新世纪(版)义务教育课程标准实验教科书

新世纪（版）义务教育课程标准实验教科书《科学》（7～9年级）七年级上册第四章地球、太阳系与星空预备知识本部分内容主要参考洪韵芳主编，《天文爱好者手册》，四川辞书出版社，1997，2001摘要一、天文学概述二、天文坐标三、天体的周日视运动和太阳的周年视运动四、时间与历法五、月球的运动六、行星的运动一、天文学概述1．天文学的研究内容2．研究天文学的意义1．天文学的研究内容天文学是以宇宙中各种天体为研究对象的一门自然科学，是自然科学体系的重要组成部分，是人类在探索自然过程中较早形成的知识领域，它的发展过程体现了人类对自然界认识的不断深化。（教参第150页）天文学的研究内容《中国大百科全书·天文学》：“天文学是一门古老的学科。它的研究对象是辽阔空间中的天体。几千年来，人们主要是通过接收天体投来的辐射，发现它们的存在，测量它们的位置，研究它们的结构，探索它们的运动和演化的规律，一步步地扩展人类对广阔宇宙空间中物质世界的认识。”天文学的研究内容宇宙：战国时学者尸佼所著《尸子》：“天地四方曰宇，往古来今曰宙。”宇：空间；宙：时间。宇宙是时间、空间和所有天体的总称。天文学的研究内容天文学的三大基本分支：天体测量学天体力学天体物理学天文学的研究内容天体测量学研究和测定天体的位置和运动，建立基本参考坐标系和确定地面点的坐标。包括球面天文学、方位天文学、使用天文学和天文地球动力学。天文学的研究内容天体力学主要研究天体的力学运动和形态，主要研究对象是太阳系内的天体。天文学的研究内容天体物理学天体物理学是天文学中最活跃、内容最丰富的分支学科。19世纪中叶，人们将物理学和化学的最新成果——光谱分析、光度测量和照相术用于天体观测后，对天体的结构、化学组成和物理状态的研究形成了完整的科学体系——天体物理学。天文学的研究内容天文学的新发展——可见光外天文学：红外天文学，紫外天文学，X射线天文学，γ射线天文学。2．研究天文学的意义古代，观象授时，编制历法，辨认方向。近代，授时、编历、导航、人造卫星轨道设计、大地测量等。由于天文学是人类认识宇宙的科学，因而它在人类自然观的发展中起着特殊的作用。作为自然科学的一门基础学科，天文学同其他自然科学有着密切的联系。二、天文坐标1．天球和天球的基本点和基本圈2．天球坐标系1．天球和天球的基本点和基本圈当我们抬头仰望天空时，从视觉上很难辨别出天体距离的远近。太阳、月亮和恒星看起来似乎都分布在一个硕大的球面上，无论我们走到什么地方，好像总在球面的中心。这个以观测者为球心、以任意长为半径的假想的球面，称为天球。天球和天球的基本点和基本圈在天球上作一些假想的点和大圆（基本点和基本圈），利用它们可以确定天体在天球上的视位置，研究天体的视运动。因此，利用天球可以把各个天体方向间的相互关系的研究，化为球面上点与点间相关位置的研究。天球和天球的基本点和基本圈天球示意图天球和天球的基本点和基本圈天球上一点的位置，可用该点距离天球基本点和基本圈的大圆弧、或大圆弧所对应的圆心角来度量，这种弧长又叫做球面坐标。由于所选择的基本点和基本圈的不同，因而得出不同的天球坐标系。天球上一点的位置，可用不同的天球坐标系统来测定。常用的基本点和基本圈有：天球和天球的基本点和基本圈天顶和天底北天极和南天极地平圈——地平坐标系子午圈四方点天赤道——赤道坐标系春分点黄道和黄极——黄道坐标系银道和银极——银道坐标系2．天球坐标系地平坐标系时角坐标系（第一赤道坐标系）赤道坐标系（第二赤道坐标系）黄道坐标系银道坐标系天球坐标系地平坐标系天球坐标系时角坐标系（第一赤道坐标系）天球坐标系赤道坐标系（第二赤道坐标系）天球坐标系黄道坐标系天球坐标系银道坐标系三、天体的周日视运动和太阳的周年视运动1．天体的周日视运动2．天体的中天高度3．天体的出没4．太阳的周年视运动1．天体的周日视运动观测者在地球上随地球自西向东自转，会看到所有天体都有一种东升西落的视运动。在地球自转一周的时间里，天体在天球上沿着与天赤道平行的小圆（周日平行圈）运行一周，这种因地球自转而造成的表观现象，叫做天体的周日视运动。周日视运动随观测者所在的地理纬度而有不同的现象。天体的周日视运动天极的地平高度天体的周日视运动不同地理纬度处天体的周日视运动2．天体的中天高度天体作周日视运动时，两次通过子午圈时叫做中天，靠近天顶的叫上中天，另一次叫下中天。3．天体的出没（略）4．太阳的周年视运动太阳除了每天的周日视运动之外，还有以一年为周期的周年视运动，这是地球围绕太阳公转的反映。地球在一年里自西向东围绕太阳公转一周，地球上的观测者看到太阳在天球上自西向东沿着黄道运转一周，黄道是地球公转轨道在天球上的投影。太阳的周年视运动太阳的周年视运动太阳的周年视运动地球自转轴和公转轨道面有66°34′的夹角，即地球赤道面相对于公转轨道面（黄道面）有23°26′的夹角，反映到天球上，黄道与天赤道有23°26′的夹角，叫黄赤交角ε。太阳自春分点沿黄道向东运行一周又回到春分点的时间间隔叫做一回归年，一回归年等于365.2422日，即365天5时48分46.08秒。太阳的周年视运动黄道12宫黄道附近两侧8°宽的区域叫黄道带。黄道带内有12个星座，太阳在每一个星座里大约停留一个月之久。古人将黄道分成12段，称为黄道十二宫，大体与12星座位置符合。太阳的周年视运动从春分点开始，十二宫依次为双鱼宫、白羊宫、金牛宫、双子宫、巨蟹宫、狮子宫、室女宫、天秤宫、天蝎宫、人马宫、摩羯宫、宝瓶宫。在一回归年里，太阳在黄道十二宫中运行一周。太阳的周年视运动太阳周年视运动的不均匀性太阳周年视运动是地球公转的反映，地球公转是不均匀的，因此，太阳周年视运动也不是均匀的。根据开普勒第二定律，地球过近日点时公转最快，过远日点时公转速度最慢。四、时间与历法1．时间的计量2．历法1．时间的计量时间的计量是天文学的基本课题，它包括两方面的内容：时间间隔的测定和时刻的测定。时间的计量时间间隔的测定是指两个事件之间所经过的时间历程，即表示时间的长短。计量时间间隔需要选定足够固定而且使用方便的时间单位。时间的计量时刻的测定是指某一事件发生的瞬间与特定事件（初始事件）之间的时间间隔，表示时间的早晚。要解决时刻的计量问题，则要选择初始事件作为起算时间的原点，再计量某一事件和时间原点之间的时间间隔。时间的计量计量时间与物质的运动和变化分不开，必须选择一种具有周期性并且均匀稳定的物质运动作为计量时间的依据。地球自转：日。地球公转。原子内部跃迁。时间的计量恒星时。真太阳时。平太阳时。平太阳时和恒星时的互相转化。地方时、区时和世界时。历书时、原子时和协调世界时。2．历法太阴历太阳历阴阳历历法太阴历。以月亮圆缺的周期朔望月为基本周期，与地球公转运动无关。历月的平均长度约为29.5天。历法太阳历。以四季循环周期回归年为基本周期，而与月相变化无关。太阳历历年的平均长度等于回归年，历月的日数和年的月数都是人为规定的。现在通用的公历格里历就是太阳历。历法阴阳历。是我国的传统历法，这种历法把月相变化周期朔望月作为历月的基础，同时又考虑回归年的周期，采用加闰月的方法使历年的平均长度和回归年的长度接近。五、月球的运动1．月球的公转2．月球的位相变化3．月球的自转和平动1．月球的公转月球每天东升西落的周日视运动是地球自转的反映。月球本身还在恒星间自西向东运动，这种运动是月球围绕地球公转的反映。月球的公转如果在几小时内连续观察月球相对于某一亮星的相对位置，就会觉察出月球不断地向东移动：每小时大约移动半度，每天移动13°。经过27.32166天，即27日7时43分11.424秒，月球运行一周又回到恒星间的同一位置。月球从恒星间某点再回到同一点所需的时间间隔叫做恒星月。2．月球的位相变化月球的不同形状叫做月球的位相。月球位相的变化是由于月球本身不发光，靠反射太阳光和月球围绕地球公转所造成的。月相变化周期，即从朔（望）到朔（望）的时间间隔叫做朔望月。3．月球的自转和平动（略）六、行星的运动1．行星运动规律2．行星的视运动1．行星运动规律行星在宇宙空间里围绕太阳运动，遵循开普勒三定律：第一定律：所有行星的运动轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点。行星运动规律第二定律：行星的向径(太阳中心到行星中心的联线)在相等的时间内扫过的面积相等。第三定律：行星围绕太阳运动的公转周期的平方与它们的轨道半长径的立方成正比。2．行星的视运动由于行星和地球一样围绕太阳运转，从运动着的地球看行星，星星处和恒星一样做周日视运动之外，还在恒星之间作有时向东有时向西的运动。行星在恒星之间自西向东的运行叫顺行，经过“留”（停留不动）之后变为逆行，即自动向西运行，以后又经过留，重新顺行。行星在星空中沿着一个带有弧圈的路线运行。行星离地球越远，弧圈越小。行星的视运动行星的视运动行星的视运动行星的视运动刘洁民100875北京师范大学数学科学学院[e-mail]办公电话：[phone]