侧为迎风坡，降水多；而西侧背风坡，降水少，晴天多。）比较太阳辐射强度地区差异海南岛与东北地区比较，主要是纬度差异；海南岛、台湾岛东侧少于西侧，主要是降水天气不同的结果局部地区如我国东部地区阴天多，太阳辐射少；赤道地区多对流雨，阴天多，太阳辐射少。描述台湾太阳辐射总量空间分布规律，并分析成因？(雅鲁藏布江谷地)大致由西南部向东北部递减 ，东部比西部少。原因：（纬度因素）南部纬度较低；（天气、地形）台湾岛、海南岛东南部为迎风坡，多阴雨天气，太阳辐射少；而西北部为山脉背风坡，晴天多，

17、太阳辐射强；塔里木盆地深居内陆，降水少，晴天多，太阳辐射强。4、影响太阳辐射的因素 (1)太阳辐射量的大小与纬度呈负相关。纬度越高，太阳辐射越弱；纬度越低，太阳辐射越强。(2)太阳辐射量的大小与海拔(地势)呈正相关。海拔越高，太阳辐射越强；海拔越低，太阳辐射越弱。(3)太阳辐射与大气层厚度呈负相关。大气层越厚太阳辐射越弱；大气层越薄，太阳辐射越强。(4)太阳辐射量的大小与云量呈负相关。云量越大，太阳辐射越弱；云量越少，太阳辐射越强。(5)太阳辐射量的大小也与坡向有关。阳坡太阳辐射强于阴坡；背风坡太阳辐射强于迎风坡(但要因地而论)。（1）纬度高低：纬度高低：纬度低则（正午）太阳高度角大，太阳辐射

18、经过大气的路程短，被大气削弱得少，到达地面的太阳辐射就多；反之，则少。这是太阳辐射从低纬向高纬递减的主要原因。如撒哈拉沙漠太阳能丰富。极圈以内地区有极昼极夜现象，极圈以外地区夏季日照时数多于冬季。昼夜长短-太阳辐射时间-昼长越长接受太阳辐射时间越长。（2）地形地势：海拔高低（大气密度、大气厚度）：如海拔越高，太阳辐射穿过大气的路程越短，受到散射、反射、折射等削弱就越少,大气中的水汽和杂质含量越少（主要集中在对流层底部），空气透明度高，对太阳辐射的削弱作用越小；而且天空中云量少，且晴天多，太阳辐射强且时间长；山地昼长、坡向（向阳坡或背阳坡）-太阳辐射时间。a地势越高昼长越长。b迎风坡与背风坡、向

19、阳坡与背阴坡阳坡获得的太阳辐射多，阴坡获得的太阳辐射少背风坡获得的太阳辐射多，迎风坡获得的太阳辐射少(3)天气状况天气-气候（云层、降水）-一般晴天比阴天接受太阳辐射时间长，强度大。晴朗的天气，由于云层少且薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射就强；阴雨的天气，由于云层厚且多，大气对太阳辐射的削弱作用强，到达地面的太阳辐射就弱。如赤道地区被赤道低压带控制，多对流雨，而副热带地区被副高控制，多晴朗天气，所以赤道地区的太阳辐射要弱于副热带地区。沿海与内陆我国东部地区阴天多，太阳辐射少；西北地区深居内陆，降水少，多晴天，太阳辐射多。迎风坡与背风坡来分析阳坡太阳辐射强于阴;背风坡太阳辐射强

20、于迎风坡如山地背风坡太阳辐射强。（4）日照时间长短：日照时间长，太阳辐射强。如1月份，南极为极昼，北极为极夜，南极比北极的太阳辐射强 （5）空气清洁度：如工业城市污染较严重，空气中污染物对太阳辐射的削弱作用强。 “雾都”伦敦影响年日照时数的因素 影响年太阳辐射总量或者日照时数长短的因素：日照时数是指太阳每天在垂直于其光线的平面上的辐射强度超过或等于120W/m2的时间长度。（1）纬度因素：纬度低，正午太阳高度角大，获得太阳辐射多。如撒哈拉沙漠太阳能丰富。极圈以内地区有极昼极夜现象，极圈以外地区夏季日照时数多于冬季。（2）地势高低：地势高，大气稀薄，透明度高，对太阳辐射的削弱作用小，到达地面的太

21、阳辐射多。一般地势高的高原日照时数多于地势低的盆地（3）天气状况：晴天多，日照时数多，到达地面的太阳辐射多。降水越多，晴天越少，日照时间越短，云层越厚，大气中云层或尘埃对对太阳辐射的削弱作用越强，到达地面的太阳辐射越弱；分析方法：分析地面太阳辐射的强弱主要从到达地面的太阳辐射的影响因素上去分析，必须纬度位置大体相当昆明日照时数比贵阳多产生差异的主要原因是冬季贵阳受昆明准静止锋的影响，多阴雨天气，而昆明受单一的暖气团控制，多晴天，所以昆明的日照时数比贵阳长。注意两个问题：一是影响的因素有哪些；二是具体问题具体分析。注：影响太阳辐射的因素主要是纬度高低和大气状况。其中大气状况又与地形、地势、工业污

22、染状况及降水形成因素等有关。考查太阳辐射强度的影响因素时，同纬度比较可以考虑天气状况或地势高低的影响；不同纬度可以考虑太阳高度角或白昼长短的影响；季节差异时要重点考虑太阳高度角或 白昼长短的影响。 对某一地点的太阳辐射强弱进行分析时要 综合考虑纬度影响太阳高度大小）、地势、 天气状况（晴天与阴天状况）。 太阳辐射总量不仅要考虑太阳高度，还要 考虑日照时间长短，以及太阳光线与墙体的夹角考点二卫星发射基地的区位分析思路热点探索宇宙探索知识的应用航天发射基地的区位条件(自然条件、社会经济条件，各自的利弊分析)自然条件1.气象条件：天气晴朗，降雨稀少，大气污染轻，大气透明度高；风速小、湿度低；2.纬度

23、：纬度越低，线速度越大，可以增加初始发射速度，节约燃料消耗和发射成本；3.地势：地势高，地球自传线速度较大；地势平坦开阔，地质结构稳定；便于跟踪和搜救。人文条件1.人口：单位面积人口密度低，地广人稀；2.交通：交通便利（沿海、沿铁路），利于大宗物资运输3. 安全因素：人烟稀少，符合国防安全的要求。出于国防安全考虑，有的建在山区、沙漠地区，有的建在地广人稀处4、军事：符合国防安全和保密需要。5、海陆位置：大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性强；海上人类活动少，安全性强航天器着陆场选址的区位条件（返回基地）：便于发现目标和营救的地区1、气象条件：天气晴朗，降雨稀少，大气透明度高；2、地势

24、：平坦开阔的草原地区，便于跟踪和搜救。3、人口：单位面积人口密度低，地广人稀（人烟稀少的地区）；4、交通：交通便利（沿海、沿铁路）。5、无大江大河影响航天器发射的主要因素 （1）位置：地球上线速度由赤道向两极递减，为了充分利用地球自转线速度，加大发射的推动力，发射的推动力，发射场地纬度越低位置越优越。 (2)方向：由于地球自西向东自转，借助于地球运动惯性的航天器的发射方向一般应朝向东方。 (3)天气：多选在气象条件较稳定、云雾天较少的地区，因为晴天多，空气透明度好，有利于跟踪观测。(4)时间：一般选在夜间，因为夜晚发射升空时，地面光学跟踪测量设备易于捕捉跟踪目标。 (5)地形：地形开阔地区较理

25、想，便于对卫星的跟踪观测。 发射时间、方向和回收场地选择要素具体要求 发 射 时 间发射时间:在一天中一般选择在晴朗无云的夜晚,主要便于定位和跟踪观测我国发射时间:主要选择在秋冬季节,便于航天测控网对飞船的监控、管理、回收。我国有多艘“远望号”监测船在南半球纬度较高的海域,选择在秋冬季节发射是为了避开南半球恶劣的海况 发射 方向一般与地球运动方向一致,向东发射可充分利用自转线速度的作用,节约能源回收场地选择我国的回收场地在内蒙古自治区中部地区。地势平坦,视野开阔,便于搜救;人烟稀少,有利于疏散人群;气候干旱,多晴朗天气,地质条件好航天发射基地多选择靠近赤道的原因目前发射的多为定点于赤道上空、绕

26、地球公转周期与地球自转周期相同、方向也相同的“静止轨道”卫星。航天发射基地靠近赤道既可借助尽量大的地球自转线速度提高卫星的飞行速度；又可使卫星飞行轨道与最终轨道处于或靠近同一平面内，节省卫星横向移动到赤道上空的能量，从而延长卫星寿命。最好接近赤道地区，因为纬度低，惯性离心力大且地转偏向小，航天器自转线速度大，利于发射，节约燃料；世界主要的发射基地美国肯尼迪航天中心(28.5N,81.0W)、美国西部航天和导弹试验中心(31.4N,120.4W)、前苏联拜克努尔发射基地(45.6N,63.4E)、法属圭亚那境内的库鲁发射场(5.2N，52.8W)等。我国四大发射基地西昌(约102E、28N)、酒

27、泉(约99E、40N)、太原(约112E、38N)、海南文昌(约110E、20N)，对比分析各自的利弊及所在区域的自然地理特征。问题：如果文昌基地投入使用，请问火箭、卫星等如何送达文昌？与我国已有的三个卫星发射基地相比，文昌卫星发射基地的优势条件表现在哪里？海南靠近赤道，地球自转线速度大，增加火箭的有效负荷，提高卫星的运载能力。 临近南海，运输方便，它可以通过海上运输，不受桥梁、涵洞的影响。拥有射向范围广的优势，周围较大范围均为海域，火箭航区、残骸落区安全性良好。【课堂延展】北半球看，天体均绕北极星作逆时针旋转；旋转一周需23时56分4秒（观测同一天体，每天提前3分56秒）。北半球看北极星，其

28、高度即为观测者的纬度纬度越高能观测到的星座越少，纬度越低能观测到的星座越多。*观察者位置与北极星在天空中位置的关系：北极看北极星 赤道看北极星 300N看北极星 南半球看不到北极星观测者由赤道向北极移动，北极星在星空图中的位置由地平圈向圆心移动。某船上有一人面对北方，看到北极星整天在地平线上打圈，此时他的右边是西半球，左边是东半球，这时该船的地理坐标是？ 东经160，纬度0【对点演练】1、(2012江苏卷)阅读材料，回答下列问题。 材料一下图是我国第28次南极科考航线和P大陆自然带分布示意图。材料二科考队在南极冰盖之巅冰穹A(海拔4 093米)的昆仑站成功安装了我国自主研发的首台南极巡天光学望

29、远镜AST31，用于对超新星、太阳系外行星、瞬变天体的研究。昆仑站所在地区大气透明度极佳，其原因主要有_、_、_；该地在_时期，可以用光学望远镜24小时不间断地对星空进行天文观测。解析本题考查影响大气透明度的因素和宇宙探测。南极大陆由于海拔高、空气稀薄，常年受极地高压控制、天气晴朗，无人类长期居住、污染小，故大气透明度极佳；对星空的长时间观测应选在南极极夜期间。答案常年受高压控制，天气晴朗海拔高，空气稀薄污染小极夜考点三 地球的圈层结构 【考点要求】 【考纲内容】地球的圈层结构及各圈层的主要特点考点分析：共分为六大圈层 大气圈 水圈 生物圈 地壳 地幔 地核4.其中常考点大气圈，要理解它的对流层、平流层和高层大气的一些相应特点。地球的圈层结构及各圈层的主要特点1、地球的内部圈层（1）地震波：当地震发生时，地下岩石受到强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波叫地震波。纵波：引起地面上下颠簸震动横波：引起地面的水平晃动（2）、(根据地震波在地球内部传播速度上的差异)划分依据：地震波传播速度的变化。类型传播速度能通过的介质共性A表示横波较慢固体传播速度都随所通过物质的性质而变化B表示纵波较快固体、液体和气体