地球的基本物理性质

1、地 球 的基本 物理 性质地 球 基 本 的 物 理 性地 球 内 部 的 主 要 物 理 性 质 包 括 密 度 、压 力 、重 力 、温 度 、 磁 性 及 弹 塑 性 等 。 密 度 :目 前 ，对 地 球 内 部 各 圈 层 物 质 密 度 大 小 与 分 布 的计 算 ， 主 要 是 依 靠 地 球 的 平 均 密 度 、 地 震 波 传 播速 度 、地 球 的 转 动 惯 量 及 万 有 引 力 等 方 面 的 数 据与 公 式 综 合 求 解 而 得 出 的 。 计 算 结 果 表 明 ， 地 球内 部 的 密 度 由 表 层 的 2. 7 2. 8 g / c m3 向 下 逐

2、 渐 增加 到 地 心 处 的 1 2. 5 1 g / c m3 ，并 且 在 一 些 不 连 续 面处 有 明 显 的 跳 跃 ， 其 中 以 古 登 堡 面 （ 核 - 幔 界 面 ）处 的 跳 跃 幅 度 最 大 ， 从 5. 5 6 g / c m3 剧 增 到 9. 9 8 g / c m3 ； 在 莫 霍 面 （ 壳 - 幔 界 面 ） 处 密 度 从2. 9 g / c m3 左 右 突 然 增 至 3. 3 2 g / c m3 。各 圈 层 物 质密 度 的 大 小 及 变 化 见 表 3. 1 。 压 力 ：地 球 内 部 的 压 力 是 指 不 同 深 度 上 单 位

3、面 积 上 的压 力 ， 实 质 上 是 压 强 。 在 地 内 深 处 某 点 ， 来 自 其周 围 各 个 方 向 的 压 力 大 致 相 等 ，其 值 与 该 点 上 方覆 盖 的 物 质 的 重 量 成 正 比 。地 内 的 这 种 压 力 又 称为 静 压 力 或 围 压 。 因 此 ， 地 内 压 力 总 是 随 深 度 连续 而 逐 渐 地 增 加 的 。如 果 知 道 了 地 球 内 部 物 质 的地 球 的基本 物理 性质密 度 大 小 与 分 布 ， 便 可 求 出 不 同 深 度 的 压 力 值 。 重 力 ：地 球 上 的 任 何 物 体 都 受 着 地 球 的 吸 引

4、 力 和 因 地球 自 转 而 产 生 的 离 心 力 的 作 用 。地 球 吸 引 力 和 离心 力 的 合 力 就 是 重 力 。地 球 的 离 心 力 相 对 吸 引 力来 说 是 非 常 微 弱 的 ， 方 向 大 致 指 向 地 心 。 地 球 周围 受 重 力 影 响 的 空 间 称 重 力 场 。重 力 场 的 强 度 用重 力 加 速 度 来 衡 量 ， 并 简 称 为 重 力 。 地 球 表 面 各点 的 重 力 值 因 引 力 与 离 心 力 的 不 同 呈 现 一 定 的规 律 性 变 化 。 地 球 两 极 的 重 力 值 最 大 ， 并 向 赤 道减 小 。 离 心

5、力 以 赤 道 最 大 ， 向 两 极 离 心 力 逐 渐 减小 为 零 ， 所 以 ， 在 引 力 与 离 心 力 的 共 同 引 响 下 ，重 力 值 具 有 随 纬 度 增 高 而 增 加 的 规 律 。 在 地 球内 部 ， 重 力 因 深 度 而 不 同 。 温 度 ：温 度 在 地 球 内 部 的 分 布 状 况 称 为 地 温 场 。在 地 壳表 层 ， 由 于 太 阳 辐 射 热 的 影 响 ， 其 温 度 常 有 昼 夜变 化 、 季 节 变 化 和 多 年 周 期 变 化 ， 这 一 层 称 为 外热 层 。外 热 层 受 地 表 温 差 变 化 的 影 响 由 表 部 向

6、 下逐 渐 减 弱 ， 外 热 层 的 平 均 深 度 约 1 5 m， 最 多 不 过几 十 米 。在 外 热 层 的 下 界 处 ，温 度 常 年 保 持 不 变 ，等 于 或 略 高 于 年 平 均 气 温 ，这 一 深 度 带 称 为 常 温地 球 的基本 物理 性质层 。在 常 温 层 以 下 ，由 于 受 地 球 内 部 热 源 的 影 响 ，温 度 开 始 随 深 度 逐 渐 增 高 。而 地 温 梯 度 是 随 深 度增 加 逐 渐 降 低 的 。 对 于 地 球 深 部 的 温 度 分 布 ， 目前 主 要 是 根 据 地 震 波 的 传 播 速 度 与 介 质 熔 点 温度

7、 的 关 系 式 推 导 得 出 的 。由 于 热 具 有 从 高 温 向 低温 传 播 的 性 质 ，所 以 地 球 内 部 的 高 温 热 能 总 是 以对 流 、传 导 和 辐 射 等 方 式 向 地 表 传 播 并 散 失 到 外部 空 间 ，通 常 把 单 位 时 间 内 通 过 地 表 单 位 面 积 的热 量 称 为 地 热 流 密 度 。地 表 的 不 同 地 区 地 热 流 值并 不 相 同 ， 一 般 在 一 些 构 造 活 动 的 地 区 （ 如 年 青山 脉 、 大 洋 中 脊 、 火 山 、 岛 弧 等 ） 热 流 值 偏 高 ，而 在 一 些 构 造 稳 定 的 地

8、 区 热 流 值 偏 低 。地 表 热 流值 或 地 温 梯 度 明 显 高 于 平 均 值 或 背 景 值 的 地 区称 为 地 热 异 常 区 。 磁 场 ：地 球 周 围 存 在 着 磁 场 ，称 地 磁 场 。长 期 观 测 证 实 ，地 磁 极 围 绕 地 理 极 附 近 进 行 着 缓 慢 的 迁 移 。地 磁场 的 磁 场 强 度 是 一 个 具 有 方 向 （ 即 磁 力 线 的 方向 ） 和 大 小 的 矢 量 ， 为 了 确 定 地 球 上 某 点 的 磁 场强 度 ， 通 常 采 用 磁 偏 角 、 磁 倾 角 和 磁 场 强 度 三 个地 磁 要 素 。基 本 磁 场

9、占 地 磁 场 的 9 9 以 上 ，是 构成 地 磁 场 主 体 的 稳 定 磁 场 。它 决 定 了 地 磁 场 相 似地 球 的基本 物理 性质于 偶 极 场 的 特 征 ， 其 强 度 在 近 地 表 时 较 强 ， 远 离地 表 时 则 逐 渐 减 弱 。这 些 特 征 说 明 了 基 本 磁 场 是起 源 于 地 球 内 部 。磁 异 常 是 地 球 浅 部 具 有 磁 性 的矿 物 和 岩 石 所 引 起 的 局 部 磁 场 它 也 叠 加 在 基 本磁 场 之 上 。一 个 地 区 或 地 点 的 磁 异 常 可 以 通 过 将实 测 地 磁 场 进 行 变 化 磁 场 的 校

10、 正 之 后 ，再 减 去 基本 磁 场 的 正 常 值 而 求 得 。自 然 界 有 些 矿 物 或 岩 石具 有 较 强 的 磁 性 ， 如 磁 铁 矿 、 铬 铁 矿 、 钛 铁 矿 、镍 矿 、 超 基 性 岩 等 ， 它 们 常 常 能 引 起 正 异 常 。 因此 ，利 用 磁 异 常 可 以 进 行 找 矿 勘 探 和 了 解 地 下 的地 质 情 况 。 弹 塑 性 ：地 球 具 有 弹 性 ， 表 现 在 地 球 内 部 能 传 播 地 震 波 ，因 为 地 震 波 是 弹 性 波 。 日 、 月 的 吸 引 力 能 使 海 水发 生 涨 落 即 潮 汐 现 象 ，用 精 密

11、 仪 器 对 地 表 的 观 测发 现 ， 地 表 的 固 体 表 面 在 日 、 月 引 力 下 也 有 交 替的 涨 落 现 象 ， 其 幅 度 为 7 1 5 c m， 这 种 现 象 称 为固 体 潮 ， 这 也 说 明 固 体 地 球 具 有 弹 性 。 同 时 ， 地球 也 表 现 出 塑 性 。地 球 自 转 的 惯 性 离 心 力 能 使 地球 赤 道 半 径 加 大 而 成 为 椭 球 体 ，表 明 地 球 具 有 塑性 ；在 野 外 常 观 察 到 一 些 岩 石 可 发 生 强 烈 的 弯 曲却 未 破 碎 或 断 裂 ， 这 也 表 明 固 体 地 球 具 有 塑 性 。地 球 的基本 物理 性质地 球 的 弹 、 塑 性 这 两 种 性 质 并 不 矛 盾 ， 它 们 是 在不 同 的 条 件 下 所 表 现 出 来 的 。 如 在 作