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4.7探索宇宙
学习目标
1.初步认识著名星座和恒星。
2.掌握观测星空的基本方法和技能。
3.知道银河系的构成、大小、形状以及太阳系在银河系中的位置。
4.知道宇宙是由大量的类似银河系的星系构成的,且宇宙是无边无际的。
5.了解人类探测宇宙的历程,了解我国在航天事业中的成就。
02预习导学
一、星座
(1)星座的由来
据统计,全天用肉眼可以直接观测到的星星大概有6000多颗。
①为了认识这些星星,早在5000年以前,古代巴比伦人将天空中的一些亮星用想象的线连接起来,并赋予神话中的形象,称之为星座。
②古代希腊人把天空分为48个星座。③古代中国人把天空划分为“二十八宿”。
(2)星座的概念
人们为了便于认识恒星,把天空分成若干个区域,这些区域称为星座，现在国际上把天空划分为88个区域,命名为88个星座。
(3)星座和恒星
①较著名的星座:大熊座、小熊座、仙后座、天琴座、天鹰座、猎户座、天鹅座、大犬座、牧夫座等。
②著名的恒星:北斗七星(大熊座)、北极星(小熊座)、牛郎星(天鹰座)、织女星(天琴座)和天狼星(大犬座)等。
(3)星空的方向
星空的方向是上北下南,左东右西,这与地平面上的方向不一样,要注意区别。
(4)观测北极星
在北半球,北极星是指北最好的参照物。
①面向北天星空,在正北方距地平线30°的天区先找大熊星座(北斗星)。(北极星的仰角等于当地的地理纬度,我们以浙江舟山为例,舟山的纬度为北纬30°)
②把北斗星斗前的两星连线,并朝斗口方向延伸约5倍距离，即可找到北极星。
(5)恒星的亮度
星等表示星星的明暗程度,星等越小星越亮。一般晚上我们视野能见的都是6等星及以下的。6等星是肉眼可见的最暗的星，目前地球上能看见的最亮的恒星是太阳,亮度是一26.7星等。
(6)四季星空
在春、夏、秋、冬四个季节的晚上八九点钟，可以分别看到下面不同的星空。
春季的星空,北斗七星高挂在北方天空，它的斗柄上四颗亮星与狮子座最亮的α星(轩辕十四)、牧夫座a星(大角)、室女座a星(角宿一)形成了“春季大曲线”。
夏季的星空,天顶附近的天琴座α星(织女星)和天鹰座α星(牛郎星)隔银河遥遥相对。
秋季的星空,飞马座和仙女座组成“秋季四边形”,W形的仙后座在银河的中间。
冬季的星空亮星最多。在东南天空有醒目的猎户座,再往东南有全天空最亮的恒星大犬座a星(天狼星)。
二、银河系和宇宙
(1)银河系
①银河系组成
由众多恒星(像太阳这样的恒星有几千亿颗)及星际物质组成的一个庞大的天体系统。
②银河系大小
银河系直径约为10万光年(光年为长度单位,1光年约94605亿千米),太阳与银河系的中心相距约3万光年。
③银河系的形状
从侧视图看,银河系像个中间厚、四周薄的铁饼;从俯视图看,银河系又像一个大漩涡,图中的光点是一颗颗恒星。
(2)河外星系
银河系外存在着大约千亿个同银河系类似的天体系统,我们把它们叫做河外星系。河外星系与银河系是同一级别的天体系统。
(3)宇宙
所有的星系构成了广阔无垠的宇宙。宇宙是广阔无垠的,无始无终的,但我们看到的宇宙是有限的。人类目前可观测到的最远天体距离地球约130亿光年。
(4)人类对宇宙的探测
从古代起,人们就幻想穿过地球大气层,飞上太空。1957年10月，苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上了天,开创了从太空观测、研究地球到整个宇宙的新时代。自20世纪60年代以来,各种载人飞船、航天站、航天飞机(包括“勇气号”火星探测器,我国的“神舟”号系列飞船等)先后进入了太空,极大地丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识。
三、小行星和彗星
(1)小行星
小行星的体积和质量比行星小得多,直径在数米到数百千米不等。已经发现的小行星有数十万颗。它们围绕太阳运行,大部分集中在火星和木星之间,称为小行星带。小行星的运行轨道一旦发生变化,就有可能被行星俘获而发生剧烈的撞击。
(2)彗星
①含义:有时,在天空中会看到一些拖着尾巴的星星,它们叫做彗星。
②结构:彗核、彗发、彗尾(朝向:背向太阳)。
彗核:由岩石的碎片、固体微粒和水结冰而成的“大冰球”。
彗发:靠近太阳时,彗核的冰物质受太阳光照后变成气态物质,形成彗发。
彗尾:受太阳风的吹拂,彗发中的部分被吹成彗尾。
③运动:绕太阳公转(画图关键是彗尾的朝向始终背对着太阳),遇到太阳风,离太阳越近,彗尾越长。也就是说,扫帚尾巴越明显,说明太阳风越强。
④哈雷彗星:绕日公转周期为76年。
⑤彗星的撞击。
彗星在绕日运行时如果被行星俘获,也会发生剧烈的撞击现象。1994年,苏梅克-列维9号彗星以每小时21万千米的速度撞击木星。撞击后，木星表面升起宽阔的尘云,高温气体冲至1000千米的高度,并在木星上留下了像地球大小的撞击痕迹。
（二）即时练习：
【小试牛刀1】北极星是北半球晴朗夜晚辨认方向的最好指示物，它位于（ ）
A．大熊星座 B．小熊星座 C．仙后星座 D．天鹰星座
【答案】B
【解析】地轴的北端始终指向北极星的方向，因此北极星始终在地轴北端的延长线上，因此北极星才可以用于辨别方向；北极星位于小熊星座，是小熊星座的一颗亮星。只有北半球能看到北极星。故答案为：B。
【小试牛刀2】下列天体系统中不包含地球的是（ ）
A．总星系 B．河外星系 C．银河系 D．太阳系
【答案】B
【解析】
由分析可知，总星系是指目前所知的所以星系，包含地球，A错误；河外星系是指银河系外的类型银河系的星系，不包含地球，B正确；银河系包含太阳系，太阳系包含地月系，地月系中包含地球，所以银河系和太阳系是包含地球的，C、D错误。故选B
【小试牛刀3】仔细回忆一下，如图所表示的星座图形应该是（ ）
A．天鹅座 B．仙女座 C．仙后座 D．猎户座
【答案】C
【解析】读图可知，图中星座的形状象一个“W”。秋夜的星座，最好辨认的是东北方向的“仙后座”。仙后座主要由5颗明亮的星组成，形状像字母“W”。故答案为：C。
03题型精讲
【题型一】著名的星座与恒星
【典型例题1】下列关于现代天文学中星座的理解正确的是（ ）
A．星座是太空中的某些区域
B．星座是某些亮星连接而成的图形
C．全天空有48个星座
D．小熊座中共有七颗恒星，称为北斗七星
【答案】A
【解析】A、星座是天空中的某些区域，故A正确；B、人们为了便于辨认星星，把看起来不动的星星分成群，划分成不同的区域，根据其形态想象成人，动物或其他物体的形状，并给它们命名，这些人为划分的区域就称为星座，故B错误；C、全天有88个星座，故C错误；D、北斗七星是大熊座的七颗恒星，故D错误。故答案为：A。
【典型例题2】如图中的星座属于( )
A．大熊座 B．小熊座 C．猎户座 D．天鹰座
【答案】A
【解析】读图可知，图中星座中有北斗七星，北斗七星是大熊座的一部分，从图形上看，北斗七星位于大熊的尾巴，由7颗明亮的恒星组成。大熊座是北天星座之一，位于小熊座附近，适合春季观察。故答案为：A。
【对点训练1】在美国南北战争以前，成千上万的人逃往北方，寻找自由。在夜间行走时，他们往往通过观察星星来辨认方向，他们相互传达着“朝着像饮水瓢的那个星座走”，通过这个星座便可找到北极星，那么这个星座是( )
A．小熊座 B．大熊座 C．仙后座 D．仙王座
【答案】B
【解析】 “朝着像饮水瓢的那个星座走”，这个星座是像水瓢的是北七星，属于大熊座。故答案为：B。
【题型二】银河系和宇宙
【典型例题3】在繁星点点的夜空中，人们看到的大多数星星属于( )
A．行星 B．恒星 C．流星 D．小行星
【答案】B
【解析】行星，小行星本身都不能够发光，因此夜空中很难被看到，故AD不符合题意：流星在划过大气层时发光发热肉眼可见，但时间短暂，不容易看到，故C不符合题意；恒星本身能够发光发热，因此在晴朗的夜空中能被看到的绝大多数都是恒星，故B符合题意。故答案为：B。
【典型例题4】我们通常所说的“银河”是指( )
A．银河系中心恒星密集的区域 B．整个银河系
C．流星密集的区域 D．彗星密集的区域
【答案】A
【解析】银河，我国民间又称“天河”，它看起来像一条白茫茫的亮带，从东北向西南方向划开整个天空。在银河里有许多小光点，就像撒了白色的粉末一样，辉映成一片。实际上一颗白色粉未就是一颗巨大的恒心，银河就是由许许多多恒心构成的。太阳是其中的一颗恒心。像太阳这样的恒心在银河中2000多亿颗。在太空俯视银河，看到的银河像个旋涡。民间所说的“银河”是指银河系中心恒星密集的区域。故答案为：A。
【对点训练2】下列有关银河系的叙述，错误的是( )
A．银河系的中心是太阳
B．银河系的直径约10万光年
C．银河系由众多恒星及星际物质组成
D．银河系的形状侧视呈铁饼状，俯视呈漩涡状
【答案】A
【解析】A、银河系的中心是银心，故A不正确；B、银河系的直径有10万光年，故B正确；C、银河系大约由（1000亿--2000亿）颗恒星组成，故C正确；D、银河系的形状侧视呈铁饼状，俯视呈漩涡状 ，故D正确。故答案为：A。
04体系构建
05记忆清单
强化训练
1．侧视和俯视看银河系的形状分别像( )
A．球状、平面状 B．铁饼和一个大漩涡
C．都为平面状 D．都为车轮状漩涡系统
【答案】B
【解析】侧视银河系像铁饼，中间凸起，中间部分汇聚了绝大多数的恒星和星际物质；俯视银河系像一个庞大的车轮状旋涡系统从银河系的核心向外伸出四条旋臂。故答案为：B。
2．天文学家最新发现在太阳系外存在一颗与地球同类型的天体，被命名为“第二地球”。如图是宇宙部分天体系统的关系图，则“第二地球”最合理的归位是( )
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【答案】D
【解析】根据题干可知，天文学家发现在太阳系外存在一颗与地球同类型的天体，地球是行星，说明该天体是行星，在银河系外，属于河外星系，即该天体是河外星系的行星系，故D正确，ABC错误。故答案为：D。
3．下列有关彗星的叙述，错误的是( )
A．彗星是在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很大的天体
B．哈雷彗星的公转方向与地球公转方向相反
C．彗星离太阳越近，彗尾越长
D．2061年地球上的人们将再次观察到哈雷彗星
【答案】A
【解析】A、哈雷彗星的直径也区区十多公里，是在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量很小的天体，错误；B、哈雷彗星的公转轨道是逆向的，即与地球公转的方向相反，且与黄道面呈18度倾斜，正确；C、彗尾是彗星里的物质在太阳风的作用下被吹离彗核造成的。越接近太阳，太阳风的作用越强，彗尾也就自然越长了，正确；D、彗星每隔76至79年就会靠近地球一次，每当到了这个时候，地球上的人类仅凭肉眼就可以看到它。哈雷彗星上一次靠近地球是在1986年，根据天文学家的预测，2061年，哈雷彗星将再次归来，正确。故答案为：A。
4．图中的大、中、小圆分别表示河外星系、太阳系、地月系，下列能正确表示它们之间关系的是( )
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】地月系属于太阳系、太阳系属于银河系、银河系和河外星系级别相同。故答案为：B。
5．现代天文观测中，常用星座中亮星构成的图形来认识星座。下列图形表示小熊座的是( )
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】A、大熊星座形状像勺子，且勺柄下垂，故选项A不符合题意；B、形状像“W”，为仙女座，故选项B不符合题意：C、形状像勺子，且勺柄上翘，为小熊星座，故选项C符合题意；D、形状像勺子展翅的雄鹰，为天蝎座，故选项D不符合题意。故答案为：C。
6．下图中①、②、③、④分别代表太阳系、河外星系、银河系和宇宙，四个选项中能正确代表它们相互关系的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析结合图示，①为太阳系，是所给的天体系统中级别最低的，②为河外星系，属于总星系，与太阳系、银河系没有包含关系，③为银河系，属于总星系，包含太阳系，④为总星系，是级别最高的天体系统，包含太阳系、银河系、河外星系。故B符合题意。故答案为：B。
7．浩瀚的宇宙中有各种不同的天体。 下列都是我们肉眼能够看到的天体， 其中距离地球最远的是（ ）
A．太阳 B．火星 C．月球 D．北极星
【答案】D
【解析】太阳、火星、月球和地球都是太阳系中的天体相互间的距离较近。北极星是小熊星座中的一颗恒星距离地球有434光年，所以距离地球最远的是北极星，D选项正确。故选D
8．2023年1月9日，我国中科院紫金山天文台发现了一颗太阳系的彗星并命名为“紫金山一阿特拉斯”，下列关于彗星的说法，正确的是（ ）
A．普星由彗核、彗发两部分组成
B．彗星中含有大量的水
C．彗星绕太阳公转的周期都是76年
D．发现彗星预示着出现灾难
【答案】B
【解析】一般彗星是由彗头和彗尾两大部分组成，与灾难无关，故A、D错误；彗星是由冰粒和尘埃组成的天体，彗星中应含有水分，水分是以冰的形式存在的，B正确；不同的彗星周期不同，哈雷彗星的周期为76年，而鹿林彗星的周期不是76年，故D错误。故答案为：B。
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