《地球概論》複習與思考

一、概念題18、天體——宇宙中各種星體和星際物質的總稱。肉眼可見的天體有恆星、星雲、行星、衛星、彗星、流星等。19、恆星——由熾熱氣體（等離子體）構成的，能自行發光發熱的球狀或類球狀天體。20、光年——光在真空中一年時間所走過的距離稱為1光年。1光年=94605×108（億）Km=3×108m/s（光速）×365天/年×24小時/天×60分/小時×60秒/分。21、秒差距——恆星周年視差為l"時的恆星距離叫做1秒差距。如圖2.1所示：當星日連線和星地連線的最大張角為1"時，該星日距離長度定義為1秒差距。22、變星——在較短的時間內（幾年或更短）亮度發生明顯變化的恆星。23、幾何變星——是指兩顆星的幾何位置發生變化，即二者相互遮掩而引起亮度變化的星，又稱為食變星。24、脈動變星——是由於恆星的體積作周期性的膨脹和收縮而引起亮度變化的變星，約2／3的變星屬此類。25、爆發變星——是因為恆星本身的爆發現象而引起亮度突然變化的變星，如新星和超新星。26、新星——光度在幾天內突然增加9個星等以上，亮度增大幾萬倍至幾百萬倍的變星。27、超新星若光度增加更大，亮度增大到1000萬倍至l億倍以上的變星。28、中子星——是指由中子組成的恆星。29、脈衝星——就是具有強磁場的快速自轉的中子星。30、黑洞——巨大質量高度集中在很小的體積內，密度極大，引力大到任何物質無法逃脫，輻射也被禁錮出不來的天體。黑洞不發光，但可根據其強大的引力場，推測它的存在。目前認為可能是黑洞的天體是天鵝座X-1。31、銀河系——是指太陽所在的整個星系，是比太陽系更高層次的龐大天體系統，是由構成銀河系的氣體、塵埃、恆星、星團以及星雲所組成的密集區。32、宇宙年——太陽以3萬光年為半徑繞銀心作圓周運動，旋轉速度約250km/s，周期約2.5億年，稱為一個「宇宙年」。33、河內星雲（簡稱星雲）——由銀河系內的氣體和塵埃物質組成的看似雲霧狀的天體。如獵戶座大星雲等。34、河外星雲或河外星系——在銀河系以外，類似銀河系的龐大的恆星集團，由於它們距離太遙遠，看上去也是雲霧狀天體，稱為河外星雲或河外星系。如仙女座大星系等。35、本星系群——以銀河係為中心，半徑為300萬光年的空間，包含約40個星系組成的星系群體。除銀河系之外，仙女座大星系、三角星系、大小麥哲倫星系等，都是本星系群的成員。36、紅移——天體光譜中某一譜線相對於實驗室光源的比較光譜中同一譜線向紅端的位移，這一現象叫天體光譜的紅移，簡稱紅移。37、太陽系——由中心天體太陽及其巨大引力作用下，環繞太陽運行的行星、衛星、小行星、彗星、流星體和行星際物質所組成的天體系統。38、行星——在橢圓軌道上繞太陽運行的、近似球狀的天體。在太陽周圍分布著九大行星。39、衛星——圍繞行星運動的天體。40、人造天體——當今天空中運行的人造衛星、宇宙火箭、行星際飛船和空間實驗室等，統稱人造天體。41、小行星——沿橢圓軌道繞太陽運行的小天體。數以萬計的小行星分布在火星和木星軌道之間，構成小行星帶。少數小行星軌道可伸入到木星和土星之間。在地球周圍空間也有極少量的小行星在運行著。42、彗星——呈現雲霧狀的獨特外貌、以扁長橢圓軌道繞太陽運行的質量較小的天體。43、太陽輻射——太陽以電磁波形式不斷地向外輻射能量，稱為太陽輻射。44、太陽活動——是指發生在太陽大氣層局部區域的、在有限時間間隔內的各種物理過程的總稱。主要表現為太陽黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和太陽射電等變化現象。其中，太陽黑子是太陽活動的明顯標誌，耀斑是太陽活動最急劇猛烈的形式。45、電離層——距地面約80-150km的大氣層，在太陽紫外線、x射線、粒子輻射的作用下發生電離，稱為電離層。46、磁擾——太陽活動引起地球磁場的不規則變化，叫做「磁擾」。十分強烈的磁擾現象稱為「磁暴」。47、彗星——是在扁長軌道上繞太陽運行的一種體積龐大、質量較小、呈雲霧狀（或帶彗尾）的天體。48、流星——在行星際空間，遊盪著無數的塵粒和固體塊，稱為流星體。49、哈雷彗星——以英國天文學家哈雷名字命名的平均回歸周期為76年的彗星。50、流星現象——當流星體穿過地球大氣時，具有很高的速度，因摩擦而發熱發光，人們可看到一條亮光劃破夜空，這就是流星現象。流星一般在離地面80-120km高空才開始發光。51、隕石——大塊流星體穿過地球大氣層後尚未燃盡，其剩餘部分落到地面上成為隕石。52、二體問題——將兩個天體看成質點，研究它們按萬有引力定律相互吸引的運動規律，稱為「二體問題」。53、攝動——任何行星除受太陽引力外，還要受到其他天體引力（攝動力）的影響，使天體的運動偏離二體軌道的現象，被稱為「攝動」。54、日月會合運動——由於月球繞地球公轉的同時，地球還在繞太陽公轉，同時二者又存在著速度差異，因此從地球上看，月球相對於太陽也產生相對運動，稱之為日月會合運動。55、月相——月球由於反射太陽光才被人們看見，當月球與太陽處於不同的相對位置時，從地球上看來，月球的視形狀就會發生周期性的圓缺變化，稱為月球的位相，簡稱「月相」。56、同步自轉——月球的自轉方向和周期與它公轉相同，天文學上稱這種自轉叫「同步自轉」。所以人們總是只看到月球的半邊臉。57、日食——在日月會合運動中，當月球運行到太陽和地球之間（朔日）、且日、地、月三球恰好或幾乎在一直線上時，月球遮住了太陽，在地球上處於月影區域的觀察者，看不見或看不全太陽的現象稱為「日食」。58、月食——在日月會合運動中，當月球運行到和太陽相對的方向（望日）、且日、地、月三球恰好或幾乎在一直線上時，月球進入地球的影子，在地球上處於夜半球地區的觀察者，看不見或看不全月球的現象稱為「月食」。59、地平圈——我們觀察天體出沒升降的狀況都是相對於當地的地平面而言的。人們把地平面無限擴大與天球相交的大圓，稱為地平圈。60、晨昏線——地球是不透明的，在太陽的照射下，向著太陽的半球，處於白晝狀態，稱晝半球；背著太陽的半球，處於黑夜狀態，稱夜半球。晝半球和夜半球的分界線稱為晨昏線。61、時刻——是指無限流逝時間中的某一瞬間，就像時間尺度上的刻度與標記，用以確定事件發生的先後，如：年號、月號、日號、時、分、秒等。62、時段——是指任意兩時刻之間的間隔，用以衡量事件經歷的長短，如：年數、月數、日數、時數、分數、秒數等。63、地方時——以本地子午面作起算平面，根據任意量時天體所確定的時間。如量時天體分別為春分點、真太陽、平太陽所測量的地方時分別為地方恆星時、地方視時、地方平時。64、時區——是指使用同一種時間制度的區域，理論上全球共分24個時區。65、日界線——由於東12區和西12區各跨7.5°合作一區，稱為東西12區，並以180°經線為中央經線。1884年起國際規定180°經線為國際日期變更線(起止線)，簡稱日界線。66、區時——理論上各時區均以本區中央經線的地方平時，作為區內共同使用的標準時，亦稱該區區時。67、法定時——事實上，使用同一種時間制度的現實時區，總是受政區界線約束的，而現實時區使用的標準時由法律規定，稱為法定時。68、世界時(UT)——1928年國際天文聯合會決定將零時區的區時（本初子午線的地方平時，即格林尼治時間）稱為世界時。顯然世界時是以「地球自轉鍾」所計量的地方平太陽時。69、原於時(IAT)——利用原於穩定的電磁震蕩周期所計量的時間系統。原於鍾是一個與「地球自轉鍾」毫無關聯的守時系統。70、協調世界時(UTC)——由於地球自轉的不均勻性，勢必導致世界時與原子時計時系統產生時刻差，因此便產生了協調世界時。71、曆法——根據日、月的運行規律安排年曆的法則。如太陰曆、太陽曆、陰陽曆。二、填空題13、恆星質量 巨大 ，在高溫高壓的條件下，內部不斷進行 熱核反應 ，外部不斷 拋射物質 ，它是宇宙中數量最多和最重要的天體。其成分中 氫 約佔70％， 氦 約佔28％，其餘為碳、氮、氧、鐵等元素。每顆恆星，通過 對流 和 輻射 ，向宇宙空間輸送著巨大的輻射能。14、光在真空中一年時間所走過的距離稱為 1光年 ，1光年等於 9.4605×1012 Km，太陽光到達地球是 8分18秒 。離太陽最近的恆星是半人馬座的 比鄰星 ，距離是 4.22 光年，牛郎星約16光年，織女星約26光年，北極星約400光年。15、 1天文單位 即日地平均距離，可用「a」表示，1976年國際天文學會通過，自1984年起，「a」值統一使用1.49597870億km（約1.5億km）。用a這把量天尺來度量太陽系天體的距離十分方便。如日地平均距離為 1a , 太陽到冥王星的平均距離約 40a 。根據理論計算，太陽系的引力範圍可達 15萬a 。1光年等於 63240 天文單位，1秒差距等於 3.26 光年等於 206265 天文單位。16、星等每差一級，亮度差 2.512 倍，星等以等差級數 減小 （增大），亮度以等比級數 增大 （減小）。17、中子星具有 恆星般 的質量（可達到太陽質量的兩倍）； 行星般 的體積（直徑一般僅l0km左右），故密度 極大 ，中心密度可達1014g／cm3；且具有 極強 的磁場，磁感應強度高達108T（特斯拉）等特徵。18、銀河系是一個包括約 1500 億顆 恆星 和大量 星際物質 組成的龐大星系級的天體系統。直徑約 10 萬光年，其恆星的分布是 不均勻 的，中心區域恆星 較密集 ，距中心愈遠，恆星愈稀疏。銀河系的結構分 銀盤 、 核球 和 銀暈 三部分。俯視銀河系的形狀，它是一個 旋渦狀結構 的星系。它是由於恆星圍繞中心旋轉形成的。銀河系 物質分布不均勻 ，在銀盤上由核心向外延伸出  4條旋臂 （恆星密集區），分別為 獵戶臂 、 英仙臂 、 人馬臂 和 三千秒差距臂 。太陽位於 獵戶臂中 。側視銀河系，似 鐵餅狀 ，中間厚兩邊薄。由於我們觀測者不處在銀心位置，故各方恆星投影在天空上呈現 非均勻 的 光帶 。19、天體互相吸引、彼此繞質心旋轉而構成了 天體系統 。一般情況下，次一級天體系統又圍繞高一級天體系統旋轉。目前認識到的天體系統層次是： 地月系 → 太陽系 → 銀河系 → 星系群 → 星系團 →超星系團→ 總星系 。20、關於宇宙的起源有許多假說，其中最有影響的是1948年由美國天體物理學家伽莫夫提出的 大爆炸宇宙學說 。大爆炸宇宙學認為，宇宙早期是一個 超高密、超高溫 的「宇宙蛋」。宇宙蛋在某種物理條件下，發生迅猛的 大爆炸 ，於是便開始 不斷膨脹 起來，結果物質也隨著時空膨脹而 從密到稀、從熱到冷 地演化著，在演化過程中逐漸形成各種 恆星體系 。21、宇宙起源的大爆炸過程包括： 基本粒子階段 、 元素形成階段 、 宇宙形成階段 。22、宇宙大爆炸宇宙學說的主要觀測事實有： 譜線紅移現象 、天體觀測年齡與理論年齡相吻合 、 氦丰度證據 、 微波輻射證據 。雖然，大爆炸宇宙學能解釋一些觀測事實，但仍存在不少問題，如 宇宙蛋中無限密度 以及 爆炸機制 等問題。23、在太陽周圍分布著九大行星，它們距太陽由近及遠的順序是： 水星 → 金星 → 地球 → 火星 → 木星 → 土星 → 天王星 → 海王星 → 冥王星 →「冥外星」(近年根據觀測與理論推算，第10顆大行星很可能存在)。24、九大行星除 水星 和 金星 外，都帶有衛星。一般質量大的行星比質量小的行星擁有 較多 的衛星。大的衛星 近球形 ，小的衛星呈現 不規則狀 。除天然衛星外，地球周圍還繞轉著許多 人造衛星 。行星和衛星都 不發 可見光。另外，還有不少空間探測器和宇宙飛船在太陽系中遂游著。25、太陽各部分密度的差別很大，其表面的密度 極小 ，僅有l0-7 g／cm3，而中心的密度竟高達90 g／cm3。太陽物質處於高度電離狀態，氫和氦原子在高溫高壓條件下，離解為帶正電荷的質子和帶負電荷的電子。因為正、負兩種離子所帶電荷的總量是相等的，故稱 等離子體 。太陽是個熾熱的等離子 氣態球體 ，其分層 無明顯 的界線。為了研究方便，將太陽大致分成內三層： 核反應區 、 輻射區 和 對流區 和外三層： 光球 、 色球 和 日冕 。26、九大行星有多種分類法：以地球為界，可將行星分為 地內行星 （水、金）和 地外行星 （火、木、土、天王、海王、冥王）；以小行星為界，按九大行星距太陽近遠的排列，可將行星分為 內行星 （水、金、地、火）和 外行星 （木、土、天王、海王、冥王）；根據九大行星（冥王星除外）理化性質的主要差異劃分，則可將理化性質相似地球的行星叫 類地行星 （水、金、地、火），將理化性質相似木星的行星叫 類木行星 （木、土、天王、海王）；考慮到行星特徵的差別與太陽系演化有關，又可把類木行星加上冥王星，分為 巨行星 （木、土）和 遠日行星 （天王、海王、冥王）。27、金星的赤道同其軌道的交角達177。，這意味著金星的自轉是 逆轉 ，即 自東向西轉 ，與公轉方向 相反 。在金星的天空中，太陽是從 西方 升起的，它的一晝夜的長度為地球上的117日。因此，金星上的一年，還不到二個晝夜。另一個例外的情形是天王星，它的赤道同其軌道的交角約為98。，這意味著天王星的自轉也是 逆轉 。如果把金星的自轉比喻為 倒轉 ，那麼，天王星便是 躺著自轉 。除金星和天王星外，其餘行星的自轉方向皆與公轉方向 相同 。28、行星的分布規律基本遵循 提丟斯—波得定則 ；行星的運動具有 近圓性 、 同向性和 共面性 特徵。29、小行星帶主要分布在 火星 和 木星 軌道之間；小行星質量總和約為地球質量的萬分之四，且質量愈小的數量愈 多 ；1801年元旦元夜，義大利天文學家皮亞齊發現了第一顆小行星，被命名為 穀神星 ；現有42顆正式命名的中國小行星，最初的 5 顆是以我國古代科學家命名的；小行星運行軌道較 扁長 ；小行星多數是 碳質 的，少數是 石質 的或 鐵質 的。30、偏心率e<1的多數彗星，軌道為扁長的橢圓形、如期回歸、繞日運行，稱為 周期性彗星 ，其中周期短於200年的稱為 短周期彗星 ，周期長於200年的稱為 長周期彗星 ；e>1的一些彗星，軌道呈拋物線和雙曲線，只過一次近日點，就一去不復返，稱為 非周期性彗星 ； 彗星的外貌和亮度，隨著它離太陽的遠近而發生顯著變化：當它 遠離 太陽時，呈現為朦朧的星狀小暗斑；當它 靠近 太陽時，質量較大的彗星會產生各種形狀的彗尾，且亮度增大；彗星主要由 彗頭 和 彗尾 組成。31、特別明亮並伴隨悶雷般響聲的流星，稱 火流星 ；通常所見的流星體是單個的，叫 偶發流星 ，它們是單個天體碎片，像行星一樣繞日運行，在接近地球時被吸引落進大氣層而形成；另一類流星體成群出現且具有周期性，叫 周期流星 ；成群出現的流星體叫 流星群 ，流星群與 彗星 有關，當彗星破碎後，其碎片散布在它們的軌道上，在地球穿過其軌道時，成群的碎片進入大氣層而形成 流星雨 ；流星集中射出的點稱為 輻射點 ；流星群以輻射點所在的星座命名，例如獅子座流星群，出現在每年的11月，極盛之時，可形成壯觀的 流星暴 。32、月球質量為地球質量的 1/81.3 ，月球線半徑是地球半徑 1/4 倍，月球體積約為地球體積的 1/49 ，月球表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的 1/6 。月球重力小，是造成它與地球完全不同的自然狀況的主要原因。33、觀察所見月表明亮部分稱為 月陸 ，因為它的反照率 較高 ，故月陸看起來比較明亮，月陸是月面上的 高地 ，為大面積的熔融結晶的岩石覆蓋，是月球 最古老 的岩石，年齡約 41-46億年 。肉眼所見月面上暗黑的區域稱 月海 ，月海是月面上廣闊的 低平原 ，滴水均無，已知的月海有22個，絕大部分分布在月球 正面 ，月海比月陸低2-3km，且比月陸 年輕 ，約形成於39—31億年前；其中最大的 風暴洋 ，面積約500萬km2；較大的月海還有雨海、靜海、澄海、豐富海、雲海、危海、酒海等。34、據月震資料分析表明，月球內部構造與地球相似，可分 月殼、月幔和月核 三個同心圈層。月殼厚約 60km ，月面下 60-1000km 為月幔，1000km以下為月核。月殼和月幔組成 剛性 的岩石圈，月核為 軟流圈 ，溫度約1000K，可能是由 硅酸鹽類 物質組成，不是地球那樣的 金屬核 ，因此，它的密度比地球小得多。月球 幾乎沒有 磁場 ，太陽風的粒子和宇宙線可以直接轟擊月面。但是，已發現月岩中含有 微弱的 剩餘磁性，其原因尚無公認的解釋。35、恆星月約27.3217日，它是月球公轉360°所需的時間，是月球公轉的 真正周期 ；朔望月約29.5306日，它是日月會合運動的周期，也是 月相變化周期 ；交點月長度約27.2122日；近點月長度約27.5546日；朔望月比恆星月長約2.21日，是因為朔望月要比恆星月 多 轉29°的原故；交點月比恆星月短，是因為黃白交點每月 西移 約1.6°的原故；而近點月比恆星月長，是因為近地點每月 東移 約3.3°的原故。36、由於月球公轉軌道是橢圓，近地點時 最快 ，約為15°/日，遠地點時 最慢 ，約為11°/日。因為月球的公轉方向是 向東 ，而它的周日視運動方向又是 向西 ，所以月球每日出沒地平的時刻(太陽時)，必然逐日向後 推遲 ；因月球的公轉平均速度為13°10』/日，地球公轉平均速度為59』/日，則日月會合速度每日為13°10』-59』＝12°11』，而地球自轉12°11』的時間約50min，因此月球的出沒時刻，每日向後推遲約 50min 。因為月球公轉速度的不均勻造成的「經度天平動」和月球自轉軸83°21』的傾斜造成的「緯度天平動」所致，使我們能多看到9％的月面積，即我們可以看到 59％ 的月面積。。37、日食類型的不同，是取決於地球所處不同 月影區域 。處於 月本影區域 的觀察者，看到月球全部遮住了太陽，完全看不見太陽的現象，就叫 「日全食」 ；處於 月半影區域 的觀察者，只看見月球遮住部分太陽的現象，就叫 「日偏食」 ；處於 月偽本影區 的觀察者，只看見太陽中心部分被月球遮住，而太陽周邊仍放光芒、呈現光環狀的現象，叫做 「日環食」 。天文學上將日全食和日環食合稱 「中心食」 。38、月食可分為月全食和月偏食兩種，沒有月環食。月食類型的不同，是取決於月球是否全部或部分進入 地球本影 。當月球全部進入地球本影時，月輪整個變暗，就叫「月全食」。當月球部分進入地球本影時，月輪部分被遮，叫做 「月偏食」 。當整個月球進入地球半影時，其亮度有所減弱，稱月 半影食 。但肉眼不易察覺，故月半影食一般不算月食。39、一次完整的全食過程分為三個階段，即 偏食-全食-偏食 。五個食相，即 初虧、食既、食甚、生光和復圓 。40、傅科擺的特殊結構，都是為了使擺動平面不受 地球自轉 牽連，以及儘可能 延長擺動維持時間而設定的。它由一個 密度大 的有足夠重量的 金屬擺錘 、一個儘可能長的 擺臂 、及關鍵一環 萬向節 組成。當傅科擺起擺若干時間後，在北半球人們會發現擺動平面發生 順時針 方向偏轉，而在南半球擺動平面則發生 逆時針 方向偏轉。地球自轉的周期有三種：    恆星日    、  太陽日      、  太陰日      。其中，最長的一種周期是  太陰日      ，平均約  24      小時   50   分。41．地球繞日公轉的證據有  恆星周年視差      、  光行差      和   多普勒效應     等。42．地軸繞黃軸的圓錐形運動，叫做  地軸進動      ；地球本體相對於地軸的運動而造成的地極位置的移動，叫做  極移      。43．由於太陽的周年視運動，太陽的赤經變化於  0°  度至  360°    度之間，太陽的赤緯變化於   +23°26"  度至  —23°26"    度之間，太陽的黃緯則是 不變  的。44．在23°26"N以北，正午太陽高度以 北至(夏至)日最大， 南至(冬至) 日最小，   二分(春分、秋分)  日為平均值，在南、北回歸線之間，每年有  2 次直射陽光。658．從升分到降分，是北半球的   夏  半年，南半球的   冬  半年；從降分到升分是北半球的   冬   半年，南半球的   夏  半年。45、時差的定義是 視時減平時   。它的極大值約為  +16.4   ，出現在  11 月  3  日前後；它的極小值約為  -14.4   ，出現在    2 月   12     日前後。46、恆星日是以天球上的 某恆星（或春分點） 作參考點，時間為23 h 56m4s，是地球自轉 的真正周期；太陽日是以太陽的 視圓面中心 作參考點，平均日長為24h，是地球 晝夜更替 的周期；太陰日以 月球中心 作參考點測定的地球自轉周期，平均值為24h50 m，這是 潮汐日變化 的理論周期。47、地球是不透明的，在太陽的照射下，向著太陽的半球，處於白晝狀態，稱 晝半球 ；背著太陽的半球，處於黑夜狀態，稱 夜半球 。晝半球和夜半球的分界線稱為 晨昏線 。48、地球上的所有經緯線都是垂直正交的，於是地表上的任意點都可以由兩條正交的經緯線確定，而這兩條經緯線的經緯度就是交點的 經緯度 。經度是以 本初子午面 作起算平面的，向東量度0o-180o為 東經 ，向西量度0o-180o為 西經 ，國際通用的經度表示方法是用E代表東經，用W代表西經，如東經120o35』，記作：120o35』E 。為了照顧歐洲和非洲大陸的 完整性 ，地圖上是以 20oW 與 160oE 這兩條經線劃分東西半球的。赤道面 是緯度的起算平面，自該面向北量度0o-90o為 北緯 ，向南量度0o-90o為 南緯 ，國際通用的緯度表示方法是：用N表示北緯，用S表示南緯，如北緯23o30』記作：23o30』N 。49、人們將地球上1角分大圓弧的長度定義為 1海里(n mile) ，即地球上每度大圓弧為60n mile；船在海上航行的速度以「節」表示，1節= 1海里(n mile)／小時(h) 。法國人把地球上大圓弧周長的四萬分之一定義為 1公里（Km） ，每度大圓弧之長=40 000km/360o＝ 111.11km/lo ，則1海里(n mile)= 1.85公里（Km） 。50、地球自轉，還導致地球上作任意方向水平運動的物體，都會與其運動的最初方向發生偏離。若以運動物體前進方向為準，北半球水平運動物體偏向 右方 ，南半球偏向 左方 。造成地表水平運動物體方向偏轉的原因，是由於物體都具有 慣性 ，力圖保持自己的速率和方向。地球自轉的方向是自西向東，在北半球看起來是 逆時針方向 ，即自右向左轉動；在南半球看起來是 順時針方向 ，即自左向右轉動。51、天球是以觀測者為中心，任意遠為半徑的假想球面。由於天球半徑是任意的，於是球心 可根據觀測需要而選定，通常以 地面觀測者所在位置 作為球心。為了便於研究問題，有時需將球心取在地球中心或太陽中心，這樣的天球，分別稱為 地心天球 或 日心天球 。52、天球坐標系分為 地平坐標系 、 第一赤道坐標系 、 第二赤道坐標系 、 黃道坐標系 ，分別是以 地平圈 、天赤道（以上點為原點） 、天赤道（以春分點為原點） 、 黃道 為基本圈。53、地球的軌道平面與其赤道平面交角為 23°26』 ，此角反映在天球上，即為黃道面與天赤道面交角，簡稱 黃赤交角 。54、地球繞日公轉的周期統稱為 年 。在天球上選擇不同的參考點就有不同的年：如 恆星年 、 回歸年 、 食年 等。它們對應的參考點分別為： 恆星 、 春分點 、 黃白交點 。地球公轉的平均線速度為 29.78km/s ，平均角速度為0.99°/日，亦即約 59"/日 ；只有地球向徑 單位時間掃過的面積速度始終不變 。55、天文五帶自北而南依次是：北寒帶 、北溫帶 、熱帶 、南溫帶 、南寒帶 。56、時間是通過物質的 運動形式 來計量表達。但在選擇不同的物質運動形式，表達或計量時間的過程中，必須遵守被時間計量所考察的物質運動具有 周期性 、 穩定性 和 可測性 量時原則的「三性」。57、地球公轉運動、月球公轉運動和地球自轉運動都符合量時原則的「三性」，分別以它們運動周期來計量時間，便產生了 「年-月-日」 的基本單位。然而，就同一種周期性運動，選擇不同的量時天體(參考點)，其周期時值也不同，於是便產生了不同的時間計量系統，如 恆星時 、 真太陽時 、 平太陽時 。58、北京時間是9：45』，此時，紐約的地方時是 前一天的3：15』 ，紐約的地方時是 前一天的3：15』 ，倫敦的地方時是 當天的1：45』 ，莫斯科的地方時是當天的4：45』  ，東京的地方時是當天的10：45』 。59、隨著時間計量的發展，現在有 世界時(UT) 、 原子時(IAT) 、 協調世界時(UTC) 等。60、現今仍然使用的曆法種類主要有 太陰曆（簡稱陰曆或回曆） 、 太陽曆（簡稱陽曆或公曆） 、陰陽曆（又稱農曆、舊曆或夏曆） ，其中， 太陰曆 在游牧民族的穆斯林國家或地區陰曆仍然使用，太陽曆 是國際通用曆法， 陰陽曆 是源遠流長的由中國人獨創的曆法。61、地方時依據  地方經線  的時角，包括地方  恆星  時，地方 視   時和地方  平  時。62．理論時區是沿 標準經度 劃分的標準時的區域；每個時區跨經度 15  度，其標準經度為  15  度的整數倍。全球共分成   24   個理論時區。63、區時是各理論時區的  標準經度  地方  平  時，作為該區統一採用的  標準   時。兩地相隔幾個時區，區時相差  幾  小時，較  東 之地大於較  西 之地。64．依次寫出立夏後兩氣的名稱  小滿  、  芒種 。天干最後的三個字是  辛 、  壬  、 癸 。65．格里曆屬於  陽   歷。每年分 12   個月，上半年逢 單  為大月，下半年（除7月外）逢   雙  為大月。大月長   31  天，小月長  30  天（除2月外）。66．格里曆的置閏規則是：400年中置閏 97  次，閏年多  1  天，加在  2  月份。其具體作法是：凡公元年號能被  4 整除的，為閏年，否則為平年；凡世紀年的世紀數能被        400整除的，為閏年，否則為平年。67．日食總是從日輪的  西 緣開始，   東 緣結束；月食總是從月輪的   東   緣開始，        西緣結束。68．通常一年的食季有   2  次；每年至少發生食相（日食和月食）   2    次，最多可達    7   次，一般    5   次。69．潮汐摩擦使地球自轉變   慢     ，月球的繞地轉動 變慢  ，使恆星日變  長   ，恆星月變   長   ，從而改變著地月系的運動狀況。70、陽曆年的天文依據——是 回歸年 365.2422日，於是平年為 365日 ，閏年為 366日 ；陽曆年安排月效的天文依據——是 回歸年與朔望月 的比值 12.3 ，取整後一個陽曆年定為12個月。農曆歷月的天文依據——是 朔望月 29.5306日，小月29日，大月30日；24氣的天文含義——是 黃道上 的特定的24個等分點，又是其太陽在黃道上與氣相交的時刻。24氣是貫穿在農曆中的 陽曆 成分；農曆年安排的天文依據——是 回歸年與朔望月 的比值12.3682，因此 閏年 為13個月， 平年 為12個月。三、簡答題(八) 為什麼必須了解行星地球的宇宙環境及其自身的特性？自然地理環境位於地球的特定範圍內，是地球的一部分，而地球又是宇宙中的一顆普通行星。它不斷地和周圍環境進行能量、物質和信息的交換和傳輸，從而對自然地理環境產生多方面的影響，推動著各種自然地理過程的演進，是自然地理環境形成和發展的必要條件。因此，為了加深對自然地理環境的認識，就必須了解行星地球的宇宙環境及其自身的特性。（九）簡述中子星的特徵及其形成中子星是指由中子組成的恆星。中子星具有如下特徵：1、具有恆星般的質量（可達到太陽質量的兩倍）；2、行星般的體積（直徑一般僅l0km左右），故密度極大，中心密度可達1014g／cm3;3、且具有極強的磁場，磁感應強度高達108T（特斯拉）。中子星的形成是由於恆星演化到後期，發生超新星爆發現象，爆發後核心部分急劇收縮，內部物質在高溫高壓情況下，把電子擠入原子核內，電子與質子結合成中子，從而形成中子星。(十)簡述天體系統層次的基本內容。天體互相吸引、彼此繞質心旋轉而構成了天體系統。一般情況下，次一級天體系統又圍繞高一級天體系統旋轉。例如，地月系繞共同質心旋轉、並繞太陽旋轉；太陽偕帶太陽系成員又繞銀河系質心旋轉……。目前認識到的天體系統層次有：地月系→太陽系→銀河系→星系群→星系團→超星系團→總星系1、地月系由地球和月球組成，月地平均距離是384400Km。2、太陽系由中心天體太陽及其周圍小天體組成，太陽到冥王星平均距離約40天文單位。3、銀河系是由約1500億顆恆星(包括太陽在內)組成的恆星集團、10萬光年為直徑的天體系統。4、本星系群——以銀河係為中心，半徑為300萬光年的空間，包含約40個星系組成的星系群體。除銀河系之外，仙女座大星系、三角星系、大小麥哲倫星系等，都是本星系群的成員。5、星系團——比星系群更大的成團的星繫結構。一個星系團可由幾十個以至成百上千個星系聚集在一起組成。目前已發現約1萬個星系團。離我們最近的最著名的星系團是室女座星系團（補（補圖2.10），其距離為6000萬光年，直徑約850萬光年。6、超星系團——包括本星系群在內的2500個星系，比星系團更高一級的星繫結構，其直徑可達2.3億光年。其中包括本星系群在內的超星系團又稱本超星系團，它的中心是室女座星系團，而銀河系所在的本星系群只處於邊緣。7、總星系——以120億光年為半徑的空間範圍內所有星系的總稱。總星系的星係數目達10億個以上。總星系是我們觀測所及的宇宙範圍，是目前人類認識到最高層次的天體系統，是現代宇宙學研究的重要對象。（十一）簡述我們的宇宙和我們的宇宙以外的無限多的宇宙的區別。1、我們的宇宙：（1）是有限的宇宙，就是科學上的宇宙；（2）是指「觀測到的宇宙」，即現在能夠觀測到的現象的總和，實質上就是總星系；（3）在空間上是有邊界的；（4）在時間上是有起源的。2、我們的宇宙以外的無限多的宇宙：（1）是哲學上的宇宙；（2）它沒有起源、沒有終結、沒有中心、沒有邊界，是無限的。（十二）為什麼說宇宙的有限和無限是不能截然分開的？因為（1）隨著我們的宇宙的範圍不斷擴大，愈來愈證明宇宙是無限的；（2）而且從有限的，我們的宇宙中得到的知識，可以在一定條件下，外推到無限的，尚未認識的宇宙中去。（3）宇宙的有限與無限是辯證統一的。堅持宇宙的有限和無限的統一，才能恰當地評價現代宇宙學的科學成果。所以說宇宙的有限和無限是不能截然分開的。（十三）為什麼說太陽是一顆既普通又特殊的恆星？說它普通，是因為太陽的質量、體積在恆星中屬中等大小，是處於壯年期的一顆恆星。說它特殊，指太陽是太陽系的中心天體，吸引周圍天體，構成太陽系。太陽是離地球最近的一顆恆星，是地球光熱和生命之源，是研究其他恆星的標本。（十四）解釋光球「臨邊昏暗」現象及其原因1、太陽外部構造包括光球、色球、日冕3個部分，其中光球平均溫度5770K，向內部或外部的溫度梯度變化很大。由於溫度分布顯著的不均衡，故我們觀測到的太陽表面各部分亮度是不均勻的。日面中心區最亮，愈靠邊緣愈暗，這叫「臨邊昏暗」現象。2、這是因為我們看到光球中央部分大氣是較厚的大氣層，且光球下面大氣溫度高，而邊緣部分大氣是較薄的大氣層，且光球表層大氣溫度低，所以顯得光球中心部分較邊緣部分要明亮些。（十五）簡述九大行星的多種分類九大行星有多種分類法：1、以地球為界，可將行星分為地內行星（水、金）和地外行星（火、木、土、天王、海王、冥王）。2、以小行星為界，按九大行星距太陽近遠的排列，可將行星分為內行星（水、金、地、火）和外行星（木、土、天王、海王、冥王）。3、根據九大行星（冥王星除外）理化性質的主要差異劃分，則可將理化性質相似地球的行星叫類地行星（水、金、地、火），將理化性質相似木星的行星叫類木行星（木、土、天王、海王）。4、考慮到行星特徵的差別與太陽系演化有關，又可把類木行星加上冥王星，分為巨行星（木、土）和遠日行星（天王、海王、冥王）。（十六）簡述行星的運動特徵近圓性、同向性和共面性是九大行星和規則衛星運動的重要特徵。1、近圓性：九大行星偏心率均在1>e>0，且接近0，說明行星軌道形狀是近圓的橢圓形。2、同向性：指九大行星無一例外地都按逆時針方向（順行）繞日公轉。同時，太陽和大多數行星（金星、天王星除外）繞軸自轉也是順向。同向性被認為太陽和行星是起源於同一塊順向旋轉的原始星雲。至於金星的逆向自轉和天王星的側向自轉，很可能是它們運行過程中，曾被一較大星子碰撞所致。3、共面性：九大行星公轉軌道接近於一個平面，即它們與地球軌道面——黃道面的傾角i大多數不超過3°，它們公轉軌道面在黃道面附近。（十七）簡述小行星的特徵1、小行星帶主要分布在火星和木星軌道之間，絕大多數小行星距太陽2.2-3.6a處。2、小行星質量總和約為地球質量的萬分之四，且質量愈小的數量愈多。3、小行星運行軌道較扁長。4、小行星多數是碳質的，少數是石質的或鐵質的。5、己發現有幾顆小行星也帶有衛星。6、多數人認為在太陽系誕生初期，原始彌沒物質未能凝聚成大行星，而形成了小行星；而小行星帶可能是一顆大行星破碎後形成的。（十八）簡述彗星的特徵1、彗星俗稱「掃帚星」，是在扁長軌道上繞太陽運行的一種體積龐大、質量較小、呈雲霧狀（或帶彗尾）的天體。2、己發現的彗星有1600多顆，但計算出軌道的只有600多顆。3、「周期性彗星」——e<1的多數彗星，軌道為扁長的橢圓形、如期回歸、繞日運行，稱為「周期性彗星」。其中周期短於200年的稱為「短周期彗星」，周期長於200年的稱為「長周期彗星」。4、「非周期性彗星」——e>1的一些彗星，軌道呈拋物線和雙曲線，只過一次近日點，就一去不復返，稱為「非周期性彗星」。5、彗星的外貌和亮度，隨著它離太陽的遠近而發生顯著變化：當它遠離太陽時，呈現為朦朧的星狀小暗斑；當它靠近太陽時，質量較大的彗星會產生各種形狀的彗尾，且亮度增大。6、彗星主要由彗頭和彗尾組成。7、著名的哈雷彗星平均回歸周期為76年（十九）舉例說明各類隕石的組成特點大塊流星體穿過地球大氣層後尚未燃盡，其剩餘部分落到地面上成為隕石。隕石按其化學組成可分為石隕石、鐵隕石和石鐵隕石三大類，各類隕石組成特點見下表。各類隕石組成特點分類組成舉例石隕石硅酸鹽1976年3月8日降落在我國吉林的「吉林一號」石隕石，重達1770kg，是目前世界上最大的石隕石。鐵隕石主要由鐵鎳組成，含有少量的硫化物、磷化物和碳化物。目前最大的鐵隕石是非洲納米比亞的戈巴隕鐵，重達60t；我國新疆大隕鐵重30t，佔世界第三位。石鐵隕石由硅酸鹽和鐵鎳組成，僅占隕石總數的2％。玻璃隕石由天然玻璃物質組成，多分布在赤道附近低緯地區。早在1000多年前，我國雷州半島就有發現，稱為「雷公墨」。玻璃隕石一般僅幾cm大小，顏色為深褐、墨黑或綠色。（二十）為什麼要研究小天體1、小行星、彗星、隕石等小天體，被認為是太陽系的「考古」標本。2、這些地球的天外來客，保存了太陽系天體物質的最原始、最直接和最豐富的信息，這為研究太陽系的起源和演化、生命早期的化學演變過程及促進空間技術的發展，均具有重大的科學價值。3、尤其值得一提的是，隕石物質對自然地理環境有重大影響。據資料分析，發現隕石撞擊地球有10個相對集中的時期，這些時期與地球造陸運動、造山運動相吻合，每個集中撞擊時期延續幾百萬年。例如，距今7000萬年前，相當於白堊紀末的燕山運動時期和距今200-300萬年，相當於第三紀末的喜馬拉雅運動時期，都是隕石集中撞擊地球的時期等。由此可見，大規模的隕石襲擊是自然地理環境滄桑巨變的外因之一。因此，研究小天體意義重大。（二十一）簡述開普勒三定律與牛頓萬有引力定律德國天文學家開普勒，在波蘭天文學家哥白尼日心體系的基礎上研究了大量行星運動資料，總結髮表了行星運動三條定律。第一定律：行星繞日公轉軌道都是橢圓，太陽位於橢圓的一個焦點上。第二定律：行星向徑（日星中心的連線）在單位時間內，掃過相等的面積。第三定律：行星繞日公轉周期的平方同它們與日平均距離的立方成正比。萬有引力定律：牛頓藉助於微積分數學工具，綜合了開普勒三定律和向心加速度公式，提出了萬有引力定律。即宇宙間一切物體之間都是互相吸引的，引力的大小同這兩個物質質量的乘積成正比，同它們之間的距離平方成反比。（二十二）簡述月球研究簡史從「媳娥奔月」的神話傳說到「阿波羅登月」，人類對月球的研究已有幾千年的歷史了。1959年10月原蘇聯「登月3號」探測器首先實現了環繞月球的運行，拍下了月球背面的照 片。1969年7月美國「阿波羅」11號飛船登月成功，三名宇航員踏上了月球大地。宇航員阿姆斯特朗說；「對個人來說，這是一小步，但對人類來說，這是跨了一大步！」自此揭開了人類步入宇宙的新紀元。直至1972年，「阿波羅」飛船先後6次降落月面，進行了大量的科學考察，建立了科學觀測站。1999年8月1日，美國成功地將探測器「月球勘探者」號以6100km/h的高速撞向月球南極的一個火山口內，但撞擊後未探測到任何水蒸氣或其他顯示有水的跡象。相信不久的將來，月球將會成為人類開發宇宙的重要基地。（二十三）簡述月球的內部結構1、據月震資料分析表明，月球內部構造與地球相似，可分月殼、月幔和月核三個同心圈層。月殼厚約60km，月面下60-1000km為月幔，1000km以下為月核。2、月殼和月幔組成剛性的岩石圈，月核為軟流圈，溫度約1000K，可能是由硅酸鹽類物質組成，不是地球那樣的金屬核，因此，它的密度比地球小得多。3、空間探測發現，在某些月「海」表面有特彆強的重力場，表明那裡的物質凝聚特別集中，被稱為「重力瘤」。目前已發現12處重力瘤，它們全部都集中在月球的正面。這說明月球內部物質分布不均，也是探尋月球礦床的可能區域。4、月球幾乎沒有磁場，太陽風的粒子和宇宙線可以直接轟擊月面。但是，已發現月岩中含有微弱的剩餘磁性，其原因尚無公認的解釋。（二十四）簡述日、月食過程月球公轉的方向和地球公轉的方向都是自西向東的，但二者的速度各不相同，前者13o10』/日，後者尚不足1o/日。所謂日、月食過程，是指月球自西向東趕超並遮掩太陽的過程。因此，日食總是開始於日輪的西緣，結束於日輪的東緣；月食卻是開始於月輪的東緣，結束於月輪的西緣。一次完整的全食過程分為三個階段，即偏食-全食-偏食。五個食相，即初虧、食既、食甚、生光和復圓。現以日全食為例說明。(1) 初虧。當月輪與日輪第一次外切時稱「初虧」，日偏食開始。(2) 食既。當月輪與日輪第一次內切時稱「食既」，日全食開始。(3) 食甚。當月輪與日輪中心最接近的時刻稱「食甚」。(4) 生光。當月輪與日輪第二次內切時稱「生光」，日全食結束。(5) 復圓。當月輪與日輪第二次外切時稱「復圓」，日食全過程結束。月全食是月輪通過地本影的過程，其過程和食相與上述相同。（二十五）簡述發生日、月食的條件(1) 必要條件。日食必定發生在「朔」日時，月食必定發生在「望」日時，這是發生日、月食的必要條件。但是，並非每逢朔望都有日、月食發生。這是因為黃道和白道不在同一平面內，二者約有5o09』的交角。朔日時，月球有時在太陽的上方通過，有時在太陽的下方通過；望日時，月球有時在地球本影的上方通過，有時在地球本影的下方通過。如在這種情況下的朔與望，就不會發生日、月食現象。可見，朔望只是發生日月食的一個必要條件。(2) 充分條件。發生日食的朔，是指日月相合於黃白交點及其附近的朔；發生月食的望，是指日月相衝於黃白交點及其附近的望。這就是發生日月食的充分條件。因為日、月都不是一個光點，而是一個視直徑平均有0.5o多的圓面，所以二者不一定嚴格地要求位於黃白交點上。「交點附近」指的是在距交點一定的範圍內，也可能發生日、月食，這稱之為日、月食限角。運用球面三角邊的正弦定律計算得出：日偏食最大限角為17.9o，最小限角為15.9o；日中心食最大限角為11.5o，最小限角為10.1o；月偏食最大限角為11.9o，最小限角為10.9o；月全食最大限角為6.9o，最小限角為4.1o.綜上所述，發生日食的條件是：日、月相合(朔)於黃白交點或其附近(日食限角內)；發生月食的條件是：日、月相衝(望)於黃白交點或其附近(月食限角內)。（二十六）簡述地球運動的認識過程：1、地心說的產生生活在地球上的人們，無法直接感覺地球的運動。然而，人們卻能直接觀察到日月星辰繞地球旋轉的現象。因此，就很容易誤認為地球位居宇宙中心靜止不動，於是地心說應運而生。較為明確的地心說是由柏拉圖(公元前427—公元前347年)提出，再由他的門生歐多克斯和亞里士多德極力倡導，後經托勒密(90-168年)在2世紀中葉加以系統化，便形成一個完整的地心體系。在政教合一的歐洲，這一理論將近統治了1500年。2、日心說的提出波蘭天文學家哥白尼(1473-1543年)，總結分析了前人學說及其觀測資料，在1505年提出日心說的理論，並用了大半生時間去驗證修改和補充日心說說的理論。最後，在他的弟子雷提卡斯的協助下，於其臨終前（1543年）公開發表了日心說巨著——《天體運行論》。哥白尼在他的著作中明確指出：地球是運動的，它只是一顆既有自轉運動而又環繞太陽作公轉運動的普通行星。（二十七）簡述地球形狀和大小的地理意義在研究地球形狀的地理意義時，可略去地球幾何形狀和真實形狀之間的差異，而把它當作是一個正球體。地球是一個不透明的球體，因接受同一光源(太陽)的照射，而形成半球性的白晝和黑夜。地球與太陽之間的距離很遠，可以把照射到地球上的太陽光線視作平行光線。當平行光線照射到球形地表時，在同一時刻，不同地點將具有不同的太陽高度。黃赤交角的存在，決定了這種高度有規律地從地球直射點向兩極減小，在自轉的地球上，就造成熱量分布的緯度差異，從而引起地表上一切與熱量有直接或間接關係的現象和過程，均具有緯向地帶性。地球的巨大體積（約為1萬億km3，質量為5.98×10 21t），使它具有強大的地心引力吸引周圍的氣體，保持著一個具有一定質量和厚度的大氣圈。有了大氣圈，才能保住水圈，形成生物圈。地球的大小，對於人類的經濟活動也有影響。一方面，遠距離和廣大空間，曾經是人類活動的障礙，為了克服這種障礙，就必須運用最完美的技術成就；另一方面，地球的廣闊面積，給人類提供—個遼闊的活動場所。（二十八）簡述地球的內部結構地球的內部結構可分為地殼、地幔和地核。目前人們對地球內部結構的認識只能靠間接的方法來推測，主要採用地震波分析法。在地震學裡把地球深處地震波傳播速度發生急劇變化的地方，稱為不連續面。根據地內不連續面，就可把地球內部分為三個圈層。地殼：是指地表至第一個不連續面之間的圈層，它是前南斯拉夫地震學家其莫霍洛維奇於1909年發現的。地殼的平均厚度約24.4km，但厚度的變化很大，各地不同。地幔：是指莫霍面至2900km深處的第二個不連續面之間的圈層。這個不連續面是美國地震學家古登堡於1914年發現的，故取名古登堡面。根據地幔物質組成的差異，又可分為上地幔和下地幔。莫霍面到1000km深處的範圍為上地幔，主要物質是橄欖岩，所以上地幔又稱為橄欖岩帶。其中70-350km範圍的岩石溫度可能接近熔點，或者有局部物質呈熔融態，這—層次稱為軟流圈。由1000。2900km的範圍，為下地幔，組成物質為鎂、鐵及金屬氧化物，硫化物增多，所以下地幔又稱為金屬礦帶。地核：是指古登堡面以下直到地球中心的圓層。地核又分為兩層：內地核和外地核。  因為在約5150km深處存在一個不連續面，這個不連續面是丹麥地震學家萊曼女士在1996年發現的，叫做萊曼面，因此2900-5150km範圍叫外地核，據推測可能是液態的。由5150km直到地心則為內地核，內核物質可能是固態的。組成地核的主要物質是鐵、鎳為主的金屬。（二十九）簡述地球表面結構的基本特徵(1) 除南極大陸外，所有大陸都集結成對，如北美和南美，歐洲和非洲，亞洲和澳大利亞大陸，每對組成大陸辨，大陸瓣都向北極區匯合，組成大陸星。(2) 除南極大陸外，每個大陸都像底邊朝北的三角形，即每個大陸都是北寬南尖的。(3) 某些大陸的東部邊緣被一連串花彩狀的島嶼所環繞，形成向東突出的島弧。而在大陸西緣沒有這這種島弧。(4) 南半球除南極大陸外，每個大陸的西部有凹曲，而在東部有突出。(5) 每對大陸之間被所謂「地殼斷裂帶」分開，斷裂帶有很深的海洋和眾多島嶼。如加勒比海和墨西哥灣、地中海，以及亞洲和大洋洲之間的海洋和群島。(6) 大陸表面中央部分比大陸邊緣低，反之，海洋中的中央部分都是高於邊緣的高地。因此，整個岩石因由南北向的高地帶和低地帶交替組成。門)北極地區的海域(北冰洋)恰好與南極大陸的面積相抵消。造成上述特徵的原因，尚待進一步探索。四、論述題（四）試論述恆星的演化過程及其特徵恆星的演化過程是恆星內部物質的吸引和排斥對立統一的過程，具體表現為恆星的收縮和膨脹過程，具體過程及其特徵見下表。恆星演化的四個階段及其特徵階段發展特徵星型支配作用主要能源第一階段引力收縮階段——幼年期星際物質(10-24 g/cm2)→(在密度較大處可成為引力中心)→星際雲→(進一步收縮，引力動能部分轉化為熱能，使內部溫度升高)→恆星胚胎→紅外星(向外輻射紅外線)。紅外星——幼年期的恆星引力收縮引力動能第二階段主序星階段——壯年期紅外星→(引力收縮)中心T>80萬K, 熱核反應→中心T>700萬K, 熱能與輻射耗熱平衡, 星體不再收縮，引力與斥力平衡,恆星進入壯年期。恆星在這一階段停留時間長、數量多，太陽在這一階段的停留時間約為100億年。主序星引力與斥力平衡核反應第三階段紅巨星階段——中年期中心區氫消耗，熱核反應減弱；外圍，氫核聚變繼續→內部又開始收縮→恆星外殼急劇膨脹→(體積大、密度小、表面溫度低、光度仍然很強的)紅巨星→(內部繼續收縮，T不斷升高)→(當T達到1億K)新熱核反應→斥力與引力平衡, 恆星穩定，渡過中年期。太陽將來也會變成紅巨星，在此階段約維持10億年左右。紅巨星引力收縮→引力與斥力平衡引力動能→核反應第四階段白矮星、中子星、黑洞階段——晚年期紅巨星內部氦-碳核反應→(當T達到60億K) 強輻射→斥力大於引力，外殼爆炸→(本身光度突然增高几萬倍甚至幾億倍)新星或超新星,外層物質大量拋向宇宙——新恆星的星際物質→內部高密度核心，成為爆炸後的殘骸→白矮星(質量<太陽質量1.44倍的恆星的殘骸, 有1000顆以上)、中子星(質量在太陽質量1.44-2倍的恆星，內部物質急劇坍縮成超高密的中子星)、黑洞(質量>太陽質量2倍的恆星，內部物質更加急劇坍縮，成為密度更大的坍縮星，或稱黑洞。白矮星、中子星、黑洞斥力爆炸核反應→斥力動能（五）試論述宇宙的起源學說——大爆炸宇宙學關於宇宙的起源有許多假說，其中最有影響的是1948年由美國天體物理學家伽莫夫提出的大爆炸宇宙學。1、大爆炸宇宙學的基本觀點大爆炸宇宙學認為，宇宙早期是一個超高密、超高溫的「宇宙蛋」。宇宙蛋在某種物理條件下，發生迅猛的大爆炸，於是便開始不斷膨脹起來，結果物質也隨著時空膨脹而從密到稀、從熱到冷地演化著，在演化過程中逐漸形成各種恆星體系。2、大爆炸過程（1）基本粒子階段：宇宙早期，密度近於無窮大的狀態，溫度極高，在100億K以上，當時宇宙只存在質子、中子、電子、光子及中微子等基本粒子。（2）元素形成階段：隨著宇宙的絕熱膨脹，溫度下降很快。當溫度降至10億K時，中子失去自由存在的條件，質子與中子結合成氫、氦，各種化學元素開始形成。當溫度下降到100萬K時，早期形成的各種化學元素告一段落。（3）宇宙形成階段：宇宙繼續膨脹和冷卻，直到約1000萬年以後，溫度下到3000K時，電子和核才組成穩定的原子。輻射減退，宇宙間主要是氣態物質，並逐漸凝聚成星雲，再進一步形成各種星系和恆星，成為我們今天觀測到的具有各種類型天體的宇宙。3、主要觀測事實大爆炸宇宙學的成功之處，在於它比其他宇宙學說能說明較多的觀測事實：第一，譜線紅移現象。觀測得知，多數河外星系的譜線紅移，星系距離愈遠，紅移現象愈大，符合哈勃定律（ν = H · R）。哈勃紅移是宇宙膨脹的反映。式中ν為星系紅移速度，H為哈勃常數，及為星系距離。第二，天體觀測年齡與理論年齡相吻合。大爆炸宇宙學認為所有天體都是在溫度下降後的產物。理論上，任何天體年齡都應比大爆炸溫度下降至今的200億年時間為短。觀測事實是，現今天體的年齡都不超過200億年。第三，氦丰度證據。大爆炸宇宙學認為氦是在星系及天體形成之前，在宇宙早期高溫條件下形成。在氦合成時代*，宇宙中氦丰度約為25％，與宇宙中的各種天體氦丰度近一致（約佔30％），如銀河系氦丰度為29％，大麥哲倫星系氦丰度為25％，小麥哲倫星系氦丰度為29％。第四，微波輻射證據。大爆炸宇宙學認為，宇宙間存在各向同性的微波段的背景輻射，相當於3K的熱輻射。1965年，在微波波段上發現了3K微波輻射，在定性與定量上與大爆炸理論相符，被認為是宇宙大爆炸遺留下餘熱的最有力的證據。雖然，大爆炸宇宙學能解釋一些觀測事實，但仍存在不少問題，如宇宙蛋中無限密度以及爆炸機制等問題。（六）試論述太陽外部構造特徵為了研究方便，將太陽大致分成內三層構造（核反應區、輻射區和對流區）和外三層構造（光球、色球和日冕），其中外部構造特徵見下表。太陽外部構造特徵一覽表構造定    義范    圍平均溫度精細結構結  構光球包圍對流區的一層薄膜，厚約500km。肉眼所見光亮奪目的太陽表面，太陽大氣的最低層。5770K，向內部或外部的溫度梯度變化很大。米粒組織、黑子和光斑。呈各種纖維結構，可在日面邊緣部分觀測到。色球日全食時，當耀眼的光球被月球全部遮住時，在日輪邊緣上呈現出犬齒狀的玫瑰色環狀物。位於光球之上，厚度2000km以上的大氣中層。平時肉眼不可見，可通過色球儀觀測。色球溫度變化劇烈，100km： 4600K→4200K；400km：5500K；色球中層：8000K；色球高層處：5萬K；色球-日冕過渡區：100萬K。日珥、耀斑和譜斑等可分為低、中、高三層。日冕日全食時，在日輪周圍呈現乳白色光輝的環狀物就是日冕。應用近紫外和x光觀測。在色球層之外，為極稀薄的太陽最外層大氣，由高溫低密度的等離子體組成。低日冕區已是百萬度以上的高溫區。冕流和極羽、冕洞、日冕凝聚區等。一般隨時間緩慢變化。日冕可分為內、中、外三層。日冕的形狀同太陽活動有關。在太陽活動極大年，日冕接近圓形；而在太陽寧靜年則比較扁，赤道區較為延伸。日冕直徑大致等於太陽視圓面直徑的1.5-3倍以上。（七）試論述光球精細結構特徵太陽外部構造包括光球、色球、日冕3個部分，其中光球又可以細分出米粒組織、黑子和光斑等精細結構，各結構特徵見下表。光球精細結構特徵一覽表精細結構定義大小平均溫度平均壽命周期米粒組織對流區上升氣流形成，看似煮開鍋米粥的現象。米粒直徑約1000km左右，超米粒直徑可達30000km。比光球高出300-400K個別米粒的壽命可達15分鐘,用統計方法測出的平均壽命約為 8分鐘。黑子強磁場形成的旋渦，多半成對或成群出現。大小不一，其長度小的僅1000km，大的達20萬km。約4500K，在明亮的光球背景下顯得暗黑。一般黑子愈大、磁場愈強、壽命愈長，而小黑子幾小時可能消失。黑於是明顯的太陽活動區，消長周期約11年，而一個完整的黑子磁周期（即黑子磁場顛倒一次）約22年。光斑太陽光球邊緣出現的明亮組織，向外延伸到色球就是光斑。光斑一般環繞著黑子，與黑子有密切的關係。同黑子有關的光斑寬5000 – 10000km，長約50000 km，它們大致垂直於赤道；同黑子無關的光斑出現在70度的高緯地區,面積較小，略呈圓形，直徑約2300 km。比光球溫度高100K，其底部溫度低一些，上層溫度高一些，說明光斑不處於輻射平衡。平均壽命約15天，個別可長達3個月。光斑比黑子早出現幾小時或幾天，出現後聚集成兩部分，顯示出和黑子群類似的偶極特性。和黑子一樣具有11年的活動周期，但光斑的緯度活動範圍比黑子寬15度左右。太陽較差自轉把最初為圓形的光斑逐步拉成橢圓形，其前導部分略近赤道。光斑發展的末期分解為許多小塊，然後逐步瓦解。（八）論述太陽色球精細結構特徵太陽外部構造包括光球、色球、日冕3個部分，其中色球又可以細分出日珥、耀斑和譜斑等精細結構，各結構特徵見下表。色球精細結構特徵一覽表精細結構定    義特    征其    它日珥色球上部有許多火舌狀物(或針狀體)。噴發高度有3000- 4000km至1萬多公里。壽命5-10分鐘耀斑色球突然爆發，表現為特別明亮的斑塊。來勢猛、能量大，在100s-1000s時間內，釋放出相當於太陽在一般情況下1 s輻射的總能量絕大多數耀斑出現在黑子群的周圍，當黑子增多時，易觸發耀斑的爆發。色球最引人注目的是耀斑活動。從耀斑中發出的有可見光、紫外線、x射線、紅外線、射電輻射、高能粒子流和宇宙線等。耀斑是太陽活動的重要角色。譜斑色球層大塊的斑區。有些較亮、有些較暗，在色球面上都可以觀測到。譜斑也多出現在黑子群四周，壽命比黑子長。（九）談談太陽活動對地球的影響太陽活動是指發生在太陽大氣層局部區域的、在有限時間間隔內的各種物理過程的總稱。主要表現為太陽黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和太陽射電等變化現象。其中，太陽黑子是太陽活動的明顯標誌，耀斑是太陽活動最急劇猛烈的形式。太陽以電磁波和高能粒子流的形式，向外放射著巨大的能量和物質。太陽的能量流和物質流對地球發生著深刻的影響，它對自然地理環境的形成、發展及演化具有決定性的作用。1、太陽風與地球磁層。地球周圍存在一個偶極磁場，當太陽風等離子體吹向地球時，使地球磁場被太陽風包圍，形成地球磁層。一方面（好的方面），由於地球磁層的存在，使得太陽風高能帶電粒子不能到達地面，從而保護了地球表面有機體的生存和發展；另一方面（壞的方面），總有一部分高能帶電粒子闖入磁層內，被磁層禁錮在地球高層。通過空間探測器，1958年美國范·艾倫發現了包圍地球的強輻射帶，稱為「范·艾倫輻射帶」。這個強輻射帶分內、外兩層，像套在地球赤道周圍的兩個輪胎環子，它對人類衝出地球的宇宙活動，會造成嚴重輻射的危害，要注意採取預防措施。2、對地球電離層的影響。距地面約80-150km的大氣層，在太陽紫外線、x射線、粒子輻射的作用下發生電離，稱為電離層。(1) 較高的電離E層和Fl層，因太陽短波輻射強烈，電離程度高，自由電子密度大，主要反射短波電波；(2) 電離D層，由於太陽短波輻射較弱，電離程度差，自由電子密度小，只能反射長波。(3) 當太陽活動增強時，會激發電離層大氣分子進一步電離，造成離子濃度增高和吸收電波增強。尤其是太陽耀斑爆發後，會引起地球向陽半球面短波信號衰減或中斷。短波無線電信號的中斷，一般是幾秒鐘至幾分鐘，特別情況下長達半小時至1小時以上。3、對地磁的影響。(1) 太陽活動引起地球磁場的不規則變化，叫做「磁擾」。十分強烈的磁擾現象稱為「磁暴」。 地球上發生磁暴時，磁針失靈，不能正確指示方向，從而影響野外工作，尤其是磁力探礦。同時，對軍事戰鬥，以及飛機和船舶的定向、定位也都帶來影響。(2) 另外，在地球高緯度地區，經常出現一種變幻莫測、美麗壯觀的極光現象，這也是太陽活動引起的。它主要發生在100-200km的高空，有的高達l000km。(3) 形成極光。現代研究認為極光是圍繞地球兩半球的一種大規模放電過程和表現形式。這种放電過程，是通過太陽風與地球磁層的相互作用來實現的。實驗證明極光在南、北極地區同緯度、同時間會一起出現與消失。4、太陽活動與其他方面的關係。太陽輻射是地球氣候形成的重要因素。由於太陽活動引起太陽輻射的改變，必然導致氣候相應的變化。例如：(1) 有人研究樹木年輪的生長狀況，是受當時的氣溫、降水的影響，它既記錄著氣候歷史的變化，又反映了太陽活動的情況，與太陽活動11年周期相符。(2) 根據我國2000多年太陽黑子的記錄，黑子的11年、22年或更長周期，與我國歷史上大範圍旱、澇災害有很好的對應關係。(3) 此外，現代構造運動的重要標誌之一——地震活動同太陽活動亦有密切關係。（十）行星對太陽距離上的巨大差異，在很大程度上影響到各行星物理性質和化學組成的不同，主要表現在哪些方面？根據九大行星（冥王星除外）理化性質的主要差異劃分，則可將理化性質相似地球的行星叫類地行星（水、金、地、火），將理化性質相似木星的行星叫類木行星（木、土、天王、海王）。類地行星接近太陽，自水星的0.387天文單位到火星的1.524天文單位；類木行星離太陽較遠，自木星的5.205天文單位到海王星的30.13天文單位（冥王星近40天文單位）。這種對太陽距離上的巨大差異，在很大程度上影響到它們物理性質和化學組成的不同，主要表現在如下方面：第一，類地行星的質量較小，而類木行星的質量較大。類木行星的木星和土星的質量分別為地球質量的約318倍和95倍，而類地行星中的水星、金星和火星的質量均小於地球。由於質量太小，水星沒有大氣，酷似月球世界；火星只有極微弱大氣，是一個極其荒涼的世界。水星和火星表面都有環形山分布。第二，類地行星的平均密度較高，而類木行星的密度較低。以水的密度為1，那麼，類地行星的密度（除火星為3.96外）均超過5；而類木行星中密度最大的海王星，也不足1.7。其中土星的密度僅為0.7，如果把它放在水中，它將浮出水面。第三，從化學組成看，類地行星主要由重物質組成，有固體表面；類木行星則以輕物質為主，因而沒有固體表面。木星和土星是流體球。由於流體收縮產生能量，以致它們放出的能量遠超過其所吸收太陽輻射的能量。從這個意義上說，有點類似於恆星。天王星和海王星由於溫度太低，一些氣體物質凍結成冰物質，因而不同於木星和土星。第四，類地行星接近太陽，因而它們有較高的溫度；反之，類木行星的溫度很低。就這個條件而論，太陽系的生命圈限於類地行星（水星除外）。第五，類地行星衛星數無或少；類木行星衛星數量多。（十一）表述彗星結構特點彗星主要由彗頭和彗尾組成，各自特點見下表。彗星結構特點結構定義組成直徑彗頭彗核彗星較亮的中心部分主要是冰塊和塵埃凍結在一團的「臟雪球」，其中30％是水，其他含複雜的有機物、硅酸鹽、碳、一氧化碳、二氧化碳等。約l-10km，是彗星物質集中的地方。彗發彗核外圍的雲霧包層彗發和彗雲，是在太陽輻射的作用下，由彗核中蒸發出來的氣體和微小塵粒組成，其密度接近真空。可達幾萬-幾十萬km彗雲包圍在彗發周圍的一個巨大的發射紫外線的氫原子云(又稱「氫雲」)100-1000萬km彗尾I型彗尾藍色，長而細直，纖維狀結構，由Co+，C02+，N2+等離子體組成。彗尾密度更接近真空，可長達數億km。H型彗尾黃色，粗大彎曲。主要由塵埃和未電離的氣體分子組成。(1) 彗尾是彗星最壯觀的部分；(2) 當具有一定質量的彗星運行到距日很近時，太陽風和太陽輻射壓將彗發的氣體、微塵推開，便生成彗尾；(3) 並非所有彗星都帶有彗尾。（十二）試論述太陽系的起源假說之一——新星雲說1、背景知識自1755年德國哲學家康德，在他發表的《宇宙發展史概論》一書中，首先提出了著名的「星雲說」；1785年法國天文學家拉普拉斯在他發表的《宇宙系統論》一書中，闡述了他關於太陽系起源的「星雲說」觀點。200多年來關於太陽系起源說有40多種。康德和拉普拉斯的學說雖有差異，但他們都共同認為太陽系是起源於同一塊星雲物質，人們通常把他們的學說合稱為「康德-拉普拉斯星雲說「，又稱「舊星雲說」。2、新星雲說我國己故天文學家戴文賽先生提出了太陽系起源新學說，是新星雲說的代表之一。這個新學說，將太陽系起源理論提高到一個新水平。這個學說認為：(1) 收縮-旋渦-破碎階段。47億年前，一個質量比太陽大幾千倍的銀河星雲，因自引力而收縮，在收縮中產生旋渦，旋渦使星雲破碎成一二千塊，每一塊相當於一個恆星質量。其中形成太陽系的碎塊，叫太陽星雲。(2) 慣性離心力與自引力平衡階段。在自引力的作用下，太陽星雲進一步收縮，使本來已在旋轉的太陽星雲旋轉加快，產生更大的慣性離心力，使太陽星雲逐漸變扁。同時，由於體積愈來愈大，所產生的慣性離心力也愈來愈大，當慣性離心力足以全部抵消自引力時，赤道附近物質便停留在那裡，不再收縮，而太陽星雲其他部分仍繼續收縮，於是形成扁扁的、內薄外厚、連續的星雲盤。星雲盤物質有「土物質」、「冰物質」和「氣物質」三類。(3) 增溫-熱核反應-太陽形成階段。在進一步收縮過程中，原始太陽因不斷收縮而持續增溫，當內部溫度達到幾百萬度(K)時，開始熱核反應，形成自行發光的太陽。(4) 碰撞增大-碰撞吸積-行星-衛星形成階段。星雲盤中的塵粒，因碰撞而增大，形成大塵粒，大塵粒因吸附小塵粒而增大，當大到不致因碰撞而破碎時，形成「星於」。星子與其他塵粒進行碰撞吸積而增大，產生特大星子，出現在目前行星的軌道上，成長成「行星胎」。行星胎形成後，碰撞吸積為引力吸積取代，把其「勢力範圍內」的星子「吃」掉，不斷增大而成行星。行星附近的殘餘物質，在較小範圍內重演行星形成過程，產生衛星。3、「新星雲說」 對各類行星特性的解釋新星雲說對各類行星的特性，進行了較合理的解釋。(1) 類地行星靠近太陽，溫度高，冰物質和氣物質都揮發，只有土物質凝聚，因而密度大，而且它們的行星區寬度比較小，行星的體積和質量就比較小。(2) 巨行星區的溫度比較低，只有一部分氣體揮發，土物質、冰物質都凝聚，部分氣物質也成為木星和土星的原料，而且行星區寬度較大，因而密度就小，而體積和質量就大。(3) 遠日行星遠離太陽，溫度低，太陽的引力又弱，氣物質很容易逃逸，形成遠日行星的物質是土物質和冰物質，所以密度、質量、體積都屬中等。(4) 冥王星較特殊，它的體積和質量都較小而密度卻比較大，它可能原是海王星軌道內的一個殘餘大星子或衛星，因碰撞改變軌道，從而脫離海王星引力成為一顆繞日行星。(5) 新星雲說除能較好地解釋行星、衛星的形成外，還能較滿意地解釋行星運動的同向性、共面性和近圓性。4、當然，作為假說還有待完善，理論必須符合觀測事實。（十三）試論述月球的自然狀況1、月球幾乎沒有大氣，其主要成分是氦和氬，密度很小。月球即使曾經有過大氣，但它微弱的重力，不能保住大氣。人們在望遠鏡中可以看到清晰的月面，以及飛船登月實地考察，都證明月球幾乎沒有大氣，只有極微量的氣體，其主要成分是氦和氬，密度僅為地球大氣密度的1/110000。由於月面的重力小，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動的速度已超過這個速度，從而使之逃逸到太空去。2、聲音得不到傳播，白天天空也是一片漆黑，星星、太陽、地球同時出現在天空。沒有大氣，聲音得不到傳播，登月飛行的宇航員形容月球「有一種自成一格的荒涼之美」。沒有大氣對光的散射作用，月球上見不到「蔚藍色」的天空，也沒有迷人的晨昏朦影，即使在白天，天空也是一片漆黑（補圖2-30）。白晝和黑夜都是突然來臨，星星、太陽、地球同時出現在天空。3、無法保持水分，沒有風雲變幻。沒有大氣也就無法保持水分，故月球上沒有風雲變幻，不見雨露霜雪，也不會出現雷電和彩虹，不用做天氣預報。4、由於月球沒有大氣干擾，清晰度極佳，是天文觀測的好基地。5、月面上溫度變化十分劇烈。因得不到大氣和水分的調節，加上月球上的晝夜漫長（一晝夜為一個朔望月），況且月壤的熱容量和導熱率都很小，因此，月面上溫度變化十分劇烈。白天，在太陽直射下，溫度可高達+127℃，黎明前可下降到-173℃。登月考察證明，月球表面被一層平均約10cm厚的細沙粒層所覆蓋。6、月球上難以存在生命。沒有大氣、沒有水分、溫度變化劇烈，因此，月球上難以存在生命。雖然在月球物質中已發現各種有機化合物，但目前在月面上沒有任何證據表明存在有生命能力的有機體。（十四）試論述月球的表面特徵由於月面對光的反射特性的差異，我們在地球上用肉眼觀察月球，可看到月面上明暗不均的現象。當我們用望遠鏡觀察月面時，則可清楚地看到高低不平的外貌，以及複雜的結構特徵，其主要月貌類型有：1、月陸(1) 觀察所見月表明亮部分稱為「月陸」。(2) 因為它的反照率較高，故月陸看起來比較明亮。(3) 月陸是月面上的高地，為大面積的熔融結晶的岩石覆蓋，是月球最古老的岩石，年齡約41-46億年。2、環形山（「月坑」）(!) 是月面上最顯著的特徵。據統計，直徑大於lkm的環形山總數約33000多個。最小的不到1m。最大的是月球南極附近的貝利環形山，直徑為295km，可容納整個海南島。(2) 天文學家認為，絕大多數環形山為隕星撞擊而成，少數是火山造成。大且複雜的環形山坑壁呈台階狀，中央有突起；年輕的環形山周圍還保留有清晰的輻射狀的濺射物，稱「輻射紋」。月面上帶有輻射紋的環形山約有50個，著名的有第谷環形山，其直徑86km，有輻射紋12條，最長達3000km。3、山脈月面上有一些類似地球上的山脈，且借用地球上山脈名字來命名，如阿爾卑斯山脈、高加索山脈等。其中最長的亞平寧山脈，長1000km。在月球南極附近的山峰高達8000—9000m。4、月海(1) 肉眼所見月面上暗黑的區域稱「月海」。(2) 月海是月面上廣闊的低平原，滴水均無。(3) 已知的月海有22個，絕大部分分布在月球正面。(4) 月海比月陸低2-3km，且比月陸年輕，約形成於39—31億年前。其中最大的「風暴洋」，面積約500萬km2；較大的月海還有雨海、靜海、澄海、豐富海、雲海、危海、酒海等。5、月谷和月溪(1) 月穀類似地球上的大裂谷。(2) 較寬的大月谷多出現在月陸較平坦的地區。最長的月谷達500km，寬20-30km。(3) 月面上的細小的月谷和月溪，在月陸和月海中均有發現。月球的背面也有同正面一樣的地形，只是「海」的面積較小，而環形山很多。（十五）試論述地球自轉的地理效應1．天球的周日運動（1）天球的周日運動是地球自轉的反映。人們把天球上的日月星辰自東向西的系統性視運動叫做天球的周日運動。「天旋」只是假象，實質就是「地轉」，而現象與本質卻有很好的對應關係。天球周日運動的轉軸(天軸)——是地軸的無限延長，天球周日運動的方向——是地球自轉方向的反映，天球周日運動的周期——是地球自轉周期的反映。(2) 不同緯度的天體的周日運動我們觀察天體出沒升降的狀況都是相對於當地的地平面而言的。人們把地平面無限擴大與天球相交的大圓，稱為地平圈。在極點，地平圈與天赤道重合，天軸與地平圈垂直。天體的周日圈與地平圈(天赤道)平行，處在地平圈以上的天體，永不下落，稱為恆顯星；在地平圈之下的天體，永不可見，稱為恆隱星。在赤道上，天軸與地平圈重合，周日圈垂直於地平圈。天體從東方垂直升起向西方垂直落下，全部星體都有出沒現象稱為出沒星。在其他緯度地區天軸及周日圈均與地平圈斜交。僅有兩個周日圈與地平圈相切，其中—個在地平圈之上，另一個在地平圈之下，在這兩個周日圈以內的(即球冠上的)星體，分別為恆顯星和恆隱星；在這兩個周日圈之間的(即球台上的)星體均為出沒星。2、晝夜的交替由於地球不停地自西向東旋轉，使得晝夜半球和晨昏線也不斷自東向西移動，這樣就形成了晝夜的交替。有了晝夜的更替，使太陽可以均勻加熱地球，創造了較好的生存環境，也使地球上的一切生命活動和各種物理化學過程，都具有明顯的晝夜變化。3、地球坐標的確定地球表面地理坐標的確定，是以地球自轉特性為依據的。在地球表面自轉線速度最大的各點連成的大圓就是赤道，而線速度為零的兩點則是地球的南、北極點；在地球內部自轉線速度為零的各點連成的直線就是地軸。兩極和赤道構成了地理坐標的基本點和基本圈。在此基礎上，就可以確定地表的經緯線，從而建立地理坐標系統。4．水平運動物體的偏轉地球自轉，還導致地球上作任意方向水平運動的物體，都會與其運動的最初方向發生偏離。若以運動物體前進方向為準，北半球水平運動物體偏向右方，南半球偏向左方。造成地表水平運動物體方向偏轉的原因，是由於物體都受到一種慣性力的作用，力圖保持自己的速率和方向。由於是法國數學家科里奧利（1792-1843）研究確認，後人將之稱為科里奧利力，簡稱科氏力。地表水平運動物體的方向偏轉，是受科氏力水平分力作用的結果，這個水平分力叫做地轉偏向力。地轉偏向力的存在，對許多自然地理現象產生深遠的影響。（十六）試論述地球公轉的地理效應1．太陽的周年視運動古人根據黃道上夜半中星（在黃道上與太陽成180°的恆星）自西向東的周年變化，推測太陽在黃道上的位置是自西向東移動的，並且大致日行一度。事實上，太陽的周年視運動是地球公轉在天球上的反映：(1)太陽周年視運動的軌跡(黃道)。是地球軌道在日心天球上的投影，黃赤交角也正是地球軌道面與其赤道面夾角在天球上的反映。(2)太陽在黃道上的不同位置。是地球在軌道上不同位置的反映，太陽視圓面最小時，表明地球恰她於遠日點上；反之，則位於近日點上。(3)太陽周年視運動的方向。是地球公轉方向在天球上的反映，二者均為自西向東。(4)太陽周年視運動的角速度。是地球公轉角速度在天球上的反映。在近日點附近，地球公轉角速度大，太陽周年視運動的角速度也大；反之，在遠日點附近，二者角速度則變小。地球公轉的角速度，可以通過每天測定太陽的黃經差導出(精確值，須用中星儀測定夜半中星的黃經差導出)。(5)太陽周年視運動的周期。是地球公轉周期在天球上的反映。在地心天球上，日心連續兩次通過黃道上的同一恆星或春分點或同一個黃白交點的時間間隔，所對應地球的公轉周期分別是：恆星年、回歸年和食年。2．四季的變化(1)太陽回歸運動與四季形成。由於黃赤交角的存在，太陽在天球上自西向東沿黃道的周年視運動，必然導致太陽在南、北半天球(δ＝±23°26")之間，以回歸年為周期作往返運動；與天球上太陽的南北運動相對應的則是：地球上太陽直射點在回歸線之間(φ=±23°26")的南北往返運動；人們把這兩種南北向的往返運動，統稱太陽的回歸運動。太陽的回歸運動是形成地球四季交替員根本的原因。本課程討論的四季性質純屬天文四季。天文四季的形成，主要是由於地球上太陽直射點的回歸運動，進而引起太陽高度以及晝夜長短兩大天文因素的周年變化所導致的。(2)正午太陽高度的周年變化正午太陽高度表達式——定量說明太陽高度的緯度變化與季節變化：h＝90°-[φ-δ。]使用此式時應注意：φ，δ。的取值均為北正南負。當h>0時，表示太陽在地平之上；當h<0時，表示太陽在地平之下(實為極夜現象)。從公式可以推知正午太陽高度的緯度變化及季節變化有如下規律：1) 無論任何季節，在緯度φ等於太陽赤緯δ。處的正午太陽高度h為最大值(90°)，自該緯度向兩極方向降低。2) 在半球範圍內同一時刻，任意兩地正午太陽高度之差等於這兩地的緯度之差。3) 任意地點正午太陽高度的年平均值等於該地緯度的餘角。4) 在[φ]≥23°26"的地方，正午太陽高度的年變化呈單峰型，極大極小值分別出現在二至日(北半球夏至最大，冬至最小；南半球反之)。5) 在南北回歸線之間，正午太陽高度的年變化呈雙峰型。有兩個極大值h＝90°，兩個極小值：主極小值h＝66°34"-[φ]，次極小值h＝66°34"+[φ]。(3) 晝夜長短的周年變化晝夜長短的變化是產生季節變化的重要因素之一。出晝長表達式為：cost＝-tgφ tgδ。上式中，t為半晝長，2t才是晝長。當：(-tgφ tgδ。)＞1時為極夜現象。當：(-tgφ tgδ。) ≤-1時為極晝現象。從晝長表達式可推知，晝夜長短的緯度變化和季節變化有如下規律：1) 當太陽的赤緯δ。為正值時(春分→秋分)，越北晝越長，越南晝越短；當太陽的赤緯δ。為負值時(秋分→春分)，越南晝越長，越北晝越短。2) 春秋二分，全球晝夜平分，無緯度變化；冬夏二至，晝夜長短達到極值：夏至日，北半球晝最長，南半球晝最短；冬至日，南半球晝最長，北半球晝員短。3) 赤道上，終年晝夜平分，無季節變化。4) 無論何時，極晝極夜總是出現在φ＝±（90°-[δ。]）的緯線圈之內。5) 晝長的年較差(一年中某地最長的白天與最短的白天的差值)，隨著[φ]的增大而增大。6) 任意緯度的晝長年平均值均為I2h。(4)四季的劃分我國天文四季是以四立為季節的起點，以二分二至為季節的中點。因而，夏季是一年中白晝最長、正午太陽高度最大的季節；冬季是一年中白晝最短、正午太陽高度最小的季節；春秋二季的晝長與正午太陽高度均介乎於冬夏兩季之間。我國四季的天文特徵甚為顯著。西方天文四季的劃分，更強調與氣候四季的對應，以二分二至為季節的起點，四立為季節的中點。3．五帶的劃分太陽回歸運動是地球五帶形成的最根本原因。天文五帶是所有自然地理要素緯度分帶的基本因素。(1) 南北回歸線之間，有直射陽光，此處為熱帶；(2) 南、北極圈之內，有極晝極夜現象，分別為南、北寒帶；(3) 南、北半球的極圈與回歸線之間，既無直射陽光又無極晝極夜現象，分別為南、北溫帶。五、讀圖題（二）根據「赫羅圖」簡述其內涵20世紀初，丹麥的赫茲普倫和美國的羅素，各自根據恆星的光譜型和絕對星等的關係，繪製了著名的「赫羅圖」，又稱「恆星光譜-光度圖。它包含如下內涵：1、「赫羅圖」的縱坐標代表恆星的光度；橫坐標代表恆星的光譜型或溫度。2、大多數恆星分布在左上方至右下方的一條狹長帶內，其排列由光度大、溫度高的O，B型星延續到光度小、溫度低的K，M型星，形成一個明顯的序列叫主星序，其上的恆星叫做主序星。3、在圖右上方，還集中了一些絕對星等為零等的G、K、M型星．叫做巨星。在巨星之上為光度更大的-2m ~ -7m的星，叫做超巨星。4、在圖左下方，是一些光度小、體積小、密度大的白色星，叫做白矮星。5、赫羅圖直觀生動地反映了恆星光譜與光度之間的關係。（三）認真熟悉銀河系的結構銀河系的結構分銀盤、核球和銀暈三部分。（四）認真熟悉太陽系示意圖（五）認真熟悉太陽視半徑ρ☉、太陽線半徑R☉、太陽視直徑2ρ、日地距離a1、太陽視圓面——在地球上看到光亮的太陽圓面。2、太陽視直徑——太陽視圓面對地球所張的角度，平均值為31』59.3」，太陽視半徑ρ☉約為16』。3、太陽線半徑R☉——太陽視半徑所對應的太陽視圓面的半徑。從圖2.5中可求得：R☉＝a·sinρ☉=6.96×105 km（六）認真熟悉月相成因圖（七）認真熟悉月影結構和日食類型圖（八）認真熟悉日食過程圖（九）認真熟悉二分、二至點(4)黃道和春分點。如圖2.34，地球的軌道平面無限擴大與天球相交的大圓，叫做黃道，是地球軌道的日心天球投影，它與天赤道有23°26』的交角。距黃道最遠的兩點叫做黃極，其中近北天極的叫北黃極(K)，近南天極的叫南黃極(K")。黃道與天赤道相交有兩個點，其中太陽自西向東作周年視運動時，從南半天球進入北半天球時的交點，叫做春分點(r)，從北半天球進入南半天球的交點叫做秋分點；在黃道上最北的點叫做夏至點，最南的叫冬至點(圖2.35)。（十）認真熟悉天球的基本點和圈(1)天頂和地平圈。過天球中心，垂直於觀測者鉛垂線的平面，與天球相交的大圓，叫做地平圈SWNE。鉛垂線向上和向下延長，與天球的交點，分別叫做天頂(Z)和天底(Z』)。地平圈把天球分成可見天球（天頂Z所在半天球）和不可見天球（天底Z』所在半天球）。(2)天極和天赤道。天軸(地軸的延長線)與天球的交點，叫做天極，與地球北極正對的為北天極(P)，與地球南極正對的是南天極(P")。通過天球中心與天軸垂直的平面和天球相交的大圓，叫做天赤道QWQ』E。天赤道把天球分成南、北兩半球（分別為南天極P"、北天極P所在半球）。顯然，天赤道平面同地球的赤道平面或者重合(地心天球)或者平行(日心天球)。(3)天子午圈和四方點。通過天頂、天底和天極的大圓，叫做天子午圈Z P Z』 P"。它被P，P"分成兩半，天頂所在的一半，叫做午圈PZQ SP"，天底所在的一半叫做子圈PNQ』 Z』P"。天子午圈與地平圈相交於北(N)、南(S)兩點，其中北點靠近北天極，南點靠近南天極；天赤道與地平圈相交於東(E)、西(W)兩點。東、南、西、北點代表當地的東南西北四個方向，叫做四方點（E、S、W、N）。天子午圈與天赤道相交於Q(上點)和Q』(下點)，它們分別位於可見天球和不可見天球。天體過天子午圈的瞬間叫中天，其中過午圈的瞬間為上中天，過子圈的瞬間為下中天。（十一）認識五帶的劃分
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