六年级科学下册第三单元宇宙第8课探索宇宙教学资料

六年级科学下册第三单元宇宙第8课探索宇宙教学资料

1 第 8 课探索宇宙 (一)背景和目标 教科书共 3 页，分为三部分。第一部分是认识膨胀的宇宙;第二部分是认识充满活 力的宇宙;第三部分认识人类对宇宙的探索。 探索宇宙的结构及其运动是天文学家们的主要课题之一。本课就是利用形象的资 料展示科学家的一些重要探索成果:1.宇宙是由许多庞大的星系组成的，而且至今未发现其 边界。2. 20 世纪 20 年代末期，美国天文学家哈勃在观测时注意到，几乎所有星系的光谱 都呈现谱线红移现象。哈勃的发现等于向人们宣布，宇宙的某一部分正在不断地膨胀。3. 恒星有一个较长而复杂的演变过程。通过这些，让学生对宇宙的结构和运动有一个初步的认 识，在头脑中建立起有关宇宙系统的概念。如:宇宙是浩大深邃的，是由许多个庞大的星系 组成的，星系奇异亮丽，恒星多彩变化，宇宙万物生生不息。总之，展现在学生面前的宇宙 有着无穷的魅力。 教科书还展示了人类对宇宙的探索历程，还在资料页中展示了重要的科技成果， 如各种望远镜和航天器等，让学生了解人类在探究宇宙过程中付出的艰辛努力甚至牺牲，有 利于学生树立正确的宇宙观一宇宙是可以被人类逐渐认识和了解的。 科学概念: .宇宙空间分布着大小不同的天体系统。 .宇宙是运动变化着的，膨胀着的，组成宇宙的天体也是运动变化着的。 过程与方法 .对提供的资料或自己收集的资料进行研究，发现一些有效信息。 .学习利用数据、文字、图表、模型来表述研究过程。 情感态度价值观 .从人类探索宇宙的历程中，认识到科学是不断发展的。 .意识到宇宙是运动和变化的。 (二)教学准备 给全班学生准备:资料图片、录像资料等。 (三)教科书说明 第一部分:膨胀的宇宙 1.这一部分分为二层。第一层是认识宇宙的结构和规模;第二层是了解宇宙的状态 一在膨胀。 2.教科书从学生已经知道的太阳系开始，由近及远由小及大的展示了宇宙浩大而 有序的结构。结构的第一级是类似太阳系一样的天体系统;第二级是由许多恒星组成的集团， 如包含太阳系在内的银河系;第三级是银河系外和银河系一样大的星系集合一河外星系;最 后一级是宇宙，包含已知和未知的星系。当然，可能还有些资料把已知星系称为总星系，也 还有资料介绍什么星系团和超星系团，这些都反映了科学家们对宇宙结构的不同认识。但教 科书呈现的内容是科学家们现阶段的共识。 3.教科书为了说明宇宙的结构，用了一系列的数据来说明宇宙规模。比如对银河 系，既有数据来说明组成它的恒星之多，又有数据说明它的空间之广。银河系由 1 000 ^- 2 000 亿颗恒星组成，直径达 10 万光年。当学生有了前面学习太阳系的空间感之后，再来想 象银河系之大就有了基础。值得注意的是，本课引人一个天文的距离单位一光年，教师在教 学中完全可以让学生计算一下 1 光年到底等于多少公里，当学生对于那一长串的零无法读出 时就会悟到这个距离之大，也会悟到银河系之大，从银河系之大再感受到河外星系之大，再 从 120 亿光年感受到宇宙之大。 2 4.有关宇宙在膨胀的理论，已经被恒星的红移现象所证实。当然教科书中只是用 了一句话来说明。但这一句对学生的认识来说极为重要，这一句话既形象地说明了宇宙的状 态，也对宇宙的结构进行了补充说明，让学生不至于僵化地认为宇宙的结构一成不变，还对 宇宙之大有了进一步的认识。学生在读到这一句时，还会在头脑中产生许多与此有关的问题: 比如宇宙的膨胀速度有多大?宇宙是不是无休止地膨胀下去?宇宙又何时停止膨胀?什么现象 可以证实宇宙在膨胀?总之，这一句话，有着极为丰富的科学内涵和教育内涵。 第二部分:充满活力的宇宙 1.充满活力，这是对宇宙的运动变化的另一种描述。如果说前一部分主要让学生 认识宇宙的结构、规模和状态。这一部分是让学生认识组成宇宙的主要物质一恒星的变化。 2.教科书中用拟人的手法形象地展示了恒星的一生。恒星的一生是怎样的呢?当宇 宙中星云的气体和尘埃一旦紧缩成一颗原恒星时，一颗恒星就诞生了;当恒星的燃料开始消 耗殆尽时，它就会膨胀而变成巨星或超巨星;巨星和超大型巨星可能爆炸成超新星，一些由 小型或中等恒星变成的红巨星，会因燃料耗尽而缩小变成白矮星;超新星又有两种变化:一是 质量最大的恒星遗留物会瓦解成为黑洞，即使光也无法从黑洞中逃走，另一变化是超新星的 遗留物会变成中子星;白矮星还会因为能量的耗尽而变成黑矮星。在这些变化过程中，恒星 的一些物质会扩散到太空，这些物质可能成为星云的组成部分，星云而后又会紧缩形成一个 新的“转世”的恒星。从中可以发现恒星的一生充满了丰富多彩的变化。教科书中还用了两 幅图，介绍了罕见的超新星爆炸。超新星爆炸时，会发出超过原来几百万倍的强光。 3.教师在介绍这样一个过程时，有许多学生会有各种各样的问题产生甚至会冲口 而出，教师不要指望能解决学生们的所有问题，甚至可能不需要解决任何这方面的问题，重 要的是能否让这些问题激励起学生探求的欲望。 4.教科书还用一段文字介绍了恒星的运动变化。如同人体的细胞，宇宙中每时每 刻都有许许多多的恒星在诞生，同时也有许多的恒星在消亡，在新陈代谢。同时恒星在运动， 恒星在变化着，}恒星又有不同的质量、体积、温度、亮度。每一个恒星，每一类恒星都有 它们各自的特征，有些恒星自身在有节奏地膨胀和收缩，有的恒星在向外抛射物质……也正 因为如此，宇宙充满了活力。 第三部分:人类对宇宙的探索 1.教科书让学生对宇宙有了一个粗略了解，同时，又以相当的篇幅展示了人类对 宇宙的探索历程。 2.让学生了解到我国人民在宇宙探索中取得的成就。一是我国是世界上公认的火 箭发源地;二是我国的航天技术在世界上占有重要的地位。相信许多的学生都知道载人飞船 “神州”5 号“神州”6 号的发射成功，也知道我国登月计划中一部分一绕月卫星实验成功。 这些都是极佳的爱国主义教育题材，同时也能激发起学生天文方面的兴趣。 3.让学生了解人类在宇宙探索中所取得的成就，同时又让学生认识探索的意义。 探索意味着努力、付出、成功、失败等。教科书中用几幅图片展示了航天技术成果，运载火 箭、航天飞机以及太空站，也展示了探索中有代表性的人物:爱因斯坦、挑战者号宇宙员。 教师完全可以根据教学的需要，对航天技术、代表人物作选择性的详细介绍，或者让学生收 集相关资料进行交流。 4.可让学生阅读教科书中的补充资料，有助于扩大学生的视野，了解一些宇宙空 间技术的知识。 (四)教学建议 1.引人。 .回忆一下，太阳系是怎样一个星系? .太阳系在宇宙中是唯一的吗? 3 2.认识宇宙的组成结构。 .天空中的每一颗恒星都类似太阳一样发光发热，也有可能组成类似太阳系一样的 天体系统。看星空我们就知道有许多这样的系统。同时，我们的太阳系属于一个恒星集团一 银河系。 .看看银河系的模样吧? .你觉得银河系像什么? .银河系中有多少颗恒星呢?太阳在银河系中的什么位置看得出来吗? .银河系有多大呢?光年是一个什么单位?光年等于多少公里呢?我们一起来计算一下 .了解了银河系后，你有什么感受? .类似银河系一样的星系还有 100 亿个，人们把它们统称为河外星系。 .我们的已知宇宙空间有多大? .宇宙还处于青年时期，还在长大，还在膨胀。 .教师介绍红移现象。 3.认识恒星的运动变化。 .组成宇宙的恒星又是怎样的呢?我们来了解一下它的一生。 .组织学生看相关的录像资料。 .新星爆炸是怎么回事?你有没有收集过这样的资料。 4.了解人类对宇宙的探索。 .当我们看到这些资料和录像，实际上是人类不停地对宇宙进行探索的结果。 .了解一下，你们知道我国人民在宇宙探索方面取得了哪些成就? .你还知道在人类探索宇宙的历程中有哪些代表人物?他们有什么贡献? .根据学生的情况，老师补充一些相关资料。 5.教师小结。 四、评价建议 一、评价要求 1.学生在课堂教学过程中，是否乐意参与一系列的探究活动。 2.学生能否顺利完成各项活动，如建星座模型，建太阳系模型等。 3.学生能否在各种探究活动中仔细观察，并做好记录。如:在做日食模拟实验时， 是否记录下所观察到现象和三球的位置关系等。 4.学生能否在探究中合理推理，并大胆解释所观察到的现象。如:用画图或别的方 式对日食成因进行解释;提出环形山成因的假说等。 5.学生在科学概念的发展上是否有新进展。如:对天体的运动变化、天体之间的关 系是否有所认识等。 二、评价方法 1.日常表现观察法:平时留意学生的综合表现，记录一些典型事例，作为学生的整 体印象。 2.学生作品分析法:对学生作品(包括记录单、实验计划、画的示意图、做成的模 型等)收集整理，并加以分析评价。 3.学生间的评价和自我评价:制定一些评价标准，对本单元的学习过程中期和后期 进行评价。 4.单元前测和后测:针对本单元内容拟定一些调查内容，在上本单元前和单元后进 行调查，从中可以观察出学生学习本单元后的发展变化。 三、本单元可以在以下几个方面给与特别关注: 1.学生的一些课前准备是否积极，如收集月球的资料等。 4 2.学生在做模拟实验时，是否根据要模拟对象的特征来进行操作。 3.学生如何建立模型以及如何利用模型来解释相关现象。 4.学生的综合分析能力是否提高。 五、参考资料 与月球有关的资料 人类对月球的探索 在茫茫宇宙的无数天体中，月球只是一个微不足道的小天体。但是，由于月球距 地球比较近，在地球上看来，它却是一个非常重要的天体。对于地球来说，除了太阳之外， 天空中没有任何天体比月球更加显著。从对地球的影响来看，月球的作用，也是太阳以外的 任何其他天体不可比拟的。因此，月球同人类的关系是非常密切的。 人类对月球进行科学的观测、研究，已有好几个世纪的历史。早在 1609 年，伽利 略就已开始用望远镜观测月球，并绘制了月面图。几百年来，天文学家在对月球的观测、研 究方面，获得了越来越多的成果。绘制的月面图也越来越详尽，甚至比地球上某些地区的地 图还要详细。 在 20 世纪 40 年代以前，人们都是通过肉眼和望远镜来观测月球的。而且，人们 只能在地球上观测月球。20 世纪 40 年代以后，开始用射电雷达和激光等现代技术手段，对 月球进行观测、研究。航天技术的发展，人类开辟了观测、研究月球的新纪元。1959 年， 原苏联“月球”3 号探测器拍摄了月球背面的照片，使月球背面的面貌第一次展现在人 类眼前。自那时以来，已有几十个从地球上发射的月球探测飞行器，对月球进行了逼近飞行、 轨道环行和着陆。1969 年 7 月 20 日，美国“阿波罗”11 号飞船，实现了人类登上月球的夙 愿，第一次把宇航员送到月球上，并且还在月球的表面安装了月震仪、激光测距反射仪，迈 出了人类对月球进行实地考察研究的第一步。到 1972 年 12 月 11 日，“阿波罗”号系列飞船， 已在月球上成功地实现了六次载人登陆，先后共把 12 名宇航员送上月球。宇航员们在月球 的风暴洋、亚平宁山等地区，安置了许多精密仪器，以利于更加全面、更加深人地对月球进 行观测研究。 科学家们已在月球上进行了多种科学实验，并对“阿波罗”号系列飞船从月球带 回的岩石、土壤等样品，进行了多方面的科学分析。通过这些实验研究，比较详细地揭示了 月球表面的特征、物质成份和特性，以及月球重力、磁场和月震等现象，使人类对月球的认 识水平，发生了飞跃性的变化。 月球是地球以外留下人类足迹的第一个天体，也是日前人们最熟悉的天体。但是， 作为地球的近邻，月球至今仍然有许多奥秘，等待着人们去揭示。随着科学技术的不断发展， 人类将会越来越详尽地认识月球，并把它作为第一个宇宙空间基地，去登临和探索更加遥远 的星球。 地月距离 月球是距地球最近的天体，它与地球之间的距离为 384 404 km，大约相当于地球 半径的 60 倍。这是月地距离的平均数值。其实地月距离并不是一个固定的数值，而是在不 断变化的。这是因为月球绕地球不停地转动着，其运行轨道是一个椭圆，地球位于这个椭圆 的焦点之一位置上。这样，就使月地距离有时小，有时大，成为一个变量。月球距地球最近 时(近地点)的地月距离，与月球距地球最远时(远地点)的地月距离，相差 42 200 千米。 同其他任何天体相比较，月球离地球是很近的。因此，测定月地距离，要比测定 其他天体与地球的距离更容易些，以至用地面上测量距离的方法，就能测得月地之间的距离。 尽管如此，人们对地月距离的测量，也不过只有二百多年的历史。 最早测定地月距离所运用的是三角几何方法，即在同一条子午线上选择两个相距 很远的地点，同时测出月球中心的地平高度角，再用三角函数的计算方法，求得地月距离。 5 运用这种方法求得的结果，基本接近地月的实际距离。 本世纪中叶，雷达测距技术的应用，改变了地月距离的测定方法。人们在地面观 测站通过巨大的雷达天线向月球发射无线电讯号，无线电波到达月球表面，再反射回到地面 观测站。根据观测站记录的同一无线电讯号发射时刻(C t,)和接收时刻(Cy，以及无线电波 传播速度一光速(C>，就可以计算出地月距离(D)。用雷达测距的方法来测定地月距离比较简 便，所求得的地月距离也更加精确。但是，仍然有士 1 km 的误差。 激光技术的出现，为测定地月距离提供了更加先进的手段。1969 年 7 月，“阿波罗” 11 号登上月球后，宇航员在月表安装了供激光测距用的光学后向反射器。自此以后，人们 又开始用激光测距的方法，来测定地月距离。用激光测地月距离的原理与雷达测距一样，只 是向月面发射的不是无线电波，而是脉冲激光。同雷达发射的无线电波相比较，激光在测距 方面具有方向性好、光束集中等突出优点。因而用激光测得的地月距离精度进一步提高，其 误差不超过 10 厘米。 月球的大小和质量 根据上述公式求得的月球平均线半径为 1 '738. 2 千米，约为地球平均半径的 1/4。 由月球线半径，可以求得月球表面面积约为 3 800 万平方千米，大约等于地球表面积的 1/14， 同亚洲的面积大体相当。月球的体积约 220 亿立方千米，相当于地球体积的 1/490 太阳的线 半径为 70 万千米，差不多相当于月球线半径的 400 倍。若论体积，月球与太阳之比大约为 1 } 400j，即太阳约为月球的 6 400 万倍。 在太阳系中，多数大行星都有卫星。一般来说，卫星的质量都是比较小的，只相当 于其所绕行星的几十分之一到几万亿分之一。月球的质量为'7.35X1 沪克，是较大的卫星之 一，在太阳系的几十个卫星中居第六位。月球质量约是地球的 1/81。月、地质量这一比值， 在太阳系所有卫星与其围绕的行星质量比值中是最大的。换句话说，卫星与行星相比较，月 地质量上的悬殊程度，在太阳系中是最小的。 根据月球的质量和体积，可以求得月球的平均密度为 3. 34 克/厘米 3，相当于地 球平均密度的 3/5。宇航员从月球上带回的岩石，平均密度约 3 克/厘米 3，比月球的平均密 度略小一点。 月球表面的重力加速度((1. 62 米/秒 z}，比地球表面的重力加速度(9. 8 米/秒 2) 小得多。由于月表重力大约只有地表重力的 1/6，因此，同一个物体在月球上要比在地球上 轻得多。例如，一个体重为 60 千克(在地表称量)的宇航员，如果在月球表面称量，就只有 10 千克重了。 月球表面的逃逸速度(2. 36 千米/秒)，大约只相当于地表逃逸速度的 1/5，气体 分子很容易从月球上逃逸。因而在月球上，也就没有大气层存在。由于月球表面逃逸速度比 较小，如果在月球和地球上发射同样的航天器，飞离月球要比飞离地球容易得多。 月球的表面结构 月球表面的环境，与地球表面的自然环境大不相同。月球上没有大气，处于一种 高度的真空状态，连声音都无法传播。月球上也没有水，就是在对月球的岩石分析中，也没 有发现水分。那里满日荒凉，毫无生气，是一个没有生命活动的世界。月球上没有大气层， 月面直接暴露在宇宙空间，因而月表的温度变化非常剧烈。白天最热时，月表温度可达 12'7 0C;夜间最冷时，温度则可降到一 183 0C0 没有大气，又没有水，月球上也就没有云雾雨雪等气象变化。因此，在地球上用 望远镜观察月球，可以清楚地看到月表的各种形态。 满月时，在地球上用肉眼乍看月球，是一个洁白光亮的圆面。仔细观看，则会看 到在明亮的月面上有许多黑色的斑纹。通过望远镜观察月球时，会清楚地看到月球表面的显 著特征:有些区域明亮，有些区域暗黑，大大小小的亮区和暗区交错布满月球表面。早在几 6 百年前，人们就已从望远镜中观察到了月球表面的这种特征。当时，人们以为那些大的暗区 是月球上的海、洋，小的暗区则被当作是月球上的湖、湾，并以此给予命名。这些名称，直 到今天还继续沿用。后来人们才知道，月球上的海洋和湖湾，与地球上的海洋和湖湾是完全 不同的，那里连一滴水都没有。月球上的暗区(即所谓的海、洋、湖、湾)，实际上是一些面 积大小不同的平原和低地。由于那些地方广泛分布着熔岩流形成的比较年轻的岩石，又比较 低洼，对太阳光的反射率较低，同周围地区相比，呈现为暗黑色。而月表那些亮区，则是月 球上的高原和山脉。其组成物质主要是比较古老的岩石，对太阳光的反射能力很强，相比之 下显得非常明亮。“阿波罗”号系列飞船在月球上实地考察的结果，证明这种对月面明暗区 域的解释，是完全正确的。 在地球上看月球，只能看到月球的半个球面，而这半个球面基本上是月球的同一 个半球的表面。这个总是朝向地球的半个月球面，叫做月球的正面。月球的另一个半球面， 总是背着地球，叫做月球的背面。在地球上，人们是无法直接观察月球背面的。自从 1959 年月球探测器拍摄了月球背面的照片以后，人们才开始对那里的月面特征有所了解。绕着月 球飞行的宇航员，则直接地看到了月球背面的景象。 在月球的正面，高原、山脉与平原、低地，差不多各占面积的一半。月球的背面， 也分布着高原、山脉和“海”。与正面不同的是，背面的高原、山脉占据的区域非常广阔， 而被称作海、洋的平原、低地，所占面积则比较小。 从整个月球表面看，月海约占总面积的 2000。现在已经知道的月海有 22 个。在月 球的正面，较大的月海有 10 个。其中，位于西部的有危海、丰富海、澄海、静海和酒海; 位于东部的有风暴洋、湿海、雨海、云海和汽海。分布在月球背面的月海，主要有理想海、 南海、史密斯海、边区海、莫斯科海、浪海、洪堡德海、齐奥尔科夫斯基海等。月海中最大 的是风暴洋，其面积达 500 万平方千米。月海的周围被山脉所环绕，大多呈封闭的圆形。 月球上的山脉，大多是用地球上的山脉名称来命名的。如亚平宁山脉、阿尔卑斯山脉、高加 索山脉等。比较高大的山脉有十多条。其中，最长的是亚平宁山脉，其长度达 1 000 千米。 位于月球南极附近的莱布尼兹山，是月球上的最高峰，其高度达 9 000 米，比地球上的最高 峰还要高。 月球正面 环形山广泛的分布，这是月球表面最突出的特征。月球表面的环形山，又叫做月 坑。月坑近似于圆形，与地球上的火山口地形很相似。环形山的中间，地势低平，有的还分 布着小的山峰。环形山的内侧比较陡峭，外侧较平缓。有些环形山的周围，向外辐射出许多 明亮的条纹。月球上的环形山，大多是用著名天文学家的名字来命名的，如哥白尼、开普勒、 牛顿、柏拉图、第谷、祖冲之、张衡等环形山。 在月球上到处可以看到环形山。无论是月球正面，还是月球背面，无论在明亮的 高原，还是在低平的月海，都有环形山分布。环形山的数量非常多，总数达 5 万多个。环形 山的大小差别很大。较大的环形山直径达 100 千米以上，小的直径则在 1 千米以下。在月球 的正面，直径超过 1 千米的环形山，就有 33 000 个以上。其中，直径超过 100 千米的约有 40 个。南极附近的贝利环形山，直径达 295 千米，是月球上最大的环形山。月球正面的第 谷、哥白尼、开普勒等环形山，周围都有很明显的辐射条纹。特别是位于南半球的第谷环形 山，周围的辐射条纹最为壮观，数量多达 100 多条。其中最长的一条长达 1 800 千米，一直 延伸到北半球的澄海。在地球上，即使用最普通的望远镜，也能清晰地观察到那些较大的辐 射条纹。 月面大部分地方的地势是平缓的，没有参差不齐的山峰和尖锐的岩石。在月球的 表面，普遍覆盖着一层厚薄不一的碎屑物质。一般来说，高原、高山区碎屑覆盖物较厚，达 1 千米之多;而月海区域碎屑物较薄，多在 1 米左右。覆盖物主要是碎石，上面是浮土。 7 关于月球表面形态结构的形成原因，科学家们进行了多方面的研究。虽然日前尚 无完全肯定的结论，但普遍认为，塑造月球表面形态的主要因素是:小型宇宙天体物质(小行 星、彗星、流星等)冲击、熔岩喷发，以及剧烈的温度变化、太阳风的不断冲击等。科学家 们通过对月球土、石样品以及其他资料的分析研究，描绘出了月球发展演化过程的大体轮廓， 即:月球诞生的时间与地球一样，大约在 46 亿年前。月球诞生后，熔融的表面很快生成一层 薄薄的外壳。随着较重元素向月心方向聚集下沉，外壳层逐渐加厚。经过化学分异后的外壳 层，被大的陨星或彗星轰击，在月球表面形成了巨大的盆地。随着时间推移，外来天体物质 对月球表面的轰击逐渐减少。被熔岩流填充的许多大盆地，即形成了现在的月海。小岩石块 对月球表面的缓慢而不间断的剥蚀，一直持续到现在。科学家们认为，巨大的环形盆地一月 海，是由小行星、彗星以及比月球小的卫星(在太阳系早期阶段，曾围绕地球转动的较小卫 星)轰击月面而造成的。例如，月球正面的雨海，科学家们认为是被一颗直径为 96 千米的小 行星撞击以后形成的。这些小行星等天体对月球表面的轰击，经历了相当长的时期。在 39 亿至 40 亿年前，是月球表面遭受轰击最剧烈的时期。在漫长的时期内，大量陨星对月球的 撞击，形成了数量繁多的月坑。被轰击的过程中，月球表层物质在水平和垂直方向，进行了 重新分与和组合。熔岩逐渐在一些盆地淤积，形成了月海;轰击时产生的大量溅射物，抛落 到月面各处。各种物质的撞击过程，使月面受到了不断的磨损和剥蚀。 人类对月球的认识，有一个由肤浅到深刻、由片面到全面的过程。人们对月球进 行的大量研究，特别是利用先进的空间技术，对月球进行更高层次的探索，使人类对月球的 认识大大提高一步。但是，所有对月球的研究成果，都只能说是人类探索月球过程中，在现 阶段的认识水平。这些成果还不足以充分解释月球表面结构形成的具体过程和原因。要真正 科学地揭示这一过程和成因，还需要继续进行探索和研究。 朔望月 日月会合运动既然是月球、地球和太阳有规律的周期性绕转运动所产生的天文现 象，因而它也具有一定的规律性和周期性。 从日月相合，经过日月相冲，再到日月相合，即月球中心自西向东连续两次通过 日心与地心连线的时间间隔，叫做朔望月。朔望月就是日月会合运动的周期。 朔望月的长度是 29 日 12 小时 44 分 3 秒，即 29. 5306 太阳日。由于月球在绕着 地球公转的同时，还和地球一起绕日公转。当月球完成了 3600 公转(运行一个恒星月)时， 地球已不在原来的位置，而是围绕太阳向东运动了大约 270，因而此时月球尚未到达日地中 心连线，还必须继续向东公转一段距离之后，方能完成一个朔望月。在月球继续运行完成这 段公转历程的期间，地球也在继续向东运行，又前进了大约 2。的距离。所以，实际上月球 必须绕地球运行大约 3890，才能真正回到日地中心连线的位置，即完成了一个朔望月。 实际上，地球在公转轨道上的位置变化，对恒星月这种周期，也有类似对朔望月 那样的影响。由于恒星比太阳遥远得多，这种影响对于朔望月来说非常显著，必须加以考虑; 而对于恒星月来说，则极其微小，是可以忽略不计的。因此，在恒星月的度量中，完全没有 考虑地球公转这一因素的影响。这样，恒星月的长度也就比朔望月少了 2. 2089 天。 朔望月和恒星月、近点月一样，是月球公转的一种周期。但是，它不是月球真正 公转一周(3600)的周期。除此之外，交点月也是月球公转的周期。 为什么“月有阴晴圆缺” 宋代大词人苏轼有名句:“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全”。人的悲 欢离合往往是无法预料的，但是，月的阴晴圆缺却有它的规律性，真是万古难改，任何人也 左右不了。 我们知道，月亮自身是不全发光的，它的光来自月面反射的太阳光。因而，月亮 的规律性的阴晴圆缺就与它和太阳、地球的相对位置变化有了密切的关系。 8 月亮在圆缺变化中会呈现各种形状，时圆时弯，这就叫月相。月相变化是有周期 性的，一个朔望月就是月相变化的一个周期。由于月亮靠的是反射太阳光，无论转到相对地 球的什么位置，总是对着太阳的一面明亮而背着太阳的一面黑暗。因而，在不同的时期，因 为地球上的人看到的月球亮面面积大小的不同而出现了不同的月相。 通过上图，我们可以直观地了解月相的形成原因和变化规律: 当月球转到位置 1 时，恰好在地球和太阳之间，它对着我们的一面是背着阳光的， 至使我们无法看到它，这是时的月相叫朔，也就新月，一般发生在农历初一。之后两三天， 月球又在轨道上进了一步，向着地球的一面被太阳光照射了一个边缘，我们能看到一个弯弯 的月牙，叫做峨眉月(位置 2)。这以后，它的明亮部分越来越多地向着地球，到了初一七八 时，月球处在位置 3 时，我们就可以看到半圆形的月亮，就是上弦月。上弦月之后，月亮渐 渐地转到地球的另一面，向着地球的月面越来越多地被太阳光照亮，一天天地胖起来了，这 时称为凸月(位置 4)。当月球转到位置 5 时，被太阳光照亮的半球正好全部对着地球，我们 可以看到一轮圆圆的满月，这是叫望月，一般在农历十五。从望月之后，月亮的对着地球的 亮面慢慢缩小，到达位置 6 时，正好与位置 4 时的情况相反。随后是下弦月(位置'7 )，这 时月亮的亮部弯向东方。之后月亮越来越瘦，经过残月(位置 8)，又回到朔，一个月相周期 就结束了。 月相的周期变化很早就被人们认识到了，并根据其变化的周期来编制历法。我国 的夏历(农历)日期变化就基本符合月相变化，因而，只要知道了农历的日期，就可以判断月 相的形状，或者根据月相来判断当天的农历的日期。 与日食和月食相关的资料 日食和月食现象 朔日时，在地理上一定的区域内，有时会看到光辉夺日的太阳圆面一部分变得黑 暗，甚至整个日面完全变暗。不一会，太阳又恢复了原来的光辉，这种现象叫做日食。 望日时，在地球上一定区域内，有时会看到洁白光亮的月面，部分或全部变暗。过 一段时间后，又渐渐恢复了原来的一轮明月。这种现象叫做月食。 日食和月食都是有规律的天文现象，它们只有在一定的条件下才能发生。日食和 月食的出现，是由月球绕地球公转、地球绕太阳公转的规律所决定的，它们同天体的影子有 直接的关系。 天体的影子关系 在发光天体的照射下，邻近它的不发光天体背光方向，总会有一条长长的黑影， 这就是天体的影子。地球和月球都是自身既不发光，又不透明的天体，在太阳光的照射下， 它们的背日方向，都拖着一条很长的黑影。 由于地球和月球都比太阳小，它们的影子都分为本影、半影和伪本影三部分。 她球(或月球)的影子 太阳、地球和月球的半径，都是固定不变的数值，而日地距离、日月距离都是不 断变化着的数值，因此，本影的长度也在不断地变化着。当日地(或日月)距离增大时，本影 随之增长;当日地(或日月)距离减小时，本影则随之缩短。 伪本影是影子较暗的部分，中心光线照射不到，而周围光线则能照射到，也呈圆 锥形。 半影位于本影、伪本影的周围，一侧光线照射不到，另一侧的光线则可以照射到。 日食和月食的种类及成因 日食和月球的影子有关。月球本影长度大于月地最近距离，而小于月地最远距离。 这样，在月球、地球公转运动过程中，当月球到达太阳和地球之间，只要三者相互位置合适， 月球又位于近地点时，月球的本影就会投落到地球表面。若月球此时在远地点，其本影到达 9 不了地表，但半影或伪本影也还能投落到地表。地表被月球影子扫过的地方，因太阳被月球 所遮挡，会看到太阳圆面部分或全部变黑暗。这就是日食。可见，月球影子投落到地球表面， 是发生日食的直接原因。 日食分为三种，即日全食、日偏食和日环食。日全食和日环食也合称为日中心食。 日食的种类主要同日、地、月三者的相对位置有关，也取决于它们之间的距离变化。在地球 上，月球本影扫过的地区内，人们会看到日、月中心几乎重合，太阳全部被月球遮住，变成 了一个黑色的圆面，这就是日全食。 当具备日食条件时，如果月球正处在远地点，它的本影不能到达地球，投落到地 表的伪本影所扫过的范围内，人们会看到月球只遮住了太阳的中央部分，周围仍留下一个光 亮的圆环，这就是日环食。 只有月球半影扫过地表，以及日全食(或环食)区以外地表一定范围被月球半影扫 过时，在半影内会看到太阳圆面一部分被月球遮挡而变黑暗，这就是日偏食。 月食只有全食和偏食，而没有环食。月球不会发生环食，主要和地球本影长度有 关。地球比月球大得多，地球的本影长度远远大于月球本影的长度，也大大超过月球和地球 之间的距离。即使月球在远地点时，月地距离也不及地球本影最短时长度的 1/3。这样，月 球沿轨道运行的过程中，根本不会出现从地球伪本影中通过的机会。因此，也就不可能有月 环食的现象发生。 当月球运动到地球公转轨道外侧，地球处在太阳和月球之间时，只要三者相互位 置合适，月球将从地球本影中通过。如果月球全部从地球本影中通过，太阳射向月球的光线 将完全被地球所遮挡。因太阳光的红光部分很少被地球大气吸收，太阳光通过地球大气层时， 大气层把红光折射到月面上，使完全掩没于地球黑影中的月球，变成一个铜红色的圆盘。这 就是在地球上看到的月全食。 如果月球只有一部分从地球本影中通过，射向月球的太阳光只有一部分被地球遮 挡住。在地表月食区将会看到月面的一部分变得黑暗，这就是月偏食。 月球从地球的半影中通过时，月光虽有所变暗，但亮度变化很微弱，用肉眼观察 很难察觉。因此，月面只被地球半影遮挡的现象，叫半影食，一般不算是月食。与太阳系有 关的资料 太阳系 太阳系是一个以太阳为中心天体，包括受太阳引力作用而环绕其运转的其它天体 在内的天体系统。太阳位于该系统的中心，并以其绝对优势的质量(占该系统总质量的 99.800，其它一切天体只占 0.200)所产生的巨大引力，像原子核对周围电子一样，控制着 整个系统。太阳是整个太阳系中唯一能够自身发光的天体。它所发出的光和热，照亮和温暖 着整个太阳系。当然，作为一个系统，其它天体成员也都有自己的相应的位置，地球就是其 中很具特色的成员。 太阳系的组成 在太阳系中，除了中心天体一太阳以外，还有行星、卫星、小行星、彗星、流星 体和行星际物质，其中行星和行星的卫星是太阳系中重要组成成员。太阳系的基本结构，主 要是由八个大行星的运动和分布状况决定的。 在太阳系中，日前已经发现的大行星有八个。按它们距离太阳由近到远的顺序， 依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星自身都不能发出 可见光，只能靠表面反射太阳光，才显得明亮。有的看上去比其它恒星还要亮，那是由于它 们距离地球很近的缘故。另外，由于行星质量同太阳相差极大，所以在太阳的巨大弓}力下， 它们都共同围绕着太阳旋转。 太阳 10 在亿万颗恒星中，论其半径、质量、温度和光度等物理参量太阳只是一颗普通的 恒星。但是，由于太阳距离地球最近，所以对于人类和地球上一切生命来说，它又是一颗极 其重要的恒星。 1.日地距离 日地距离又称太阳距离。指的是日心到地心的直线长度。由于地球绕太阳运行的 轨道是个椭圆，太阳位于一个焦点上，所以这个距离是变化的。其最大值为 15 210 万千米(地 球处于远日点);最小值为 14 '710 万千米(地球处于近日点);平均值为 14 960 万千米;这就 是一个天文单位。19'7 6 年国际天文学联合会把它确定为 149 59'7 8'70 千米，并从 1984 年起用。按此距离计算，太阳光到达地球表面只需 8 分 18 秒。 2.太阳的大小和质量 在日地距离已知的条件下，只要通过仪器测得太阳视圆面直径的张角，即可计算 太阳的体积。通过测定，太阳的半径约 70 万千米，是地球半径(6 3'71 千米)的 109 倍。太 阳的体积约为 1. 4 X 10'8 立方千米，是地球的 130 万倍。 在日地距离和太阳体积已知的条件下，通过万有引力定律，可以间接地推算出太 阳的质量。太阳的质量约为 2XlOz'吨，相当于地球质量(6XlOz'吨)的 33 万倍。 通过太阳的体积和质量，可推算出太阳的密度，其平均值为 1.牡克/厘米 3，只相 当于地球密度(5. 52 克/厘米 3)的 1/40 3.太阳的热能和能源 太阳质量巨大，成为一颗发光放热的典型恒星，不断地通过电磁波和粒子流等形 式，向外辐射能量。太阳究竟放射出多少能量?地球是个球形天体，被太阳照射的半球所获 得能量，等于以地球半径为半径的圆面上，阳光直射时所获得的能量。其数值为 1 050 亿亿 焦/分，仅等于太阳向宇宙空间辐射总能量的二十二亿分之一。但是，这对地球来说，是绝 对重要的。太阳每年给地球的热能，相当于 100 亿亿度电力，为日前全世界总发电量的几十 亿倍，成为地球上生命活动的基本能源。 太阳辐射能量这样巨大，足以说明其表面温度是很高的。因为任何物体的表面温 度越高，向外辐射的能量也越多。计算结果表明，太阳表面平均温度为 5 770 K，即约为 5 500 0C。而太阳内部温度还要高得多，据理论计算太阳核心温度可达 1 500 万 K。太阳如此高温， 组成物质只能是高度电离的气态物质。 太阳一千几百万度的中心温度和几十亿年来以每分钟二万三千多亿亿亿焦耳的能 量输出，说明太阳是一个极其强大的能量系统。这么巨大的能量究竟是怎样产生的呢?本世 纪初，爱因斯坦相对论创立后，这个问题才算找到了答案。在爱因斯坦狭义相对论中指出: 质量和能量是一个事物的两个方面，可以互相转化。物质的质量与能量的关系公式为: E=mcz 式中 E 表示能量(单位为尔格)，m 表示质量(单位为克)，〔、表示真空中的光速(约 为 3X10'。厘米/秒)。按此公式计算，1 克物质可以产生约 8. 373 6 X 10'j 焦耳的能量。 这种物质转化成能量的过程，在一般条件下是不能进行的，只有在原子核反应中才能进行。 因为原子核反应需要极高的温度，所以称热核反应。 太阳内部有高达一千几百万度的温度，仿佛是一个巨大的原子能工厂，不断地进 行着由氢变氦的核聚变反应，从而释放出巨大的原子能。这是因为，太阳内部的氢原子在这 样的温度下，会失去核外电子变成质子，质子在这样环境里以极大的运动速度，克服静电斥 力而产生猛烈碰撞，在碰撞中 2 个质子结合成一个氦核。在此核聚变反应中，以消耗掉一点 点物质质量为代价，却辐射出惊人的能量。