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1、第一部分 自然地理自然地理学与地球表层系统岩石圈大气圈水圈生物圈圈层间的相互作用地理学应用第一篇第一篇 自然地理学与自然地理学与地球表层系统地球表层系统 第一章第一章 自然地理学与人类环境自然地理学与人类环境第二章第二章 地球与地球表层环境地球与地球表层环境第三章第三章 地球表层环境与地球表层系统地球表层环境与地球表层系统 第一章第一章 自然地理学与人类环境自然地理学与人类环境第一节第一节日常生活中的自然地理学问题日常生活中的自然地理学问题第二节第二节 自然地理学研究的研究对象、自然地理学研究的研究对象、内容、目的与意义内容、目的与意义第三节第三节自然地理学的性质自然地理学的性质第四节第四节自
2、然地理学与地球表层系统自然地理学与地球表层系统自然地理学的研究对象自然地理学的研究对象自然地理学是以人类赖以生存的地球表自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境（层自然环境（entironment ）的区域特征、）的区域特征、区域分异及其发生发展过程与变化规律区域分异及其发生发展过程与变化规律为研究对象的为研究对象的 。或者说，自然地理学是。或者说，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然系统的以人类赖以生存的地球表层自然系统的区域特征与空间分布、变化规律为研究区域特征与空间分布、变化规律为研究对象的。对象的。第第一一章章自然地理学的研究内容自然地理学的研究内容（1）人类赖以生存的地球表层
3、自然环境的组成、结构及）人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构及其区域分布规律。其区域分布规律。（2）人类赖以生存的地球表层自然环境的成因与变化规）人类赖以生存的地球表层自然环境的成因与变化规律。律。（3）人类赖以生存的地球表层自然环境系统的运行机制）人类赖以生存的地球表层自然环境系统的运行机制（物质循环（物质循环、能量转换、信息传输）。、能量转换、信息传输）。（4）人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响。）人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响。（5）地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优）地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控。化、调控。第第一一章章自然地理
4、学研究的目的与意义自然地理学研究的目的与意义 通过对地球表层自然环境的评估、通过对地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控，达到预测、规划、管理、优化、调控，达到保护环境、合理利用环境、与环境协调保护环境、合理利用环境、与环境协调共处，从而保障社会的可持续发展。共处，从而保障社会的可持续发展。第第一一章章自然地理学的性质自然地理学的性质1.1.综合性：综合性：综合性是指自然地理学多学科交叉、多综合性是指自然地理学多学科交叉、多要素融合的特性。要素融合的特性。2.2.区域性区域性: : 区域性是地理学的本质特性区域性是地理学的本质特性, , 区域特征、区域特征、区域联系与区域分异规律
5、为自然地理学的主要研究区域联系与区域分异规律为自然地理学的主要研究对象。对象。3.3.环境性：环境性：人类生存环境是地理学研究的主要对象人类生存环境是地理学研究的主要对象与内容。与内容。4.4.系统性：系统性：地球表层环境就是一个系统，可以称之地球表层环境就是一个系统，可以称之为地球表层系统。系统具有整体性、层次性、动态为地球表层系统。系统具有整体性、层次性、动态性与结构功能性性与结构功能性。第第一一章章自然地理学的定义自然地理学的定义(*)自然地理学就是用系统的、综合的、自然地理学就是用系统的、综合的、区域联系的观点与方法，去审视与研究区域联系的观点与方法，去审视与研究人类赖以生存的地球表层
6、自然环境的组人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构、区域分异特征、形成与变化成、结构、区域分异特征、形成与变化规律，从而对其进行评估、预测、规划、规律，从而对其进行评估、预测、规划、管理、优化、调控的学科。管理、优化、调控的学科。第第一一章章自然地理学与地球表层系统的关系自然地理学与地球表层系统的关系 从系统科学的角度，可将地球作为一个巨大的系统从系统科学的角度，可将地球作为一个巨大的系统-地球系统，地球系统，将研究地球系统的科学称之为地球系统科学。地球系统又可划分为地将研究地球系统的科学称之为地球系统科学。地球系统又可划分为地球表层系统与地球内部系统球表层系统与地球内部系统.地球表层系统
7、又可划分为地表自然系统地球表层系统又可划分为地表自然系统与地表人文系统。自然地理学是研究地表自然系统的核心学科。与地表人文系统。自然地理学是研究地表自然系统的核心学科。第第一一章章自然地理学与其他学科的关系自然地理学与其他学科的关系自然地理学自然地理学大气科学大气科学地质科学地质科学水文学水文学生物学生物学 地球表层自然系统是由地球表层自然系统是由大气大气圈、水圈、岩石圈、生物圈圈、水圈、岩石圈、生物圈相互相互作用而构成的。研究大气圈、水作用而构成的。研究大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的核心学科圈、岩石圈、生物圈的核心学科分别是大气科学、水文学、地质分别是大气科学、水文学、地质学与生物学。自然地
8、理学，包含学与生物学。自然地理学，包含了这些学科的某些内容。从人类了这些学科的某些内容。从人类环境科学的角度来看，自然地理环境科学的角度来看，自然地理学是将这些内容有机地交叉、融学是将这些内容有机地交叉、融合在一起，将人类生存环境作为合在一起，将人类生存环境作为一个完整的体系以及对各个区域一个完整的体系以及对各个区域的环境组合进行研究的。也可以的环境组合进行研究的。也可以说，自然地理学是大气科学、水说，自然地理学是大气科学、水文学、地质学与生物学的交叉学文学、地质学与生物学的交叉学科或边缘学科科或边缘学科. .自然地理学与其他学科的关系自然地理学与其他学科的关系第第一一章章第二章第二章 地球与
9、地球表层环境地球与地球表层环境第一节第一节 宇宙中的地球宇宙中的地球第二节第二节 地外系统对地表环境的影响地外系统对地表环境的影响第三节第三节地内系统对地表环境的影响地内系统对地表环境的影响宇宙与天体 (Universe and Celestial Body) 宇宙中的天体可分为：恒星(Star)、行星(Planet)、卫星(Satellite)、流星(Meteor)、彗星(Comet)、星云(Nebula)等。 太阳和太阳系（Solar and Solar System） 地球在天体中的位置行星是自身不发光的，环绕着恒星的天体。一般来说行星需要具有一定的质量，行星的质量要足够的大，以至于它的
10、形状大约是圆球状，质量不够的被成为小行星。行星的名字来自于它们的位置在天空中不固定，就好像它们在行走一般。太阳系内的肉眼可见的5颗行星水星，金星，火星，木星，土 离太阳最近的行星是水星，以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。从行星起源于不同形态的物质出发，可以把九大行星分为三类：类地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及远日行星(天王、海王、冥王)。行星公转的轨道具有共面性、同向性和近圆性三大特点。所谓共面性，是指九大行星的公转轨道面几乎在同一平面上；同向性，是指它们朝同一方向绕太阳公转；而近圆性是指它们的轨道和圆相当接近 变化第26届IAU（国际天文学会 ）
11、大会2500位天文学代表国际天文学对四个关于确定太阳系行星身份的草案进行投票表决后决定 IAU决定我们太阳系内的行星和其他天体按照下列方式划分为3个明确的类别（一号议案）(1)一颗行星是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转，(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近于圆球)形状，同时(c)清空了所在轨道上的其他天体。(2)一颗矮行星是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转，(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近于圆球)形状，(c)没有清空所在轨道上的其他天体，同时(d)不是一颗卫星。(3)其他围绕太阳运转的天体 ，卫星除外，统称为“太阳系小天体”。在经历一周的争吵
12、之后，国际天文学会决定不再将1930年发现的冥王星列入太阳系行星之列，此次大会通过的新行星定义填补了一个世纪以来的空白。 而冥王星（直径只有2300公里，比月球还要小 ）与谷神星、卡戎星和2003UB313（齐娜星）一起，被归入矮行星，无缘行星行列。通过三号决议草案，冥王星在被定义为矮行星的基础上，又被认定为新一类海外天体的原型。 冥王星（左）及卡戎星的照片按照上面的定义冥王星是一颗矮行星，并作为海外天体中一个新类别的原型。这类天体称为“plutonian objects”。1 八颗行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、和海王星。2 IAU将启动相应程序来界定天体属于矮行星还是其
13、他类别。3 目前这些包括大多数的太阳系小行星，大多数的海外天体（TNOs），彗星，和其他小天体。宇宙中的地球宇宙中的地球(*)1.日地距离及其环境意义日地距离及其环境意义距离距离1.496108km不近也不远，为不近也不远，为生命的孕育创造了条件。生命的孕育创造了条件。第第二二章章2.地球的形状及其地理意义地球的形状及其地理意义形状: 椭球体、梨形、桔子形 旋转椭球体 意义： 1. 不同纬度太阳高度角不同：热量差异 2. 黄赤交角的存在，正午太阳高度角随纬向分异 季节发生变化。 3. 纬向地带性规律的形成。3.地球大小及地理意义地球大小及地理意义地球赤道半径= 6378.14km 极半径= 6
14、356.755km 平均半径 = 6371.11km 面积 = 5.1亿km2 体积 = 10833亿km3 总质量 = 5.981027g 经线周长 = 40008.55km 赤道周长= 40076.604km地理意义： 1.引力适中，吸引大气、大气圈、水圈2. 保温、减小温差3. 减小紫外线辐射，保护地球生物4.地球的运动及其环境效应地球的运动及其环境效应地球的自转（地球的自转（Earths Rotation） 地球绕地轴旋转，称为地球自转。 地球自转的地理意义地球自转的地理意义产生昼夜更替；产生昼夜更替；地球自转产生了地方时；地球自转产生了地方时；地球自转产生了地转偏向力；地球自转产生了
15、地转偏向力；日月引潮力作用日月引潮力作用.地球的公转，地球的公转，地球按一定的轨道绕太阳运动，称为公转( Revolution)，周期为一年。 Revolution: orbit around the sun; requires 365.24 days to complete at 107,280 kmph公转周期恒星年（SiderealYear）：地球连续两次通过太阳平面另一恒星连线与地球轨道的交点所需时间。365d6h9m9.5s 回归年（TropicalYear）solar year：连续两次通过春分点的平均时间。365d5h48m46s太阳视运动:太阳位于地球轨道面上,地球上看,太阳好
16、象终年在这个平面上运动,这就是太阳的视运动. 黄道(Ecliptic): 太阳视运动的路线叫黄道。A plane including all points of Earths orbit termed the plane of the ecliptic.二分点二分点(the Equinoxes): 赤道和黄道相交的两个点称为春、秋二分点。 春秋分日春秋分日(Vernal/Autumnal Equinox)：南北半球各纬度上的白昼、黑夜等长，均为12小时。Tropic 回归线 Cancer 巨蟹座Capricorn ,摩羯(星)座aphelion 远日点perihelion 近日点equinox
17、 昼夜平分点solstice 至日地球公转的地理意义：地球的公转导致季节的变化；地球的公转导致昼夜长短的变化；地球运动对地表温度调节、生命孕育的重要意义。维维持持地地表表系系统统运运行行、地地表表环环境境发发展展的的能能量量，主主要要来来自自太太阳阳的的辐辐射射。太太阳阳辐辐射射作作用用于于地地表表，由由于于地地表表接接受受的的太太阳阳辐辐射射的的差差异异，导导致致了了行行星星风风带带的的产产生生、季季风风的的形形成成、水水汽汽的的运运移移、洋洋流流的的产产生生以以及及风风化化作作用的进行用的进行。地外系统对地表环境的影响地外系统对地表环境的影响1.能量的来源能量的来源2.引力的影响引力的影响
18、太阳与太阳系行星引力的作用，使地球沿着自太阳与太阳系行星引力的作用，使地球沿着自身固有的轨道运行，具有特定的运行周期与速度。身固有的轨道运行，具有特定的运行周期与速度。由于太阳与月亮引力的作用，产生了地球上的由于太阳与月亮引力的作用，产生了地球上的潮汐现象。潮汐现象。第第二二章章地外系统对地表环境的影响地外系统对地表环境的影响3.陨石撞击的环境效应陨石撞击的环境效应4.其他宇宙因素的影响其他宇宙因素的影响地表系统与地外系统之间，也存在着物质的交地表系统与地外系统之间，也存在着物质的交换；换；太阳活动；太阳活动；太阳风。太阳风。改变了地表形态，造成陨石坑与环型山改变了地表形态，造成陨石坑与环型山
19、;陨石撞击导致地震陨石撞击导致地震;陨石撞击地球，导致地表环境的灾变陨石撞击地球，导致地表环境的灾变;大的撞击还会导致岩石圈的破裂，引起板块分裂大的撞击还会导致岩石圈的破裂，引起板块分裂与运动。与运动。第第二二章章1.能量的来源能量的来源地内系统对地表系统的影响地内系统对地表系统的影响地内活动还对地表环境产生了一些其他的影响。火山、地内活动还对地表环境产生了一些其他的影响。火山、地震；地核、地幔物质的运动与相变。地震；地核、地幔物质的运动与相变。3.地内活动的其他环境效应地内活动的其他环境效应地内系统与地表系统在不断地进行着物质的交换。地内系统与地表系统在不断地进行着物质的交换。2.物质的交换
20、物质的交换尽管太阳辐射是地表系统运行与发展的主要能量来源，尽管太阳辐射是地表系统运行与发展的主要能量来源，但地球内能也对地表系统与环境产生了不可忽视的作用但地球内能也对地表系统与环境产生了不可忽视的作用与影响。与影响。第第二二章章第三章第三章 地球表层环境地球表层环境 与地球表层系统与地球表层系统第一节第一节 地球表层系统的组成地球表层系统的组成第二节第二节 地球表层系统的结构地球表层系统的结构第三节第三节地球表层系统的功能地球表层系统的功能第四节第四节人类与地球表层环境人类与地球表层环境四大圈层四大圈层(*)(*) 地球呈现出圈层构造，可以划分出内部圈层与外部圈层。内部内部圈层圈层包括地壳、
21、地幔、地核。 外部圈层外部圈层包括岩石圈、大气圈、水圈、生物圈。岩岩石圈石圈指地球表层由固体岩石组成的圈层；大气圈大气圈指环绕地球的由气体组成的圈层；水圈水圈指地球表层由各种形式存在的水组成的圈层；生物圈生物圈指地球表层所有活着的有机体组成的圈层。第第三三章章地球表层系统的组成地球表层系统的组成地核地核地幔地幔地壳地壳水水/生物生物大气大气古登堡面古登堡面莫霍面莫霍面地球圈层结构人在四大圈层中的地位 人是生物圈的一部分，又与一般的生物有着人是生物圈的一部分，又与一般的生物有着本质的区别。人类与四大圈层之间的关系以及本质的区别。人类与四大圈层之间的关系以及人类在地球表层系统中的位置：人类在地球表
22、层系统中的位置：图表示了三重含义：图表示了三重含义： （1 1）人类是生物圈的一部分，但）人类是生物圈的一部分，但又不同于一般的生物；又不同于一般的生物； （2 2）人类生存在四大圈层的交界）人类生存在四大圈层的交界面上，四大圈层是人类诞生与发展的面上，四大圈层是人类诞生与发展的环境；环境； （3 3）人类对四大圈层均有着重要）人类对四大圈层均有着重要的作用与影响。的作用与影响。 四大圈层之间及其与人类相互作四大圈层之间及其与人类相互作用、相互影响，构成了地球表层系统用、相互影响，构成了地球表层系统第第三三章章生生物物圈圈地球表层系统的组成地球表层系统的组成圈层能量特征阳光阳光生命的火花、大气
23、引擎生命的火花、大气引擎大气水气循环、保护伞（陨石、射线）、温室（温控）、氧仓生物生物生生不息、孕育文明生生不息、孕育文明水水生命摇篮、时空分配生命摇篮、时空分配地壳漂移板块、生命的基石地幔沸腾的岩浆（地幔对流）地核地核燃烧的锅炉（核聚变）燃烧的锅炉（核聚变）圈层与科学太 空： 天文学、（航天学）大气层 ： 气象、气候学、（航空学）水 ： 水文学、海洋学、（水利学）生 物： 生物学、生态学（农、牧、林）地 表： 地貌学、环境学（环境工程）地 下： 地质学（矿产学、岩土工程）幸运的地球幸运的地球幸运的地球 太阳系中的位置球体大小、自转圈层美妙组合幸运的人幸运的人 自然物质自然物质氨基酸氨基酸单细
24、胞单细胞植物植物动物动物人类人类珍爱生命珍爱生命 三 大 界 自然界可以划分为无机界与有机界。 但人类在地球表层系统中的地位与作用，以及人类与自然环境之间的相互作用、相互影响，仅仅用无机界与有机界还难以表达清楚。 用人文界人文界来表示人类的地位与作用，以及人与自然环境之间的相互作用、相互影响。 那么，地球表层系统是地球表层无机界、有机界与人文界相互作用、相互影响而构成的一个系统。第第三三章章地球表层系统的组成地球表层系统的组成三 态地球表层系统的组成地球表层系统的组成第第三三章章固、液、气三态转化过程中，实现物质循环、能量传递和转化地球表层环境（系统）的结构地球表层环境（系统）的结构(*)不不
25、同同空空间间尺尺度度的的环环境境系系统统在在空空间间上上相相互互交交叉叉、叠叠置置，并并且且相相互互联系、相互作用。因此是多级嵌套联系、相互作用。因此是多级嵌套。1.垂直分层垂直分层垂直分层现象非常明显：从地核、地幔、地壳，到水圈、大气圈垂直分层现象非常明显：从地核、地幔、地壳，到水圈、大气圈等；大气圈又可分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。等；大气圈又可分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。2.水平分异水平分异所谓水平分异，就是指在水平分布方面的差异与变化所谓水平分异，就是指在水平分布方面的差异与变化。3.立体交叉立体交叉组成地表环境的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈，不是绝然分开组成
26、地表环境的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈，不是绝然分开的，而是相互交叉、相互渗透，在空间上构成了一个立体交叉的结的，而是相互交叉、相互渗透，在空间上构成了一个立体交叉的结构。构。4.多级嵌套多级嵌套第第三三章章地球表层系统的功能地球表层系统的功能对于系统来说，一般都具有物质传输、能量流动、信息传递的功能。对于系统来说，一般都具有物质传输、能量流动、信息传递的功能。垂垂直直方方向向上上，各各个个圈圈层层之之间间、各各个个圈圈层层内内部部的的各各个个次次级级层层次次之之间间，都都可可能能存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。水水平平方方向向上上，大大洋洋
27、与与大大陆陆之之间间、大大洋洋与与大大洋洋之之间间、大大陆陆与与大大陆陆之之间间、地地区区与地区之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。与地区之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。生物圈与其他圈层之间也存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。生物圈与其他圈层之间也存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。1.物质传输、能量流动、信息传递物质传输、能量流动、信息传递可可以以通通过过研研究究地地表表系系统统物物质质传传输输、能能量量流流动动和和信信息息传传递递的的过过程程与与规规律律，来来预预测测系系统统的的可可能能变变化化，通通过过改改变变系系统统的的物物质质流流、能能量量流流或
28、或信信息息流流，来来改改变变系系统统的的结结构构与与演演化化的的趋趋势势，从从而而达达到到对对地地表表系系统统进进行行优优化化、调调控控的的目的。目的。2.地球表层系统的可预测、可调控功能地球表层系统的可预测、可调控功能第第三三章章人类与地球表层环境人类与地球表层环境1.1.地球表层环境对人类的作用与影响地球表层环境对人类的作用与影响v地球表层环境的演化与人类的诞生地球表层环境的演化与人类的诞生v人类是地球表层环境发展、演化、分异的产物人类是地球表层环境发展、演化、分异的产物v地球表层环境的区域分异与三大人种的形成地球表层环境的区域分异与三大人种的形成v地球表层环境对人口分布的影响地球表层环境
29、对人口分布的影响v地球表层元素组成与人体健康地球表层元素组成与人体健康v自然灾害对人类的影响自然灾害对人类的影响v地球表层环境对社会发展的影响地球表层环境对社会发展的影响第第三三章章地球表层元素组成与人体健康地球表层元素组成与人体健康第第三三章章地壳岩石中元素平均含量g.g-1人体血液中元素平均含量g.mL-1元素原子序数铬锰铜镁钙铍氢铍氟氟氢铷镉铹镉铹碲铼汞铼汞铅铅钡钡碘锡锡碲碘铷铜绅绅锌铁钙镁钠钠钾钾磷磷铬锰铁人体血液中元素含量均值地壳岩石中元素含量均值2.人类对地球表层环境的作用与影响人类对地球表层环境的作用与影响人类与地球表层环境人类与地球表层环境对环境的污染对环境的污染改变地表环境的
30、结构改变地表环境的结构改变地表环境改变地表环境演化的方向演化的方向改变了地表环改变了地表环境变化的速率境变化的速率改变了地表环境改变了地表环境的物质循环的物质循环改变了地表环改变了地表环境的能量平衡境的能量平衡对资源的消耗与破坏对资源的消耗与破坏人类的影响第第三三章章人类与地球表层环境人类与地球表层环境3.人类与环境的协调发展人类与环境的协调发展 资源、环境、人口资源、环境、人口与可持续发展与可持续发展中国二十一世纪议程中国二十一世纪议程议题议题地理学研究的核心内容地理学研究的核心内容资源的合理利用人与环境的协调发展自然灾害的防治第第三三章章自然地理对象的认知要领物质组成(矿物、岩石种类及其物理、化学性质差异）动力作用（地壳运动、火、水、风、生物)时间（过去、现在、将来）发育过程空间（地下、地表、陆地、海洋.）地理分布、形态与结构特征
