小学科学“地球与宇宙”涉及的知识

1、地球概貌与物质组成

（1）地球概貌

u 地球的形状

球体及其形成机制---主要是由于这类天体都具有较大的质量和自引力，在其形成和演化的过程中都有一个融熔过程和不停地自转运动等一些因素共同作用的结果。

原始认识---天圆地方：天圆如张盖，地方如棋局。只是简单地以直觉来定论，可是却丝毫经不起推敲。

第一次飞跃---地球是球体：地平线的形状呈圆形（站得高看得远）；行近的物体从地平线之下逐渐升现，远离的物体从地平线之上逐渐隐没；月食时月面上的地影边缘呈圆弧形。麦哲伦的环球航行证实了地球确实是一个球体。

第二次飞跃---地球是椭球体的：赤道半径为6378.2千米,极半径为6356.8千米,两者相差约21.4千米。

第三次飞跃---地球是一个不规则的椭球体：赤道并不是一个正圆，而是近似椭圆形；赤道面也不是地球的对称面。赤道最大半径和最小半径相差265米，若与标准椭球体相比，北极凸出14米，南极凹进24米，南纬45º附近有隆起，北纬45º附近又有凹陷。

从宏观上看，地球仍是一个近似球形的球体。

u 地球的大小、质量和密度

古希腊的地理学家埃拉托色尼出色地完成了测量地球大小的工作。他巧妙地利用太阳光线作参照，测出亚历山大港与阿斯旺两地间的地面弧距，再测出这两地间的地面距离。他利用这两个数据算出地球的周长大约为39816千米，与目前测算的结果相当接近。

现代的科学家们不仅可以在地面上用三角测量法对地球作精密的测算，而且还可以利用人造卫星在空中对地球进行精确测量，由此得出了地球大小的精确值。地球赤道的周长为40066.449千米，子午线的周长为39999.305千米．地球表面的总面积为510067860平方千米。地球的体积估计为1082513039000立方千米。地球上被水覆盖的面积估计为36208.2万平方千米，约占地球表面积的70.89％。海洋的平均深度估计为3553.97米，地球上水的总重量估计为1.32×1018吨，海水的体积估计为1284643.137立方千米，而淡水的体积为34990280.04立方千米。

地球对于我们生活在它上面的人类来说，是个很大的星球，我们无法直接测量它的质量。

英国物理学家卡文迪许根据万有引力定律，首先求算出了地球的质量，约为60万亿亿吨。

用地球的质量除以它的体积，便可得出地球的平均密度是5.517克/立方厘米，而地壳上部的岩石平均密度是2.65克/立方厘米，远小于地球的平均密度。事实上，地球密度是随着深度的加深而增大的，并且在地下若干深度密度呈跳越式变化，据推测地核部分密度可达13克/立方厘米。

u 重力场和磁场

重力场：地球上的任何物体都有向地面下落的趋势，最早是牛顿指出这是由于地球重力的作用。这里需要指出的是，重力是一种合力，是由指向地心的地球的引力与地球自转产生的惯性离心力共同作用而成的。一般地球离心力在地面上，变化的最大值不超过引力的1/300。离心力相对于地心引力来说是很微弱的，所以重力的方向仍大致指向地心。

根据万有引力公式，可以推测，从地表到地心的距离越大，地表的重力值就越大。同一物体，在两极最重，在赤道最轻。1000克的物体，由赤道带到两极，要加重5.2克。

磁场：地球磁力虽然难以为人所感知，但人类还是很早就认识并应用了具有磁力特性的磁石（铁）。秦始皇修建阿房宫时，就用磁石砌成宫门，这样穿着铁甲或带着刀的刺客就很难混进宫内。北宋时期出现的指南针，则更是一个应用地球磁力场造福人类的世界性的大发明。

需要指出的是：

一、指南针所指示的方向也并不正好就是根据地球自转轴定义的地球南北极。因此，指南针所指的方向只是地球磁场的南北极。细心观察指南针，我们还会发现指示地磁南北方向的小铁针也并不一定就是水平的，很可能是一端略微翘起另一端略微下垂。在这种情况下，我们把磁针北端与水平面的夹角叫做磁倾角。

二、地磁的两极位置并不固定，乃至有可能发生180º的倒转。一系列事实证明，地球历史上确实发生过磁极倒转，而且目前的磁极也在不断迁移。

u 地球的模型---地球仪

地轴·两极·赤道：地球自转的轴叫做地轴。地轴同地球表面相交的两点叫做两极。在地球仪上，距南、北两极相等的大圆圈叫做赤道。

经线和经度：在地球仪上连接南、北两极的线，叫做经线，也叫做子午线。通过英国伦敦格林尼治天文台原址的那一条经线为0º经线，也叫本初子午线。从0º经线算起，向东、西各分做180º，以东的叫东经，以西的叫西经。西经20º和东经160º的经线圈把地球划分为东西两个半球。

纬线和纬度：在地球仪上，同赤道平行的线叫做纬线。最大的纬线圈是赤道。某地点的纬度，就是该地点的铅垂线与赤道面所夹的角度。赤道的纬度为0º，由赤道向南、北两极各分做90º。

经纬网：经线和纬线相互交织所构成的网络叫做经纬网。利用它可以确定地球上任何一个地点的准确位置。如北京，位于北纬39º57＇，东经116º28＇。

u 地球的圈层结构

地球的结构基本上按物质密度大小的顺序分异，从外向内大致呈现同心圆分布，主要包括地球以上的大气圈、水圈、生物圈和地表以下的地壳、地幔、地核。

地壳：由坚硬的岩石组成，厚度在大陆上为3070千米，在洋底只有5-15千米，整个地壳的平均厚度约16千米，只有地球半径的1/400，体积只有地球体积的0.3%。

地幔：厚度约为2900千米，占地球总体积的83.4%。其组成物质复杂多变，总的来说是固态的。但在地下60~250千米之间，温度增高，岩石虽未熔化但已呈熔融状态，被称作软流圈，是岩浆源地。

地核：半径约有3473千米，占地球总体积的16.3%。地核分为内核和外核两部分，外核是液态的，内核是固态的。一般认为，地核是由铁、镍构成的金属核。

（2）地球上的岩石和土壤

岩石是由矿物构成的，矿物又是由元素构成的，岩石、矿物和元素都是地壳的组成物质。

u 地壳中的元素和矿物

组成地壳的元素：目前已发现90多种组成地壳的化学元素。氧（1/2）、硅（1/4）、铝（1/12）共占地壳总重量的80%以上。

组成地壳的矿物：天然产出的，由数种或一种元素构成的化合物或单质就是矿物。矿物一般都有晶体结构。

u 地球上的岩石

岩石是由一种或几种矿物组成的，如花岗岩是由长石、石英、云母组成的，石灰岩主要是因方解石组成的。按岩石形成类型，所有岩石可分为：

岩浆岩：岩浆岩是由地下的炽热岩浆上升侵入到地壳中或喷出地表，因温度逐渐冷却而形成的。岩浆岩多呈块状，没有层理，这是这种岩石的基本特点。如玄武岩、浮石、花岗岩。

沉积岩：沉积岩有的是由原来的各种岩石经过风化、侵蚀、搬运和沉积逐渐形成的，有的是生物死亡后由生物遗骸堆积而成的。沉积岩特点：大多具有明显层理，呈层状，常有化石。如：砾岩、砂岩、页岩。

变质岩：变质岩是由原来深埋地下的岩浆岩或沉积岩在高温、高压条件下改变了原来的岩石性质和面貌而形成的。如砂岩变成的石英岩，石灰岩变成的大理岩，花岗岩变成的片麻岩。变质岩多呈板状和片状。

u 地球上的土壤

土壤的物质组成：土壤是陆地表面具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层。它是由固相（矿物质、有机物、活的微生物）、液相（土壤水分）和气相（土壤空气）三种物质组成的。

土壤的形成：土壤是由岩石转化而来的，其形成过程叫做成土过程。这一过程大致是：风化、微生物作用、植物作用、熟土。在成土过程中，成土母质是形成土壤的物质基础，生物在成土过程中起主导作用，气候和人类活动对土壤的形成和熟化也有重要影响。

（3）地球上的水

地球上的有丰富的水，全球约有3/4的面积被水覆盖着，因此，地球有“水的行星”之称。地球上的水主要是由海洋水和陆地水两大部分组成的。

u 海洋水

海洋水的储量约为133800万立方千米，占地球上水总储量的97.31%，是地球上最重要的水体。

海水的盐度：海水中溶解有许多盐类物质：氯化钠最多，占70%，氯化镁次之，占14%，因此，海水又咸又苦。海水的平均盐度为35‰，各个海域的盐度不一样，影响海水的盐度高低的主要因素是：降水量、蒸发量、有无淡水河注入和流经洋流的寒暖等。

海水的盐化：海水中盐类的来源。一是河水溶解了岩石和土壤中的盐类，注入大海；二是盐分通过裂缝从地下涌上来。

u 陆地水

陆地水按其空间分布的不同，可分为地表水和地下水。地表水按其形态的不同，又可分为液态水和固态水。液态水主要是河水和湖泊水，固态水即冰川。仅占地球总水量的2.7%，其中77.44%为目前尚难以利用的两极冰川水。

河水：河水是流动在河槽中的动态水。河水的补给方式有雨水、冰川、地下水等。河流分内流河和外流河。

湖泊水：湖泊水是陆地表面天然蓄水洼地的水体，通称湖水。湖泊分淡水湖、半咸湖和咸水湖。

冰川水：冰川冰在压力和重力作用下，沿山谷或坡面缓缓移动，就形成冰川，冰川融化后成为冰川水。冰川按其空间分布和特点分为大陆冰川和山岳冰川。

地下水：地下水是埋藏在地下土层和岩层空隙中的水体。它是由雨水下渗、砂隙水汽凝结和地下岩浆冷却形成的。

u 水的循环：地球上各种形态的水，在太阳辐射和重力作用下，通过周而复始的相变

和运动进行着大规模的交换。分海陆间循环、海上循环、内陆循环。

（4）地球上的大气

u 大气的组成和分层

大气的组成：干洁大气是多种气体的混合物，主要成分是氮气（容积约占78%）、氧气（约占21%），其次是氩（0.9%）和二氧化碳（0.03%），还有一些稀有气体和二氧化硫、一氧化碳、臭氧等（总和不超过0.1%）。此外大气中还悬浮着一些固体杂质和液体颗粒。

大气的的垂直分层：大气的厚度约有3000千米，约95%集中在下层，越向上空气越稀薄。分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层（外层）五个圈层。其中近地面的对流层与人类关系最为密切，地球上的风、云、雨雪等天气现象都发生在这一层里。

u 大气的热力---气温

大气热力的来源：太阳辐射是大气热力的最主要来源。一日之中气温最高的时间并不是正午，而是出现在午后2时左右，究其原因：大气的热力虽然来自太阳辐射，却不是太阳辐射直接晒热，而是先晒热地面，然后地面再把热量辐射到大气中，使大气增温的。

气温及其观测：气温就是空气的温度。一般生活中所说的气温，是指气象观测所用的百叶箱中离地面1.5米高处的温度。这个温度基本上反映了观测地点(当地)的气温。气温是表示空气冷热程度的物理量，是空气分子平均动能大小的一种量度。气温观测一般每天进行三次：8时、14时、20时。最高最低气温的观测只在20时进行。

u 大气的水平运动----风

气流从高压向低压的水平运动，形成风。风有风向和风速两个要素。

风向：风的来向。地面风用十六个方位表示，每个方位各22.5º角。例如东风指正东方向偏北11.25º与偏南11.25º之间的夹角内，都称为东风。

风速：指单位时间内空气在水平方向上移动的距离。风速的大小常用风级来表示。

    估测风级歌

u 大气的降水

降水：是从去中降落到地面的各种形态水的总称，包括雨、雪、雹等。降水的多少用降水量表示，它是指雨水（或融化后的固体降水）既不流走，也不渗透到地里，同时也不被蒸发掉而积聚起来的一层水的深度，通常以毫米为单位。降水量可以用雨量器来测量。

在气象上通常用某一段时间内降水量的多少来划分降水强度。最常用的对降雨的分类方法是按降水量的多少来划分降雨的等级。根据国家气象部门规定的降水量标准，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨六种(见表)。

各类雨的降水量标准表

在没有测量雨量的情况下，我们也可以从当时的降雨状况来判断降水强度：
小雨：雨滴下降清晰可辨；地面全湿，但无积水或积水形成很慢。
中雨：雨滴下降连续成线，雨滴四溅，可闻雨声；地面积水形成较快。
大雨：雨滴下降模糊成片，四溅很高，雨声激烈；地面积水形成很快。
暴雨：雨如倾盆，雨声猛烈，开窗说话时，声音受雨声干扰而听不清楚；积水形成特快，

下水道往往来不及排泄，常有外溢现象。

u 天气的变化和预报—云

云：是直径为20~50微米的悬浮水滴或冰晶在空中的密集集合体。云的形成需要有充足的水汽、足够多的凝结核和使水汽凝结的冷却过程。

根据云的常见云底高度，云被分为高云、中云和低云三族。此外，世界气象组织1956年公布的国际云图分类体系又将云分为十属。其中低云有积云(Cu)、积雨云(Cb)、层积云(Sc)、层云(St)和雨层云(Ns)，中云有高积云(Ac) 和高层云(As), 高云则有卷云(Ci)、卷层云(Cs)、卷积云(Cc)。

一般来说，高云都在6千米以上，中云云底在2-6千米，低云云底为0.1-2千米。需要指出的是，有些云属经常会伸展至其它层，如属于中云族的高层云可能伸展至高云族所在的层次，积云和积雨云能伸展至中云族和高云族所在的层次。

此外，在云物理学上还有其它分类方法，如根据云的微结构分类(水云、冰云和冰水混合云)；根据云体温度分类(暖云和冷云); 根据云的动力学特征分类(层状云、对流云和波状云)等。

各云属除了高度有别之外，云形也各有不同，基本上可分为积状云、层状云及卷状云（波状云）三大类。积状云就是一朵一朵高低起伏的云，代表对流较为旺盛；层状云就是成层且较平坦的云，通常是较弱的对流所造成；而卷状云则是一丝丝轻薄的云，这正是由冰晶组成的特征。

高云族由冰晶组成。卷云常呈纤细稀薄的条状或纤维状横过天空。卷积云由密集的镶嵌式球状云块组成，并且聚成团或排成行，通常被形象地形容为“鱼鳞天”。

高层云是一种毡状云层，常平滑地布满整个天空，外表略呈灰色。高积云是单个云块组成的云层。云块呈白色或在背光侧略呈灰色，紧密地结合在一起，在单块或单列之间能看到蓝天。通常高层云预示着坏天气，高积去则一般象征晴朗的天气。

层云是一种致密、低位的暗灰色云层。雨层云下部往往正在降雨或降雪。层积云是一种低位云层，由特殊的、略呈灰色的云块组成。层积云常伴随晴好天气。

淡积云是一种白色的、棉花堆状的云块，孤立分散，底部平坦而顶部凸起，表示好天气。浓积云高大臃肿，顶部变成花椰菜状。从远处看去，积雨云顶是白色的，但在它下面却是天空昏暗、风雨交加、电闪雷鸣。

云量：云量多少，全凭目测云块占据天空的面积来估计。因为是目测，当然并不十分准确，但也没有更好的办法，全世界的气象站至今还是用这种目测方法估计云量。天气预报广播中的晴、少云、多云和阴，就是根据云量的多少划分的。通常将整个天空划分为10等份，碧空无云或被云遮蔽不到0.5份时，云量为“0”；云遮盖天空一半时，云量为“5”。云量多时，应估计露出的青天，再推算出云量。云量少时，则直接估计云所遮蔽天空的份数，如云块占全部天空的1／10时，云量为“1”；云块占天空2／10时，云量为“2”，余类推。天空无云，或者虽有零星云层，但云量不到2成时称为晴；低云量在8成以上称为阴；中、低云的云量为1-3，高云的云量为4-5时，称为少云；中、低云的云量为4-7，高云的云量为6-10时，称为多云。一般说来，当天空被云掩蔽，颜色发白，地上东西显得明亮时，这种云较高。相反，云色呈灰或灰黑色，显得阴沉，这种云则较低。移动慢的云较高，移动快的云较低。

2、地壳变动与地球运动

（1）地球的内力作用与地壳变动

火山：通常，岩浆沿着一些通道上升到地表形成的喷出物，围绕各种不同形状的喷出口形成的山丘，就是人们常说的火山。喷出口就是火山口。由于火山通道和喷发形式的不同，形成的火山也形态各异。地质学家把火山喷发归结为三种形式：熔透式、裂隙式和中心式。按照火山活动的历史，又可以分出活火山、死火山以及休眠火山三种。现在仍在喷发或者在历史上有喷发记载的火山，是活火山；在两次喷发之间处于静止状态，但是仍有可能爆发的火山，是休眠火山，它也属于活火山范畴；喷发很早，并且预见将来不可能再喷发的火山，视为死火山。

地震：是大地发生的快速震动，是构造运动的一种特殊形式。构造地震是地壳深处积聚的能量突然释放的结果，即：一旦积聚的弹性应力超过了岩石的强度极限，岩石突然破裂，产生一个冲击力。这种地下冲击以弹性波的形式向四周传播，称地震波，可分为三种。振动方向与地震波前进方向一致的称纵波；振动方向与地震波前进方向垂直的称横波。地震台可根据收到这两种波的时差及它们穿过地壳各岩层的折射和反射情况计算震中的距离和震源深度。还有一种地震波叫地面波，振动方向与重力方向一致，由震中向外传播，速度最慢，但对地表的破坏和人类的生存危害最大。

地球上的地震有强有弱。用来衡量地震强度大小的尺子有两把，一把叫地震震级；另一把叫地震烈度。举个例子来说，地震震级好象不同瓦数的日光灯，瓦数越高能量越大，震级越高。烈度好象屋子里受光亮的程度，对同一盏日光灯来说，距离日光灯的远近不同，各处受光的照射也不同，所以各地的烈度也不一样。

地震震级是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只有一个震级。它是根据地震时释放能量的多少来划分的，震级可以通过地震仪器的记录计算出来，震级越高，释放的能量也越多。我国使用的的震级标准是国际通用震级标准，叫“里氏震级”。

各国和各地区的地震分级标准不尽相同。

一般将小于1级的地震称为超微震：大于、等于1级,小于3级的称为弱震或微震；大于、等于3级，小于4.5级的称为有感地震；大于、等于4.5级，小于6级的称为中强震；大于、等于6级，小于7级的称为强震；大于、等于7级的称为大地震，其中8级以及8级以上的称为巨大地震。迄今为止，世界上记录到最大的地震为8.9级，是1960年发生在南美洲的智利地震。

地震烈度：地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。对同一个地震，不同的地区，烈度大小是不一样的。距离震源近，破坏就大，烈度就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。

小于三度：人无感受，只有仪器能记录到；

三度：夜深人静时人有感受；

四-五度：睡觉的人惊醒，吊灯摆动；

六度：器皿倾倒、房屋轻微损坏；

六-七度：房屋破坏，地面裂缝；

九-十度：房倒屋塌，地面破坏严重；

十-十二度：毁灭性的破坏。

u 褶皱：是在地壳运动作用下，岩层受水平挤压发生的弯曲变形。若岩层只发生一个弯曲，称为褶曲；两个或两个以上褶曲的组合，称为褶皱。

u 断裂：是指岩层被断错或发生裂开。据其发育的程度和两侧的岩层相对位错的情况把断裂分为三类。一类叫劈理，是微细的断裂变动，还没有明显破坏岩石的连续性。最常见的劈理是在褶曲的核部发育的轴面劈理，常呈扇形（以褶皱轴面为对称轴）。第二类称节理，是岩层发生了裂开但两盘岩石没有发生明显的相对位移的断裂变动。按其形成的力学性质，节理可分为张节理和剪切节理。如果断裂两盘的岩石已发生了明显的相对位移，则称断层，是最重要的一类断裂。

（2）地球的外力作用与地貌变化

u 风化作用与地貌：

风化作用是岩石在地表新的物理、化学条件下所产生的一切物理状态与化学成分变化的总称，它是一种在大气及生物的影响下使岩石在原地发生的破坏作用。风化作用是在各种营力的作用下进行的。主要的风化营力有：太阳热能、大气降水、地下水、水蒸气、冰，以及二氧化碳、氧和动植物有机体等。按作用性质把风化作用分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用三种类型。

物理风化作用以温度变化为主要影响因素，是一种不改变或很少改变岩石化学成分的破坏作用。这种破坏只是使岩石由大块变成小块，由小块变成砂和细粉，最终成为岩土。化学风化作用是以水为主要影响因素，是一种通过化学反应来改变岩石化学成分的破坏作用。生物风化作用是在生物参与下的机械、化学破坏作用。

u 流水作用与地貌

世界上绝大多数的人生活在湿润的平原地区，形成这种地形的主要外动力是流水。地表流水的作用有三种方式：侵蚀、搬运、堆积。

u 风力作用与地貌

风力是塑造干燥地区地表形态的主要营力，形成风成地貌。

（3）地球运动的基本形式

地球在不停地运动着，它一方面绕轴自转，另一方面绕日公转，这是地球运动的两种基本形式。

u 地球的自转

地球怎样自转：地球围绕自己的轴—地轴—的旋转运动，叫地球自转。地轴是连结地球南北两极并通过地心的假想轴。

地轴不是直立着的，而是有23度26分的倾斜，即地球是“斜着身子”自转的。

地球自转的方向是自西向东。

地球自转的角速度，大约每小时15度。地球自转的线速度赤道最快，两极静止。

地球自转的速度是不均匀的。同时，由于日、月、行星的引力作用以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用，使地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀，成为目前的略扁的旋转椭球体，极半径比赤道半径约短21千米。

地球自转一周所需的时间叫做地球自转周期。它是一个恒星日，而不是一个太阳日。

恒星日：以某一颗遥远的恒星作参照，地球上的任意一点连续两次经过该参照天体（或天体中心）的时间间隔。地球自转了360度，时间23小时56分4秒。

太阳日：以太阳为参照。地球自转了360度59分，时间约为24小时。

太阴日：以月球为参照。地球自转了373度38分，时间约为24小时50分。

尽管只有恒星日才是地球自转的真正周期，但由于自古以来人们都是根据日出日落来安排作息的，所以太阳日依然被用作最基本的计时单位。

地球自转的证明：摆动变向---摆具有这样一个一个特性，就是摆动期间力图保持其原来的方向。摆的变向不是摆振的真正变向，而是地球自转的结果。水平运动物体方向的偏转---根据惯性原理，任何运动物体都力图保持原来的运动速度和方向（北半球向右偏转）。气流、洋流、河流的偏转运动证明了这一点。地球椭球体的形成---地球赤道半径比极半径约长21千米。地球自转必然驱使地球上高纬度物质向低纬度一带移动。

u 地球的公转

地球怎样公转：是地球按照一定轨道围绕太阳的旋转运动。从地球北极上空看，地球的公转方向是自西向东，呈逆时针方向。地球公转轨道的形状是一个接近正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。每年大约1月3日，地球距离太阳最近，为近日点；大约7月4日，地球距离太阳最远，为远日点。地球的公转周期为一年（恒星年，经过365.2564日360度）。地球在近日点附近时公转速度快，在远日点附近时，公转速度慢。

（4）地球运动引起的自然现象

u 地球自转引起的自然现象

昼夜交替、时间的演变、水平运动的偏向。

地方时和区时：

同一瞬间，经度不同的地方时刻是不同的，这种因经度不同而不同的时刻，称为地方时。东边的地方时总是比西边的地方时来得早。

国际上的分区计时制度把全球划分为24个15度经度宽的地区，叫做时区。每个时区中间的经线叫中央经线。世界时区的划分是以经过英国伦敦格林尼治天文台的本初子午线（零度经线）为标准线，从西经7.5度至东经7.5度划为“零时区”。在这个时区内，以零度经线的“地方时间”为“标准时间”，这就是“格林尼治时间”。然后，从“零时区”的边界线分别向东、向西各划出12个时区，其中“东12区”和“西12区”相重合，即全球共划分成24个时区。每个相邻时区的标准时间相差为一小时，即位于东面的时区比其西邻的时区早一小时。

世界上许多国家实际使用的时间，并不完全采用自己所在时区的区时，而是根据需要来确定的。

中国幅员辽阔，地跨5个时区，为了使用方便，中国把北京所在的东八区的区时任凭 为全国统一使用的时间，称为“北京时间”。“北京时间”并不是北京的时间，而是东经120度处的地方时。这种以中央经线的地方时为全时区统一使用的标准时间叫区时。日常生活中的时间一般都是区时。

日界线：

为了消除环球旅行中发生日期混乱，国际上规定，把180度经线作为国际日期变更线，简称日界线。为了使180度经线通过的国家和地区处于同一日期，日界线避免通过陆地，因此它是曲折的。

日界线的西侧是地球上新的一天的起点。当从西十二区越过日界线进入东十二区时，日期要增加一天；反之，日期要减去一天。东十二区和西十二区的时刻相同。

u 地球公转引起的自然现象

正午太阳高度变化：四季、节气、五带。

1．太阳高度：是太阳高度角的简称，表示太阳光线对当地地平面的倾角，即看太阳的仰角。任何一瞬间，地球各地的昼夜状态，可以用太阳高度来表示。在昼半球，太阳高度＞0°；在夜半球，太阳高度＜0°；在直射点上，太阳高度＝90°；在晨昏线上，太阳高度=0°。太阳高度角的日变化就表现为昼夜更替。

2．正午太阳高度（H）：即一天中的最大太阳高度，出现的时刻为12时。其变化规律是：在直射点上正午太阳高度为90°，正午太阳高度的变化规律为由直射点向南北两方递减。正午太阳高度的变化具有年变化，它表示的是地球公转过程中，各地正午太阳高度的季节变化。

昼夜长短变化：因具体地点和季节而异。

地球赤道与黄道（绕日轨道）有36.5度角，每年夏至、冬至太阳直射北、南回归线，春分，秋分直射赤道，在太阳直射时，太阳升得早落得晚，白天也就长一些。我们这里位于北回归线以北，所以，夏至昼长夜短，冬至昼短夜长。

不同纬度情况就不一样。夏至：北半球昼长夜短（北极圈内为极昼），南半球反之；冬至：北半球昼短夜长（北极圈内为极夜），南半球反之；春分、秋分：全球昼夜等长；赤道全年昼夜等长；太阳直射点在南、北回归线间移动。

四季：一般而言，中纬度地区四季分明，越接近极地或赤道四季越不分明。此外，南北两个半球的季节正好相反。我国是以“四立”作为四季界限的。

五带：根据太阳高度和昼夜长短随纬度的变化，将地球表面有共同特点的地区，按纬度划分为五个热量带，即热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带。

节气：二十四节气歌

春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。

秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。

每月两节不变更，最多相差一两天。

上半年来六廿一，下半年是八廿三。

3、天空中的星体

（1）太阳和月亮

u 太阳的面貌

太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒星,也是离地球最近的一颗恒星，与地球的平均距离约1.5亿千米（一个天文单位）。太阳是一颗中等质量的充满活力的壮年星，它处于银河系内，位于距银心约10千秒差距的悬臂内，银道面以北约8秒差距处。太阳的直径为139.2万千米，是地球的109倍。太阳的体积为141亿亿立方千米，是地球的130万倍。太阳的质量近2000亿亿亿吨，是地球的33万倍，它集中了太阳系99.865%的质量。太阳是个炽热的气体星球，表面温度约6000℃，中心温度高达1500万℃，没有固体的星体或核心。太阳从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。太阳能量的99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的密度和温度极高，它发生着由氢聚变为氦的热核反应，而该反应足以维持100亿年,因此太阳目前正处于中年期。太阳大气的主要成分是氢（质量约占71%）与氦（质量约占27%）。

太阳和地球一样，也有大气层。太阳大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层。光球层厚约5000千米，我们所见到太阳的可见光，几乎全是由光球发出的。光球表面有颗粒状结构----“米粒组织”。光球上亮的区域叫光斑，暗的黑斑叫太阳黑子，太阳黑子的活动具有平均11.2年的周期。从光球表面到2000千米高度为色球层，它得在日全食时或用色球望远镜才能观测到，在色球层有谱斑、暗条和日珥，还时常发生剧烈的耀斑活动。色球层之外为日冕层，它温度极高，延伸到数倍太阳半径处，用空间望远镜可观察到X射线耀斑。日冕上有冕洞，而冕洞是太阳风的风源。日冕也得在日全食时或用日冕仪才可观测到。当太阳上有强烈爆发时，太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时，在地球两极则可看见瑰丽无比的极光。

u 太阳能的利用

太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。具体方式有：使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水；利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电；利用太阳能进行海水淡化。

现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。

u 月球的概况

月球是地球唯一的天然卫星。所谓卫星就是围绕行星运动的小天体。月球是离我们最近的天体，它与地球的平均距离为384401千米。它的平均直径为3476千米，比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万平方千米，还不及我们亚洲的面积。月球的质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，也就是说，如果在天平的一头放上地球，另一头则要放上81个月球。月面的重力，差不多相当于地球重力的1/6，地球上一个60千克重的人，到了月球上就只有10千克重了。月球形状也是南北极稍扁、赤道稍许隆起的扁球。它的平均极半径比赤道半径短500米。南北极区也不对称，北极区隆起,南极区凹陷约400米。

月面上山岭起伏，还有洋、海、湾、湖等各种特种名称。其实月面上并没有水。环形山是碗状凹坑结构。直径大于1千米的环形山有33000多个。许多环形山的中央有中央峰或峰群。肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫月海，是广阔的平原。月海有22个。最大的是风暴洋，面积500万平方千米。

月面的地形主要有：环形山、月海、月陆和山脉、月面辐射纹、月谷(月隙)。

u 月球的运动

月球以每秒1.02千米的速度，在稍扁的轨道上绕地球公转，离地球最近时，距离363300千米，最远时达405500千米。公转一周的时间是27日7时43分11．5秒，为一个恒星月。像地球一样，月球也在自转，由于月球自转与公转同步，即月球自转一周的时间恰好等于公转一周的时间，所以月球总以同一面对着地球。我们把月球向着地球的一面称为月球的正面，而把背着地球的一面称为月球的背面。

u 月相的变化

月球本身不发光也不透明，但能反射太阳光。由于日、地、月三者的相对位置不断变化，因此，地球上的观测者所见到的月球被照这部分也在不断变化，从而产生不同的视形状。即月球圆缺(盈亏)的各种形状叫月相。月相的变化是有规律的。月相变化的周期性，给人们提供了一种计量时间的尺度。阴历或农历月就是以月相为基础，星期也是由此演化而来。

每逢农历初一时，月球运行到地球和太阳之间，被照亮的半球背着地球，我们看不到月亮，叫做"新月"，也叫"朔"。过了新月，被照亮的部分逐渐转向地球，农历初三、四，我们可以看到一钩弯月，称为"娥眉月"；初七、八，看到半个月亮（凸边向西），叫做"上弦月"；到了农历十五或十六，亮的一面全部向着地球，于是我们看到了圆圆的月亮，称为"满月"，也叫"望"。从此以后，月亮明亮的部分逐日亏缺，到了农历二十二、二十三又看到半个月亮（凸边向东），叫做"下弦月"；再过一星期，又回到"朔"。月相就这样周而复始地不停变化着。从“朔”到“朔”或从“望”到“望”，所经历的周期平均是29日12时44分2.9秒，称为一个"朔望月"。

可按以下口诀记忆月相规律：“上上西西，下下东东”，即上半月时出现上弦月，月亮西半面亮；下半月时出现下弦月，月亮东半面亮。“撇撇捺捺”，月亮的明亮部分上半月呈反写的字母“C”（或看作“撇”），下半月呈字母“C”（或看作“捺”）。（这里所说的看到的月相呈反“C”、“C”，是指在当日月亮以北地区看到的月相，此时在南面向北看到的月亮，分别应是“C”、反“C”。）

观测者是在北半球中低纬度地区。上半月和下半月图中都画了几个月亮，这也会让一些人迷惑不解。其实这里要清楚的是图中各种月相的月亮并不是同一天的月亮，而是不同日期的月亮，它们在太阳升起或落山这两个时刻都有各自相对应的天空中的位置。不同的月相当然也就不可能在同一天出现了。

农历每月的日期就是按照月相来安排的，所以月面明亮的部分的大小与位置，在夜晚出现的时间与方位，和农历日期有对应关系：

月亮升起的时间随阴历日期的增大而推后：初一新月随太阳一起清晨从东方升起，初七、初八上弦月比太阳晚6小时中午升起，十五、十六的满月比太阳晚半天12小时黄昏升起，二十二、二十三的下弦月比太阳晚18小时半夜升起，月末时月亮晚了太阳几乎一圈（24小时）。到初一时跟阴历日期一样，月亮的升起时间也开始了新一轮的循环。

月相判断看似复杂，但也有规律可循，还可以补充和归纳以下几点：

①月相盈亏的多少决定于它距初一或十五的远近，或是它与太阳黄经差的大小。月相盈亏的多少也决定了月亮在夜空中停留时间的长短，成正相关。

②弯月和凸月的外圆弧长都始终等于180度。从几何意义上看，这还可以帮助我们画出正确的月相。“外圈”为半圆弧，则“内圈”是长轴等于月球直径的半个椭圆弧。

③到底是初一后到十五前，或十五后到初一前的月亮，则要看当时月相在相应地方和相应方位地平面的夹角和倾向。

④从全年平均状态来看，北半球新月、残月都向北倾斜，纬度越高，倾角越大，南半球反之。新月出现在日落后的西方地平线，残月出现在日出前的东方地平线。

月相判断，如只想粗略了解，难度并不大，但要深入研究，则难度并不小。通过深入研究，能丰富我们的天文知识，增强空间想象能力，其教育内涵是极其丰富的。

附：月相与唐诗宋词

“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里工婵娟。”北宋大文豪苏东坡把月亮的圆缺变化和人间复杂感情自然地交织在一起，创造出高雅深邃的意境，产生了感人至深的艺术魅力，成为千古传诵的名句。在“月相的变化”一节课堂教学中，如果能把古诗词和月相知识有机的结合起来，引导学生分析推测诗词中月相出现的时间和方位，不仅能达到巩固月相变化的有关知识，培养学生思维能力的目的，而且还能激发学生强烈的求知欲，感受古诗人情怀，加深对诗词的理解，培养学生诗词鉴赏能力，从而有利于学生综合素质提高。下面从浩如烟海的唐诗宋词中选撷四首，予以分析。

唐诗：代赠   李双隐

楼上黄昏欲望休，玉梯横绝月如钩。

芭蕉不展丁香结，同向春风各自愁。

诗中描写了一位青年女子黄昏时分信步走到楼头，远眺意中人是否如期来会。但见弯月如钩，杳无人影。记起楼梯已经折断，喻指爱情受阻，情人不能来此相会，连楼前的芭蕉树和丁香花都结而不展，不禁黯然神伤，哀愁绵绵。诗中的“春风”指明时间，“如钩”指明月相。试问，诗中描写的月相是什么？出现在农历初几？从“月如钩”可知为娥眉月，根据“黄昏”出现，可推知为初三、四的娥眉新月。而二十六、七的娥眉月是残月，出现在黎明之前，显然不符合诗中“黄昏”时刻。

唐诗：枫桥夜泊   张继

月落乌啼霜满天，江风渔火对愁眠。

故苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。

诗人夜泊枫桥，面对江枫边点点渔火难以入眠，突然月亮西沉，一片黑暗，繁星满天，乌鸦受惊啼叫。此时姑苏城外寒山寺悠扬的撞钟声传到客船上，正是夜半时分。引导学生抓住“月落”和“夜半”四个字进行判断：月相是上弦月，但月落时方位在西边地平线上，日期是农历初七、八。此时半个月亮正高悬南方最高处，弦在左，弓背向右，朝向西天的太阳，随着夜色渐浓，弦月也逐渐偏西，至月落地平线的时候，太阳正在地下最深处，恰为“夜半”时分，这就是诗中描写的情景。

宋词：生查子  欧阳修

去年元夜时，花市灯如昼，月上柳梢头，人约黄昏后。

今年元夜时，月有灯依旧，不见去年人，泪湿春衫袖。

上片写一对恋人去年元夜黄昏之约，不去灯明人杂的花市，而是来到月影婆娑的树前，可谓花前月下，情意绵绵。下片笔锋一转，一年后的今天，景物依旧，而人已天各一方，思念情深，伤感泪下。试问：诗中描写的月相是什么？出现在天空哪个方位？日期又是几月几日？这三个问题可以从“月上”、“黄昏”、“元夜”六字中便可以找到答案。因为“月上”是指月亮从东边升起，刚到柳树梢头，离地平线不远，方位自然是东方。“黄昏”表明太阳已从西边下山。月亮、太阳一东一西遥遥相对。“元夜”即一月十五，一年之中第一个月圆之时。望月初升之时，一轮圆月从东方地平线上冉冉升起在柳梢头上，圆圆的月亮最为美丽动人，皓月当空，银辉洒地。正是花好月圆之时，睹物思情，叫人怎不思绪缠绵。

宋词：鱼霖铃   柳永

寒蝉凄切，对长亭晚，骤雨初歇。都门帐饮无绪，留恋处，兰舟催发。

执手相看泪眼，竞无语凝噎。念去去千里烟波，暮霭沉沉楚天阔。

多情自古伤离别，更那堪冷落清秋节。今宵酒醒何处？杨柳岸晓风残月。

此去经年，应是良辰美景虚设。便纵有千种风情，更与何人说。

诗中写尽离别伤感之意：深秋雨歇，长亭饯别，恋人登舟远去，而自己只影孤单，难奈寂寞清冷，无人可以诉说。最为精采的就是有关月相的那一句：“今宵酒醒何处，杨柳岸晓风残月。”被名家推为婉约派的代表作，千古传唱。寥寥数语，宛如一幅清新而略带悲凉的画卷，晨光未露，河岸清冷，微风吹拂，柳丝摇曳，一钩残月低挂在东边。日期应为农历月末。月相为娥眉残月。

u 日食和月食

日食是月球绕地球转到太阳和地球中间，如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线，月球挡住了射到地球上去的太阳光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。

如果在晴朗的天气发生日全食，人们可以看到：好端端一个圆圆的太阳，它的西边缘开始缺掉一块（实际上是被月影遮住），所缺的面积逐渐扩大，当太阳只剩下一个月牙形时，天色逐渐昏暗下来，如同夜幕降临。当太阳全被遮住时，夜幕完全笼罩大地。这时，天空中可以看到最亮的恒星和行星。突然，在原来太阳位置四周喷射出皎洁悦目的淡蓝色的日冕和红色的日珥。此后，太阳西边缘又露出光芒，大地重见光明，太阳圆面上被遮的部分逐渐减少，太阳渐渐恢复了本来面貌。日食一般发生在农历的初一。由于月球比地球小，只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食，遮住一部分时发生日偏食，遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分31秒。日环食的最长时间是12分24秒。我国有世界上最古老的日食记录，公元前一千多年已有确切的日食记录。

无论是日偏食、日全食或日环食，时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限，这是因为月球比较小，它的本影也比较小而短，因而本影在地球上扫过的范围不广，时间不长，由于月球本影的平均长度(373293公里)小于月球与地球之间的平均距离(384400公里)，就整个地球而方，日环食发生的次数多于日全食。

月食的原理和日食类似。在农历每月的十五、十六，月球运行到和太阳相对的方向。这时如果地球和月球的中心大致在同一条直线上，月球就会进入地球的本影，而产生月全食。如果只有部分月亮进入地球的本影，就产生月偏食。当月球进入地球的半影时，应该是半影食，但由于它的亮度减弱得很少，不易察觉，故不称为月食，所以月食只有月全食和月偏食两种。

月食都发生在“望”，但不是每逢“望”都有月食，这和每逢“朔”不都出现日食是同样的道理：由于月球绕地球运动的轨道平面（白道面）和地球绕太阳运动的轨道平面（黄道面）有一个5度9分的夹角，如果在朔日，太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近，太阳离交点处有一定的角度（日食限），就能发生日食，这是要满足的第二个条件。因此日食并不是每个月都会发生。在一般情况下，月亮不是从地球本影的上方通过，就是在下方离去，很少穿过或部分通过地球本影，因此，一般情况下就不会发生月食。只有在望日或朔日时月亮运行到白道和黄道的交点附近才会发生月食或日食。每年发生月食数一般为2次。每年月食最多发生3次，有时一次也不发生。

月食时月面上的黑影正是阳光照射所产生的地球影子，月面上暗铜红色的微光则是地球大气折射太阳光，使部分红光到达月面所致。

还有，由于月球是跟随地球自西向东运行的，所以月食是从东边开始的，与日食相反。

月全食的全过程

月全食的全过程可分为七个阶段，其中的半影食始和半影食终不易为肉眼所察觉，可以忽略不计，故我们也可以把月全食的全过程形象地称为月全食的五步曲。

半影食始：月球刚刚和半影接触，这时肉眼觉察不到。

初亏：月球由东边缘慢慢进入地影，月球与地球本影第一次外切。

食既：月球进入地球本影，并与本影第一次內切。

食甚：月圆面中心与地球本影中心最接近的瞬间。

生光：月球在地球本影內移动，并与地球本影第二次內切。

复圆：月球逐渐离开地球本影，与地球本影第二次外切。

半影食终：月球离开半影，整个月食过程正式结束。

与日食不同，月食发生的时间并不因地而异，而是全球同步。

月球被食的程度叫食分，它是以月球直径为1来计算的，譬如，食分0.25，就是说月球的直径被地球本影遮住了1/4。食甚时月球恰好与地球本影内切，食分等于1，如果月球更深入本影，食分大于1。月全食的食分大于或等于1，月偏食的食分小于1。

2000年7月16日的月全食最特別的地方是最大食分非常大，为1.77，这表明月球非常接近地影的中心，人们可以观赏到更长时间和更完全的月全食。事实也正是如此，月全食的全过程大约4小时，其中全食达1小時47分，是140年来最长的。

（2）众多的恒星

u 恒星的特点

炽热而能自行发光的天体、在天上是相对不动的、离我们非常遥远、恒星大的惊人。

u 星座中星星的命名规则

星座中星星的命名规则是这样的：按照每颗星星的亮度，从明到暗，每颗星各由一个希腊字母代表。当所有二十四个希腊字母用完后，接着再用阿拉伯数字表示。

u 星等

“星等”是天文学上对星星明暗程度的一种表示方法，记为m。天文学上规定，星的明暗一律用星等来表示，天文学家最早把全天人眼可见的星按感觉的亮度分为6等。最亮的20颗星定为1等。亮度随星等数目的增加而降低。也就是说，星等数越小，说明星越亮，星等数越大，则星越暗。星等数每相差1，星的亮度大约相差2.5倍。我们肉眼能看到的最暗的星是6等星（6m星）。从一等星到六等星之间差五个星等，亮度相差约100倍。当然，现在对天体光度的测量非常精确，星等自然也分得很精细。把比一等星还亮的定为零等星，比零等星还亮的定为-1等星，依此类推，同时，星等也用小数表示。比如，太阳的亮度为-26.7等星，满月为-12.7等星，金星最亮时为-4.4等星。全天最亮的恒星天狼星为-1.46等星，老人星为-0.72等星，织女星为0.03等星，牛郎星为0.77等星。天空中亮度在6等以上（即星等数小于6），也就是我们可以看到的星有6000多颗。当然，每个晚上我们只能看到其中的一半，3000多颗。满月时月亮的亮度相当于-12.6等（在天文学上写作-12.6m）；太阳是我们看到的最亮的天体，它的亮度可达-26.7m；而当今世界上最大的天文望远镜能看到暗至24m的天体。

我们在这里说的“星等”，事实上反映的是从地球上“看到的”天体的明暗程度（天体光度测量直接得到的星等），在天文学上称为“视星等”（恒星亮度单位，表示天体相对亮度的数值，同天体的距离有关。）。它反映天体的视亮度。一颗很亮的星可以由于距离远而显得很暗；而一颗实际上很暗的星可能由于距离近而显得很亮。太阳看上去比所有的星星都亮，它的视星等比所有的星星都小得多，这只是沾了它离地球近的光。更有甚者，象月亮，自己根本不发光，只不过反射些太阳光，就俨然成了人们眼中第二亮的天体。其实，有些暗星也不一定真暗，尽管它们要通过望远镜才能观测到，但它们的发光能力可能极强，只是由于距离我们太远，看起来显得比较暗。为了比较不同恒星的真实发光能力，应该把它们放在与我们距离相同的地方进行比较，就像赛跑必须站在同一起跑线上一样。恒星的这条“起跑线”定为10秒差距，即32.62光年。规定恒星在这个标准距离处的亮度为它的绝对亮度，用绝对星等来表示（在距天体10秒差距(32.6光年)处所看到的亮度）。一个恒星的绝对星等是通过计算得出来的。天文学上的“绝对星等”（恒星光度单位）才真正反映了星星们的实际发光本领。

太阳的视亮度是无与伦比的，但如果把它放到比现在远206万倍远的10秒差距处，它的绝对星等只有+4.75等，是一个很暗的星星了。

u 星座

1928年，国际天文学联合会决定，将全天划分成88个星区，叫星座。星座名称是由亮星组成的图形，结合神话故事，用人物、动物和器具给予命名的。在这88个星座中，沿黄道天区有12个星座。它们是双鱼座，白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、室女座、天秤座、天蝎座、人马座、摩羯座、宝瓶座。北天29个星座。它们是小熊座、大熊座、天龙座、天琴座、天鹰座、天鹅座、武仙座、海豚座、天箭座、人马座、狐狸座、飞马座、蝎虎座、北冕座、巨蛇座、小狮座、猎犬座、后发座、牧夫座、天猫座、御夫座、小犬座、三角座、仙王座、仙后座、仙女座、英仙座、猎户座、鹿豹座。南天有47个星座。它们是唧筒座、天燕座、天坛座、雕具座、大犬座、船底座、半人马座、鲸鱼座、蝘蜓座、圆规座、天鸽座、南冕座、乌鸦座、巨爵座、南十字座、剑鱼座、波江座、天炉座、天鹤座、时钟座、长蛇座、水蛇座、印第安座、天兔座、豺狼座、山案座、显微镜座、麒麟座、苍蝇座、矩尺座、南极座、蛇夫座、孔雀座、凤凰座、绘架座、南鱼座、船尾座、罗盘座、网罟座、玉夫座、盾牌座、六分仪座、望远镜座、南三角座、杜鹃座、船帆座、飞鱼座。

这88个星座大小不一，形态各异，范围最大的是长蛇座。它东西跨过102°，真是名副其实的“长蛇阵”。不过这个星区没什么特别亮的恒星，不怎么引人注意。范围最小的星座是南天极附近的南十字星座。

由于地球在绕太阳运动过程中，地球和太阳的相对位置不断变化，因此，一年中同是在晚上，不同季节看到的星象是不一样的，称为四季星空。现在我们以北纬中纬度为例，看看四季星空。

每年3～5月为春季，以4月中旬晚上八九点钟看到的星空为例。春季星空中，最引人注目的是高悬于北方天空的北斗七星（即大熊座α、β、γ、δ、ε、ζ、η星），由于七颗星的亮度都比较大，所以都很容易找到。这时你会看到大熊座的北斗七星斗柄指向东方。

从北斗七星出发，就能找到春季的主要亮星：连接斗口的两颗星（β和α），并延长到这两颗星距离五倍远的地方，就会找到较为明亮的北极星（小熊座α星）；沿斗口的另外两颗星δ和γ的连线，向西南寻去，可找到很亮的轩辕十四（狮子座α星）。北斗七星南方的狮子座。它是春夜星空的中心。

顺着斗柄上几颗星（δ、ε、ζ、η）的曲线延伸出去，可以画成一条大弧线，延此弧线即能找到橙色亮星大角（牧夫座α星），继续南巡，可找到另一颗亮星角宿一（室女座α星），再继续西南巡去，可找到由四颗小星组成的四边形，这就是乌鸦座。这条始于斗柄、止于乌鸦座的大弧线，就是著名的“春季大曲线”。由大角、角宿一和狮子座β星构成的三角形，称为“春季大三角”。

每年6～8月为夏季，以7月中旬晚上八九点钟看到的星空为例。夏季星空的重要标志，是从北偏东平线向南方地平线延伸的光带——银河，以及由3颗亮星，即银河两岸的织女星（天琴座α星）、牛郎星（天鹰座α星）和银河之中的天津四（天鹅座α星）所构成的“夏季大三角”。夏季的银河极为壮美，但只能在没有灯光干扰的野外才能欣赏到。这时大熊座在西北半空中，斗柄指向南方。南天正中是夏夜星空的中心——巨大的天蝎座。

每年9～11月为秋季，以10月中旬晚上八九点钟看到的星空为例。斗柄指西，飞马当空。秋夜星空的中心是仙女座的“邻居’——飞马座。巡视秋季星空，可从头顶方向的“秋季四边形”（又称为“飞马－仙女大方框”）开始，这个四边形十分近似一个正方形，而且当它在头顶方向时，其四条边恰好各代表一个方向。秋季四边形由飞马座的三颗亮星（α、β、γ）和仙女座的一颗亮星（α）构成，十分醒目。飞马座的南方是双鱼座和宝瓶座。宝瓶座的东方是鲸鱼座。

每年12月～第二年2月为冬季，以1月中旬晚上八九点钟看到的星空为例。斗柄指北，天空东南方有一颗亮星——天狼星。天狼星是除太阳之外，我们所能看到的最亮的恒星。冬夜星空的中心是出现在南方天空的猎户座：夹在红色亮星参宿四（猎户座α星）和白色亮星参宿七（猎户座β星）之间的三星（猎户座δ、ε、ζ）。在参宿四的正东，另有一颗亮星南河三（小犬座α星）。参宿四、天狼星和南河三组成著名的“冬季大三角”，淡淡银河从中穿过，这部分银河是全天银河中最暗淡的部分。

沿猎户座三星向西北望去，可找到另一颗红色亮星毕宿五（金牛座α星），毕宿五附近的几颗小星属于著名的“毕星团”，再继续向北天寻去，可看到由6～7颗小星组成的“昴星团”，它们皆属于金牛座。金牛座的东北，是五边形的御夫座，御夫座主星五车二也是一颗很亮的星。顺着参宿七和参宿四的连线向东北望去，可找到两颗亮星，它们是北河三（双子座β星）和北河二（双子座α星）。把五车二、北河三、南河三、天狼星、参宿七、毕宿五连接起来，可以组成壮观的“冬季大六边形”。

一般所描述的四季星空仅是就就特定的时刻而言各个季节能看到的特征，但其实如果从黄昏起连续观测12小时到黎明，便可以在一夜之间，看到当地可能见到的全部星象。

（3）太阳系、银河系和宇宙

u 天体系统

宇宙中像银河系这样的星系现在知道的约有10亿个。目前借助射电望远镜可以观测到的所有星系组成的总星系，范围大约150亿光年。现代宇宙学研究的“宇宙”也可以说就是总星系。总星系的结构可以归纳如下：

 太阳系

太阳系的组成：一个以太阳为中心的大家庭，包括八大行星及它们的卫星、小行星、彗星、流星和尘埃物质等。八大行星按它们距离太阳由近到远的顺序，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

u 银河系

银河系：我们从太阳系向周围看，就会看到盘状的边缘部分呈一带形天区。这个天区的恒星投影最密集，这就是我们看到的银河。这个庞大的恒星体系也由银河得名，叫银河系。银河在天空明暗不一，宽窄不等。最窄只4°～5°，最宽约30°。银河系直径约10万光年，厚度最大约为3万光年。银河是由1000多亿颗恒星组成的一个透镜形的庞大的恒星体系，我们太阳系就在这个体系之中，与银河系的中心相距约为3万光年。

由于各恒星之间距离很远，天文学上常用“光年”来表示它们之间的距离。光在一年中所走过的距离为1光年，约为94605亿千米。

u 宇宙和宇宙观：

古人云：上下四方谓之宇、古往今来谓之宙。意思是：宇表示东南西北上下六个方向，即表示空间。宙表示过去、现在和将来，即表示时间。

哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。

（4）宇宙的探索

u 宇宙探索的历史

古代自然哲学家们对宇宙问题的探讨，大多是在大地和天空的相互关系问题上。随着科学的发展，后来又进入到地球和太阳之间的关系上。

中国古代天文中有丰富的关于宇宙结构的设想。远在人类社会的早期，中国古代就逐渐形成“天圆如张盖，地方如棋局”的朴素的直观见解。到了3000年前的西周时代，又逐渐形成了“盖天说”。盖天说认为，大地不是平整方形，而是拱形，天空如一个斗笠，大地犹如一个倒扣的盘子。东汉著名天文学家张衡在《浑天仪图注》一书中载有：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小，天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。”这里描述的是浑天说。这个学说最大成就是肯定了大地是球形的，同时大地是悬在空间的球体。

古代各民族都有自己对宇宙的认识和想象。它们带有深刻的民族特点。比如，古代埃及人认为大地是漂浮在水上的；古希腊人则认为大地下有支柱支撑着；古印度想象大地是驮在大象背上的；……。公元2世纪，古希腊天文学家托勒密在总结前人对宇宙认识的基础上，提出“地球中心说”的宇宙模式。1543年，波兰天文学家哥白尼又建立了“太阳中心说”的宇宙模式。到17世纪，牛顿的万有引力定律，奠定了经典的宇宙学基础。以上这些宇宙观基本上只是局限于太阳系范围，还称不上宇宙结构。

20世纪以来，天文学家们建立起多种宇宙模型。概括起来主要有两大派别：一类叫稳恒态宇宙模型，它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是不随时间变化的，稳恒不变。不仅在空间上是均匀的，各向同性的，而且在时间上也是稳定的。这是1948年英国天文学家邦迪（Hermann Bondi;）等人提出的；另一类叫演化态模型，它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是随时间在变化的。这是1922年，苏联数学家弗里德曼（Friedmann）在解爱因斯坦引力场方程时得到的。在众多的宇宙模型中，目前影响较大的是热大爆炸宇宙学说。

但是，热大爆炸宇宙学也有些根本性问题没解决。如大爆炸前的宇宙是什么样，大爆炸是怎么引起的、宇宙的膨胀未来是什么结局？……。关于宇宙的问题虽然没有解决，但是，我们可以看到两个伟大的事实：一、人是宇宙物质演化的结果。而人的思维又反过来认识宇宙间的万物，充分体现了人的智慧和力量的伟大；二、人类对宇宙的认识，特别是近几十年来在观测事实和理论分析中都有巨大的飞跃，它预示着未来会有突破性的伟大成就，这是人类社会和科学发展的规律，我们每个人都不是局外人。

u 我国空间技术的进展

我国载人航天事业发展历程

•1960年，中国成功发射了第一枚自制的运载火箭。

•1970年，“东方红”号人造地球卫星发射成功，标志着中国人昂首跨入航天时代。

•1975年，中国成功发射了第一颗返回式人造卫星，成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。

•1985年，宣布“长征”系列运载火箭参与国际市场，为其他国家发射卫星。

•1999年11月20日，“神舟”1号试验飞船发射成功。

•2001年1月10日，“神舟”2号飞船成功发射。这是第一艘正样无人飞船，标志着中国载人航天工程进入了正样发射试验阶段。

•2002年3月25日，“神舟”3号飞船再铸辉煌，我国载人航天工程成功经受了一次全系统的考核。

•2002年12月30日凌晨，“神舟”四号飞船再度腾飞，标志着我国载人航天工程取得了新的进展，向实现载人飞行又迈出了重要一步。

•2003年10月15日，“神舟”五号载人飞船发射升空，开始为期21小时的首次载人航天飞行，航天员杨利伟成为中国飞天第一人。我国也成为世界上继俄罗斯、美国之后第三个把人送上太空的国家。

•2005年10月12日，中国航天员费俊龙、聂海胜乘坐“神舟”六号飞船在经过115小时32分钟的太空飞行，完成中国真正意义上有人参与的空间科学实验后，神舟六号载人飞船返回舱于17日凌晨4时顺利着陆，航天员费俊龙、聂海胜安全返回。

•中国首个月球探测计划“嫦娥工程”，分四个阶段实施，在2024年至2030年的嫦娥四期工程，中国航天员将可执行登月返回任务。整个计划大概需要二十至三十年的时间。

小学科学“地球与宇宙”涉及的知识