地球概论(_第三版)第六章习题参考答案.doc

P168复习与思考第六章 （地球的结构和物理性质） 参考答案1 什么是大地水准面？人们怎样知道地面不是平面而是曲面？又怎样知道地球是一个球体？答：大地水准面：以某种假想的方式，把静止的海面“延伸”到陆地低下，形城一个全球性的封闭曲面； 人们通过观察发现地球是曲面，如登高可以望远；观看远方驶近的船只总是先见船桅杆后见船体；北极星地面高度，越往北，北极星越高；老人星（南天极附近）我国南边的地方才看见。麦哲伦的环球航行，用事实证明大地是一个封闭曲面。宇航员在太空真切地看到地球是个球体。 近代测量表明地面各部分有大致相同的曲率，每度都在111KM左右，说明地球是个球体。2 地球为什么会成为扁球体？比较地理纬度和地心纬度，为什么地理纬度大于地心纬度？为什么两种纬度的差值，伊南北纬45为最大？答：在自转的地球上，每一质点的圆周运动的中心都在地轴上，惯性离心力（F）的方向都垂直并背离地轴。把F分解为垂直和水平方向的两个力，水平分力（f）都指向赤道。正是在指向赤道的力f的作用下，地球物质有向赤道聚集的趋势，使得地球形成扁球体； 由于地球是个扁球体，其经线曲率自赤道向两极减小，（地理纬度的线不一定过地心）所以一地的地理纬度总是大于地心纬度，在赤道处两者相等为零；由于经线曲率自赤道向两极减小，南北纬45是两种纬度间差值持续增大的重点，又是持续减小的起点，于是在那里出现极大值。3 什么是参考扁球体？打的水准面的各部分怎样地偏离参考扁球体？为什么笼统地说“地球的形状像梨”是不确切的？答： 参考扁球体：具有扁球体的严格规则，而其形状和大小又十分迫近大地水准面；说它是参考“扁球体”因为它是严格的扁球体，说它是“参考”扁球体，因为它代表了地球形状的基本方面。 北半球高纬地区和南半球低纬地区，大地水准面高出参考扁球体；北半球低纬地区和南半球高纬地区，大地水准面稍低于参考扁球体；北极的大地水准面高出参考扁球体约10米，而南极的大地水准面低于参考扁球体约30米。 不确切的“梨形地球”：1大地水准面对于参考扁球体的偏离，忽视了扁球体的“扁”和赤道半径与极半径近21Km的巨大差异；2过分夸大了南北极间40米差值的比例尺。P177复习与思考1比较面波和体波，纵波和横波，为什么地震波的传播能够反映地球的内部结构？答：地震波是一种弹性波，分为体波和面波：体波在地球内部自震源向全球传播，就像灯光照亮室内各个角落一样；面波沿地球表面自震中向四周传播。 体波又分为纵波（P）和横波（S）：纵波（P）是一种压缩波，是质点以波的传播方向往复运动，使介质发生周期性的压缩和膨胀。打个比方，可以把介质的张驰想象为手风琴的一张一合的运动。这样的震波能在任何介质中传播。横波（S）是一种剪切波，是物质质点垂直于波的传播方向振动，使介质发生周期性的变形。如同我们所熟悉的蛇行那样。抖动一条绳子所产生的波类似S波，它使介质发生周期性变形。这种波不能通过液体和气体介质。（这种波左右摇摆） 地震波的传播速度因地内物质的弹性和密度而不同，所以能反映地球内部的结构。2 地球内部分为哪些圈层？它们之间有哪些重要的界面？在这些界面上，地震波发生怎样的变化？地震波的影区是怎样形成的？怎么知道地壳和地幔是固体？外核是液体，而内核是固体？答：地球内部的圈层：地壳、地幔、地核（外核和内核）。地壳和地幔之间，在地面以下20-30Km为莫霍面，在那里纵波（P）和横波（S）的波速急剧升高；地幔和地核之间约2900Km处为古登堡面在那里纵波（P）波速急剧下降，横波（S）消失；外核和内核之间约5100Km为利曼面在那里纵波（P）波速急剧加速，横波（S）又出现。 地幔和地核之间的古登堡面，在那里纵波（P）波速急剧减速并急剧改变前进方向，以致纵波无法到达地面形成P波影区。S波在这个界面消失，以致地面形成S波影区。根据地震波在底层中的传播特点，P波在固体中的速度大于液体中的速度及S波在液体中速度为零，可以推断地曼、地壳是固体，地曼距地面200Km处为一软流圈，外核是液体，内核实固体。3说明地球表面海陆分布大势；水半球和陆半球的特征各是什么？答：地表的海洋面积为3.61108Km2，占地球表面积70.8%，陆地占29.2%。地球总体是海洋包围陆地。 地球上划分海洋和陆地最集中的两个半球为水半球和陆半球。水半球：海洋面积为89%，陆地面积为11%；陆半球：海洋面积为53%，陆地面积为47%。4大陆轮廓和海底结构各有些什么特征？ 答：大陆轮廓：大多北宽南窄，形如倒三角；较大岛屿大多位于大陆东岸； 大陆东岸岛屿多且有系列岛弧分布；大西洋两岸轮廓十分相似； 大陆东西边缘多有隆起的高山，中部有低陷的平原。 海底结构：1在大洋边缘有一海陆过度带，深度和坡度都很小的大陆架。2在大陆架向深海的一方，有一深度不大而坡度较大的大陆坡。3大陆架和海盆之间是海盆，海盆较平坦，也有隆起和深陷的部分分别叫海岭和海沟。世界各大洋的洋底，都贯穿一条高大的海岭，彼此首尾相接连绵不绝，称为洋中脊。P189复习与思考 1什么是地磁要素？什么是偶极磁场和非偶极磁场？简单说明偶极磁场的地磁要素的分布？什么是地磁异常？什么是地球磁层和辐射带？答：地磁要素：是描述地磁物理特征的各个物理量，如磁场强度、磁偏角等； 偶极磁场是地球的基本磁场，它是全球性的对称磁场，在地球总磁场中占80%。非偶极磁场是地球的变化磁场，在地球总磁场中占20%。 偶极磁场的分布：地磁南北两极是互为对蹠点。地磁赤道是距南北两极各为900的大圆，磁场强度和磁偏角都随地磁纬度的增大而增大。地磁赤道上地磁强度最小，磁偏角为00，在两极地磁强度最大，磁偏角为900 。 地磁异常：指地球个别地区的地磁要素的量值可以大大地不同于它周围地区的正常数值。地球磁层：指地球磁场在太阳风中“挖”出一个口袋形的空洞。P180 辐射带：指一部分进入地球磁层的高能粒子被地球磁场禁锢在距地表一定距离的范围区内。2地球内部物质密度怎样随深度而变化？为什么在2900KM深处，密度陡然升高？答：地球内部随着深度的增加密度也在增大，在2900Km处地核的密度远高于地幔密度，二者之间有明显的不连续面，所以密度陡然升高。可能是由于地核是由密度较大的铁、镍物质组成有关。3重力是什么？地面重力怎样因为度而不同？地球内部重力怎样随深度而变化？为什么在2900KM深处，重力达到极大值？答：重力是物体由于受到地球的吸引力和地球自转所产生的惯性离心力的合力。地面的重力随纬度的增加而增大。从地面到地下2900Km深处重力随深度增加而增大，从2900Km深处到地心重力急剧减小，在地球质心处重力为零。 因为地幔和地壳的密度较低，以致质量减小的影响要比距离的影响要小些，而从2900Km深处到地心重力急剧减小，是因为地核的密度较大，以致质量减小的影响要远比距离的影响要大。4地球内部的压力随深度增加而增加，为什么接近地面和地心的层次压力增加较慢，而中间层次压力增加较快？答： 这是因为近地面的层次，物质的密度很低而重力很大；近地心的层次物质的密度很高但重力很小。而这二者之间物质密度既高，且重力又大。5地球内部温度怎样随深度而变化？为什么叫地温梯度？它怎样随深度而变化？答：地球内部的温度随着深度的增加而增大。地温梯度指地内温度随深度而增加的速度。 地球内部的温度随着深度的增加而增大，地心是全球最高温度所在；温度随着深度的增加的速度，随深度增加而降低，在地壳表层，地温梯度很大，可达30/Km,进入地幔后，温度随深度而增加的势头大为减弱，到了地核地温梯度已很小。6地幔（固体）和外核（液体）的对比，外核（液体）和内核（固体）的对比，为地内温度的探索提供了什么重要线索？怎样知道地球内部有增温过程，而又不会全部熔化的历史？ 地幔是固体，外核是液体。在2900Km深度界面的主要是熔点变化的结果，地幔和地核之间的温度随深度的增加不会很快的，但是地幔的硅酸盐物质熔点较高而地核的铁、镍物质熔点较低，造成地幔是固体，外核是液体；外核是液体而内核是固体。在地核内压力随着温度的增加物质的熔点随着升高，同时温度也是升高的，但是熔点的升高比温度升高的要快。 地球内部放射性元素所产生的能量的速率高于从地球内部到达地面