《[理学]01-绪论和第1章宇宙-2小时.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[理学]01-绪论和第1章宇宙-2小时.ppt（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、地球科学概论 张克信地球科学学院2011 绪论1学时第1章宇宙中的行星地球1学时第2章宇宙 地球的起源与演化1学时第3章地球的物理性质和圈层结构1学时第4章地球及各圈层的物质组成 地壳元素和矿物 2学时第4章地球及各圈层的物质组成 沉积岩和地层 4学时第4章地球及各圈层的物质组成 岩浆岩和变质岩 2学时第5章岩石圈板块运动与地质作用 板块构造 2学时第5章岩石圈板块运动与地质作用 构造变形 2学时第6章大气圈1学时第7章水圈1学时第8章地表形态 内营力地貌 2学时第8章地表形态 外营力地貌 2学时第9章土壤圈2学时第10章生物圈2学时第11章地球环境及其变迁2学时第12章自然资源及其利用2学时
2、第13章自然灾害与减灾对策2学时 绪论 地球科学的研究内容和任务 地球科学研究的重要意义 地球科学的研究内容和任务 地球科学以地球为研究对象 是研究地球系统并预测未来行为的一门自然科学 它的研究内容包括地球的物质组成 结构构造及其演化历史 研究重点或任务是地球表层地壳或岩石圈 气圈 水圈 土壤圈 生物圈 含人类圈 物质组成 相互作用及其演化规律 地球表层的概念 地球表层 这一概念最早由德国学者李希霍芬于1883年首次提出 李希霍芬将岩石圈的外壳称为地球表层 并认为它是理学研究的核心 1910年苏联地理学家勃罗乌诺夫提出地球表层 指的是和人最直接有关系的那部分地球环境 即岩石圈 水圈 大气圈 生
3、物圈相互交替 渗透的部分 散逸层 外层 上界为2000 3000km 热层 上界为250 500km 中间层 50 80km 平流层 18 50km 狭义的 地球表层 上地壳 对流层 含土壤圈 水圈 生物圈和人类圈 对流层 平均厚度8 18km 地核 地幔 地壳 1983年钱学森发表的 保护环境的工程技术 环境系统工程 一文 首次提出要创立地球表层学 钱学森指出 包括人 生物和非生物的地球表层是一个巨系统 这个巨系统不是封闭的 与环境是交换的 交换的处围就是巨系统的环境 地球表层这一巨系统与环境有物质和能量的交换 这是一个开放系统 对于这样一个复杂的物质体系 应该有一门专门的学科研究它 钱学森
4、建议称这一门学科为 地球表层学 是一门跨地理学 地质学 气象学 工农业生产技术 技术经济和国土经济学的新学科 地球表层学的概念 地球科学的学科分类体系 地球科学研究的重要意义 地球是人类在宇宙中赖以生存和发展的唯一家园 人口 资源 环境是人类21世纪面临的三大基本问题 地球科学与人类生存与人类社会可持续发展息息相关 资源严重短缺 人类各种自然资源的获得都与地球的组分 结构 运动 演化息息相关 中国约20 的国民经济直接来自同能源和矿产相关的产业 但许多矿产后备储量严重不足 如 油气 铜 铁 锰 铬 贵金属及磷 钾盐等 按人均比例 我国是资源严重短缺的国家 固体矿产我国固体矿产资源总量居世界第3
5、位 但人均矿产占有量仅为世界人均占有量58 居世界第53位 每平方公里矿产资源丰度位居世界第24位 据45种主要矿产统计研究 到2010年有23种能满足需要 到2020年只有5种矿产能满足需要 资源严重短缺 能源我国能源总量丰富 但人均占用量少 生产和消费构成上 76 靠煤 煤可采储量1145亿吨 居世界第三 年产煤10亿吨 为世界第一 但其分布集中于北方 使用效率低 污染严重 石油储量不足 产量1 5亿吨左右 居世界第五位 年进口0 4亿吨且逐年增大 天然气年产量167亿方 居世界第21位 资源严重短缺 水资源我国水资源总量居世界第6位 但人均占有水量仅2477立方米 为世界平均水平26 居
6、世界第110位 北方地区大面积缺水 全国每年农业缺水300亿立方米 影响粮食生产至少300 400亿斤 全国600多座城市有300多座缺水 严重者108座 城市每年缺水60亿立方米 工业产值损失近2000亿元 资源严重短缺 环境问题严峻 世界范围 在过去的20年中 诸如地震 洪水 飓风 龙卷风 滑坡 海啸 火山爆发和自然大火等自然灾害 已在世界范围内造成上千万人死亡 受影响的人口多达十几亿 直接经济损失估计为几万亿美元以上 并经常引起人们的惊恐和社会的动荡 中国范围 我国是世界上自然灾害最严重的少数国家之一 灾害种类多 频度高 强度大 影响面广 成灾比率高 且为人口众多的农业大国 承灾能力与抗
7、灾能力均较低 据不完全统计 建国51年来 仅气象 海洋 洪水 地质 地震 农业 林业等七大类突发性自然灾害 每年平均直接经济损失达600亿元左右 2万人左右死亡 中国及邻区7级以上强震震中分布 多余震 强度大 波及面广 破坏大 余震达2万多次余震分布于映秀 北川 青川300公里的带 损失 人员 死亡 87 0002008年9月12日 汶川大地震 2008年5月12日汶川8 0级大地震及影响地区 唐家山塞湖 中国600多座城市 大气质量达到一级标准的很少 北京 沈阳 西安 武汉 上海等城市空气污染均超过国际标准 兰州每升空气中悬浮颗粒超过700毫克 相当于每个儿童每天吸两包香烟 其中最严重的是酸
8、雨 CO2和光化学烟雾 大气环境状况 环境严重污染 大气环境状况 全球大气中CO2浓度升高温室效应全球变暖 未来预估 本世纪末全球平均升温幅度大致为1 1 6 4 低排放情景 B1 升温为1 1 2 9 高排放情景 A1FI 升温为2 4 6 4 1 江河水质污染突出 全国废水年排放量360亿吨 其中城市污水80 以上未经处理排入江河 全国1 3以上河段受到污染 4 5河段水质不符合渔业标准 城市河段水质超过3类标准的占98 对人民生命造成威胁 国家对淮河进行了部分治理 但大辽河 海滦河的污染更突出 三河均属重度污染 被国家列为重点防治对象 黄河 松花江 珠江 长江次之 水环境状况 环境严重污
9、染 甘肃中部干旱地区某地受重度污染的小河 2 全国沿海部分近海海水水质 一类海水占20 二类海水占15 三类海水占12 超三类海水占53 因受无机氮污染影响 近岸海水水质以超三类和三类海水为主 四大海区比较 超三类最高是东海 渤海次之 黄海和南海较低 由于污染物排放 使海水中有毒物质增加 氮 磷浓度增高 过营养化 对渔场 滩涂养殖造成危害 赤潮发生频繁 如1998年南海数千Km2的赤潮 水环境状况 3 淡水湖泊主要污染物是总磷 总氮 造成富营养化 据10个大型湖泊统计 总磷 总氮污染分别高达31 93 和25 89 总磷年均值超标倍数为2 12 5 02 总氮为1 16 4 7 耗氧有机物污染
10、突出 如滇池的污染和冶理 水环境状况 环境严重污染 生物多样性是人类生存的基础当今 有1 4物种濒临灭绝 地球上30 70 的植物在今后100年内将不复存在 现正处于灭绝边缘和严重威胁之中的哺乳动物有400多种 鸟类近600种 爬行动物200多种 鱼类240多种 这次绝灭的主要罪魁是人类 如1979年非洲有165万头大象 现在不足65万头 各国都有数量很大的濒危珍稀动植物清单 然而偷捕偷挖的违法案例屡禁不绝 人口大爆炸式发展 19 5个世纪 0 25倍0 5个世纪 2 4倍21世纪内 人口将突破100亿 其中94 的增长出现在发展中国家 世界人口爆炸 美前副总统 阿尔 戈尔 人们从改造地球表层
11、正反两方面的收益与教训中逐渐认识到 人类社会的发展最终要受到地球表层的遏制 人类无限制的发展 只能带来灾难 人类只有与地球表层环境相协调 才能持续发展 人类要向生物学习 顺应地球表层自然演变规律 与地球表层协同进化 21世纪的建设者和领导者为了实现可持续发展 需要以地球系统科学的新地球观从整体上来认识地球并关注当前资源 环境热点问题 因此 我们必须将地球系统作为一个整体进行研究 为政府实现人类人口 资源 环境与经济社会的协调发展的宏观决策中 发展规划与法规建设 提供科学理论基础 地球科学的特点 全球性20世纪60年代板块构造学说的出现 首先在固体地球研究中建立了全球观概念 全球监测与国际合作国
12、际岩石圈计划 ILP 大洋钻探计划 ODP 世界气候计划 WCP 等 传统地学研究方法 铁锤 罗盘 放大镜 与先进手段 如卫星遥感实时监测 相结合 调查研究的时间尺度的极大差异性几小时到几年时间尺度变化 大气 海洋 生物科学研究范畴 几十亿年至几十万年时间尺度变化 地球和生命起源 板块构造 冰期出现 海陆变迁 成矿作用等 调查研究的空间尺度的极大差异性小区域 如湖 大区域 如青藏高原 全球县级 省级 全国 全洲 全球岩层 岩石 矿物 分子 原子 现实主义类比研究方法人们无法进入地心采集标本 测量温度 也无法在实验室再造地球系统的真实过程 Presentisthekeyofpast 现在是过去的
13、钥匙 成为普遍遵守的将今论古研究原则和方法 数字地球 DigitalEarth 一种可以嵌入海量 百兆至千兆级 地理数据的 多分辨率的 多维地球表示 将成为管理地球的重要工具 是一个用数字形式的关于地球的巨系统 核心思想 1 用数字化手段统一处理地球问题 2 最大限度地利用信息资源 21世纪的新型地图 市场上可买到电子地图 电视节目中可见到虚拟城市 地质学研究中已出现动态的古大陆 古海洋再造图 全息化 包含尽可能多的信息 定量化 精确到厘米或毫米级 可视化 三维动态 历史过程 第一章宇宙中的行星地球 1地球 人类的唯一家园1 1银河系和太阳系的结构1 2太阳的能量1 3行星地球基本参数2地球在
14、太阳系中的运动2 1地球地理坐标系与自转2 2地球轨道参数2 3星体影响和撞击事件 1地球 人类的唯一家园 1 1银河系和太阳系的结构 宇宙中弥漫了无数的天体 包括恒星 行星 卫星 星云等 银河系结构 银河系是一个旋转着的扁平物体 正面是漩涡形 侧面是透镜形 Mercury水星Venus金星EarthMars火星Jupiter木星Saturn土星Uranus天王星Neptune海王星 八大行星 太阳系 是以太阳为中心 受太阳引力支配 并围绕它作旋转运动的天体组成的天体系统 主要包括太阳和围绕太阳旋转运动的八大行星 66颗卫星 一些小行星 彗星 星际物质等 太阳系位于银河系中心约27000光年
15、距银河系边缘23000光年 约2亿年环绕银心一周 太阳系 太阳位于太阳系的中心 其他天体围绕太阳旋转 太阳是一颗炽热的恒星 是太阳系中唯一依靠自己内部热核反应发光发热的天体 太阳表面温度5500 其内部温度达到2000万 太阳系的质量的99 87 都集中在太阳 太阳的直径139 2万公里 是地球直径的109倍 水星是离太阳最近的一颗行星 体积倒数第一 由于离太阳很近 水星表面白天的温度可达到427 由于没有空气 晚上的温度又降到 173 水星饶太阳旋转一周仅需88个地球日 水星 金星 金星和地球很相似 大小也差不多 金星表面也有浓密的一层大气 大气成分主要是二氧化碳 温室效应使得其表面温度达到
16、467 从地球上看金星 她在天空中的亮度仅次于太阳和月亮 人们常说的启明星和长庚星就是金星 火星是红色的 因为在火星表面有许多红色的土壤和岩石 氧化铁 火星表面有许多类似河床的地形 有水流的痕迹 说明30亿年以前火星上曾经有过水流 火星和地球一样歪着身子绕太阳旋转的 角度为24 火星自转一周为24小时37分22 6秒 绕太阳公转一周687天 火星的直径是地球的1 2 火星大气成分中95 是二氧化碳 3 是氮气 其余为氧气和水分 太阳系最高的山脉 27km 最平的平原 火星上的古河流 木星是太阳系中个体最大的行星 体积相当于其他7颗行星体积总合的2 5倍 木星绕太阳一周需12年 木星的自转速度是太阳系中最快的 自转一周仅需要9小时50分30秒 木星是太阳系中具有卫星最多的行星 木星没有固体硬壳 在浓密的大气下面是液态氢组成的海洋 木星上的大红斑是旋转的气体 就像地球上的龙卷风 木星的这个龙卷风已经刮了300多年 木星 土星是一颗美丽的行星 用望远镜观察土星可看到一个美丽的光环 实际上是许多大小不等的冰块 土星的个体仅次于木星 直径是地球直径的9 5倍 土星绕太阳一周需要29 5年 自转一
