1,第六章地球的物理特征及演化,2,嫦娥三号及玉兔月球车登月视频,3,第一节 地球的现状第二节 地球的形成与演化,4,思考题,1、地球是一个扁球体，经线圈的曲率如何变化，纬差一定哪里的经线长些？ 2、简述大地水准面起伏的成因与规律 3、试述地球圈层结构的形成与演化,5,一、地球质量、大小和形状,1、质量 根据万有引力定律测定出地球质量为5.9761027克。,第一节 地球的现状,6,一、地球质量、大小和形状,2、大小 质量5.9761024 kg，赤道半径6,378.14 km，平均密度5.515 gm/cm3 3、形状 地球赤道是一个近椭圆，可认为地球是一个三轴椭圆球体，或精确些表述为地球是一个不规则的扁球体。,7,地球的形状,我国春秋时期，“天圆地方说”（盖天说） 东汉张衡，浑天仪大地是球体,8,9,10,11,人类对地球形状的认识 （一）地球是一个球体(第一近似形状) 1、依据: 在高处看海面是球状弯曲。 太阳高度角因纬度而异。 月食时地影投在月面上呈圆形。 2、证明麦哲伦环球航行 3、成因: 天体物质的刚度屈服于自引 球形是最低位能状态。 （二）地球是一个扁球体(第二近似形状) 1、依据1670年法国人发现每度经线越北越长。 2、解释地球是一个扁球体,赤道曲率大,两极曲率小。,西班牙的撒鲁卡港,1519.9.20 出发1522.9.06 回来,质量大密度大,12,1999.7.28 在怀俄明州拍到的月偏食,13,麦哲伦 （1480-1521年）,1866年在菲律宾修建的麦哲伦纪念碑,14,1519年9月20日从西班牙的撒鲁卡港出发，用70天横渡大西洋。,1520年8月底到达南美洲火地岛。,用100多天横渡太平洋1521年3月到达菲律宾。,1522年9月6日回到西班牙，整个船队只剩22人。,15,麦哲伦在协助宿务岛头领攻打马克坦岛于1521年4月21日战死死于菲律宾。,拉普拉普纪念碑 在菲律宾马克坦岛上竖立的民族英雄纪念碑。,16,土豆状的火卫二,17,小 行 星,18,小行星系统,19,2、解释地球是一个扁球体,赤道曲率大,两极曲率小。,3、成因地球自转的惯性离心力使之变扁。,惯性离心力F= mV2/R,a,b,赤道半径 a=6378.140公里,极地半径 b=6356.755公里,4、扁球体的理论形状(参考扁球体),r =a(1- e Sin2),r 某地的地心距,a 赤道半径,离心率e=1/298.25, 纬度,（三）地球是一个不规则的扁球体(第三近似形状),F,f1,f2,N,S,1、大地水准面假想的全球性的静止海平面。,此面理论上存在并可测,在数学上：大地水准面平均海平面,在物理上：大地水准面等位势面,20,2、大地水准面的平均形状(经向),北极上凸 19米,南极下凹 26米,3、不规则的成因地球密度不均匀,4、起伏规律：, 洋壳密度大水准面上凸。, 陆壳密度小水准面下凹。,上 凸,下 凹,赤 道,南半球洋多,北半球陆多,21,(四)与地球形状有关的三种纬度,1、地心纬度地面某点和地心的连线与赤道平面的夹角。,2、大地纬度参考扁球面某点的法线与赤道平面的夹角。,赤 道,3、天文纬度(地理纬度)某地铅垂线(大地水准面的法线)与赤道平面的夹角。,4、三种纬度的差值：,大地纬度与地理纬度差值甚小(1.52)一般不加以区分。, 地心纬度与地理纬度差值较大(在中纬度差值达1132 )。,22,大地水准面,重力等位面,地球物理表面,大地体,23,24,二、地球的重力及其特征,通俗地说，地球上的任何质点，既受到地球引力作用，又受到地球自转所产生的惯性离心力的影响。这两个力的方向和大小是互不相同的，两者的合力，称为重力。在精度要求不高的情况下，地球的重力基本是地球引力。 地面重力不仅因纬度而不同，还因地点而不同。某些地点的重力大小，同所在地区的正常值比较起来，存在着明显的差异，称为重力异常。其原因是由于地内物质分布不均，往往同地质构造和矿床的存在联系。,25,三、地球的磁场及辐射带,地球是一个磁化球体，地球和近地空间都存在磁场，有磁力线，有南、北两个磁极，连结南北两磁极的直线称为地磁轴。现代磁北极位于北半球高纬地区，地磁轴与地球自转轴并不重合，有11多的交角。,26,三、地球的磁场及辐射带,由于地球不是均匀的磁化球体，个别地区的地磁要素的量值，可以大大不同于周围地区的正常数值，这种现象，称为地磁异常。,27,三、地球的磁场及辐射带,在高空太阳风的影响下，地磁场的磁力线都向后弯曲，在朝太阳方向的最前沿形成一个包层，在背太阳方向延伸到很远的空间，这个被太阳风包围的、彗星状的地磁场区域叫做地球磁层。,28,四、地球结构及其特征,1、圈层结构 地球是一个非均质体，内、外部具有分层结构，各层物质的成分、密度、温度各不相同。即地球结构的第一个重要特点，就是地球物质分布形成同心圈层，这种以地心为中心的若干球形圈层所组成的圈层结构的特点是地球长期运动和物质分异的结果，是一种全局性特征。表现为地球内部由里向外分为地核、地幔和地壳；地球的外部主要有岩石圈、水圈、大气圈、生物圈，还有磁场层。,29,四、地球结构及其特征,30,四、地球结构及其特征,2、地球的内部结构 了解地球内部主要是通过体波在地球内部不同深度地带的传播特点、传播速度来划分的。根据地内三大不连续面，把地球内部分成三个圈层，即地核、地幔和地壳。各层物质的成分、密度、温度是不同的。地震波波速一般随深度增大而增加，而且这种随深度的增加通常是逐渐而缓慢的。,31,四、地球结构及其特征,32,1、内部结构的发现科学家通过地震波传播速度和方向的改变，先后发现地球内部的密度或物态不连续介面。,莫霍面由南莫霍洛维奇于1909年发现。,古登堡面由美古登堡于1914年发现。,莱曼面由丹地震学家莱曼女士1936年发现。,2、地球内部结构,地壳：平均厚度24.4km,陆壳33km洋壳7.3km,地幔,地幔,上地幔厚1000km（橄榄岩）,下地幔厚1900km（镁、铁金属氧化物）,地核 （镍、铁）,外核厚2250km（液态）,地核,内核厚1130km（固态）,33,四、地球结构及其特征,3、地球的表面结构 地球水圈的主要部分“海洋”和地壳露出水面的部分“陆地”构成表面的基本轮廓，即海陆分布是地球表面结构的基本形态。,34,地球圈层结构的形成与演化,1、地球圈层形成的条件,地球必须具有足够的质量以保住气体包层和液态水。,地球内部必须积聚足够的热能（核能、位能）使内部物质熔融或极具可塑性完成重力分异。,2、地球内部圈层的形成,当地内温度足够高时（达到熔点），比重大的铁镍流向地心形成地核，比重次之的橄榄岩上浮形成地幔，较轻玄武岩、花岗岩则形成地壳。,3、地球外部圈层的形成,原始大气以氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳为主，植物出现后便演变现今以氮、氧为主的大气,地表水源于火山喷发的岩石结晶水或陨落彗星的固态水，通过海陆水循环不断岩石的盐份带到大海使海水渐渐变咸。,35,五、地球上的生命及成因探讨,1、日地距离与地面温度 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。 2、地球的形状及黄赤交角 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的地带性分布。 3、地球运动及其效应 由于宇宙天体，尤其是太阳与太阳系行星的引力作用，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。这是地球表层环境形成的基础与背景。,36,六、地球的危机及防范,来自太阳的高能带电粒子流与地球磁场作用，地球磁场俘获了来自太阳的部分带电物质，粒子沿着磁力线作螺旋运动，其中有许多粒子可由地球极区上空向地表运动。 太阳的演化后期对地球有影响，宇宙小天体，尤其是近地小行星、彗星对地球有潜在威胁，人类不能掉以轻心。 人类面对地理环境恶化问题（如温室效应加剧、土地沙漠化，酸雨，水体污染、空气污染、能源危机、臭氧洞出现、野生生物惨遭危害或灭绝等）一定要遏制。 保护现在地球环境势在必行，在开发利用地球资源的同时要可持续发展的观点。,37,一、太阳系的形成与演化的主要假说,1、二十世纪的各种星云说 灾变说：认为行星物质是因某一偶然的巨变事件从太阳中分出的。 俘获说：认为太阳从恒星际空间俘获物质形成原始星云，后来星云演变成行星。 共同形成说：认为整个太阳系所有天体都是由同一个原始星云形成的。,第二节 地球的形成与演化,38,一、太阳系的形成与演化的主要假说,2、康德和拉普拉斯星云说 太阳系所有天体都是由同一原始星云按照客观规律逐步演变形成的。,39,一、太阳系的形成与演化的主要假说,3、戴文赛关于太阳系起源的学说,原始星云的收缩和扁化,星云盘的垂直截面,行星形成示意,40,二、地球的形成和演化,1、从地球的演化进程来看 行星地球的演化受太阳这颗恒星演化的影响。作为恒星的太阳目前正处在中壮年时期，太阳正常发光、发热从现在起至少还有50亿年的时间。一旦太阳演化到晚年红巨星阶段，可能就要占据地球的轨道，那是地球也将走向晚年。 原始地球形成后，就处于不断的运动发展中，而发展表现在时间上有阶段性，空间上有地域性。,41,二、地球的形成和演化,2、地球年龄的估算 现在科学界所公认的测定地球年龄的方法是放射性同位素半衰期法。其方法是测定古老岩石中放射性衰变的母元素和一些子元素的含量关系来推断地球的年龄。用这种方法测定地球上最古老的岩石得到的地球的年龄约是38-39亿年。现在科学界所认为的地球年龄45.4亿年实际上是从太阳系中的最古老的陨石年龄推断的。,42,二、地球的形成和演化,地球演化的地质年代确定主要有三种方法 利用同位素测定获得地球物质形成的绝对年龄； 利用沉积成因的岩石中的古生物演化特征，确定沉积地层形成的相对时间； 利用地层叠置关系和各种地质、构造交切关系确定相对时间顺序。,43,二、地球的形成和演化,3、大陆漂移和板块构造 薄薄地壳下面的一层仍旧被放射性衰变持续地加热。衰变产生的热量不足以把所有的物质完全熔化，但也使它们不能完全成为固体，可以称为“塑性层”。塑性层上面的固体层称为“岩石圈”，岩石圈破碎成板块漂浮在塑性层上。 因为板块是漂浮着、慢慢地移动。在它们移动的同时，又带着大陆一起运动，所以可以称这种运动为“大陆漂移”或“板块构造（活动）” 。,44,二、地球的形成和演化,45,二、地球的形成和演化,地球是永恒发展的，是运动而不是静止的，其发展是有规律的。从而，地球演化既是可以认识，又是可以预测的。板块构造理论提到的岩石层板块之间的相对运动导致大洋启闭与大陆离合，从而在时间上和空间上出现的阶段性和地域性的地质演化史。岩石层板块的运动机制有如传送带，新的岩石层产生于洋脊，老的岩石层消亡于海沟，表现出新陈代谢的演化旋回。所以，研究地球必须在运动中对其加以考察和认识。,