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1、第一章 地球及基本特征 (The Earths Size,Sharp,and Interior Zones) v 地球是这样的伟大，它 几乎是茫茫宇宙中唯一 孕育高级生命的星体； v 地球是这样的复杂，对 她的研究要用到集中人 类最高智慧的新科技手 段，所以有“入地比上 天还难”之说。 一、太阳系概况 太阳系形成至今至少有46亿年，这一点已被公认。然而 ，太阳系的成因尚属探讨中的问题。太阳系由何而来？至今 已有五十多种不同的学说或假设，但就其实质而言，大致可 归结为两大阵垒-灾变说和星云说。 灾变说的实质是认为太阳系大体是在一次突然的巨大的 剧变中产生的，太阳先于行星和卫星形成； 星云说则主张
2、整个太阳系包括太阳都是由同一块星云物 质凝聚而成的。 第一节第一节 地球概况地球概况 （1）康德-拉普拉斯星云说 太阳系星球物质，初时都是大量基本微粒，充满整个 宇宙空间。由于万有引力作用，使这些原始弥漫的星云物 质逐渐分别凝聚，从而形成包括地球在内的太阳系各天体 。 （2）斯密特俘获说 原始太阳随银河系公转，在经过有大量星际物质弥漫的空 间时，将它们吸引在周围，成为行星的物质来源，逐渐形成包 括地球在内的九大行星。 （3）布逢碰撞说 银河系中一颗快速运动的恒星撞击原始太阳，溅起大量物 质，成为行星的物质来源，积聚形成包括地球在内的九大行星。 （4） 金斯潮汐说 在另一颗恒星经过太阳旁边时，把
3、太阳物质吸引出来形成 一条状星云，后来此条状星云在环绕太阳旋转中，分裂凝聚增 大密度而成行星。 外来星 太阳 太阳 大型强子对撞机可能揭开宇宙起源之谜 v 位于瑞士日内瓦近郊欧洲粒子物理研究中心，由34国超过两 千位物理学家所属的大学与实验室共同出资合建。 v 包含一个圆周为27km的圆形隧道，位于地下50至150m之间。 隧道直径3m，位于同一平面上，贯穿瑞士与法国边境。 v 一旦大型强子对撞机开始运行，大约7000 块磁铁被液氦冷却 到绝对温标以下，维持在超导状态运行，引导并聚焦着两个 质子束流。质子束流的速度可达光速的99.9999991%。每个质 子携带的能量将达到7万亿电子伏特，相当
4、于质子静止质量所 含能量的7000倍（参照爱因斯坦质能公式E= mc2）。 空中俯瞰欧洲核子研究中心 太阳系(solar system):太阳、8(9)颗行星、66颗卫星及无数的小行星、彗星及陨星组成 行星: 水星（mercury）、金星（venus）、地球（earth）、火星（mars）、木星(jupiter) 、土星（saturn）、天王星（uranus）、海王星（neptune）和冥王星（pluto?） v 类地行星(terrestrial planets): 离太阳较近的水星、金星、地球 及火星，其共同特征是密度大（3.0g/cm3），体积小，自转慢 ，卫星少，内部成分主要为硅酸盐（s
5、ilicate），具有固体外壳 。 v 类木行星(jovian planets): 离太阳较远的木星、土星、天王星、 海王星及冥王星，它们都有很厚的大气圈，其表面特征很难了 解，一般推断，它们都具有与类地行星相似的固体内核。 v 小行星（asteroid）：在火星与木星之间有100000个以上的 小行星（即由岩石组成的不规则的小星体），推测它们可能 是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的，或 者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块。 v 陨星：存在于行星之间，成分是石质或者铁质。 太阳系主要天体特征太阳系主要天体特征 1. 对地球的认识 v 地球人在地球上生存、繁衍了许多万年，但地球
6、人只是最近 才看到作为行星的地球。自1961“太空麦哲伦”加加林（ Gagarin）的首次环球飞行之后，在1969年人类才得以在电 视屏幕上目睹从月球上拍摄的地球。 二、地球的形状和大小 v 地球的形状指大地水准 面所圈闭的形状。 v 所谓大地水准面是指由 平均海平面所构成并延 伸通过陆地的封闭曲面 。 v 地球的整体形状十分接 近于一个扁率非常小的 旋转椭球体（即扁球体 ）。 v其实，地球的真实形状与上述扁 球体稍有出入。其南半球略粗、短 、南极向内下凹约30m；北半球略 细、长，北极约向上凸出10m。 v夸张地说，地球的真实形状略呈 梨形。 （1975年9月第十六届国际大地测量和地球物理学
7、会（UYGG）推荐和 1980年公布的部分大地测量常数值） v 赤道半径（a）6378.140km v 两极半径（c）6356.755公里 v 平均半径（a2c）6371.004公里 v 扁率（d=a-c/c）1/298.275 v 赤道周长40075.24公里 v 子午线周长40008.08公里 v 表面积5.1007×108平方公里 v 体积1.0832×1012立方公里 v 地球质量（M）（5.9742土0.0006）×1024kg 2. 地球形状和大小的最新数据 v 平均密度: e = 5.515 克/厘米3 v 太阳与地球质量比: S/E = 33294
8、6.0 v 太阳与地月系质量比: S/(M+E) = 328900.5 v 回归年长度: T = 365.2422 天 v 离太阳平均距离: A = 1.49597870 × 1011 米 v 逃逸速度: v = 11.19 公里/秒 v 表面温度: t = - 30 +45 v 表面大气压: p = 1013.250毫巴 三、地壳的表面特征 （一）宏观特征 总面积 占地球表面积 v 海洋： 3.62亿km2 70.9% v 陆地： 1.48亿km2 29.1% v 地球表面（地球固体外壳表面）高低不平 v 海洋底的平均深度3795m v 大陆的平均高度825m v 大洋最深处在西太
9、平洋的马利亚纳海沟11034m v 大陆上最高点在我国的珠穆朗玛峰8844.43m （二）大陆地形单元 1.山地 海拔高度在500米以上的正地形 。 山地高程分类表 v 2. 平原：相对高差低于100米 的平坦地区。 v 3. 高原：海拔大于600米，表 面较平坦或略有起伏的广阔 地区，如青藏高原。 v 4. 盆地：四周是山地或高 原，中央地形低平或呈丘 陵状的地区，外形似盆状 的地形，如四川盆地、塔 里木盆地。 v . 裂谷系：伸延上千公里 ，宽仅3050km的线形低 地，两壁或一壁多为断崖 ，如东非裂谷系，我国汾 渭裂谷。 （三）海底地形单元 v按深度和形态分为三大单元： v大陆边缘 v大
10、洋盆地 v洋中脊 大陆边缘 v 1. 大陆架（陆棚）：海面以下-200米深的海底平原，坡度一般小 于0.1°。 v 2. 大陆坡：是大陆架外缘倾斜明显变陡的地带，平均坡度为4.3° ，最大坡度超过20°，最大深度3200米，大陆坡上常发现呈“V”字 形的海底峡谷，峡谷通向大洋盆地，多发育有巨大的水下冲积扇 。 v 3. 大陆基：是大陆坡与大洋盆地之间的平缓地带，平均深度约 3700米。这地带多是浊流和滑塌作用带来的碎屑物质的主要堆积 场所。有海沟发育的地带就没有大陆基。 v 4. 海沟：海底的带状深渊。 v 5. 岛弧：呈弧形延伸很长的火山列岛。 v可进一步分为深
11、海平原、海山和海岭。 大洋盆地 v 屹立在大洋底上的巨大“山脉”，有的地段露出海面而成带状分 布的岛屿。 例如：著名的大西洋中脊，由北极冰岛印度洋，总长度约 65000公里，洋中脊底部平均宽度约1500公里，其上部由平行 山脊组成一个高中心带，中央有一条裂谷（大西洋洋中脊典型 横剖面图），裂谷宽约20公里，深度约10002000米。 洋中脊 （四）我国地形特点 v 我国为多山多高原国家，地形复杂，地势特点是西高东低。 v 从西东可分三个台阶： 第一台阶：青藏高原 第二台阶：大兴安岭太行山雪峰山一线以西地区，由 高原高山、山间 盆地组成。 第三台阶：大兴安岭太行山雪峰山一线以东地区，主要由平原，
12、盆地， 低山丘陵组成。 四、地球的物理性质 （一）地球的密度和重力 地球的质量是根据万有引力定律计算出来的，用地球 的质量除以地球的体积，便可得出地球的平均密度是 5.517g/cm3，而地壳上部的岩石平均密度是2.65g/cm3，由 此推测地球内部必有密度更大的物质。 地球的重力一般是指地球对地表和地内物质的引力，主要 由于万有引力造成 。 重力值是地心引力与离心力的合力 若把地球物质密度看作是横向均一的话，就可得出，赤道 附近距离最大引力最小，离心最大，重力值最小；两极附近距 离最小，引力最大，离心最小，重力值最大。因此，地表重力 值，随纬度增加而增大，随地表高度的增加而减小。 据计算：在
13、两极，重力比赤道地区大0.53，也就是说把 在两极重100kg的物体搬到赤道地区时，则变成99.47kg。 理论值变化范围G=9.789.83厘米/秒2 重力异常：当实测重力值与理论计算的重力值不一致时，称重 力异常。 重力勘探：利用重力来探测地下的矿产、构造等。 v 正异常：g实测g理论 密度大 如 ：Fe、u、b等金属 矿床 v 负异常：g实测g理论 密度小 如 ：煤、石油、盐类等矿 床 1. 地磁场和地磁要素 v 地磁场：地球周围空间存在的磁场称为地磁场。 v 地磁场三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度。 磁偏角：地磁极与地理极不相吻合，地磁子午线与地理子午线 之间的夹角，称为磁偏角。 东偏
14、角以指北针为准，偏在地理子午线东边者，称为东 偏角。 西偏角以指北针为准，偏在地理子午线西边者，称为西 偏角。我国疆域内地磁偏角为西偏角。 磁倾角：总磁场强度方向与水平面的夹角称为磁倾角。或磁针 与水平面间的夹角称为磁倾角。 （二）地磁 2. 地磁异常 v 正常值（正常磁场）：在全世界范围内选择若干个地磁测站 ，测得该处的基本地磁要素数据，然后再据以推算出全世界 的基本地磁场数据，称为正常值。 v 磁异常：实测地磁要素数值与正常值明显不一致，这种现象 叫地磁异常（简称磁异常）。 地磁正异常：实测地磁要素大于正常值叫正异常。 地磁负异常：实测地磁要素小于正常值叫负异常。 v 古地磁：是指地质历史
15、时期的地磁场。 （三）地热 v 地热：地球内部的热能。 v 地球内部的热能的主要来源是放 射性元素衰变过程中释放的热能 ，其次是地球的转动能、重力能 以及化学反应能、结晶能等。 v 地球内部热力分层：外热层（变 温层）、常温层和内热层。 v 外热层（变温层）：为地球的表层，其热量绝大部来自太阳 ，年变化影响深度一般为1020米。 常温层：指外热层的下界与内热层的上界范围内，该带的地 温大致保持在当地地面年平均温度左右，其深度大约在地表 以下1530米。 内热层（增温层）：指常温层以下的地球内部，其特点是地 温随深度的增加而逐渐增高。 v 地热增温率（或地温梯度）：指深度每增加100米时所升高的
16、 温度，以表示，地球的平均地温梯度为3。地热增温的规 律只适用于地壳部分或岩石圈，据地球物理资料推断，整个 地球的平均温度约为2000。 弹性表现： .能传播地震波 .固体潮（球体形状一段时期变化，另一段时期恢复原状 ） 塑性表现： 1.地球正固体椭球体，长轴与旋转轴垂直 2.岩层褶皱、柔皱、蠕变 作用速度快，持续时间短，表现为弹性。 作用速度缓慢，持续时间长，表现为塑性。 （五）地球的弹和塑性 地球是一个由不同状态与不同物质的同心圈层所组成的 球体。这些圈层可以分成内部圈层与外部圈层，即内三圈与 外三圈。 外三圈包括大气圈、水圈和生物圈；内三圈包括地壳、地 幔和地核。 第二节 地球的圈层结构 地 球 各 圈 层 质 量 一、地球的外部圈层 大气圈、水圈、生物圈 （Atmosphere、Hydrosphere、Biosphere） （一）大气圈Atmosphere 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和 陆地。 大
