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第一節  宇宙中的地球

一、地球是宇宙中的一個天體

1．地球的宇宙環境

月亮和地球構成地月系。地月系的中心天體是地球，月球圍繞地球公轉。地球和其他行星都圍繞太陽公轉，它們和太陽構成高一級的天體系統。這個以太陽為中心的天體系統，稱為太陽系。太陽系又是更高一級天體系統——銀河系的極微小部分。銀河系中像太陽這樣的恒星就有2000多億顆。銀河系主體部分的直徑近10萬光年。在銀河系以外，人們又觀測到大約10億個同銀河系類似的天體系統，我們把它們叫做河外星系，簡稱星系。

2．宇宙中基本的天體

天體是就宇宙間物質的存在形式而言的，是各種星體和星際物質的通稱。如在太陽系中的太陽、行星、衛星、小行星、彗星、流星、行星際物質，銀河系中的恒星、星團、星云、星際物質，以及河外星系、星系團、超星系團、星系際物質等。通過射電探測手段和空間探測手段所發現的紅外源、紫外源、射電源、χ射線源和γ射線源，也都是天體。恒星是由熾熱氣體組成的，是能自己發光的球狀或類球狀天體。太陽即是一顆恒星。星云包含了除行星和彗星外的幾乎所有延展形天體，是由星際空間的氣體和塵埃結合成的云霧狀天體。

天體系統，是指宇宙間的天體都在運動著，運動著的天體因互相吸引和互相繞轉，從而形成天體系統。

(1)地月系。地球與月球構成了一個天體系統，稱為地月系。在地月系中，地球是中心天體，因此一般把地月系的運動描述為月球對于地球的繞轉運動。然而，地月系的實際運動，是地球與月球對于它們的公共質心的繞轉運動。地球同它的天然衛星——月球所構成的天體系統地球是它的中心天體。

(2)太陽系。太陽系位于銀河系邊緣，銀河系第三旋臂——獵戶旋臂上。太陽系是由太陽以及在其引力作用下圍繞它運轉的天體構成的天體系統。它包括太陽、八大行星及其衛星、小行星、彗星、流星體以及行星際物質。人類所居住的地球就是太陽系中的一員。

(3)銀河系。在晴朗無云的夜晚，人們可以觀察到太空有一條如云的光帶，稱為銀河。這條光帶實際上是由數以千億顆恒星和星云組成。這些恒星分別組成許多恒星系。太陽所在的這個恒星系稱為本星系。所有恒星系都圍繞銀河系中心轉。

(4)總星系。銀河系、河外星系都是宇宙中的一部分，用最先進的觀測手段觀察宇宙，已經能夠觀察到距地球200億光年的天體。以此距離為半徑所繪的大圓球，就是目前人類所能觀測到的宇宙范圍。所有的星系和在一起，構成了最大的天體系統，稱為總星系。但并非宇宙邊界。

3．地球是太陽系中一顆既普通又特殊的行星

為什么九大行星中，只有地球上有生物?這與地球在太陽系中的位置，也就是地球距離太陽的遠近關系十分密切。就我們目前所知，有生命的物質一定要在像地球這樣的環境中才能存在。首先，它應該具有介乎0～100°C之間的溫度，這是水能在液體狀態下存在的溫度范圍。如果地球距離太陽太近，溫度過高，則由于熱擾動太強，原子根本不能結合在一起，因而決不會形成分子，更不用說復雜的生命物質了。相反，如果地表太冷，分子將牢牢地聚集在一起，只能以固態和晶體存在，生物也無法生存。

其次，這顆行星必須有適于生物呼吸的大氣。如果這顆行星的體積和質量太小，引力太弱，它的各種氣體將會逃逸到太空，就不存在大氣層了。地球具有適當的體積和質量，其引力可以把地球上各種氣體吸住，形成大氣層。同時，地球大氣經過了漫長的演化過程，基本上形成了現代適合于生物呼吸所需的大氣。有的行星表層雖有大氣，但缺少生物呼吸需要的氧氣。

盡管在太陽系的其他行星上，至今沒有找到生物，也沒有發現適合生命生存的環境，但是，在太陽系所在的銀河系中，據科學家推算，其中有的恒星可能擁有適合生物生存條件的行星。

二、日地關系

1．太陽系概況

太陽系是由太陽、行星及其衛星、小行星、彗星、流星體和行星際物質構成的天體系統，太陽是太陽系的中心天體，它的質量占太陽系總質量的99．86％。太陽系中，其他的天體都在太陽的引力作用下，繞太陽公轉。

太陽系的成員除了太陽以外，還有以下幾類成員：

(1)行星和小行星。行星是在橢圓軌道上環繞太陽運行的、近似球形的天體，并且質量比太陽小得多，本身不發射可見光，它以表面反射太陽光而發亮。目前已知太陽系有八大行星。按照它們同太陽的距離，由近及遠，依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。在以恒星組成的各個星座的天空背景上，行星有明顯的相對移動。我們用肉眼可以看到的行星是：水星、金星、火星、木星和土星。另外的兩顆行星：天王星和海王星，要用較大的望遠鏡才能看到。在火星軌道和木星軌道之間，太陽系還有一個小行星帶。這一帶有成千上萬顆小行星，像八大行星一樣繞太陽公轉。不過，它們的質量都很小。最大的直徑只有1000千米；小的直徑還不到1千米。

(2)衛星。衛星是圍繞行星運行的天體，質量都不大。月球是地球的衛星。太陽系的八大行星，除了水星和金星以外，都有衛星繞轉。根據現在探測所知，八大行星有60多顆衛星。土星的衛星最多，有20多顆。

(3)彗星。彗星是在扁長軌道上繞太陽運行的一種質量很小的天體，呈云霧狀的獨特外貌。彗星的主要部分是彗核，一般認為它是由冰物質組成的。當彗星接近太陽的時候，彗核中的冰物質升華而成氣體，因而在它的周圍形成云霧狀的彗發。彗發中的氣體和微塵，被太陽風推斥，在背向太陽的一面形成一條很長的彗尾。彗尾一般長幾千萬千米，最長可達幾億千米。彗星遠離太陽時，彗尾就逐漸縮短，直至消失。彗尾形狀像掃帚，所以彗星俗稱掃帚星。人們已發現繞太陽運行的彗星有1600多顆。著名的哈雷彗星，繞太陽運行一周的時間為76年。1985～1986年，在地球上人們曾觀察到哈雷彗星的回歸。

(4)流星體。流星體是行星際空間的塵粒和固體小塊，數量眾多。沿同一軌道繞太陽運行的大群流星體，稱為流星群。闖入地球大氣圈的流星體，因同大氣摩擦燃燒而產生的光跡，劃過長空，叫做流星現象。未燒盡的流星體降落到地面，叫做隕星。其中石質隕星叫做隕石；鐵質隕星叫做隕鐵。

(5)行星際物質。太陽系除了上述的天體以外，廣大的行星際空間雖然空空蕩蕩，但是并非真空，其中分布著極其稀薄的氣體和極少量的塵埃。這些叫做行星際物質。