地球的结构和物理性质

第六章地球的结构和物理性质地球的形状和大小地球的结构地球的物理性质第一页，共39页。第一页，共39页。有关地球的图片第二页，共39页。第二页，共39页。第一节地球的形状和大小对地球形状的表述对地球形状的认识——大地水准面与静止海面重合并延伸到大陆以下的水准面。

第三页，共39页。第三页，共39页。大地水准面

参考扁球体SN大地水准面的形状参考扁球体与大地水准面最为接近的扁球体

赤道半径ａ＝6378km极半径ｂ＝6357km扁率ｆ＝1/298

大地水准面的形状北半球较细长Ｎ+10m南半球较粗短Ｓ－30m6378km6357km+10m-30m第四页，共39页。第四页，共39页。对地球形状的认识平面：地方如棋局曲面：远方的船只

极星的高度球体：毕达哥拉斯——哲学亚里士多德——月食球体扁球体不规则的扁球体第五页，共39页。第五页，共39页。远方的船只第六页，共39页。第六页，共39页。极星的高度北极星北极星第七页，共39页。第七页，共39页。地球是一个球体Ｒ＝6371km表现：各地具有相同的曲率。原因：天体自引力经过反复测量，球心角１０所对应的弧长在各地均约为111km，说明曲率相等。分子内聚力自引力>

球体自引力<分子内聚力不规则第八页，共39页。第八页，共39页。地球是一个扁球体地球的赤道半径和极半径表现：球半径随纬度的升高而减小原因：自转惯性离心力FF1

F2

FF1F2第九页，共39页。第九页，共39页。地球是一个不规则的扁球体表现：经圈并不是严格的椭圆南北半球也不对称原因：地内物质分布不均物质密集区，重力大，地面高度相应较低，物质稀疏区，重力小，地面高度相应较高。第十页，共39页。第十页，共39页。第二节地球的结构外部圈层内部圈层大气圈

水圈

岩石圈

生物圈地壳地幔地核R=6371km第十一页，共39页。第十一页，共39页。大气圈成分：以氮、氧为主分布：没有明确上界主要集中在离地面10km高度的对流层内第十二页，共39页。第十二页，共39页。水圈由地球上的海水、地表水和地下水构成的一个连续但不规则的圈层。第十三页，共39页。第十三页，共39页。岩石圈

包括地壳和上地幔顶部，由坚硬的岩石组成，构成固体地球的外壳。软流层岩石圈50km250km第十四页，共39页。第十四页，共39页。生物圈地球上存在着生命活动的区域，包括岩石圈的上部、大气圈的底部、水圈的全部。第十五页，共39页。第十五页，共39页。地球的内部结构探测地内结构的途径——地震波地震发生时，岩石产生弹性振动，这种振动在地球内部物质中的传播叫地震波。

界面：波速发生急剧变化的面地球内部分层第十六页，共39页。第十六页，共39页。地震波的类型及传播特点纵波（P波）横波（S波）振动方向与传播方向一致的波。振动方向与传播方向垂直的波。速度较快，且Ｖ固>Ｖ液>Ｖ气

速度较慢，且只能通过固态物质传播第十七页，共39页。第十七页，共39页。地震波在地球内部的传播曲线莫霍面古登堡面利曼面主要界面第十八页，共39页。第十八页，共39页。地球内部主要界面界面位置波速变化莫霍面地下20kmP：7.6～8.1KM/SS：4.2～4.6KM/S

古登堡面2900kmP：13.64～8.1KM/SS:7.3～0KM/S

利曼面5100kmＰ：10.2～11.2KM/SＳ：0～3.8KM/S第十九页，共39页。第十九页，共39页。莫霍面古登堡面利曼面地壳地幔外核内核第二十页，共39页。第二十页，共39页。地内圈层地壳莫霍面以上。由较轻的固体岩石组成。平均厚度15km，陆壳30km，洋壳11km上地幔下地幔地幔莫霍面与古登堡面之间，即地下15～2900km。由较重的岩石构成。地壳以及上地幔的顶部组成岩石圈。地核古登堡面以下，即地下2900km～地心。由铁、镍等较重的金属元素组成。外核呈液态，内核呈固态。第二十一页，共39页。第二十一页，共39页。第三节地球的物理性质地球的磁性地球的质量和密度地球的重力和压力地内温度和热源第二十二页，共39页。第二十二页，共39页。地球的磁性地球磁场地磁要素磁层和辐射带第二十三页，共39页。第二十三页，共39页。地球磁场偶极磁场（80%）

地球作为均匀的磁化球体产生的磁场非偶极磁场（20%）

地球磁场中除去偶极磁场的剩余部分

（78.50Ｎ，69.10Ｗ）

（78.50Ｓ，110.90Ｅ）

地磁北极Ｎ´地磁南极S´第二十四页，共39页。第二十四页，共39页。地磁要素Ｆ地磁强度Ｆ地磁倾角Ｉ地磁偏角Ｄ第二十五页，共39页。第二十五页，共39页。地磁要素Ｆ地磁强度Ｆ地磁倾角Ｉ地磁偏角Ｄ第二十六页，共39页。第二十六页，共39页。地磁强度定义地磁场各部分受磁极的作用力

分布自磁赤道向磁极增加，地磁极最大

Ｆ不同方向的分量第二十七页，共39页。第二十七页，共39页。地磁倾角定义磁力线同水平面之间的夹角

分布自磁赤道向磁极增加，0°~90°第二十八页，共39页。第二十八页，共39页。ＮＳ地磁偏角Ｎ´磁场强度的水平分量与当地经线的夹角

第二十九页，共39页。第二十九页，共39页。磁层和辐射带磁层顶太阳风范•艾伦带第三十页，共39页。第三十页，共39页。ＮＳ地磁偏角Ｎ´第三十一页，共39页。第三十一页，共39页。磁层和辐射带磁层顶太阳风范•艾伦带第三十二页，共39页。第三十二页，共39页。地球的质量和密度质量测定原理——万有引力定律密度平均密度ρ＝5.54g/cm3

地球内部密度——随深度的增加而增加

重力分异作用压力作用第三十三页，共39页。第三十三页，共39页。地球质量测定原理ＲＭｍＦ＝ＧＭｍＲ２Ｍ＝ＦＲ２ＧｍＭ＝5.98×1024kgF=mg第三十四页，共39页。第三十四页，共39页。古登堡面地内要素分布曲线地内密度的分布随深度的增加而增加。且地核密度远高于地幔密度

从地面到古登堡面，重力随深度缓慢增加；从古登堡面到地心，重力急剧减小。

地内压力随深度增加而增加，但增加的速度在不同层次有所不同。

第三十五页，共39页。第三十五页，共39页。重力概念及分布GＧ＝F＋Ｐ随纬度的升高而增大

地心引力与自转惯性离心力的合力

地表重力分布

地内重力分布规律FF第三十六页，共39页。第三十六页，共39页。地球内部的压力mg影响因素岩层的密度平均重力地内压力的分布地内压力随深度的增加而增加，地心处最大。第三十七页，共39页。第三十七