地球科学概述地球外部圈层

1、地球科学概述地球外部圈层 第二章第二章 地球的外部圈层地球的外部圈层 第一节第一节 大气圈大气圈 第二节第二节 水圈水圈 第三节第三节 生物圈生物圈 地球科学概述地球外部圈层 第一节第一节 大气圈大气圈 一、大气的组成一、大气的组成 二、大气圈的结构二、大气圈的结构 三、大气的热状况三、大气的热状况 四、大气的运动四、大气的运动 地球科学概述地球外部圈层 是因地球引力而聚集在地表是因地球引力而聚集在地表 周围的气体圈层。周围的气体圈层。 大气是人类和生物赖以生存必不大气是人类和生物赖以生存必不 可少的物质条件，可少的物质条件， 也是使地表保持恒温和水分的保也是使地表保持恒温和水分的保 护层，护

2、层， 同时也是促进地表形态变化的重同时也是促进地表形态变化的重 要动力和媒介。要动力和媒介。 大气圈大气圈(atmosphere) 地球科学概述地球外部圈层 大气圈的总质量约大气圈的总质量约5 5101018 18kg kg，其中其中 绝大部分分布在大气圈的下层。绝大部分分布在大气圈的下层。 自然状态下的大气是多种气体的混自然状态下的大气是多种气体的混 合物，主要由氮、氧、二氧化碳、水及合物，主要由氮、氧、二氧化碳、水及 一些微量惰性气体组成。一些微量惰性气体组成。 就大气的组成成分而言，可分为恒就大气的组成成分而言，可分为恒 定组分、可变组分和不定组分定组分、可变组分和不定组分3 3种。种。

3、 地球科学概述地球外部圈层 大气成分的分类及其特点大气成分的分类及其特点 （1）、）、恒定组分恒定组分：氮、氧氩（：氮、氧氩（2）、）、 可变组分可变组分：二氧化碳、：二氧化碳、臭氧、水蒸臭氧、水蒸 汽汽 （3）、）、不等组分不等组分：粉尘、硫氧化物、：粉尘、硫氧化物、 氮氧化物氮氧化物 注意：主要是现阶段的大气组成，而且是低层大 气的组分（70km以下）。 高层大气以氮、氧、氢等的原子、离子为主。 地球科学概述地球外部圈层 二、大气圈的结构二、大气圈的结构 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 图图21 大气的垂直分层大气的垂直分层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外

4、部圈层 三、大气的热状况三、大气的热状况 大气的热量分布状况是产生各种大气现象和大气的热量分布状况是产生各种大气现象和 过程的根本原因。炽热的太阳以电磁波的形式过程的根本原因。炽热的太阳以电磁波的形式 源源不断地向宇宙空间放射能量称为太阳辐射源源不断地向宇宙空间放射能量称为太阳辐射 。太阳辐射的能量主要集中在波长较短的可见。太阳辐射的能量主要集中在波长较短的可见 光部分，所以人们把太阳辐射称为短波辐射。光部分，所以人们把太阳辐射称为短波辐射。 太阳辐射是地球表面最主要的能量来源。太阳辐射是地球表面最主要的能量来源。 平流层中的臭氧能强烈地吸收波长较短的紫外平流层中的臭氧能强烈地吸收波长较短的紫

5、外 线；对流层中的水汽和二氧化碳等主要吸收波线；对流层中的水汽和二氧化碳等主要吸收波 长较长的红外线；但能量最多的可见光却很少长较长的红外线；但能量最多的可见光却很少 被大气吸收被大气吸收, ,能够穿透大气射到地面上来。大气能够穿透大气射到地面上来。大气 直接吸收的太阳辐射能量是很少的直接吸收的太阳辐射能量是很少的( (约为约为19%)19%)。 地球科学概述地球外部圈层 图图22 太阳辐射能随波长的分布太阳辐射能随波长的分布 地球科学概述地球外部圈层 图图23 到达地面的太阳辐射到达地面的太阳辐射 地球科学概述地球外部圈层 当太阳辐射到达地面后，地面吸收了当太阳辐射到达地面后，地面吸收了 近

6、一半近一半( (约为约为47%)47%)的太阳辐射能量，地的太阳辐射能量，地 面温度增高，同时地面也以电磁波的形面温度增高，同时地面也以电磁波的形 式向外辐热量。地面辐射的能量主要集式向外辐热量。地面辐射的能量主要集 中在红外线部分，属于长波辐射。地面中在红外线部分，属于长波辐射。地面 辐射极易被对流层中的水汽和二氧化碳辐射极易被对流层中的水汽和二氧化碳 所吸收。据观测，近地面的大气能够吸所吸收。据观测，近地面的大气能够吸 收地面辐射的收地面辐射的75%75%95%95%。可见低层大气。可见低层大气 增温的直接热源是地面辐射。增温的直接热源是地面辐射。 地球科学概述地球外部圈层 气温是指大气的

7、温度。在同一地点，由于气温是指大气的温度。在同一地点，由于 地球的自转使太阳辐射强度发生昼夜更替，地球的自转使太阳辐射强度发生昼夜更替， 从而导致气温日变化。一天之中，最低气温从而导致气温日变化。一天之中，最低气温 出现在日出前后，直至午后出现在日出前后，直至午后2 2点左右达到最高点左右达到最高 , ,以后开始逐渐降低。同一地点的气温因地球以后开始逐渐降低。同一地点的气温因地球 公转引起的季节变换而发生气温年变化。气公转引起的季节变换而发生气温年变化。气 温的年变化通常用多年来各月平均气温的变温的年变化通常用多年来各月平均气温的变 化来表示。就北半球来说，大陆上最高月平化来表示。就北半球来说

8、，大陆上最高月平 均气温出现在均气温出现在7 7月月( (海洋上为海洋上为8 8月月) )；大陆上最；大陆上最 低气温出现在低气温出现在1 1月月( (海洋上为海洋上为2 2月月) )。一年中最。一年中最 高月平均气温与最低月平均气温之差反映出高月平均气温与最低月平均气温之差反映出 一地在一年中气温变化的幅度，是划分气候一地在一年中气温变化的幅度，是划分气候 类型的重要依据。类型的重要依据。 地球科学概述地球外部圈层 四、大气的运动四、大气的运动 大气运动的产生及形式取决于气压的作用大气运动的产生及形式取决于气压的作用 。 一个地方的气压随高度增加而降低，影响一个地方的气压随高度增加而降低，影

9、响 气压随高度变化的原因主要是该地上空大气压随高度变化的原因主要是该地上空大 气柱的高度和密度。气柱的高度和密度。 地球科学概述地球外部圈层 在水平方向上，由于在水平方向上，由于气温差异气温差异也会引起也会引起 该方向上的大气密度的变化，并产生气该方向上的大气密度的变化，并产生气 压的水平变化。由于大气在垂直或水平压的水平变化。由于大气在垂直或水平 方向上存在气压差，从而产生了气方向上存在气压差，从而产生了气压梯 度力， 气压梯度力可分为水平气压梯度力和垂气压梯度力可分为水平气压梯度力和垂 直气压梯度力。真正造成大气水平运动直气压梯度力。真正造成大气水平运动 的力是水平梯度力。此外，运动的大气

10、的力是水平梯度力。此外，运动的大气 还会受到还会受到地转偏向力、惯性离心力及及摩 擦力的作用。的作用。 地球科学概述地球外部圈层 图图24 地转偏向力示意图地转偏向力示意图 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 图图25 地球上的气压带和风带地球上的气压带和风带 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 第二节第二节 水水 圈圈 一、水圈的组成一、水圈的组成 二、水圈的循环二、水圈的循环 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 （1）水分子的结构特点）水分子的结构特点 地球科学概述地球外部圈层 水的三种状态的转化对地球水的三种状态的

11、转化对地球 环境的影响是非常重要的。环境的影响是非常重要的。 水分子具有缔合现象：流动性水分子具有缔合现象：流动性 好、表面张力强、粘性但较弱。好、表面张力强、粘性但较弱。 水具有很强的溶解能力水具有很强的溶解能力 水具有很高的热容量水具有很高的热容量 水具有反常膨胀性水具有反常膨胀性 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 一、水圈的组成一、水圈的组成 地球科学概述地球外部圈层 一、水圈的组成一、水圈的组成 地球科学概述地球外部圈层 陆地表面水 地下水 冰川 大气水 海洋 地球科学概述地球外部圈层 （一）（一） 海水（的运动）海水（的运动） 1 1、波浪、波浪 是海水最基本的运动

12、形式。当风刮过海是海水最基本的运动形式。当风刮过海 面时，风与海水面之间产生摩擦力，使面时，风与海水面之间产生摩擦力，使 海水产生运动形成波浪。海水产生运动形成波浪。 海水运动时，水质点基本上绕某个平衡海水运动时，水质点基本上绕某个平衡 位置作圆周运动，只是向前移动很小的位置作圆周运动，只是向前移动很小的 距离距离。 地球科学概述地球外部圈层 水质点作圆周运动时，当运动到最高点就水质点作圆周运动时，当运动到最高点就 形成形成波峰波峰， 运动到最低点就构成运动到最低点就构成波谷波谷， 而而波高波高就相当于水质点运动圆周的直径就相当于水质点运动圆周的直径 。 水质点的运动圆周随水深增加变得越来越水

13、质点的运动圆周随水深增加变得越来越 小，当水深达小，当水深达1/2波长时，水质点的运动波长时，水质点的运动 圆周直径仅为圆周直径仅为0.04波高，一般把此深度认波高，一般把此深度认 为是为是波浪作用的下限波浪作用的下限。地震、火山喷发。地震、火山喷发 可释放出巨大的能量，使海水强烈运动可释放出巨大的能量，使海水强烈运动 ，产生汹涌的海浪，称海啸。，产生汹涌的海浪，称海啸。 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 2 2、潮汐潮汐

14、 指全球性海水周期性涨落现象。指全球性海水周期性涨落现象。 潮汐的引潮力主要是月球、太阳对地潮汐的引潮力主要是月球、太阳对地 球的引力和地球绕地月系质心旋转、绕太球的引力和地球绕地月系质心旋转、绕太 阳公转的惯性离心力的合力，所以引潮力阳公转的惯性离心力的合力，所以引潮力 主要包括太阳地球间和地球月球间的主要包括太阳地球间和地球月球间的 引潮力两部分。太阳由于距离地球太远，引潮力两部分。太阳由于距离地球太远， 其引潮力仅为月球的其引潮力仅为月球的46.646.6。 由潮汐引起的海面高度变化迫使海水由潮汐引起的海面高度变化迫使海水 作大规模水平运动称为潮流。作大规模水平运动称为潮流。 地球科学概

15、述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 是指大洋中沿一定是指大洋中沿一定 方向有规律移动的海水。洋流可方向有规律移动的海水。洋流可 分表层洋流和深层洋流。分表层洋流和深层洋流。 是海洋是海洋(或湖泊或湖泊)中载有中载有 大量悬浮物质的高密度水下重力大量悬浮物质的高密度水下重力 流。流。 地球科学概述地球外部圈层 图图28 世界洋流略图世界洋流略图 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 图图29 水系和流域示意图水系和流域示意图 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈

16、层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 （三）冰川（三）冰川 。 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 图图214 新雪转变为粒雪和冰川冰的过程新雪转变为粒雪和冰川冰的过程 地球科学概述地球外部圈层 图图215 山谷冰川（祁连山）山谷冰川（祁连山） 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈层 地球科学概述地球外部圈