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CH1 地球古今談 ((古代證明地球是圓的 (船隻駛離 船身隱沒地平線->桅杆消失, 看見平原.海面 略呈弧形, 月食時…
CH1 地球古今談
地球起源神話
西漢
宇宙在虛無飄渺中產生
天地精華形成陰陽氣
陽氣形成太陽 陰氣形成月亮 剩餘之氣形成星辰
三國:盤古開天闢地
西方創世說:天地萬物皆由上帝在七天內所創造
哥白尼 日心說:太陽是宇宙中心 行星以圓形軌道繞太陽公轉
古代中國對宇宙的看法
蓋天說:天圓如張蓋 地方如棋局
渾天說:渾天如雞蛋 天體圓如彈丸 地如蛋黃 其孤居於內
宣夜說:宇宙無固定形狀 天體受''氣''的影響而運行移動
太陽系起源
行星物質來源
災變說
內容:行星物質是由災變事件中從太陽分出來的
結果:此學說已被放棄
星雲說
內容
整個太陽系是由同一個原始星雲(太陽星雲)形成的
中央形成太陽 周圍形成行星等天體
結果:有觀測證據支持 普遍被接受
行星形成方式
證據支持星雲說
太陽和行星都有自轉運動
大部分行星自轉.公轉方向相同
行星都以同一方向繞太陽公轉
行星公轉軌道 非常接近同一平面
各行星公轉軌道非常接近正圓形
星雲說
康德.拉普拉斯
內容:太陽系是由同一團原始星雲''冷卻收縮''形成
結果:接受->不接受 因星雲受''萬有引力''收縮 甚至發生''核反應''
霍伊爾
內容
太陽系在萬有引力作用下收縮 旋轉加快 形成圓盤狀
中心收縮升溫形成太陽
質量大物質向內聚集形成類地行星 質量小者向外移動
原始行星說
提出者:柯伊伯
內容
太陽系原是一片星雲 大部分物質受重力作用聚集在中央 形成太陽
周圍星雲物質形成原始行星 內部密度大為固態 外部為氣態
原始行星距太陽近者 外部氣體被蒸發 固態部分形成類地行星
原始行星距太陽遠者 溫度低 保留大量氣體 形成類木行星
近代接受的星雲說
原始行星受自身引力收縮 中央密集處 形成太陽 ->原始太陽
原始星雲周圍形成一個氣體圓盤
行星形成方式
類地行星:塵埃聚合 形成微行星(小) 再經聚合 形成類地行星(大)
類木行星:密度高者形成局部氣體收縮中心 收縮形成類木行星
小行星.彗星:可能是微行星->小行星的中間產物
古代證明地球是圓的
船隻駛離 船身隱沒地平線->桅杆消失
看見平原.海面 略呈弧形
月食時 地球投影在月球的陰影邊緣是圓弧形的
往北走 北極星仰角漸大
麥哲倫船隊航行繞地球一周
古代測量地球大小
希臘哲學家發現夏至正午 陽光直射賽伊尼的一口水井底部(23.5N)
夏至正午 賽伊尼北方亞力山卓 陽光與立柱夾角7.2度(30.7N)
7.2度/360度 = 1/50 兩城市距離為地球圓周1/50
經測量兩城市距離800公里 帶著公式得地球圓周長.半徑(頗精準)
由重力推測地球形狀
單擺週期T=2π√(L/g) 擺長(L)固定 距地心越遠 重力加速度(g)越小
T值越大 擺動越慢
地球略呈扁平橢圓球體:赤道半徑大 極半徑小->赤道離地心遠 g小
舉例:巴黎(49N)g大 蓋亞那(5N)則小->巴黎準確擺鐘 蓋亞那擺動慢
現代測量地球形狀
追蹤觀測人造衛星行動軌跡(其飛行時受重力影響)
重力模型分析接近梨形->北極高出橢圓球18.9m 南極內凹24~30m
太空中肉眼觀看為正球體->扁平率極低 不易察覺
精確至km測量為橢圓球體:赤道r=6378 極r=6357km(扁平率1/298)
地殼均衡與地球內部構造
山根的發現
平原:無山脈在旁 鉛垂線應該垂直於地表(A點)
僅受''地表面上''質量影響:只考慮地表山脈質量所產生的萬有引力 鉛垂線完全偏向山脈(B點)
實際結果:實際偏離較小(A~B之間)->山脈底下有''密度較小''的山根
地殼均衡學說
地球內部在某一個深度所受壓力應該相當
山脈密度較地函小 須有較大厚度(下方有山根)才能產生相同壓力
像不同高度的木塊浮在水中->露出水面高度越多 水面下深度越深
重力均衡模式比較
普拉特
各地塊密度不同 無山根
均衡方式:越高的地塊 密度越小
實際狀態:北美落磯山脈地殼厚度與平原相似 無山根
艾瑞
各地塊密度相同 有山根
均衡方式:山越高 下方山根越厚(深)
實際狀態:多數造山帶都有山根 符合其模式
左:艾瑞/右:普拉特
地殼的升降
北歐斯堪地那維亞/加拿大北部 覆冰融 陸地受重減 地殼緩上升
地表受風化.侵蝕.搬運作用 使地殼減薄 下方地殼壓力減而抬升
日的由來
太陽日
定義:''太陽''連續兩天通過中天所經過的時間
地球自轉361度->地球每天公轉1度 要多自轉1度 太陽才能到中天
分類
真太陽日:時間長度不等
平均太陽日:真太陽日的平均值->24小時
恆星日
定義:''同一恆星''連續兩天通過中天所經過的時間
地球自轉角度360度 週期23小時56分
月的由來
朔望月
定義:望~望月/朔~朔月的月相盈虧週期
繞地球公轉角度390度
30天地球公轉30度 月球多公轉30度到相對於地球的相同位置)
週期:29.53日 (陰曆的一個月)
恆星月
定義:月球繞地球公轉的週期以''無限遠的恆星''為參考點
繞地球公轉角度360度
週期:27.32日
年的由來
回歸年
定義:地球繞日公轉一週時間/太陽連續兩次經夏至(冬至)點的間隔
週期:365.2422日(365D.5H.48M.46S)
北迴歸線以北夏至正午 太陽最高.影子最短(冬至反之)
現行曆法
種類
太陽曆(陽曆):以太陽運行週期為依據
太陰曆(陰曆):以月亮運行週期為依據
陰陽合曆:同時考量月亮和太陽的運行週期
常用曆法
西曆.國曆
種類:陽曆
依據:以''回歸年''為1年
時間長度:平年365日/閏年366日
置閏規則:約4年置1閏年(4倍數為閏 100倍數不閏 400倍數又閏)
特色:月份反映季節
回曆
種類:陰曆
依據:一年12個朔望月 每朔望月為29.53日
時間:平年354日/閏年355日
置閏規則:30年內有11個閏年
特色:日期對應月相 月分無法反映季節
農曆
種類:陰陽合曆
依據:以''朔望月''為一月/年的平均長度接近''回歸年''
置閏規則:19年內加入7個閏月
日期對應月相(陰曆)/以二十四節氣(陽曆)反映季節
季節形成的天文因素
節氣
春分
日期:3月21日前後
太陽直射位置:赤道
晝夜長短:全球各地等長
季節變換:北半球 冬半年結束
極區晝夜情況:北極點永晝開始 南極點永夜開始
日出.沒方位:正東升起 正西落下
夏至
日期:6月22日前後
太陽直射位置:北回歸線
晝夜長短:北半球晝最長 南半球夜最長
季節變換:北半球夏季 南半球冬季
極區晝夜情況:北極圈永晝 南極圈永夜
日出.沒方位:東偏北升起 西偏北落下
秋分
日期:9月23日前後
太陽直射位置:赤道
晝夜長短:全球各地等長
季節變換:北半球 夏半年結束
極區晝夜情況:北極點永夜開始 南極點永晝開始
日出.沒方位:正東升起 正西落下
冬至
日期:12月22日前後
太陽直射位置:南回歸線
晝夜長短:南半球晝最長 北半球夜最長
季節變換:北半球冬季 南半球夏季
極區晝夜情況:北極圈永夜 南極圈永晝
日出.沒方位:東偏南升起 西偏南落下
形成因素
地球自轉軸傾斜 造成太陽入射角.日照時數變化
太陽直射角度越趨直射 地面接受能量越多
特點
赤道地區:全年晝夜等長
北半求夏半年(春分~秋分)緯度高 日照時數長
北半球冬半年(秋分~春分)緯度高 夜晚時數長
二十四節氣反映季節變化
定義:地球繞日軌道 春分點為基準點 分成24等份 一等份一節氣
隸屬:陽曆
特性
每個節氣在陽曆的日期變化很小(+2/-2天)
上半年節氣:每月6日.21日/下半年節氣:每月8日.23日
1-1 古今對地球起源和演變的看法
1-2 地球的外貌
1-3 地殼均衡
1-4 曆法源自於日月地相對運動
1-5 陽曆反映季節更替
