地球科学概论B第一章宇宙中的地球.ppt

第一章宇宙中的地球,空间探测技术地球的全貌（一个以蓝色为主的、色彩丰富的星球）,天道圜，地道方，圣王法之，所以立上下。,公元前3世纪吕氏春秋日月交替，东升西降，变换有序。如果大地是一个平面，那日月星辰又落到何处呢？板状的大地靠什么依托？大地的另一面又是什么样子？,古希腊人运用逻辑思维方法，率先提出大地是一个圆球的想法。毕达哥拉斯(Pythagoras，前571前497)，亚里士多德(Aristotle，前384前322)把地球摆在他设想的宇宙体系中心。埃拉托色尼(Eratosthenes，前276?前196)，在亚历山大及其南边约920km锡恩的观察，计算出地球的周长为25000英里（4万千米。,张衡(78139年)观测中发现月蚀的阴影边缘总是弧形的，推测大地是圆的。,第一节宇宙,宇宙(universe)“宇”是空间的概念，是无边无际的；“宙”是时间的概念，是无始无终的。宇宙是无限的空间和无限的时间的统一。,（1）宇宙物质的存在形式电磁波星际物质积聚实体：星云、行星、恒星（2）天体：通常将包括星际物质和各种积聚态实体在内的所有宇宙星体称天体。（3）人造天体：,在恒星与恒星之间存在着极其广大的空间，称为星际空间。弥漫于星际空间的极其稀薄的物质称为星际物质。主要的星际物质有两类-星际气体和星际尘埃。,二、天体系统和星系宇宙中的物质是运动的。运动的主要方式是天体按照一定的系统和规律相互吸引和相互绕转，形成不同层次的天体系统。银河系太阳系地月系,三、宇宙的形成演化,BIGBANG大爆炸（比利时G.E.Lematre,1894-1966，1927）,宇宙的全部物质，当初都集中在一个“原始原子”(或称宇宙蛋)里，异常紧密,高温.发生大爆炸，“原始原子”迅速膨胀，逐渐扩展成为我们现在的宇宙,20世纪初，天文学家斯里弗尔（V.M.Slipher,1875-1969),在观测银河系外的仙女座大星云时，取得15个星系的光谱资料，经过研究，发现其中13个正在以每秒几百公里的高速退行，即离开我们愈来愈远。(红移现象),1929年，哈勃(E.P.Hubble,1889-1953),根据观测到的河外星系正在退行的资料，提出：一个星系退行的速度和它与我们(地球)的距离成正比，即离得愈远退行愈快。这个发现说明，我们周围的星系正在四散离开，也可以说我们已知的宇宙正在膨胀。,爱因斯坦(AlbertEinstien,1879-1955)1916年提出广义相对论,演绎出宇宙在膨胀的理论。哈勃的发现被认为是对这些理论的验证。以后天文观测继续有新的发现，证明宇宙在膨胀。曾测到有的河外星系之间，正以每小时250万Km的速度在拉开距离。,怎样证明发生过这样的大爆炸,爆炸形成的宇宙一直在降温，恒星是在降到40000K以下时才开始形成现在测得最老星系的年龄都只有100多亿年，符合这个理论的推断。盖莫夫(G.Gamow，1904-1968)预言：在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波辐射，至今还存在于宇宙空间中，其温度应已降低到只有绝对温度几度。,彭兹亚斯(A.A.Penzias,1933-)威尔逊(R.W.Wilson,1936-),1964年，威尔逊山上一台高灵敏度的射电天文望远镜，在各个方向都测得一种3K的微波背景辐射。大爆炸理论得到了有力的支持。为此得到了1978年的诺贝尔物理学奖,第二节银河系与太阳系一、银河系二、太阳系,一、银河系,一个中心凸出并成旋涡状的圆饼银球，直径约1.63万光年，其核心称为银核，恒星密集银盘，银球周围较为明亮的部分，展布如盘，表现为若干旋臂。银盘直径近10万光年，厚约1万光年太阳系位于银盘的一侧，距银河系的中心尚有2.70.33万光年之遥。,银河系的所有天体大体顺着银道面绕核心作飞快的旋转运动(自转)。银河系自转不同于固体转动，银盘内从中心到边缘的不同地方自转的角速度不同。太阳附近银河系自转角速度为0.0053a，线速度为250km/s。太阳公转一周的时间约为2.65亿a。,太阳一方面大体沿银道面作公转，同时还进行着往返于银道面两侧的波状位移(0.33亿a)。,二太阳系,8个大行星66颗卫星1万多颗小行星数以亿计的彗星和流星以及弥漫在看起来一无所有的空间中的星际物质。,在太阳系内，由于接受的太阳辐射多，温度高，轻的气体被辐射到远处，散失到太阳系的外部远处构成类木行星近太阳的地区（水星、金星、地球和火星），以尘埃中的固体物质为主，化学组成和原来的星云有显著的不同（铁、硅、镁、氧为主）近处构成类地行星,开普勒（JohannesKepler，15711630）,行星运动的三条定律：行星都是沿“椭圆形”轨道围绕太阳旋转的行星轨道都位于同一个好像圆盘的“平面”（黄道面）上，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积行星轨道平均半径（以地球与太阳的距离为1）的三次方与公转周期（以地球年为单位）的平方相等,开普勒（JohannesKepler，15711630）,行星运动的三条定律：行星都是沿“椭圆形”轨道围绕太阳旋转的行星轨道都位于同一个好像圆盘的“平面”（黄道面）上，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积行星轨道平均半径（以地球与太阳的距离为1）的三次方与公转周期（以地球年为单位）的平方相等,太阳系行星公转周期,哈雷慧星（1986）（2061）,25万年前，重约7万吨的陨石，以每小时约6.9万千米的速度撞入地球，在美国亚利那州的沙漠上留一个丑陋疤痕巴林杰陨石坑。陨石本身在这个过程中粉碎了是陨石坑宽1264米，深174米，是世界上最大的撞击陨石坑。撞入地面。其爆炸的能量可能是毁掉日本广岛市的原了弹的40倍。,第三节地月系,一地月系地球和月球在引力作用下组成一个双天体系统地月系。月球绕地球旋转（公转）,月球直径约为地球的1/4，质量约为地球的1/81。月球绕地球旋转（公转）（白道面），其旋转的角速度为33/h,线速度约1km/s，旋转一周的时间为27.32d。月球也有自转，其自转周期等于绕地球公转的周期，因而月球总是以同一面朝向地球。,发生日食的条件：日月相合于黄白交线,发生月食的条件：日月相冲于黄白交线,2001年6月21日非洲日全食,二、地月系的运动,到太阳的平均距离约为1.496108km(1个天文单位)。地球绕太阳公转的角速度平均为5908d,线速度约为30km/s,公转一周时间平均约为365.256d。地球绕自己的极轴自转的角速度约为15/h（或15min、15s），赤道处的线速度为465ms，自转一周的时间为23小时56分4秒。,地球的自转速度在减慢,现今：一天23h56min4s,一年365.256d,4亿年前：一天21.5h,一年405d,2亿年前：一天23h，一年385d,每一百年减慢0.002s,地球公转轨道偏心率周期：10万年,黄赤交角的变化周期：4.1万年,第四节地球的形态一、地球的形状与大小二、地球的表面形态,一、地球的形状与大小地球形状是指大地水准面所圈闭的形状。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。地球的整体形状十分接近一个扁率非常小的旋转椭球体（即扁球体）。,赤道半径6378.37km两极半径6356.752km平均半径6371.012km扁率1/298.257赤道周长40075.7km子午线周长40008.08km表面积5.101108km2体积10832108km3,数字地球,二、地球的表面形态地球表面分为陆地和海洋两大部分。陆地面积占29.2；海洋面积占70.8。65以上的陆地集中在北半球，并多在北端与其它大陆相连。大洋间相互沟通。,地表的最高点珠穆朗玛峰，海拔8844.43m；最低点位于太平洋西侧的马里亚纳海沟，在海面以下11034m；地表最大垂直起伏约20km。陆地的平均高度为875m，海洋的平均深度为3729m。,8844m,地表有二级面积较大、起伏较小的台阶：（1）海洋的大洋盆地（深40005000m），占地球总面积的22.6；（2）大陆上低于1000m的平原、丘陵和低山，占地球总面积的20.8。,8844m,（一）、陆地地形特征陆地地形特征按照高程和起伏可分为:山地、丘陵(500m)、平原(200m)、高原(500m)和盆地等类型。,中国大陆地形,(二)、海底地形特征,海洋环境：滨海、浅海、半深海和深海。,洋底地形：大陆架、大陆坡、大陆基、深海盆地、洋脊、海沟。,海沟：深度比相邻海底深2000米以上，两岸较陡的狭长深海洼地,大陆边缘,大陆与深海洋盆的过渡地带大西洋型：大陆架、大陆坡、大陆基太平洋型：大陆架、大陆坡、海沟,太平洋型大陆边缘,大西洋型大陆边缘,洋(中)脊面积：占海洋面积的