第一章 地 球 思考题 1宇宙中有哪些类型的天体 2地球形状和大小的地理意义 3地球自转的地理意义 4地球公转的地理意义 5地球内部和外部各有哪些圈层 第一章 地 球 第一节 地球和宇宙 第二节 地球的形状和大小 第三节 地球的运动 第四节 地理坐标 第五节 地球的圈层构造 第一节 地球和宇宙 一 宇宙和天体 宇宙是一个巨大无比的物质世界 其中包含 着无数的天体和极其广阔的空间 宇宙中存在着无数的天体 根据天体各自的 特点可分为恒星 行星 卫星 流星 彗 星 星云等类 恒星质量很大且能发光 凭肉眼能看到的天体 天 体中99 以上都是恒星 行星自已不发光 质量也远较恒星小 并且绕恒星 运动 地球便是绕着太阳运动的行星之一 卫星质量比行星更小 绕行星运动 并随着行星绕 恒星运动 流星的质量更小 也不发光 流星在行星际空间运 行 当接近地球 受到引力作用时 可以改变轨道 甚至陨落 彗星是一种很小的 但具有特殊外表和轨道的天休 星云是一种云雾状的天体 较松散的 人们常把光年作为量度天体距离的单位 光年 光在一年中传播的距离 94600 108km 现有的仪器已经能够观察到远离地球130亿光年 的空间 星系 数十亿到上千亿个恒星的集合体 银河系是一个旋转着的扁平体 其直径约为10 104光年 中心厚度约10000光年 其余部分厚 度约1000光年 星系群 星系成对或成群的聚集状态 星系团 几百个到几千个星系的集团 总星系 已知的宇宙总体称为总星系 二 太阳和太阳系 银河系包含15 00 108颗恒星 太阳只是其中之一 并以250km S的速度绕银心运动 大约2 5 108 年 绕行一周 太阳是一个炽热的发光球 它的内部不断进行着巨 大的热核反应 太阳表面温度高达6000K 中心温度 更高达1500 104度 太阳直径相当于地球直径的109 倍 表面积约为地球的12000倍 体积约为地球的 130 104倍 质量相当于地球的3 33 104倍 太阳系包括8个大行星 水星 金星 地球 火 星 木星 土星 天王星 海王星 50个卫 星 和至少50万个小行星 还有少量彗星 第二节 地球的形状和大小 一 地球的形状和大小 地球应是一个赤道略为隆起 两极略为扁平的椭球 体 它的赤道半径平均为6378 16km 也叫长半径 极半径平均是6356 77km 也叫短半径 平均半 径是6371m 卫星测得 地球的 形状比人们原来所 想像的要复杂得多 地球的形状像个 长得并不均匀的大 鸭梨 北极是梨把 南极是梨眼 高14米 凹进24米 二 地球形状和大小的地理意义 1 地球的巨大质量 使它能够吸引周围的 气体和水 保持一个具有一定质量和厚度的 大气圈 从而使生命存在成为可能 2 地球距离太阳约1 5 108km 这样的距 离不近也不远 因而地球表面接受的太阳辐 射比较适中 使地表的平均温度高于水的冰 点 低于水的沸点 大部分水以液态存在 为生命的孕育创造了条件 3 地球为一不规则旋转椭球体 地球 的形状具有非常重要的地理意义 如 由于黄赤交角的存在 决定了正午 太阳高度角由南 北纬23 26 向两极地 区减小 因此太阳辐射使地表增暖的程 度也按同样的方向降低 从而造成地球 上热量的带状分布和所有与地表热状况 相关的自然现象 如气候 土壤 植被等 的地带性分布 第三节 地球的运动 一 地球的自转 一 地球自转概况 1 地球绕地轴旋转称为地球自转 自转一周的时 间即自转周期 叫做一日 23h56分4秒 2 地球自转速度并不是永远固定不变的 据推测 在地球形成之初 自转周期只有几小时 如距今5亿年前的寒武纪晚期 自转周期为20 8小 时 至泥盆纪增至21 6小时 石炭纪21 8小时始新 世23 7小时 目前为24小时 3 地球自转速度并不是一直变慢 也有以变快为主 的阶段 但减慢是主要趋势 而减慢的原因是多种多 样的 原因 了解 潮汛与地壳摩擦产生阻滞地球自转的力 潮流是自东 向西 太阳活动的影响和地球膨胀 比重大的物质向地心集中 加快自转 火山爆发 岩浆活动 使地幔物质流向地表 4 地球自转的季节变化 每年3 4月 自转速度最慢 8月最快 但季节性日长 变化不超过0 3 0 6毫秒 自转的季节性变化可能与纬向风速 洋流和冰雪分布 的季节变化有密切关系 二 地球自转的意义 1 地球自转产生了昼夜更替现象 昼夜更替的意义 由于地球自转 且自转周期不 长 一个太阳日 24h 这就使地面白昼不至过 分炎热 黑夜不至过分寒冷 从而保证了地球上生 命有机体的生存和发展 2 不同地方产生不同地方时 地方时产生的原理 由于地球的自转 每24小时 自转一周 所以地球上 经度相差15度的地方 时 间相差1小时 为使用上的方便 国际上将不同的 地方时统一划分为24个时区 3 物体水平运动的方向产生偏向 物体水平运动的偏向规律 面向运动物体前端 北半球向右偏 南半球向左偏 赤道由于经线 平行运动物体不偏 4 对地球形状的影响 由于地球自转产生的惯性离心力 分别分解为一 个垂直于地表方向的力和另一个平行于地表方向 的力 垂直方向的力与重力相抵 而另一个与地 球表面平行的力使地表物质从两极向赤道方向挤 压 使得地球由两极向赤道方向膨胀 成为目前 略扁的旋转椭球体的形状 二 地球的公转 一 地球公转概况 地球公转的平均周期是恒星年 1恒星年 365日6 时9分9 5秒 而我们通常所说的回归年是指地球 从这一次春分日到下次春分日的平均时间间隔 比1恒星年略短一些 1回归年 365日5时48分 45 6秒 阳历把1年定为365日 所余的时间约每四年积累 成一天 加在能被4除尽的公历年份的2月份里 如1992 1996年 但不能被400除尽的百年数则 不加 加天的年叫闰年 农历把一年定为354日或355日 所余的时间约每 三年积累成一个月 加在某一年里 闰月 地球绕太阳公转 的轨道面叫做黄 道面 黄道面与 地球赤道面之间 存在着一定的夹 角 这个夹角叫做 黄赤交角 现在 的黄赤交角是 23 26 二 地球公转的意义 1 导致正午太阳高度角的变化 黄赤交角的存在意义 是使地球在绕日 公转中太阳直射点在南北回归线之间移 动 从而引起各地正午太阳高度的变化 太阳高度角的定义 正午太阳高度角变化的规律 春秋二分 由于太阳直射赤道 赤道正午 太阳高度角为90度 太阳高度角由赤道向 南北两方降低 夏至日 太阳直射北回归线 北回归线上 正午太阳高度角为90度 太阳高度角由北 回归线向南北两方降低 冬至日 太阳直射南回归线 南回归线上 正午太阳高度角为90度 太阳高度角由南 回归线向南北两方降低 2 导致昼夜长短的变化 北半球自春分日至秋分日 太阳直射点在北半球移 动 北半球各地昼长于夜 纬度越高昼越长夜越短 夏至日这一天 北半球达到昼最长夜最短 北极圈 以北到处出现极昼现象 南半球相反 北半球自秋分到次年春分 太阳直射点在南半球移 动 北半球各地昼短夜长 纬度越高夜越长昼越短 冬至日这一天 北半球达到昼最短夜最长 北极圈 以北到处出现极夜现象 南半球相反 每年春分日和秋分日 太阳直射赤道 全球各地昼 夜等长 各为12小时 赤道上各地终年昼夜等长 北半球春分日 秋分日 北半球夏至日 北半球冬至日 3 导致五带的形成 热量带 由于地球的公转造成了空间上不同纬度地区各地 昼夜长短 正午太阳高度的变化 从而使地球上 不同地区在同一时间拥有不同的热量 形成不同 的热量带 4 形成四季更替 由于黄赤交角的存在 地球在以一年为时间的 公转中 不同的时间有不同的太阳高度角和不同 的昼夜长短 因此在同一地点不同的时间 地球 上有热量多少的差异 也就是出现了冷暖的时间 差异 当太阳光直射北半球 北半球就处于夏季 南半 球就是冬季 当太阳光直射南半球 北半球就处 于冬季 南半球处于夏季 第四节 地理坐标 一 纬线与纬度 纬线 垂直于地轴并与赤道面相平行的面与 地球表面相交的圆 纬度 任一地的纬度 就是该地铅垂线对赤道 面的夹角 赤道纬度为 0度 由赤道向两极 各分为90度 北半球的 称北纬 南半球的称南 纬 二 经线与经度 所有通过地轴的平面 都和地球表面相交而成为 圆 这就是经线网 经过伦敦格林尼治天文台的经线为本初子午线 零度经线 由此向东和向西 各分180度 称为 东经和西经 东半球 20 W向东到160 E 由经线和纬线构成的经纬网 是地理坐标的基础 第五节 地球的圈层构造 一 地球的圈层分化 原始地球是接近均质的物体没有明显的分层现象 后来随着放射元素的辐射能量在地球内部积累 使 温度升高 物质出现可塑性 加上重力作用 物质 发生分异 形成了圈层构造 1 温度升高使铁元素熔化 流入地心形成地核 同时伴随大规模的化学分离 最后形成地核 地幔 和地壳 2 分化过程中地球内部经过脱气 形成原始大气 圈 地球原始大气主要由二氧化碳 一氧化碳 甲 烷和氨组成 3 微生物出现后 即开始破坏岩石中的含氮化合 物 并将氨释放到大气中 待到绿色植物出现 植 物在光合作用中放出的游离氧对原始大气发生缓慢 的氧化作用 使一氧化碳变为二氧化碳 甲烷变为 水汽和二氧化碳 氨变为水汽和氮 光合作用继续 进行氧气又从二氧化碳中逐渐分离出来 最终形成 了以氮和氧为主要成分的现代大气 4 地球上的水主要是从大气中分化出来的 由于 温度逐渐降低以及大气中含有大量尘埃微粒 水汽 便凝结成液态水降落到地面 地球的圈层构造 二 地球的内部构造 地球的内部圈层 地壳地幔 外核 内核 莫霍面 古登堡面 地壳 平均是35Km 地幔 35 2900Km 软流层 在地幔之中 60 250Km 岩石圈在 这层之上 岩浆的来源 地核 2900Km 以下 内核 外核 1 地壳是地球最表面的构造层 地壳和地幔之间以 莫霍面分界 只占地球体积的0 8 根据其性质可 分大陆地壳和大洋地壳 大陆地壳平均厚度为35km 但各地差异很大 我 国青藏高原的地壳厚达65km以上 大陆地壳最表层为风化壳 其余则自上而下分为沉 积岩层 硅铝层和硅镁层 沉积岩层是不连续的 其厚度一般约4 5km 少 数地方可达10km 硅铝层化学成分主要是硅和铝 岩石组成主要为花 岗岩和花岗闪长岩 硅镁层化学成分主要是硅和镁 由玄武岩质的岩石 构成 海洋地壳厚度约5 8km 上部为疏松沉积物 中 部为固结沉积物和玄武岩 下部为硅镁层 地壳体 积仅占地球体积的1 质量只占0 4 2 地幔 位于地核之上的巨厚的硅酸盐圈层 是地 球最重要的组成部分 占地球体积的82 上地幔 35 1000 km 主要由橄榄岩质的超基性 岩石构成 除硅与氧外 铁 镁含量比地壳显著 增加 铝则大大减少 下地幔 1000 2900km 组成物质除硅酸盐 金 属氧化物及硫化物外 显著特点是铁 镍物质大 量增加 软流层 上地幔上部大致在60 250 km深区间 放射性元素大量集中温度超过物质熔点 物质 处于熔融状态成为岩浆的源地 并有软流圈之称 由此发生的岩浆侵入 火山喷发 地震 板块构 造等深刻影响地球表层地理环境 3 地核 位于地下2900km以下 主要由铁 镍等致密物质组成 外地核 外核的深度介于2900km和 5100km之间 温度约为3700 内地核 内核的深度位于5100km以下 温度为4000 4500 研究表明 地核可能仍然影响着地幔的温 度分布 因而也可能间接地控制地球表面 的地质过程 如 近年来发现地球表面的 很多热点就起源于核幔边界 如 地震 火山 温泉等 三 地球的外部构造 外层圈 是指大气圈 水圈 土壤圈和生物圈 不仅它们之间没有严格的界限 而且上与星际空间 下与地壳之间也没有明显的界限 特别是大气的底层 水圈 生物圈 土壤圈以及地 壳 相互渗透 彼此交织在一起 一 大气圈 1 大气圈 空气是地球自然物质组成中最轻的物 质 它包围着固体地球 成为地球最外面的一个圈 层 称为大气圈 2 现代大气的成分 现在大气中氮占总体积的78 09 氧占20 95 氩占0 93 二氧化碳占0 03 以及微量的氖 氦 氙