第六章 地球的结构与物理性质

第六章地球的结构和物理性质第十三节地球的形状和大小一、地球是一个球体1、地球是一个球体2、地球大小的测定第十三节地球的形状和大小一、地球是一个球体1、地球是一个球体2、地球大小的测定3、地球引力与地球形状地球形状地球形状是指大地水准面的形状；大地水准面是指全球静止海面（海拔起算）。二、地球是一个扁球体1、地球是一个扁球体赤道半径（a）=6378.140km极半径（b）=6356.755km扁率（f）=1/298.2752、地球自转与地球形状直接造成地球扁球体的是自转的惯性离心力它的水平分量指向赤道；垂直分量在很小程度抵消一部分重力3、地理纬度和地心纬度3、地理纬度和地心纬度地理纬度是地面法线同赤道面的交角，强调弧的度数地心纬度是地球半径同赤道面的交角，强调弧所张的球心角地理纬度>地心纬度，因经线曲率自赤道向两极递减南北纬45度，二种纬度的差值最大（1132）因南北纬45度的经线曲率是平均值，是两种纬度间差值持续增加的终点和持续减小的起点三、地球是一个不规则的扁球体1、地球是一个不规则的扁球体参考扁球体十分迫近大地水准面形状的扁球体；以大地水准面对于参考扁球体的偏离大小来表示前者形状。关于“梨形地球”似梨：图8大地水准面（实线）对于参考扁球体（虚线）的偏离北半球高纬和南半球低纬，水准面高出扁球体；北半球低纬和南半球高纬，水准面低于扁球体。非梨：忽略了赤道半径与极半径的21千米的巨大差异；过分夸大了南北极半径之间40米的微小差异；笼统地说地球呈梨形是不确切的。2、地内物质分布和地球形状地球内部物质的组成和密度随深度而不同物质分布不均匀的情况在地壳最显著四、地球的圈层结构1、地球的外部结构岩石圈水圈大气圈生物圈2、地震波与地球内部结构

体波地震波面波纵波横波

地球内部结构地壳地幔地核图6-1地球的内部结构透视地球的内部1849年英国科学家斯托克斯(G.H.Stokes)证实地震时产生出两种弹性波。纵波(P波)纵波的速度快总是领先。横波（S波）横波滞后。P波与S波都在物体内部传播的，又叫体波。还有一种地震波只在地球表面传播，称为表面波，它对固体地球表面的破坏作用最强。透视地球内部靠的是P波与S波。在同一介质中，纵波的速度快，总是领先，横波滞后。

地震波的传播速度与介质的密度和弹性性质有关。up=[(k+4/3m)/r]1/2us=(m/r)1/2k:介质的体变模量m:q切变模量r

：介质密度S波只能在固态物质中传播。如果记录表明地球的某个部位S波不能通过，说明这里的物质不是固体。

P波传播时只引起物质疏密的变化，不要求物质具有固定的内部结构，因此在气、液或固态物质中都可以传播。

由震源所发出的P波与S波都应该沿着直线传播，传播速度也应该基本稳定。当地震波在从一种介质进入另一种介质时，会出现折射或反射的现象。如果地震波的传播是沿着弯曲的路径时，则表示沿途介质的性质在发生逐渐的改变。

地震波在地球内部的传播，既是沿着曲线的路径，又有突变的现象。

根据地震波传播速度的突然变化，先后发现地球内部存在着七个显著的地震波速不连续界面。其中最主要的不连续界面有两个，莫霍洛维奇面和古登堡面。

莫霍洛维奇面（简称莫霍面）最先由克罗地亚学者莫霍洛维奇(A.Mohoroviche,1857-1936)于1909年发现。在莫霍面上下，纵波速度从7.0km/s增加到8.1km/s左右；横波速度则从4.2km/s增加到4.4km/s左右．莫霍面出现的深度，全球平均为33km,在大洋之下平均为7km。人们就把莫霍面之上的部分称为地壳。古登堡面1914年由美籍德裔学者古登堡（B.Gutenberg,1889-1960）发现的。在此不连续面上下，纵波速度由13.6km/s降低为7.98km/s；横波速度从7.23km/s到突然消失。界面位于地下2885km深度。界面之下到地心，称为地核。上地幔内部（即Ｂ层内）还存在一个地震波的低速层，其深度一般在地表之下60km－250km之间。在低速层内，地震波速反而比上部减少５－１０％左右。这表明此处岩石强度较低，可能局部熔融。低速层的上下并没有明显的界面，地震波速表现为渐变的特征．低速层后来就被命名为软流圈。软流圈以上、岩石强度较大的部分（包括地壳和上地幔顶部）称为岩石圈。地球内部结构与地震波速的变化1、地球表面的海陆分布半球海洋面积%陆地面积%北半球60.739.3南半球80.919.1东半球62.038.0西半球80.020.0五、地球的表面结构2、陆地大陆分类亚洲；欧洲；非洲；北美洲；南美洲；大洋洲；南极洲。岛屿分类大陆岛；火山岛；珊瑚岛。3、海洋海的分类地中海；内海；边缘海。洋的分类太平洋；大西洋；印度洋；北冰洋。大洋海底地形的共同特征大洋边缘有海陆间的过渡地带；大陆架向海的一方有大陆坡；海盆是大洋的主体部分。1、地磁和地磁要素

磁北极磁极磁轴磁南极

磁场：由磁力作用的空间。六、地球的磁性磁场强度：表征磁场特征的要素磁倾角：地球磁场强度的方向对于水平面的俯角磁偏角：地球磁场强度水平分量的方向，即在地理子午线与地磁子午线之间，总存在一个偏角，叫磁偏角2、地磁要素的分布偶极磁场地磁要素的分布地磁南北两极互为对峙点；地磁赤道是距地磁南北两极各为90º

的大圆；地磁强度和地磁倾角，都随地磁纬度的增高而增大。由于非偶极磁场的存在，地球磁场实际上是一个倾斜偏心偶极磁场3、地磁要素的变化长期变化，来源于地球内部的物质运动短期变化，来源于电离层及太阳活动的影响平静变化：包括太阳日变化、太阴日变化和季节变化干扰变化：区域性、全球性、磁暴4、地球磁层和辐射带地球磁层：地球磁场在太阳风中“挖”出一个口袋形的空洞，叫做地球磁层辐射带：范艾伦辐射带5、地球磁场的成因七、地球的质量和密度

1、地球的质量和平均密度

2、地球内部的密度圈层上限深度（km)上限密度（g/cm）下限深度（km）下限密度（g/cm）地壳0152.83地核153.3128785.62外核28789.89516112.70内核516112.70637113.00八、地球的质量和密度1、地面重力及其纬度分布

地面重力因纬度而不同，其原因是由于地面上的引力和自转的惯性离心力，都因纬度而不同。地面上的引力两极最大、赤道最小。2、地球内部的重力地面以上，重力因高度而不同地面以下，重力因深度而不同3、地球内部的压力从地面到地心，地球内部的压力一直随深度的增加而增加。压力增加的速度因深度而不同。同一深度压力的大小相同。地球表面存在海洋和陆地的差异。九、地球内部的温度和热源1、地球内部的温度地温梯度：地内温度随深度而增加的速度地内温度随深