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3.2 太阳系的组成与结构
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本节导航·目标清单
目标导航 方法指导
· 了解太阳系的组成及太阳在太阳系中的地位 · 认识太阳的基本概况、大气层结构及太阳活动 · 掌握八大行星的分类及主要特征 · 了解小行星、彗星、流星体等太阳系小天体 · 运用模型法理解太阳系的结构与比例关系 · 对比分析法归纳八大行星的特征差异 · 联系生活实际理解太阳活动对地球的影响
教材精研·内容全解
考点01 太阳系的组成
1. 太阳系的构成
我们居住的地球在宇宙中并不孤单，水星、金星、火星、木星等星球与地球相伴，一起围绕着太阳转动。八大行星、矮行星、小行星、卫星、彗星、流星体等天体共同构成了太阳系。太阳约占太阳系总质量的99.86%，是太阳系中体积和质量最大的天体。太阳以其强大的引力约束着太阳系中的各类天体，使它们围绕自己运转。
太阳系八大行星大小对比
2. 八大行星的运动特征
太阳系中八大行星大致都在同一平面的近似圆形轨道上，沿着同一方向绕太阳公转，这体现了八大行星运动的同向性、共面性和近圆性三大特征。除金星外，其他行星的自转方向和公转方向相同。八大行星按照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。其中，距离太阳越近的行星，其公转速度越快。
考点02 太阳
1. 太阳的基本概况
太阳是离地球最近的恒星，是一颗自身能够发光发热的气体星球。太阳直径大约是1.4×10 km，相当于地球直径的109倍，表面温度约为5500℃，中心温度高达1.5×10 ℃。太阳的体积大约是地球的130万倍，质量约为地球的33万倍。太阳与地球的平均距离约为1.5×10 km，光从太阳到达地球大约需要500秒。太阳为人类活动提供了最重要的能量，地球上的生物生长、空气和水的循环都与太阳息息相关。现代观测表明，太阳已有约50亿年的历史，它是一颗典型的中等质量的恒星。光在真空中1年内传播的距离等于1光年，天文学上常用光年作为单位来计量天体之间的距离。
2. 太阳大气层结构
太阳大气层由内向外依次分为光球层、色球层和日冕三部分。光球层是人们能够看到的太阳的圆面，也是太阳大气的最里层。色球层是太阳大气的中间层，通常只有在发生日全食时才能看见。日冕是太阳大气的最外层，只有使用特殊仪器或在日全食时才能观察到。需要注意的是，太阳大气层的分层是从内向外排列的，即光球层在最内，日冕在最外。
3. 太阳活动及其对地球的影响
太阳表面经常发生变化，这些变化统称为太阳活动。常见的太阳活动主要有太阳黑子、太阳耀斑、日珥和太阳风等。太阳黑子是太阳光球层上出现的黑色小斑点，因其温度比周围区域低，看上去比周围暗。太阳耀斑是太阳色球层上出现的一些突然增亮的斑块。日珥是太阳色球层上喷射出的弧状大气。太阳黑子的多少和大小，往往作为太阳活动强弱的标志，通常太阳耀斑、日珥的出现与太阳黑子的活动有关。太阳黑子的活动周期约为11年。太阳活动对地球的影响很大：太阳耀斑增强时，地球上的短波通信会受到明显影响；太阳黑子、太阳耀斑活动增强时，人们需要采取各种防晒措施来避免太阳光中过强的紫外线对皮肤造成损伤；太阳活动强烈时还会出现“磁暴”现象。
太阳活动现象 太阳黑子相对数变化曲线 太阳黑子活动与农作物产量关系
考点03 行星及其卫星
1. 行星与卫星
太阳系中的行星是直接围绕太阳转动的球状星体。卫星是围绕行星、矮行星、小行星转动的天体。人类很早就用肉眼观察到了水星、金星、火星、木星和土星等行星。自伽利略观测到木星的四颗卫星以来，天文学家又发现了许多颗卫星绕着木星转动。八大行星中，除水星和金星没有卫星外，其他行星都有卫星。木星是太阳系中卫星数量众多的行星，其中个别卫星体积甚至大于水星。
2. 八大行星的特征
虽然和太阳相比，行星的体积都很小，但是八大行星的体积、质量和外观有很大的差异。水星是离太阳最近的行星，比地球的卫星月球大不了多少，没有大气，布满了环形山，没有卫星，表面昼夜温度变化很大。金星的大小与地球相近，表面有非常厚的大气，主要成分是二氧化碳，表面平均温度约460℃，我国古人把早晨出现于东方天空的金星称为“启明星”。火星的直径约为地球的一半，自转轴倾角、自转周期与地球相近，公转周期是地球的两倍，大气以二氧化碳为主且非常稀薄，表面覆盖氧化铁呈橘红色，又被称为“红色行星”。木星是太阳系中体积最大、质量最大、自转最快的行星，质量大约是太阳的千分之一，是其他七大行星质量总和的2.5倍，是一个气态巨行星，主要由氢和氦组成。土星是第二大行星，也是太阳系中唯一密度小于水的行星，有由碎块和微粒组成的壮观光环，其最大卫星“土卫六”比水星还大。天王星几乎横躺着围绕太阳公转，是太阳系内大气层温度最低的行星，最低温度约为-224℃，是人类使用望远镜发现的第一颗行星。海王星是离太阳最远且寒冷的蓝色行星，被称为“笔尖下发现的行星”。
3. 地球的特殊性
地球是太阳系中唯一一颗表面上有液态水存在的行星，水改变着地表的形态。地球上有大气层，大气中富含氧气，供人类及其他生物生存所需。地球是当今人类已知的星系中唯一能够孕育和支持生命的星球。地球之所以能存在生命，与其距离太阳的远近适中、有适宜的温度、有液态水、有适宜的大气等条件密切相关。同时，地球与其他太阳系行星一起绕太阳公转，公转轨道具有共面性，这些也体现了地球作为太阳系中一颗普通行星的特征。
太阳系宜居带示意图 地球是太阳系中的一颗行星
【知识扩展】 4. 宜居带
宜居带是指一颗恒星周围适宜生命存在的理想区域。在太阳系中，宜居带内的行星宜居的主要因素是距离太阳的远近适中，有适宜的温度条件。富含氧气的大气对生命存在很重要，但不是宜居带行星宜居的主要因素；行星大小适宜也不是宜居的主要条件；肥沃的土壤不是生命存在的必要条件。地球正处于太阳系的宜居带内，因此具备了孕育生命的基本温度条件。
考点04 小行星和彗星
1. 小行星与小行星带
小行星是指太阳系中类似行星环绕太阳运动，但体积和质量比行星小得多的天体。太阳系中数以万计的小行星，大部分集中在火星和木星之间，形成了小行星带。小行星的运行轨道一旦发生变化，就有可能被行星俘获并发生剧烈的撞击。我国天文学家张钰哲于1928年发现的一颗小行星，被命名为“中华”，这是第一颗由中国人发现的小行星。
行星公转速度与距日距离关系
2. 彗星与哈雷彗星
彗星是指亮度和形状会随着与太阳距离的变化而变化，并围绕太阳运动的天体。彗星由彗核、彗发、彗尾三部分组成。彗核是由岩石碎片、固体微粒和水结成的“冰球”。当彗星接近太阳时，彗核的冰物质受阳光照射变成气态物质，形成彗发；这些气态物质被太阳风“吹拂”，形成长长的彗尾。英国天文学家哈雷在对彗星轨道的研究中，运用牛顿理论计算它们的轨道，发现1531年、1607年、1682年出现的三颗彗星的轨道是一样的，由此推断这三次出现的彗星应是同一颗星，其绕太阳运行的周期约为76年，并预言它将于1758年底或1759年初再次出现。1759年3月，这颗彗星果然又出现了，人们把这颗彗星叫作哈雷彗星。我国早在公元前613年就有关于哈雷彗星的记载。
3. 流星现象与陨星
小行星等太阳系中的一些小型天体闯入地球大气层时，与大气摩擦、燃烧、发光而划亮夜空的现象，称为流星现象。流星体是运行于星际空间的物质，自身不能发光，不是小的恒星。流星雨是夜空中许多流星从一个辐射点发射出来的天文现象，一般是由彗星分裂出的碎片形成的流星群体受到地球引力作用，进入地球大气层中与大气相互摩擦燃烧后形成的。那些没有烧尽的流星体降落到地球表面，叫作陨星。其中，主要由岩石构成的陨星叫陨石。
避坑指南·易错辨析
【温馨提示】 1. 太阳大气层由内向外依次是光球层、色球层、日冕，容易记反方向。注意光球层在最里面，日冕在最外面。 2. 太阳黑子发生在光球层，太阳耀斑和日珥发生在色球层，不要混淆各太阳活动发生的层次。 3. 太阳活动强弱的标志是太阳黑子的多少和大小，不是太阳风。太阳黑子活动周期约为11年，不要与哈雷彗星76年的周期混淆。 4. 哈雷彗星绕日公转的周期约为76年，不是11年。彗星的运行轨道主要是抛物线、双曲线或椭圆，不是圆形。 5. 小行星带位于火星和木星的轨道之间，不是火星与金星之间，也不是木星与土星之间。土星光环由碎块和微粒组成，不是气体。
实战演练·随堂检测
【实战演练】
1. 浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，太阳和月球是地球在宇宙中两个最重要的近邻，下列关于太阳的说法正确的是（ ）
A. 太阳直径约是1.4×10 m
B. 太阳表面温度约为5500℃，中心温度高达1.5×10 ℃
C. 太阳大气层从外到里分为光球层、色球层、日冕三部分
D. 太阳约占太阳系总质量的99.86%，是太阳系中体积和质量最大的天体
答：__________
2. 下列有关太阳活动的说法正确的是（ ）
A. 太阳耀斑是太阳活动的一种表现形式，它发生在光球层
B. 太阳活动强烈时，会出现“磁暴”现象，影响无线电短波通信
C. 太阳活动强弱的标志是太阳风
D. 太阳结构从里到外是日冕、色球层、光球层
答：__________
3. 太阳黑子发生在太阳的（ ）
A. 日冕层
B. 色球层
C. 光球层
D. 日核
答：__________
4. 地球是太阳系中一颗特殊的行星，其特殊性主要表现在（ ）
A. 是太阳系中体积最大的行星
B. 是八大行星中质量最小的行星
C. 是太阳系中唯一存在生命的行星
D. 既有自转运动，又有公转运动
答：__________
5. 下列有关彗星的说法正确的是（ ）
A. 哈雷彗星绕日公转的周期是11年
B. 彗星是由岩石碎片、固体微粒和水结成的“冰球”
C. 彗星轨道和八大行星轨道一样都是圆形的
D. 彗星是“灾星”，每当它出现的时候地球上就会发生灾难
答：__________
巩固拓展·课后提升
【巩固拓展】
1. 太阳黑子的多少和大小往往作为太阳活动强弱的标志。太阳黑子相对数的变化具有周期性，2001年太阳黑子相对数处于峰值。
(1) 太阳黑子的活动周期约为多少年？下一次太阳黑子相对数的峰值会在哪一年出现？
答：________________________________________________
(2) 太阳活动对地球有哪些影响？请举出两例。
答：________________________________________________
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2. 读太阳系八大行星分布示意图，回答下列问题：
(1) 写出太阳系中涉及的三类天体。
答：________________________________________________
(2) 太阳与地球的平均距离约为1.5×10 km，光在真空中的传播速度约为3×10 m/s，太阳光到达地球需要多少时间？
答：________________________________________________
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3. 英国天文学家哈雷在对彗星轨道的研究中，发现1531年、1607年、1682年出现的三颗彗星的轨道是一样的。请回答：
(1) 哈雷提出了什么猜测？
答：________________________________________________
(2) 这颗彗星被命名为什么？其绕太阳运行的周期约为多少年？
答：________________________________________________
(3) 我国早在哪一年就有关于这颗彗星的记载？
答：________________________________________________
参考答案
1. D 解析：太阳直径约是1.4×10 km，A错误；太阳中心温度高达1.5×10 ℃，B错误；太阳大气层从内到外分为光球层、色球层、日冕，C错误；太阳约占太阳系总质量的99.86%，是太阳系中体积和质量最大的天体，D正确。
2. B 解析：太阳耀斑发生在色球层，A错误；太阳活动强烈时会出现“磁暴”现象，影响无线电短波通信，B正确；太阳活动强弱的标志是太阳黑子的多少和大小，C错误；太阳大气层从里到外是光球层、色球层、日冕，D错误。
3. C 解析：太阳黑子发生在太阳的光球层。
4. C 解析：地球是太阳系中唯一存在生命的行星，这是其特殊性主要表现。体积最大的行星是木星，A错误；质量最小的行星是水星，B错误；八大行星都有自转和公转运动，D不是特殊性。
5. B 解析：哈雷彗星绕日公转的周期约为76年，A错误；彗星是由岩石碎片、固体微粒和水结成的“冰球”，B正确；彗星的运行轨道主要是抛物线、双曲线或椭圆，不是圆形，C错误；彗星的出现只是一种自然现象，与灾难的发生无关，D错误。
简答题参考答案：
1. (1) 太阳黑子的活动周期约为11年。2001年太阳黑子相对数处于峰值，下一次峰值约在2012年出现。
(2) 太阳耀斑增强时，地球上的短波通信会受到明显影响；太阳活动增强时，过强的紫外线会对皮肤造成损伤，需要采取防晒措施。（合理即可）
2. (1) 恒星、行星、卫星（写出三类即可）。
(2) t = s/v = (1.5×10 km) ÷ (3×10 m/s) = (1.5×10 m) ÷ (3×10 m/s) = 500 s。
3. (1) 哈雷猜测这三次出现的彗星是同一颗彗星三次经过那里。
(2) 这颗彗星被命名为哈雷彗星，其绕太阳运行的周期约为76年。
(3) 我国早在公元前613年就有关于哈雷彗星的记载。

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