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13人类对宇宙的新探索

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  人类对宇宙的认识经历了一个漫长的时期。最初,人类对宇宙的认识是基于想象。你知道在我国古代的神话故事中有哪些是关于人类对宇宙的想象的描写吗?

一、宇宙探测的发展
1.古代对宇宙的探测
  在我国古代,有许多关于“宇宙”的描写。如远古时代的“盘古开天地”“女娲补天”,以及后来的神话小说《西游记》中的“大闹天宫”“月宫”,还有《封神演义》中的许多描写等。
  在古代,人们不仅对宇宙怀有美好的想象,而且劳动人民运用杰出的智慧还发明创造了许多天文观测仪,如圭表、日晷、浑象、漏刻等,在一些地方还建有天文观测仪台,如北京古观象台、河南登封的测景台等。可见,古代劳动人民是聪明而伟大的。
活动:讨论
资料:古代天文观测仪器有:①圭表,由直立在地上的杆子和朝南安放的一个水平横尺构成,正午阳光照射到杆子上,根据地上杆影的长短和周期变化,可以测定时间、方向、节气,夜晚可以测量恒星的上中天,观测恒星年的周期。现在保存在紫金山天文台的圭表是明朝1437年仿制的。②日晷,由圭表演化而来,利用日影位置变化计量时间的一种仪器。我国内蒙古出土的秦汉石刻日晷,现收藏于北京历史博物馆。③仪象,用以测定天体的球面坐标和表演天体在天球面上的视运动等现象的仪器,目前保存完整的有紫金山天文台的明浑仪。④浑象,表演天体视运动并可用做黄道度数和赤道度数互相变换的仪器,如清代的天体仪。⑤漏刻,一种计量时间的仪器。古代天文观测仪台有:北京古观象台、登封测景台、洛阳灵台等
2.宇宙探测的新时代
(1)无人航天时代
  自从1957年10月原苏联向太空发射了第一颗人造卫星,人类对宇宙的探测就已跨入了一个新时代。
1957年10月4日,第一颗人造卫星“斯普特尼克”邀游太空,把整个世界着实吓了一大跳:苏联人竟然造了一颗星星,让它在世人的头顶上转来转去……这标志着一个崭新的时代——航天时代开始了。从此开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。
请阅读课文,看看人类对宇宙的新探索取得了哪些成果?(图1.13、1.14和1.15)
(1)发现在地球上大气层外存在磁层;
(2)发现宇宙空间存在着大量的X射线的γ射线;
(3)测量了许多行星表面的物理特性和化学成分;
(2)载人航天时代
  人类进入太空的时间是20世纪60年代。
  1961年4月12日,苏联人加加林只在天上兜了一圈儿,又给世界带来一场更加强烈的震撼。在冷战岁月,这给一些人留下的印象是,“登天已不再是一个美丽的梦” ;但给另一些人留下的印象却是,“太可怕了”第一回合中苏联人的遥遥领先,极大地伤害了美国人的自尊心。美国决心不惜一切代价挽回局面。“阿波罗计划”就是在这种情况下诞生的。宏伟、壮观,坚强、惨烈的登月计划终于任1969年达到巅峰。登月成切了,竞赛结束了,面子挽回了。其成果无疑是巨大的,但在随后的很长一段时间里,却再也没有更进一步的作为。这仿佛证实了这样一种说法:在这场赶超中更多的是为争那一口气。但事实并非是为争一口气!
               ---原苏联的“火星号探测器”
                 美国“阿波罗”16号飞船的航天员和月球车
                美国“天空实验室”航天站
  从此以后,各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空,开创了对宇宙空间进行探索的新时代。20世纪60年代以来,各种载人飞机、航天站、航天飞机先后进入太空,实现了在没有地球大气干扰的情况下,人对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测。以及对宇宙空间环境的直接探测,极大地充实和丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识。
  人类在向宇宙空间的探索过程中,我国也同世界上一些发达国家一样不甘落后,走在了时代的前列。请同学们阅读“中国向宇宙空间进军大事记”和图1.15来了解。
3.我国航天事业的发展---已进入世界航天技术先进国家行列
4.空间探测的意义
(1)宇宙探测具有天文学的意义,使人们对一些天体,包括地球本身有了进一步了解,使人类更直观地了解地球的宇宙环境,促进天文科学的发展。
(2)宇宙探测对改变人类社会生活的意义
人们利用各种卫星服务于社会生活。例如,人们利用卫星进行军事侦察、空间通信、气象观测,以及寻找资源、为飞机导航等,从中获得许多实际利益。
(3)体现一个国家的综合国力和科技水平的标志
[具体分析上述意义时可从以下四方面加深理解]
*科技开发——航天技术是高科技技术,航天活动能带来很多效益。
*经济效益——开发空间资源以解决地球资源危机,发展空间产业。
*社会效益——提高综合国力,促进科技、文明进步及社会生活的现代化。
*综合效益——利用卫星从事多种活动,可获得许多实际利益,例如:利用卫星进行军事侦察、空间通信、气象观测以及寻找资源、为飞机导航等,同时也扩大人类活动和生存空间。
总结:从1957年第一颗人造地球卫星上天,到1981年世界第一架航天飞机试航成功,在这短短的24年中,人类对宇宙的认识,已经从空间探索阶段,逐步进入到空间开发利用的新阶段。
[资料]载人飞船、航天站和航天飞机
  载人飞船是能保证航天员在外层空间生活和工作,以执行航天任务并返回地面的航天器,也称为宇宙飞船。它是运行时间有限,仅能一次使用的返回型载人航天器。1961年原苏联发射了第一艘“东方”号飞船。航天站是可供多名航天员巡访、长期工作和居住的载人航天器,又称空间站或轨道站。在航天站运行期间,航天员的替换和物资设备的补充可以由载人飞船或航天飞机运送,物资运输设备也可由无人航天器运送。1971年,原苏联发射了世界上第一个航天站——“礼炮”1号航天站。航天飞机是可以重复使用的、往返于地球表面和近地轨道之间运送有效载荷的飞行器。在轨道上运行时可在机载有效载荷和乘员的配合下完成多种任务。航天飞机通常设计成火箭推进的飞机,返回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆。它的特点是可以多次重复使用,发射成本较低和用途广泛。1981年4月美国成功地发射了世界第一架航天飞机——“哥伦比亚”号。

二、开发宇宙
人类探测宇宙的目的就是为了开发利用宇宙资源。目前,人类主要开发下列几种资源:
1.空间资源
人类是怎样开发利用空间资源的呢?
(1)利用人造卫星在距离地球一定高度上进行对地球的观测,从而收集关于地球的各种信息;
(2)在卫星上进行各种科学实验。
但是,人类在开发利用空间资源的过程中,也遇到了重重困难。你知道这是为什么呢?
因为宇宙空间具有高真空、强辐射、失重等特点。
  尽管这样,科学家还是克服了许多困难,在太空进行了各种科学实验,例如在生物卫星上研究失重对昆虫、微生物、植物的生长、发育和代谢的影响。我们科学家还利用宇宙环境的特殊性进行航天育种的试验,在太空中培育出了如太空青椒、太空黄瓜、太空玉米、太空一号小麦、太空一串红等植物品种,取得了显著的成果。
2.太阳能资源
科学家为什么要在宇宙空间中开发太阳能资源呢?
  太阳辐射的能量是巨大的、永不枯竭的,并且是一种清洁的能源,但是绝大部分的太阳能不能透过大气层到达地表(大气对太阳辐射具有吸收、反射和散射的作用,从而削弱了到达地面的太阳辐射)。所以,科学家在太空中开发太阳能资源是为了最大限度地利用太阳能。许多科学家还有一些设想。
3.矿产资源
目前人类已知的空间矿产资源有哪些?主要分布在哪个星球上?
  主要分布在月球的岩层中,发现月岩中含有地壳中的全部元素和约60种矿藏,另外还有3He;在火星和木星之间运行的一些小行星上富含矿体。
开发宇宙中的矿产资源有何意义呢?
  随着地球上人口的不断增加,地球将面临资源枯竭的问题。所以,近年来世界上一些国家的学者、科学家就大胆提出了“到太空中去寻找、开发新资源”的设想。通过开发宇宙资源,不仅可以补充地球上矿产资源之不足,而且还可以寻找、开采到新的矿种,这样就能为人类社会的发展做出新的贡献。
科学家对宇宙的探索和开发,极大地拓展了人类的视野和生存空间,使人类能够有效地利用宇宙环境。然而,随着对宇宙探索的规律和范围的不断扩大,也带来了一些意想不到的问题。

三、保护宇宙环境
1.太空垃圾的产生及危害
  目前,人类已经向太空发射了5000多个各类航天器,这些航天器仍然在轨道上工作的约有600~800个,2000多个丧失功能已经变成太空垃圾在轨道上遨游,还有2000多个已经解体不知去向。人们通过先进的仪器观测发现,目前在太空中有比苹果大的航天器碎片大约有7000~8000个,小的碎片约有3500万个,共计大约3000吨太空垃圾在日夜不停地绕地球飞行。
请阅读课文及1.17图,看太空垃圾主要来自哪些方面?
太空垃圾的产生主要有以下几个方面:
(1)工作寿命终止的航天器;
(2)因意外或有意爆炸产生的碎片;
(3)航天员扔出飞船舱外的垃圾。
目前,太空垃圾大约以每年10%的速度增加,而且体积越来越大。
这些遨游在太空的垃圾会造成什么危害呢?
  据计算,一块以每秒10千米速度在太空中穿行的碎片和在空气中以每小时600千米的速度穿行的飞行物具有同样的破坏效果。就是说,在太空中,哪怕一个鸡蛋大小的碎片,都可以把一个卫星击毁。
  1996年11月24日,正是太空中执行任务的美国航天飞机“哥伦比亚”号就曾经遭到太空垃圾袭击,只是由于这块垃圾很小,才只是给宇航员的窗口留下几处痕迹。1996年7月,法国的一颗名字叫“樱桃”的卫星曾经被一块太空垃圾击中,而这块垃圾恰好是10年前法国的“阿丽亚娜”火箭末级爆炸后的碎片。幸好这块碎片并没有直接击中卫星,而是击中了卫星的平衡臂,臂膀被击断,卫星严重倾斜,曾经一度失去控制。然而,俄罗斯的“宇宙1275”卫星就没有那么幸运了,这颗卫星在与太空垃圾相撞后发生爆炸,变成了一堆废铜烂铁。
  可见,太空垃圾的危害是相当大的。那么,怎样来减少空间垃圾呢?
2.保持宇宙环境
请分析课文、读图1.17来寻找办法。
限制或清除太空垃圾的办法主要有:
(1)将停止工作的卫星推进到其他轨道上;
(2)用船天飞机把损坏的卫星带回地球。
同学们想一想还有什么好办法呢?(让学生展开思维、发挥想象来畅所欲言)
小结:
  宇宙是浩瀚的,我们在对宇宙环境开发利用的同时,还要注意保护、重视实现宇宙空间探测利用的可持续发展;宇宙又是神秘的,让我们学好本领,充满信心,到广阔的宇宙环境中去探索吧!


作者:along 来源:本站原创 发布时间:2004年05月18日
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