新地概课件02章地球

1、第二章第二章 地球地球第一节第一节 宇宙中的地球宇宙中的地球-自学自学一、宇宙及其天体一、宇宙及其天体宇宙是由空间、时间、物质和能量构成的统一体，是一切空间和时间的总和，天地万物的总称，年龄约137亿年。总星系（宇宙）银河系河外星系（星系）中心天体：太阳8颗行星及其卫星等地月系其它行星、卫星地球月亮图2-1 天体系统结构二、太阳系及其形成二、太阳系及其形成 太阳系（solar system）由太阳和围绕其运转的行星、卫星、小行星、彗星、流星、星际物质等组成（图2-2）。 图图2-2 太阳系太阳系 类 别 行星 轨道半长轴 (地球=1) 轨道面与黄道面夹角 轨道偏心率 赤道半径(km) 公转周期

2、(地球年) 自传周期(地球日) 质量 (地球=1) 平均密度(g/cm3) 表面平均温度（） 表面大气压(atm) 卫星数 类 地 行 星 水星 金星 地球 火星 0.39 0.72 1.00 1.52 7.0 3.39 0 1.85 0.206 0.007 0.017 0.093 2440 6070 6378 3389 0.241 0.615 1.00 1.88 58.65 343.01 0.997 1.026 0.05 0.82 1.00 0.108 5.43 5.25 5.50 3.93 460 15-20 90 1.0 0.008 0 0 1 2 小行星带 2.3-3.3 类 木 行

3、星 木星 土星 天王星 海王星 5.20 9.5 19.2 30.1 1.30 2.49 0.77 1.77 0.049 0.054 0.047 0.009 71540 60330 26145 25000? 11.86 29.46 84.01 164.79 0.0415 0.445 0.718 0.669 318 95.1 14.5 17.2 1.33 0.71 1.24 1.67 无表面 无表面 无表面 无表面 无表面 无表面 无表面 无表面 16 23? 15 8 表2-1太阳系内各行星的基本参数（一）类地行星（一）类地行星 成员包括水星、金星、地球及火星。距离距离太阳太阳近，体积和近，体

4、积和质量质量都都较小，平均较小，平均密度密度较大，表面较大，表面温度温度较高，其内部结构类似地球较高，其内部结构类似地球也可分为三层等。 （二）类木行星（二）类木行星 成员包括有木星、土星、天王星、海王星。距离距离太阳太阳远，远，体积大、质量大、密度小、内部为岩石内核，最外部为大气层，表面温度低体积大、质量大、密度小、内部为岩石内核，最外部为大气层，表面温度低等。现代天文学对太阳系的形成推测如下： 46亿年前-巨大分子云-塌陷收缩塌缩中心-太阳其余部分-行星盘-分裂成环带-行星、卫星三、地球的诞生三、地球的诞生地球形成于46亿年前。1、地球内圈的形成、地球内圈的形成最初固态、冷的400-650

5、千米之间铁、镍熔化下沉形成地核，较轻的物质上浮形成地壳，中间部分的铁镁质物质构成地幔。2、地球外圈的形成、地球外圈的形成火山喷出带来了大量气体构成了原始大气圈现在大气圈，火山喷发带来的大量的水蒸气，冷却凝结成水降落于地表形成原始的水圈原始海洋盐分较低，富含有机质，经演化最终出现生物。第二节第二节 地球的物理性质地球的物理性质我国古代（公元9年）以前，“天圆如张盖，地方如棋局” 天圆地方说天圆地方说。 东汉：张衡“浑天”说，“天如蛋壳，地如蛋黄” 球形球形1672年，法国天文学家“里舍”认为：地球是扁的椭球体。扁的椭球体。牛顿：地球是旋转椭球体。旋转椭球体。卫星上天后，据卫星轨道分析测算，地球形

6、状为：扁率不大扁率不大的三轴椭球体的三轴椭球体。棕色的非洲和沙特阿拉伯棕色的非洲和沙特阿拉伯一、一、 地球的形状和大小地球的形状和大小 大地水准面大地水准面是指是指平均海平面通过大陆平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个光延伸勾画出的一个光滑连续的封闭曲面。滑连续的封闭曲面。 地球的形状和大小即地球的形状和大小即指指大地水准面的形状大地水准面的形状和大小。和大小。地球的表面崎岖不平，大部分为海水所覆盖。 国际大地测量和地球物理协会于国际大地测量和地球物理协会于1975、1980年年公布了修订的地球参数如下：公布了修订的地球参数如下： 赤道半径（赤道半径（a） 6378.140km 两极半径（两极半

7、径（c） 6356.755km平均半径（平均半径（R） 6371.004km扁平率以扁平率以(a-c/a) 1298.257赤道周长赤道周长 40075.36km子午线周长子午线周长 39940.670km表面积表面积 510070100km2体积体积 1083157900000km3平均密度：平均密度：5.525.52克克/ /立方厘米立方厘米地球的实际形状：地球的实际形状： 南北两半并不对称，南北两半并不对称，北极凸出约北极凸出约10m10m，南极凹，南极凹进约进约30m30m。 地球的外形是其内部地球的外形是其内部特征的反映：特征的反映： 第一，地球接近于旋第一，地球接近于旋转椭球体，说

8、明地转椭球体，说明地 球具球具有一定的塑性，是地球有一定的塑性，是地球 自转离心力作用的结果。自转离心力作用的结果。 第二，地球的实际外第二，地球的实际外形与旋转椭球体并不完形与旋转椭球体并不完全重合，说明地球内部全重合，说明地球内部物质是不均匀的。物质是不均匀的。 就目前的技术水平，对地球深处的了解，就目前的技术水平，对地球深处的了解，主要依靠地球物理手段。主要依靠地球物理手段。地球内部的主要地球内部的主要物理性质包括密度、压力、温度、磁物理性质包括密度、压力、温度、磁性及弹塑性等。性及弹塑性等。二、地球的重力二、地球的重力1、重力概念：、重力概念：地心引力和地球自转产生的离心力的地心引力和

9、地球自转产生的离心力的合力。离心力的最大值（赤道处）只是该处地心引合力。离心力的最大值（赤道处）只是该处地心引力的力的1/289，因此，重力方向大致指向地心。，因此，重力方向大致指向地心。2、地面重力的变化：地表各处存在变化。、地面重力的变化：地表各处存在变化。 随纬度的增加而增加，随海拔高度的增加而减随纬度的增加而增加，随海拔高度的增加而减少（递减率少（递减率0.032%）。）。地表：赤道最小（赤道最小（9.780318m/s2) ，两极最大，两极最大（9.832177m/s2)，比赤道增加比赤道增加0.53%。第一章 地球概论 三 地球的物理性质3、重力异常、重力异常正常值或理论值：正常值

10、或理论值：把地球看作表面光滑的均质体，以海平面为准计算出的重力值。重力校正重力校正：把重力值校正到相当于海平面高度时的重力值的这一工作。重力异常重力异常：是指校正后的实测值与正常值不一致的现象。 原因：地下物质分布不均匀，密度差异等地下物质分布不均匀，密度差异等 重力正异常重力正异常实测值大于正常值 重力负异常重力负异常实测值小于正常值4、地球内部的重力变化、地球内部的重力变化重力随深度的变化：重力随深度的变化：0-2885公里，随深度增加而增加；公里，随深度增加而增加； 地面：地面：9.81 m/s22885公里：公里：10 .69 m/s2， 2885公里以下，重力值开始下降公里以下，重力

11、值开始下降地心：地心：0正异常负异常密度小密度大重力勘探原理图示GG5、重力勘探：、重力勘探：通过寻找地壳中局部重力异常区的方法来指导找矿，并可帮助查明地下的地质构造，这一工作方法称为重力勘探。三、地球的密度三、地球的密度理论计算：地球平均密度约为理论计算：地球平均密度约为5.52g/cm3实测：地表岩石的平均密度为地表岩石的平均密度为 2.7-2.8g/cm3，海水的密度为，海水的密度为1.028g/cm3， 推测，地内必有密度更大的物质。推测，地内必有密度更大的物质。根据地震波在地内的传播速度推断：地内地内33公里：公里： 3.32g/cm3，2885公里：由公里：由5.6g/cm39.9

12、8g/cm3， 6371公里：公里：12.51g/cm3密度密度 g/cm32000400060000压力压力 （105MPa）四、压力四、压力静压力静压力由上覆物质重量引起。由上覆物质重量引起。地内压力随深度的增加而逐渐增加地内压力随深度的增加而逐渐增加。计算证明：在地壳部分：在地壳部分： 深度增加深度增加1公里，压力公里，压力 增加增加 27 MPa ； 地面：地面：0.1 MPa（1个大气压）个大气压） 33公里（莫霍面）：公里（莫霍面）：604 MPa （岩石在（岩石在此压力下会变软）此压力下会变软） 2885公里（古登堡面）：公里（古登堡面）：15万万MPa 地心：地心：36万万MP

13、a（约（约360万大气压）万大气压）2000400060000压力压力 （105MPa）密度密度 g/cm3五、地球的磁性五、地球的磁性1、地磁场、地磁场：指地球周围空间存在的磁场。地磁场可延伸到地球外面十万公里以上高空。地磁场可延伸到地球外面十万公里以上高空。地磁场南北极与地理南北极位置相近，但并不地磁场南北极与地理南北极位置相近，但并不重合，且在不断变化（由地内物质运动引起）。重合，且在不断变化（由地内物质运动引起）。1961年，年， 磁北极位于北纬磁北极位于北纬7554，西经，西经101，磁南极位于南纬磁南极位于南纬70 ，东经，东经148 1970年，年， 磁北极位于北纬磁北极位于北纬

14、76，西经，西经101 磁南极位于南纬磁南极位于南纬66 ，东经，东经140地理子午线：地理子午线：地磁子午线：地磁子午线：通过地磁两极的磁力线。通过地磁两极的磁力线。指南针：指地磁南北极。指南针：指地磁南北极。2、地磁三要素、地磁三要素 磁偏角磁偏角地理子午线与地磁子午线的交角。（指北针偏地理北方的东侧，叫东偏角，符号“+”，反之为“-”。我国大部分为西偏，甘肃酒泉以西为东偏） 磁倾角磁倾角磁力线与水平面的交角。 （纬度越高，倾角越大，在磁极上为直角，赤道处为零。南半球北针上倾为负，北半球下倾为正） 地磁场强度地磁场强度：地球上某一点的磁场强度。 北极0.68个奥斯特，南极0.58个奥斯特，

15、 赤道0.31个奥斯特3、地磁异常：、地磁异常：正常值：正常值：把地磁场看成均匀的磁化球体所产生的磁场。地磁异常：地磁异常：实际观测的地磁场与正常值不一致，称为磁异常。实际观测的地磁场与正常值不一致，称为磁异常。 实测值 正常值，为正异常，磁性较强。 实测值99%）: :N2、O2、Ar、CO2和水蒸汽和水蒸汽次要成分次要成分: :O3、Ne、He、Kr、H2、Xe臭氧层：臭氧层：O3 （2025km ） 吸收太阳紫外线吸收太阳紫外线水蒸气：海洋及地表蒸发、植物蒸腾、形成雨雾雹雪水蒸气：海洋及地表蒸发、植物蒸腾、形成雨雾雹雪悬浮物：火山、沙土飞扬、燃烧尘埃、细菌、植物孢子花悬浮物：火山、沙土飞

16、扬、燃烧尘埃、细菌、植物孢子花粉粉1、大气的组成、大气的组成 主要由氮主要由氮(78.9%)、氧、氧(20.94%)、氩、氩(0.93%)、二氧化碳、水、二氧化碳、水以及微量惰性气体组成。以及微量惰性气体组成。4恒定组分恒定组分:组成几乎不变,主要由氮(78.9%)、氧(20.94%)、氩(0.93%)组成;4可变组分可变组分:指大气中的二氧化碳、臭氧和水蒸气。含量随季节、气象和人类活动的影响而发生变化。4不定组分：不定组分：指大气中可有可无的成分，如尘埃、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、煤烟、金属粉尘等。含量变化大，来源之一是自然界暂时的灾难，之二是人类的生产和生活。2、大气圈的结构：、大气圈的

17、结构：对流层对流层平均厚11-13公里，该层大气占70-75%，几乎包括全部的水气、尘埃，气温随高度递减，具上下对流运动对流运动，产生风、雪、云、雨等天气现象，对人类影响最显著。平流层平流层对流层顶至35-55公里，该层质量占总质量的该层质量占总质量的20%，水平水平运动为主运动为主，含多层臭氧层含多层臭氧层。不含水蒸气和尘埃。中间层中间层：平流层顶至85公里。无臭无臭氧，氧，气温随高度增大而下降，至顶界-83-113C。暖层：暖层：中间层顶至800公里，空气空气稀薄稀薄，质量占0.5%.，温度再次升高.散逸层散逸层：800公里以上，空气极为空气极为稀薄稀薄,温度升高，大气圈与星际空间的过渡带

18、。（二）水圈（二）水圈由地球表层水体所构成的连续圈层。由地球表层水体所构成的连续圈层。 地球表面四分之三以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼地球表面四分之三以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽、河流中的水体覆盖。地面以下的土壤和岩石缝隙中泽、河流中的水体覆盖。地面以下的土壤和岩石缝隙中也充填着大量的地下水，它们共同构成一个连续而不规也充填着大量的地下水，它们共同构成一个连续而不规则的圈层。则的圈层。1.水的分布第三章 水圈与水环境一 概述生物体内0.0005%地下水0.315%大气水0.007%河流0.0001%冰川水2.15%胡泊0.017%海洋97.2%胡泊河流地下水冰川水大气水海洋生物体内地球

19、上水的分布地球上水的分布分布类型分布类型水量（水量（104cm3)比例（比例（%） 海海 洋洋13700097.31陆地陆地 表表 面面 水水河流河流0.120.0001淡水湖淡水湖12.50.0092咸水湖咸水湖10.40.0077冰川冰川2.922.15地地下下水水土壤土壤6.70.0049浅层地下水浅层地下水4200.31深层地下水深层地下水4140.305 大气水大气水(云和水汽云和水汽)1.30.001总计总计1407811002.水的循环：水的循环：动力主要来自太阳辐射能和重力能动力主要来自太阳辐射能和重力能 各种水体的平均更新一次的时间为：大气中水各种水体的平均更新一次的时间为：大气中水9 91212天、天、河流水河流水12122020天、潜水面以上的土壤水天、潜水面以上的土壤水15153030天、湖泊水天、湖泊水101101102102年、地下水年、地下水102102103103年、冰川水年、冰川水104104年、海洋水年、海洋水103103104104年。年。 水圈的循环作用产生了三个重要结果：水圈的循环作用产生了三个重要结果：（1 1）源源不断地制造淡水供给陆地；）源源不断地制造淡水供给陆地；（2 2）净化了空