1、第十一講地球與宇宙銜接導入暗物質的神秘面紗暗物質是什么？首先要說的一點、也最令人為難的一點是，研究人員仍不清楚暗物質究竟為何物。一開始有科學家猜測，宇宙中失蹤的質量也許由黯淡的小型恒星及黑洞構成。但美國能源部費米實驗室科學家唐林肯(DonLincoln )指出，詳細觀測結果顯示，這些天體的數(shù)量根本不足以解釋暗物質的重大影響。目前最可能解釋 暗物質之謎的“候選人”為“弱相互作用大質量粒子”，簡稱 WIMP該粒子的行為方式類似于中子，但質 量可能比質子重10至100倍。不過，這種猜想又帶來了更多問題，由于數(shù)量太多，在此就不一一列舉了。我們能否探測到暗物質？如果暗物質由 WIM啦子構成，就應該無處不

2、在，但無法被我們看見、也很難被探測到。那么，我們?yōu)?何連一丁點 WIMpt子都沒找到呢？雖然這類粒子幾乎不與普通物質發(fā)生互動，但它們在宇宙中穿梭時， 偶爾也會撞上一個質子或電子這樣的普通粒子。因此，科學家在地下開展了一次又一次用到大量普通粒子的 實驗，避開外界的輻射干擾，模擬暗物質粒子的撞擊過程。但問題是，在數(shù)十年的研究之后，這些探測器 仍未做出任何具有可信度的發(fā)現(xiàn)。今年年初，中國PandaX實驗報告了最新一次 WIM啦子的探測情況，結果又是一無所獲。加州大學河濱分校物理學家 Hai-Bo Yu指出，照這樣看來，真正的暗物質粒子可能比 WIMP 粒子小得多，或者其特性會大大增加研究難度。暗物質

3、僅由一種粒子構成嗎？普通物質既可以由質子、電子這樣的普通粒子構成，也可以由中微子、渺子、介子這樣奇奇怪怪的粒 子構成。因此有些研究人員提出，占了宇宙全部物質85%勺暗物質是否也會如此復雜呢？ “我們沒有理由認為，宇宙中的所有暗物質都僅由一種粒子構成。”哈佛大學物理學家安德烈卡茲( Andrey Katz)指出。 例如，暗質子可以與暗電子結合，構成暗原子，暗物質的世界也可以與我們見到的世界同樣豐富、有趣。雖然越來越多的物理實驗室開始提出類似的設想，但無論是證實還是證偽，都令科學家們一籌莫展。暗力量存在嗎？除了暗物質粒子之外，暗物質還可能會受到“暗力量”的影響，就像普通力對普通物質的影響一樣。 一

4、些研究人員一直在尋找“暗光子”。這種粒子類似于在普通粒子之間來回互換、從而產生電磁力的普通 光子，只不過唯有暗物質粒子才能感覺到它的存在。意大利物理學家正準備用一束電子和正電子轟擊鉆石。假如暗光子真的存在，電子 -正電子對就會湮滅，生成一個攜帶特殊力的“暗光子”。如果成功，或許會打 開一個全新的宇宙領域。暗物質會不會由軸子構成？隨著物理學家逐漸對 WIMPt子失去興趣，其它暗物質粒子“候選人”開始越來越獲青睞。其中為首的 是一種叫做“軸子” (axion )的粒子。軸子質量極輕，可能只有質子的1031分之一。有幾項實驗正在對軸子展開研究。近期計算機模擬顯示，軸子也許會形成類似恒星的天體，而這些

5、天體可能會產生可被探測到的、類似快速射電暴的輻射。暗物質有哪些特性？天文學家通過暗物質與普通物質間的引力作用發(fā)現(xiàn)了暗物質的存在，說明這是暗物質在宇宙中露面的 主要途徑。但要弄清暗物質的本質，科學家卻步履維艱。一些理論認為，暗物質粒子應當是它們自身的反 粒子，意味著兩個暗物質粒子一旦相遇、就會瞬間湮滅。自 2011年起，國際空間站上的“磁譜儀實驗便一 直在尋找這種湮滅信號，迄今已探測到了數(shù)十萬次。科學家尚不確定這些湮滅信號是否來自于暗物質，也 尚且無法通過這些信號進一步了解暗物質的本質。每個星系中都存在暗物質嗎？由于暗物質的質量遠超普通物質質量，暗物質常被說成維系星系和星團的“控制力量”。但今年

6、年初， 天文學家發(fā)現(xiàn)了一個名叫NGC1052-DF2的星系，其中似乎不含任何暗物質。耶魯大學的皮埃特馮多庫姆(Pieter van Dokkun)當時表示：暗物質顯然不是形成星系的必需項。“然而在今年夏天，另一支研 究團隊發(fā)布了自己的分析結果，認為多庫姆的團隊對該星系的距離測量有誤，這意味著該星系中的可見物 質其實比多庫姆聲稱的少得多，暗物質的質量則比其提出的多得多。如何解釋DAMA/L舊RA實驗結果？長時間以來，歐洲DAMA/L舊RA驗的結果一直令粒子物理界的科學家們困惑不已。該探測器位于意大利格蘭薩索山的一處地下礦井中， 一直在尋找暗物質粒子的周期性振蕩現(xiàn)象。按理說， 地球在公轉過程中，

7、如果剛好從圍繞太陽系的暗物質星系流中穿過，就會發(fā)生這種振蕩現(xiàn)象。自1997年來，DAMA/L舊RA實驗多次宣稱觀察到了這類振蕩信號，但其它實驗均未觀察到過。暗物質是否帶電荷？一個從宇宙之初發(fā)出的信號讓一些物理學家認為，暗物質也許帶有電荷。宇宙初期、即大爆炸后1.8億年形成的恒星會發(fā)射波長 21厘米的輻射。而這些輻射隨后又會被低溫氫吸收。今年二月探測到這一輻射信號時，其譜線顯示，吸收輻射的氫的溫度比之前預想的還要低得多。哈佛大學天體物理學家朱利安穆 諾茲(Julian MU? oz)猜想，帶電荷的暗物質也許從氫中帶走了一部分熱量，就像飲料中的冰塊一樣。但 這一猜想尚未得到證實。普通粒子會衰變成暗

8、物質嗎？中子是一種壽命有限的普通粒子。過了 14.5分鐘左右，一個單獨存在的中子就會衰變成一個質子、一個電子和一個中微子。但在兩次不同的實驗中，得出的中子衰變時間略有區(qū)別，約相差9秒。今年年初有物理學家提出，如果中子衰變過程中，有1%勺時間里，部分中子會衰變成暗物質，就可以解釋這種異常差異了。美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的克里斯托弗莫里斯( Christopher Morris )及其團隊 對中子進行了密切監(jiān)測，希望找到可能為暗物質的信號，但一無所獲。該研究認為，中子衰變也許還有其 它解釋。暗物質真的存在嗎？由于科學家對暗物質的探測和解釋如此困難，自然有人猜測，這一切可能從一開始就是錯

9、的。多年來,一直有少數(shù)物理學家認為我們的引力理論并不正確，基本力在大尺度上的運作機制與我們的猜想并不一致。有一種名叫“修正牛頓力學”的理論認為，根本不存在暗物質這種東西，恒星和星系的旋轉速度之所以比 我們預先的要快，是因為引力的作用方式超出了我們的想象。用物理學家唐林肯的話來說：“暗物質模 型尚未得到證實。”但暗物質的反對者同樣無法證實他們的觀點。并且最新證據顯示，暗物質是確實存在的。一知識梳理pj1 .太陽1）太陽概況：離地球最近的恒星，發(fā)光發(fā)熱的氣體星球太陽的直徑約為140萬千米；質量為地球的33萬倍；體積為地球的130萬倍；表面溫度約 6000C；中心溫度達 1500萬C；它與地球的平均

10、距離約為 1.5億千米2）太陽大氣層從里到外可分為 3層，依次為光球層、色球層和日冕層。平時我們看到的只是光球層。人們 把太陽光球層上的許多黑斑點稱為太陽黑子，其實它是太陽表面由于溫度較低而顯得較暗的氣體斑塊。太 陽色球層上有時會出現(xiàn)一些突然增亮的斑塊，叫做耀斑。耀斑爆發(fā)時會釋放出巨大的能量。3）太陽活動：指太陽表面的變化。活動周期是11年。常見的太陽活動有：太陽黑子（在光球層）、耀斑、日珥（在色球層）、太陽風（日冕層）等。4）太陽活動對地球的影響 太陽黑子增多時，會導致紫外線增強或氣候反常，傷害人類身體健康。 耀斑增強時，可以影響地球上的短波通訊，甚至使各類無線電通訊發(fā)生短時間的中斷現(xiàn)象，產

11、生磁暴現(xiàn) 象。可使磁針劇烈顫動，不能正確指方向。 太陽風導致南北極極光的產生。影響地球上的氣候、水文、地質及人類活動，甚至危及星際航行。在太陽活動增強時，人們要注意采取 防曬措施來避免太陽光中過強紫外線對皮膚的損傷。5）觀察太陽黑子常使用加濾鏡的天文望遠鏡或涂黑的玻璃等。天文望遠鏡的使用：選擇視野比較開闊的地方安放好天文望遠鏡，用尋星鏡對準目標星體，用主鏡觀測目 標星體。2 .地球的自轉1） 地球的自轉：地球繞地軸不停地旋轉的運動。2)地球自轉的方向：自西向東。從北極上空俯視，地球作逆時針方向旋轉;作 順時針方向旋轉。（南順北逆）3)地球不發(fā)光不通明I晝費交替現(xiàn)象 始球身轉 地球自轉的周期：約

12、 24小時極上空俯視，地球5）晨昏線（圈）：晝夜半球的分界線（一個圓圈），它由晨線（半圓）和昏線（半圓）構成。晨線：太陽升起的地方（由黑夜進入白天）；昏線：太陽落下的地方（由白天進入黑夜）6） 地球自轉產生的現(xiàn)象：日月星辰東升西落；晝夜交替；星星的視運動照片一天中太陽高度（角）的變化，一天中桿影長度的變化、地方時的不同3.地球的公轉1） 地球的 公轉:地球 自西向東繞太陽不停地旃轉.地軸呈傾斜必態(tài)（地軸與公轉軌道面呈 66.5夾角）地軸的北端始終指向北極星附近。周期為365.2422天,即一年2） 太陽高度：太陽光與地面的交角，叫做太陽高度角，簡稱太陽高度。一天中太陽高度早中晚:先變大再變小，

13、桿影先變短再變長，正午太陽高度最大，桿影最短，（由于地球自轉）一年中，正午太陽高度夏季大,桿影短（夏至日太陽高度最大，桿影最短），冬季正午太陽高度小，桿影長（冬至日太陽高度最小，桿影最長）。（由于地球公轉）同一時間，中高緯度地區(qū)，緯度越大，太陽高度越小,桿影越長 以太陽直射點為中心向兩邊遞減，即:離太陽直射點越近，太陽高度越大,桿影越短;離太 陽直射點越遠，太陽高度越小，桿影越長3） 太陽直射點：太陽垂直照射的地方，太陽高度為 90a.赤道：是地球上距南北兩極相等的大圓，是所有緯線中最大的一條緯線。回歸線：太陽直射點在南北緯 23.5之間來回移動，這兩條特殊的緯線稱為回歸線;南回歸線一一南緯

14、23.5。的緯線；北回歸線一一北緯 23.5。的緯線。晝夜長短達到極端，即24小時晝長和24小時夜長的南北界線，即南北緯66.5。的緯線。南極圈一一南緯66.5的緯線；北極圈一一北緯 66.5的緯線。b.春分日（3月21日前后）直射赤道夏至日（6月22日前后）直射北回歸線秋分日（9月23日前后）直射赤道 冬至日（12月22日前后）直射南回歸線4）晝夜長短的變化赤道全年晝夜等長北半球其他地區(qū)：從春分日到秋分日（太陽直射點在北半球），晝長夜短（夏至日晝最長夜最短），北 極圈以內發(fā)生極晝現(xiàn)象（夏至日時北極圈及其以北地區(qū)都發(fā)生極晝）； 從秋分日到來年春分日（太陽直射點在南半球），晝短夜長（冬至日晝最短

15、夜最長），北極圈以內發(fā)生極 夜現(xiàn)象（冬至日北極圈及其以北地區(qū)都發(fā)生極夜）；南半球正好相反 春分日，秋分日，太陽直射赤道，全球晝夜等長，南北極圈內無極晝極夜現(xiàn)象太陽直射點北上：北半球晝變長夜變短；太陽直射點南下：北半球晝變短夜變長再上上娥昔青井認也卓上看月孝*;r * 月川成因國緯度越高，晝夜變化越大三、月相的成因及變化規(guī)律1）成因:2）月相的變化規(guī)律下弦月由于日、地、月三者的相對位置，隨著月球繞地球向東運行而變化，就形成了新月上弦月一一滿月新月的周期性更迭。變化規(guī)律如下表所示:月相新月上弦月滿月下弦月日期初一初七、初八二十二、二十三日、地、月三者位置 關系日、地、月在同一直 線上，月球在日、地

16、之間日、地、月呈直角, 月球在太陽以東日、地、月在同一直線上，地球在日、月之間日、地月1百角 月球在太陽以西同太陽出沒比較同升同落遲升后落此起彼落早升先落月出清晨正午黃昏半夜月落黃昏半夜清晨正午夜晚見月情 形徹夜/、見上半位由大通宵可見下半夜東天月面朝向/朝西/朝東四、日月食1.日食熊司酷神夢豺始旌翻煦；瞳的姆月蛔由比瑞腳吠反引強耳工好娘應植僚鍛吼服眈了翅斷版報鬼，日前日旅、LW黜檎:片成都僦桀月敢窘掘第月幼苗 礴血月軸tarn與射守榔1底-爭翦和地隨慰骷日章食3.日食和月食比較月麒喘；日地月 三者位 置關系地球上的可 見范圍發(fā)生的時間地球上可以看見持續(xù)的時間先虧的 力向看到的樣子日食日月地地

17、月日部分地區(qū)初一新月幾分鐘先勺四三種旁邊啟日冕月食日地月月地日半個地球以上滿月一個多小時先勺東二種暗弱的古銅色大但是太陽再的中心美件。質是白太陽系息質身的四L而先，其他天陣浦眄行星、幅睛麻嘶貓浮區(qū)衛(wèi)星4.太陽系航水星空氣很稀穆.環(huán)漏山，無衛(wèi).遍度高黜 / 的金星三有大T,但主要或分姐二M化喋一巴文以火星.空氣稀薄.溫度說拙麻，可能有水行星 0UD由木星-體職和質量最燦色像星球，學衛(wèi)y( f： 土星犬氣運動謝客!，/jl并且育光訐一 口心. 小 天王星-有磁場，夫河和二4tE星l匹日行至”:海王色星球懸匹最冷A基礎鞏固1 .下列哪些現(xiàn)象是自轉造成的（）臺州夏季白晝長，冬晝夜現(xiàn)象日月星辰東升西落晝

18、夜交替臺州夏至的正午太陽高度角最大 季白晝短正午的太陽高度是一天中最大的A. B. C. D.2 .下列地理事物中，與地球自轉運動有關的是（）A .候鳥的南移北遷8 .中國標準時間（北京時間）的確定C.樹木的年輪寬度間隔不等D.我國的河流白西向東流9 .全球晝夜平分的日期是（）A.春分日和秋分日 B.冬至日和夏至日C.春分日和冬至日 D.夏至日和春分日10 下列圖形中地球自轉方向標得正確的一項是（）AD5 .從10月1日至第二年元旦，太陽直射點在地球表面的方向變化是（A .向南移B.先向北后向南移C.向北移D.先向南后向北移6 .按地球公轉的規(guī)律，下列節(jié)日在一年中按先后順序排列正確的是（）國慶

19、節(jié)婦女節(jié)兒童節(jié)勞動節(jié)春節(jié)A.B.C.D.7 .地球上新的一天的起點和終點確切地講應是（）A. 180度B.0度經線C.日界線 D.晨昏線8 .關于地球公轉特點的敘述，正確的是（）A.自轉軌道面與公轉軌道面重合8 .公轉方向與自轉方向相反C.地軸與公轉軌道面成66.5度夾角D.公轉周期為一年，即 366天9 .在赤道上，下面四種現(xiàn)象可信的是（）A.太陽總是在6時升起B(yǎng).夏季晝長夜短C.冬至日的夜是一年中最長的夜D. 6月22日正午時旗桿沒有影子10 .地球自轉時圍繞的旋轉中心是（）A.經線 B,太陽 C.地軸 D.北極星11 .地球上獲得太陽光熱最多的地方是（）A.南、北回歸線與南、北極圈之間的

20、地區(qū)B.北極圈以北和南極圈以南的地區(qū)C.南、北回歸線之間的地區(qū)D.以上說法都不正確12 .從12月22日至第二年6月22日，太陽直射點在地球表面的方向變化是（）A.向北移動B.向西移動C.先向南后向北移動D.不變材料：下表中所列的是12月22日甲、乙、丙、丁四地的白晝時間，根據表中數(shù)據回答第 13至15題。_工 甲地 j 乙地 一 j 丙地 方地白星時同 5小時3Q外 B小時99分| U小時2丁豆 1 小時56分13 .四地中屬于南半球的是（）A .甲地 B.乙地 C.丙地 D. 丁地14 .四地所處緯度從高到低順序排列的是（）A.甲乙丙丁 B.甲乙丁丙 C.丙丁乙甲 D.丁丙乙甲15 .造成

21、四地白晝時間差異的主要因素是（）地球的公轉地球的自轉黃赤交角的存在地方時的不同A. B. C. D.16 .浙江省在規(guī)劃城市住宅樓群時，為了使底層住戶全年的正午都能見到陽光，樓群間距應依據哪一天的 樓影來計算（）A.冬至日B.春分日C.夏至日 D.秋分日17 .晨昏線上各地的太陽高度A.總是等于90B.總是等于0C.只是春分、秋分時等于0 D.只有夏至日或冬至日等于9018 .在地球上看，北極星的位置幾乎是不變的，這主要是因為（）A.北極星距離地球很遠B.北極星與地球的相對位置保持不變C.北極星的運動速度太慢D.地軸的北端指向北極星19 .地球自轉產生的地理現(xiàn)象是A.晝夜長短的變化B.晝夜更替

22、C.太陽高度的變化D .四季的變化20 .劃分五帶的主要依據是（）A.有無極晝夜現(xiàn)象B.有無陽光直射現(xiàn)象C.有無明顯的四季變化D.獲得太陽光熱的多少21 . 一年中太陽直射一次的是（）A.赤道 B.南、北回歸線 C.南、北緯30 D.南、北極圈小欣在我們學校的操場上同時測量一根一米長竹桿（）22 .假如在夏至日正午12: 00,小莉在北京天安門廣場， 的影子，結果最有可能的是A.兩地桿影一樣長B.學校的長，北京的短C.北京的長，學校的短D.不一定D.緯度23 .該圖的日期是A.夏至日B.冬至日C.春分日D。.分日24 .正午太陽高度隨季節(jié)變化的原因是A.地球的自轉 B.地球的公轉C.地軸25

23、.下面關于各城市的旗桿的影子的說法中不正確的是A.北京的旗桿的影子一年中都是朝北的B.海口的旗桿的影子一年中都是朝北的C.香港的旗桿的影子一年中可能朝北的D.天津的度桿的影子一年中都是朝北的1-5 CBAAD 6-10 ACCAC 11-15 CADBD 16-20 ABDBD 21-25 BCBBB經典例題例1.太陽黑子、耀斑、太陽風等太陽活動依次發(fā)生在（）。A.色球層、光球層、日冕層B.光球層、色球層、日冕層C.日冕層、光球層、色球層D .光球層、日冕層、色球層例2.下列現(xiàn)象可能是由太陽活動強烈而引起的有（）。地球上的短波通訊受到干擾發(fā)生日食現(xiàn)象到達地面的紫外線增多地球的某些地方洪澇災害增多A.B.C.D.例3.在月球上，下列活動中宇航員不可能做到的是（）。A.在月球上插上國旗B.背起250公斤重的物體C .跳高、跳遠D .兩宇航員面對面直接對話例4.下列屬于月球質量的原因而造成的現(xiàn)象是（）。A.月球上找不到一草一木B.月球上環(huán)形山眾多C.月球上一蹦5米多高D.月球上靜寂無聲例5.下列說法正確的是（）。A.月球距離太陽較近時，溫度可高達127C,較遠時溫度則降到83 CB.太陽中心的溫度約 6000 CC.月球質量比