自然地理学 第1章地球课件

第一章地球第六节地球表面的基本形态第一节地球在宇宙中的位置第五节地球的圈层构造第四节地理坐标

第二节地球的形状和大小第三节地球的运动地球第一节地球在宇宙中的位置

宇宙和天体1

太阳和太阳系2

地球在天体中的位置3一宇宙和天体宇宙是一个巨大无比的物质世界，其中包括着无数的天体和极其广阔的空间，根据天体各自的特点可归纳为恒星、行星、卫星、流星、彗星和星云等类。卫星流星

行星自己不发光，质量也远较恒星小，并且绕恒星运动。

流星的质量更小，也不发光恒星行星

卫星质量比行星更小，绕行星运动，并随着行星绕恒星运动卫星流星恒星质量很大，自己能发光恒星凭肉眼能看到的天体，99％以上都是恒星。从地球上看，恒星的相对位置并不是不变的，一切恒星都在不停地运动地球便是绕着太阳运动的行星之一

流星在行星际空间运行，当接近地球，受到引力时，可以改变轨道，甚至陨落。当它进入地球大气层后，因与大气摩擦，迅速增温至白热化，发生燃烧。绝大部分流星在到达地面以前就已完全烧毁，少数能落到地面上，成为陨石。星云星云：星云是一种云雾状的天体。离地球非常遥远的河外星云，是一些恒星系统，而作为银河系组成部分的银河星云，则是极端稀薄和高度电离的氢和氮的混合物。彗星彗星：彗星是一种很小的，但具有特殊外表和轨道的天体。它由彗核、彗发、慧云和彗尾四部分组成。彗核是相对集中的疏松固体物质。彗发是彗核释放的分子和原子，成一团气体围绕着彗核。彗尾是由电离的分子和固体小粒子组成。这些分子和小粒子受到太阳光压的作用，形成一条背向太阳的尾巴，即彗尾。天文单位、秒差距、光年流星彗星星云理想动态星云二

太阳和太阳系银河系直径约有10万光年，包含1500×108颗恒星，太阳只是其中之一。太阳位于银河系中心约27000光年，距边缘23000光年的地方，并以250km/s的速度绕银心运动，约2.5×108年绕行一周。太阳系包括9个大行星，49个卫星，和成千上万个小行星，还有少数彗星。具有生命的一个特殊的天体——地球

①所有行星的轨道偏心率都很小，几乎都接近圆形，②各行星轨道面都近似地位于一个平面上，对地球轨道面的倾角也都不大，③所有行星都自西向东绕太阳公转，除金星、天王星外，自转方向也自西向东，与公转相同，④除天王星外，行星的赤道面对轨道面的倾斜都比较小，⑤绝大多数卫星的轨道都近似圆形，其轨道面与木星赤道面也较接近，⑥绝大多数卫星，包括土星环在内，公转方向均与母星公转方向相同。八大行星的公转特征:1、同向性(西→东)：从北极上空看，各行星都按逆时针绕日旋转2、近圆性：运行的轨道都近似圆形3、共面性：各行星的轨道大体在同一平面上太阳系的行星及其卫星的共同特证：表1—1太阳系行星物理性质比较表1—2行星轨道运动资料（一）行星（二）矮行星：是指围绕太阳运动，自身引力足以克服其固体应力而使自己成圆球状，但不能清除其轨道附件其他物体的天体，如冥王星。

各行星的一些特点水星金星地球火星天王星木星土星海王星小行星带：火星和木星之间特点：质量体积小、数量多关注小行星的原因：多次并可能再次撞击地球（恐龙灭绝？）小行星（Asteroid）：(三)太阳系小行星——提丢斯波得定则1766年德国天文学家提丢斯首先提出，1772年波得进一步完善了行星和太阳之间的距离的经验公式:

Rn=0.4+0.3×2^n

式中n=-1，2，3，4⋯⋯这个公式称为提丢斯波得定则。按照这个可以推出：

水星到太阳的距离为（0+4）/10=0.4天文单位

金星到太阳的距离为（3+4）/10=0.7天文单位

地球到太阳的距离为（6+4）/10=1.0天文单位

火星到太阳的距离为（12+4）/10=1.6天文单位

按照这个定则，在火星和木星轨道之间，距太阳约2.8天文单位处还应该有一个大行星。经过长期搜索，始终没有发现这个未知的大行星。但自1801年至今，在上述空间范围内先后发现并确认了谷神星、智神星等2400多颗小行星。现在已经知道，太阳系中除九大行星之外，还有一个由成千上万颗小行星组成的独特的小行星带。它们绕太阳公转的周期约1—14年不等，形态很不规则，很可能是一颗大行星遭撞击破碎后形成的。我国学者共发现了800多颗小行星，并计算出了其中170多颗的运动轨道。现在已有24颗在国际上得到正式编号和命名。（四）卫星和月球卫星：本指围绕行星和矮行星公转的天体，近30年也用以称呼围绕行星和卫星（如月球）运动的人造天体。月球

月球是地球的唯一卫星，半径1738.2Km，相当于地球半径的27.28%；质量为7.35×1022t,相当于地球质量的1.23%；平均密度为3.24g/cm3,只有地球密度的0.6。月球沿着一个椭圆形的轨道围绕地球自西向东运动。月球对地理环境最重要的影响在于使地球形成潮汐，尤其使海洋潮汐。地球与月球的合影A、自然状况：无大气层——无水、风雷雨天气、生物和土壤；温差大；火山作用、陨石与环形山C、月球的运动：公转——自西向东；自转——与公转同步B、月球成因假说：地球分裂说、地球俘获说、共同形成说月球表面月球：半径相当于地球的27.28%，质量相当于1/81，平均密度只及地球的0.6。地月距离384401Km，约为日地距离的1/400恒星月27日7时43分11秒月地平均距离为384401Km，白道面与黄道面的交角约5°9’，绕地周期约为一个月。恒星日、朔望月、交点月PP’朔望月29日12时44分3秒交点月27天5时0分35.8秒卫星——月相月相变化月食日食潮汐发电原理太阳月亮地球的关系月球轨道面三地球在天体中的位置无限广大的宇宙不存在中心,太阳只是太阳系的中心。而太阳在银河系中，又只不过是旋涡臂上的一个小点，一颗普通的恒星。地球则只是太阳系中一颗普通的行星。地球并不是孤立地存在于宇宙之中的，它与其它天体或者宇宙空间之间通过能量和物质交换保持着密切的联系并相互影响。太阳辐射能作为最主要的能量来源，推动几乎全部自然地理过程。地球大气外层则不断有气体质点和热量逸散到宇宙空间。天文单位：日地平均距离14960*104km14710*104km15210*104km第二节地球的形状和大小一、地球的形状及其地理意义地球形状：通常所说的地球形状就是大地水准面的形状。大地测量中指一种以平均海平面表示的平滑封闭曲面，即大地水准面。也就是大地水准面的形状。赤道直径比两极直径长42.5km——证明地球不是正球体,而是一个两极比较扁平、赤道部分相对突出的椭球体。地球的扁率a

=

上式中a代表赤道半径，b为两极半径；

α-bα

图1-3据人造卫星轨道状况测得的地球真实形状（实线）与理想的椭球体（虚线）地球的形状1.地球的形状及其地理意义（1）日地平均距离为14960×104km，这样，就可以将投射到地面的太阳光线视为平行光线。当平行光线射到地球表面时，不同纬度地区的正午太阳高度角将各不相同。（2）造成地球上热量的带状分布和与地表热状况相关的自然现象的地带性分布。

2.地球的大小及其地理意义

一.地球的大小

地球赤道半径约为6378140m，极半径约为6356755m，总面积5.1×108km2，总体积约为10820×108km3，总质量为5.98×1027g。二.地球大小的重要意义

1.地球的巨大质量，使它能够吸着周围的气体，保持一个具有一定质量和厚度的大气圈。且保证了地球的大气不致逸散，使地表平均温度适宜。2.没有现在这样的大气圈，就没有海洋和河湖，没有风，没有生物。第三节地球的运动地心说——亚里斯多得最早提出，托勒密在2世纪加以系统化之后，此学说持续1500年之久日心说——布鲁诺、开普勒、伽利略和牛顿等科学家的努力，日心说逐步取代了地心说1781年天王星的发现，1846年海王星和冥王星的发现，则日心说最终取得彻底的胜利。地球的运动地心说——亚里斯多得最早提出，托勒密在2世纪加以系统化之后，此学说持续1500年之久地球的运动日心说——布鲁诺、开普勒、伽利略和牛顿等科学家的努力，日心说逐步取代了地心说，1781年天王星的发现，1846年海王星和冥王星的发现，则日心说最终取得彻底的胜利。开普勒定律

开普勒第一定律

开普勒第一定律也称椭圆定律；也称轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。开普勒第二定律

开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线（向量半径）所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。开普勒第三定律

开普勒第三定律，也称调和定律；也称周期定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。由这一定律不难导出：行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。牛顿万有引力定律万有引力定律(Lawofuniversalgravitation)是艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的。概念：万有引力定律是解释物体之间的相互作用的引力的定律。是物体（质点）间由于它们的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规律。

内容：任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。一、地球的自转地球的自传方向地球自转的证据傅科摆六小时后在北极进行傅科摆实验经度0度经度0度——物理学中的科里奥利力（地转偏向力）地球的自转

自转周期：地球绕地轴旋转称为地球自转，自转一周的时间即自转周期，叫做一日。

自转方向：自西向东；

中

心：地轴

恒

星

日：某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔，为23时56分4秒。（自转周期）

太

阳

日：如果取太阳为标准，则地球上同一地点连续两次通过地心

与日心连线所需的时间，一年中不等长。一个平均太阳日为

24小时，这是地球平均自转360°59′的时间，其中59′是公转

造成的。比恒星日长3分55.909秒。偏转不同纬度上，摆动平面每小时偏转的角度α等于地球每小时自转的速度与所在纬度正弦的乘积，公式如下：

α=15×sinφ地球自转速度——包括角速度和线速度不同纬度上线速度计算公式：L=464×cosφ

赤道上线速度最大，464m/s南北纬60度处几乎减少一半，两极则为零

自转角速度除两极外，各地均为每日360度，每小时15度。地球自转的地理意义（1）决定昼夜更替，并使地表各种过程具有昼夜节奏（5）地球的整体自转运动同它的局部运动都有密切关系，如，地壳运动，海水运动等（2）在地球表面作水平运动的物体都发生偏转（3）造成同一时刻、不同经线上具有不同

的地方时间（4）月球和太阳的引力使地球体发生弹性变形国际日期变更线地球自转与公转二、地球的公转

1）公转周期：地球按一定的轨道绕太阳运动，称公转，其周期为一年。

公转方向：自西向东；中心：太阳

恒

星

年：地球连续两次通过太阳和另一恒星连线与地球轨道的交点所需的时间为365日5时48分46秒，称一个回归年。

速度：近日点快，远日点幔（根据开普勒定律）

地球轨道面：在地球轨道上并通过地球中心的一个平面，地轴并不垂直于这个轨道面，而是成66°33′交角。

太阳的视运动：从地球上看来太阳终年在地球轨道面上运动的。

黄道：太阳视运动的路线，黄赤交角：23°27′黄道：太阳视运动的路线，黄赤交角：23°27′春分点、秋分点——赤道和黄道相交的点太阳高度角：太阳光线与地平线的夹角当太阳位于两分点时，光线与地轴垂直，赤道上任一点正午H太=90°,其他纬90-X地球轨道面①黄赤交角的形成2）公转地理意义黄赤交角23°27′太阳高度角和辐射强度

太阳高度角太阳高度角昼长及太阳高度角春分夏至秋分冬至春分日、秋分日——阳光直射赤道，所有为线圈都被晨昏圈等分为二，南北半球各纬度上的白昼和夜晚长度都是12小时。夏至日——阳光直射北回归线，切过北极圈，北极圈内出现极昼现象，南极圈内出现极夜现象。冬至日——：第一，北半球夜晚比白昼长，南半球相反；愈向两极，昼夜长度悬殊愈大。第二，在赤道两侧的相应纬度上，昼夜相对长度恰好相反。第三，北极圈内夜长24小时，南极圈内昼长24小时月相的成因我国的农历历法的概念

按年、月、日、时等计算或安排时间的方法叫历法。历法主要有三种：阴历、阳历、阴阳历。目前世界上最通用的历法是阳历。公历属于阳历，农历属于阴阳历.阳历：以地球绕日公转周期为依据。阴历：以月相变化周期为依据

阴阳历：结合了阳历与阴历的历法特点。初一廿二

廿三廿六廿七下月

初一二十四节气1月3日7月4日二十四节气歌春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连；

秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。表示寒来暑往变化的有：立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至八个节气；象征温度变化的有：小暑、大暑、处暑、小寒、大寒五个节气；反映降水量的则是：雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪七个节气；反应物候现象或农事活动的节气有：惊蛰、清明、小满、芒种四个节气。

以月球绕地球一周的时间（29.53天）为一月,大月30天,小月29天,积12月为一年,农历月的表示方法属于阴历，阴历不能正确的反映一年四季的周期性变化,故用二十四节气反映季节变化,指导农业生产和生活,但二十四节气的日期在公历每年都是固定的,农历的二十四节气是以地球绕太阳运行轨道划分的，是阳历成分,地球公转、四季的形成66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光太阳直射北回归线北半球昼长夜短，北极圈内极昼南半球昼短夜长，南极圈内极夜赤道昼夜相等夏至（1）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光（2）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光太阳直射赤道全球昼夜相等秋分（3）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光（4）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光太阳直射南回归线北半球昼短夜长，北极圈内极夜南半球昼长夜短，南极圈内极昼赤道昼夜相等冬至（5）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光（6）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光太阳直射赤道全球昼夜相等春分（7）66°34´N23°26´N23°26´S66°34´S太阳光（8）三岁差，章动和极移

岁差：月球和太阳对地球引力产生的力矩，使地球赤道面向黄道面趋近。由于地球不断自转，按照陀螺运动原理，自转轴必然绕着黄道轴旋进，而黄赤交角保持不变。当地球自转轴旋进时，春分点西移，故地球自转不到一周即可两次经过春分点。这就是岁差。春分点每年西移50″2564。由此可知，地球自转轴旋进周期约为25700年，也就是说，它每25700年描绘出一个圆锥形。如下图所示－－地轴的旋进章动：月球、太阳与地球的相对位置是不断变动的，因而引力方向也不断变化。太阳每年两次，月球则每月两次通过地球赤道面，这就在地轴旋进的平均位置上附加了一个短周期摆动，使地球自转轴在空间扫过的轨迹成为荷叶边形的锥面，而非一般的圆锥面。附加在圆上的这种短周期摆动叫做章动。极移：由于地球质量分布不均匀，真正的极点位置常常发生变化，因此自转轴又将围绕新极点旋转。这种现象就是极移。实际上也就是地球的自由章动，或者按发现者的名字，称为钱德勒章动。据近年研究，世界上的大地震和极移轨道的突然转折在时间上是相关的。所以，地震很可能是造成这种摆动的重要因素。此外，大气扰动也可能有一定影响。倾斜的地球自转（绿色），岁差（蓝色）和章动（红色）第四节地理坐标纬线：地球南北极的连线是地球自转的轴线，即地轴。地轴的中点叫地心。通过地心并和地轴垂直的平面与地表相交而成的圆，就是赤道。赤道把地球分为北半球和南半球。所有与地轴相垂直的面，都和地表相交而成圆，就是纬线。纬度：一地的纬度就是该地铅垂线对赤道面的夹角。按下列公式很容易求出不同纬度上经度1°的弧长L：L=111.2×cosθ（km）地心自转方向：自西向东N（北极点）地轴赤道平面（南极点）S●●●北极星地球的模型地球仪：即地球的模型纬线和纬度0°60°N60°S90°N90°S●●北半球南半球30°S30°N90°N地球上的五带经线和经度

1、

经线的性质（1）经线长度都相等（20000km）（2）所有经线都交于两极点——极点具有任何地区的时间（3）经线都成半圆弧，相对经线构成一个大圆（4）经线指示南北方向（5）同一条经线上的地方时相等

2、经度的划分（1）本初子午线的确定（国际上规定将经过英国伦敦格林尼治天文台旧址的经线定位00经线，我国也称本初子午线）（2）划分方法：从00经线开始，向东1800，为东经度，向西180度，为西经度，东西经1800重合在一起，为1800经线（3）性质东经度：经度值由西向东增大

西经度：经度值由西向东减小第五节地球的圈层构造地球圈层的演变：1.地球上的一切元素都来源于恒星的演化。数十亿年前，刚从太阳星云中分化出来的原始地球是一个接近均质的物体。没有明显的分层现象。

2.地球圈层的分化过程同整个地球的温度变化过程有密切的关系。放射性元素的辐射能量在地球内部的积累，使那里的温度逐渐升高，因而物质具有可塑性，加以重力的作用，物质便发生分异，逐渐形成性质不同的圈层。

3.原始地球的铁元素，因为温度超过了它的熔点而以液态出现。液态铁由于密度大而流入地心，首先形成地核。重物质向地心集中的同时发生压缩。压缩功转变为能量又使地球局部增温和熔化。而物质的对流还伴随着大规模的化学分离。

4.最后，地球内部就分化为地核，地幔和地壳三个圈。

生物圈的形成：1.在地球圈层分化过程中，地球内部产生的气体经过“脱气”形成了地球最外圈的大气圈。2.地球形成之初，其原始大气主要是由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨组成的。绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧对原始大气发生缓慢的氧化作用，使一氧化碳变为二氧化碳，甲烷变为水汽和二氧化碳，氨变为水汽和氮。3.光合作用持续进行，氧气又从二氧化碳中逐渐分离出来，最终形成了以氮和氧为主要成分的现代大气。

4.地球上的水主要是从大气中分化出来的。早期大气含有大量水汽。由于温度逐渐降低以及大气中含有大量尘埃微粒，一部分水汽便凝结成液态水降落到地面，然后汇聚在洼地中，形成原始水圈。5.由于水量增加和地表形态变化，原始水圈逐渐演变成为今天的海洋和河湖沼泽。在原始的地壳、大气圈和水圈中，早就存在着碳氢化合物。6.后来，原始生物出现了。它们逐渐扩展到陆地和低层大气中，形成了生物圈。地球的圈层地球的内部结构：根据对地震波在地下不同深度传播速度的差异变化，地球固体表面以内的构造可以分为三层：地壳，地幔和地核。莫霍面：地壳同地幔间的分界面，是南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现，故以他的名字命名，称为莫霍洛维奇不连续面，简称莫霍面。（一）地壳

地壳是知地表至莫霍洛维奇面之间厚度极不一致的岩石圈的一部分。大陆地壳的平均厚度为35km，但各地的差异较大。大陆地壳由外向内依次为：风化壳，沉积岩层，硅铝层和硅镁层。地壳体积是地球总体积的1％，质量的0.4％。（二）莫霍面以下，深度为35～2900km的圈层，就是地幔。地幔分上下两层。上地幔深35～1000km，主要由橄榄岩质的超基性岩石构成，岩浆侵入，火山喷发，地震，板块构造等一系列影响地球表层地理环境的过程都由此发生。下地幔深1000～2900km，其下界为古登堡面。（三）地核：2900km以下至地心为地核。地球的内部结构地球的外部构造地球的外部构造包括大气圈、水圈和生物圈三个圈层。