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第一节  宇宙中的地球

一、地球是宇宙中的一个天体

1．地球的宇宙环境

月亮和地球构成地月系。地月系的中心天体是地球，月球围绕地球公转。地球和其他行星都围绕太阳公转，它们和太阳构成高一级的天体系统。这个以太阳为中心的天体系统，称为太阳系。太阳系又是更高一级天体系统——银河系的极微小部分。银河系中像太阳这样的恒星就有2000多亿颗。银河系主体部分的直径近10万光年。在银河系以外，人们又观测到大约10亿个同银河系类似的天体系统，我们把它们叫做河外星系，简称星系。

2．宇宙中基本的天体

天体是就宇宙间物质的存在形式而言的，是各种星体和星际物质的通称。如在太阳系中的太阳、行星、卫星、小行星、彗星、流星、行星际物质，银河系中的恒星、星团、星云、星际物质，以及河外星系、星系团、超星系团、星系际物质等。通过射电探测手段和空间探测手段所发现的红外源、紫外源、射电源、χ射线源和γ射线源，也都是天体。恒星是由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。太阳即是一颗恒星。星云包含了除行星和彗星外的几乎所有延展形天体，是由星际空间的气体和尘埃结合成的云雾状天体。

天体系统，是指宇宙间的天体都在运动着，运动着的天体因互相吸引和互相绕转，从而形成天体系统。

(1)地月系。地球与月球构成了一个天体系统，称为地月系。在地月系中，地球是中心天体，因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动。然而，地月系的实际运动，是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动。地球同它的天然卫星——月球所构成的天体系统地球是它的中心天体。

(2)太阳系。太阳系位于银河系边缘，银河系第三旋臂——猎户旋臂上。太阳系是由太阳以及在其引力作用下围绕它运转的天体构成的天体系统。它包括太阳、八大行星及其卫星、小行星、彗星、流星体以及行星际物质。人类所居住的地球就是太阳系中的一员。

(3)银河系。在晴朗无云的夜晚，人们可以观察到太空有一条如云的光带，称为银河。这条光带实际上是由数以千亿颗恒星和星云组成。这些恒星分别组成许多恒星系。太阳所在的这个恒星系称为本星系。所有恒星系都围绕银河系中心转。

(4)总星系。银河系、河外星系都是宇宙中的一部分，用最先进的观测手段观察宇宙，已经能够观察到距地球200亿光年的天体。以此距离为半径所绘的大圆球，就是目前人类所能观测到的宇宙范围。所有的星系和在一起，构成了最大的天体系统，称为总星系。但并非宇宙边界。

3．地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星

为什么九大行星中，只有地球上有生物?这与地球在太阳系中的位置，也就是地球距离太阳的远近关系十分密切。就我们目前所知，有生命的物质一定要在像地球这样的环境中才能存在。首先，它应该具有介乎0～100°C之间的温度，这是水能在液体状态下存在的温度范围。如果地球距离太阳太近，温度过高，则由于热扰动太强，原子根本不能结合在一起，因而决不会形成分子，更不用说复杂的生命物质了。相反，如果地表太冷，分子将牢牢地聚集在一起，只能以固态和晶体存在，生物也无法生存。

其次，这颗行星必须有适于生物呼吸的大气。如果这颗行星的体积和质量太小，引力太弱，它的各种气体将会逃逸到太空，就不存在大气层了。地球具有适当的体积和质量，其引力可以把地球上各种气体吸住，形成大气层。同时，地球大气经过了漫长的演化过程，基本上形成了现代适合于生物呼吸所需的大气。有的行星表层虽有大气，但缺少生物呼吸需要的氧气。

尽管在太阳系的其他行星上，至今没有找到生物，也没有发现适合生命生存的环境，但是，在太阳系所在的银河系中，据科学家推算，其中有的恒星可能拥有适合生物生存条件的行星。

二、日地关系

1．太阳系概况

太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统，太阳是太阳系的中心天体，它的质量占太阳系总质量的99．86％。太阳系中，其他的天体都在太阳的引力作用下，绕太阳公转。

太阳系的成员除了太阳以外，还有以下几类成员：

(1)行星和小行星。行星是在椭圆轨道上环绕太阳运行的、近似球形的天体，并且质量比太阳小得多，本身不发射可见光，它以表面反射太阳光而发亮。目前已知太阳系有八大行星。按照它们同太阳的距离，由近及远，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。在以恒星组成的各个星座的天空背景上，行星有明显的相对移动。我们用肉眼可以看到的行星是：水星、金星、火星、木星和土星。另外的两颗行星：天王星和海王星，要用较大的望远镜才能看到。在火星轨道和木星轨道之间，太阳系还有一个小行星带。这一带有成千上万颗小行星，像八大行星一样绕太阳公转。不过，它们的质量都很小。最大的直径只有1000千米；小的直径还不到1千米。

(2)卫星。卫星是围绕行星运行的天体，质量都不大。月球是地球的卫星。太阳系的八大行星，除了水星和金星以外，都有卫星绕转。根据现在探测所知，八大行星有60多颗卫星。土星的卫星最多，有20多颗。

(3)彗星。彗星是在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很小的天体，呈云雾状的独特外貌。彗星的主要部分是彗核，一般认为它是由冰物质组成的。当彗星接近太阳的时候，彗核中的冰物质升华而成气体，因而在它的周围形成云雾状的彗发。彗发中的气体和微尘，被太阳风推斥，在背向太阳的一面形成一条很长的彗尾。彗尾一般长几千万千米，最长可达几亿千米。彗星远离太阳时，彗尾就逐渐缩短，直至消失。彗尾形状像扫帚，所以彗星俗称扫帚星。人们已发现绕太阳运行的彗星有1600多颗。著名的哈雷彗星，绕太阳运行一周的时间为76年。1985～1986年，在地球上人们曾观察到哈雷彗星的回归。

(4)流星体。流星体是行星际空间的尘粒和固体小块，数量众多。沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体，称为流星群。闯入地球大气圈的流星体，因同大气摩擦燃烧而产生的光迹，划过长空，叫做流星现象。未烧尽的流星体降落到地面，叫做陨星。其中石质陨星叫做陨石；铁质陨星叫做陨铁。

(5)行星际物质。太阳系除了上述的天体以外，广大的行星际空间虽然空空荡荡，但是并非真空，其中分布着极其稀薄的气体和极少量的尘埃。这些叫做行星际物质。