第3章+地球的物理性质.ppt

,地球科学概论,旅游与环境学院,自然灾害与减灾,绪论,地球的起源与演化,地球的物理性质,地球的圈层,板块运动与地质作用,大气圈,水圈,地表形态,生物圈,地球环境及其变迁,自然资源及其利用,主讲：魏秀国,xgwei2007,地球的物理性质,地球科学概论,第3章,地球的密度和弹性,地球的重力场,地球的磁场,地球的能量与地震,地球密度,地球质量：5.94721024t,地球的平均密度：5.516g/cm3,实际测量却表明，在地表出露的岩石中，砂岩、页岩、石灰岩等沉积岩的平均密度为2.6g/cm3，花岗岩的密度为2.85g/cm3，都远小于地球的平均密度。,第三章地球的物理性质,地球科学概论,地球密度的测量与分布,地震波速度的大小与传播时介质的密度和弹性有关。,地球科学概论,地球密度的分布(P61),随着深度增加，地球的密度也随之逐步增大。但密度的增大随深度的不同并非是均匀变化的，除了图中未能表示的地壳与地幔的分界（约36km左右）外，可看到三个明显的突变处，即670km处从3.99g/cm3跃升至4.39g/cm3，成为上、下地幔的分界；2891km处从5.57g/cm3跃升至9.90g/cm3，地幔和地核的分界面；5150km处则由12.17g/cm3变为12.75g/cm3，由此确定了内、外地核的分界位置。,地球科学概论,固体潮与地球的弹性,固体潮：弹性地球在日月引潮力的作用下发生的弹性变形。,地球塑性变形,地球在其自转的过程中，逐渐演化成为一个旋转椭球体并保持下来，这表明看似刚体的地球实际上存在着永久性的塑性变形。,地球科学概论,岩石的褶皱变形,地球科学概论,岩石的褶皱变形,潮汐的影响,海洋潮汐和固体潮汐的存在，不仅使地球的整体形态发生变化，而且不断影响着地球的自转过程和运动规律。一方面，月球的吸积作用使地球自转轴的方向发生偏移，另一方面，日、月潮汐引起的摩擦力使地球的自转速率越来越慢。在遥远的将来，地球和月球的转速还会进一步减慢，直到逼近以48天为周期的极限自转状态。,第三章地球的物理性质,地球科学概论,地球的振荡,由于具有弹性，地球作为一个整体在受激后能够产生无穷多种振型的自由振荡。(P63),钱德勒摆动(P64),地球科学概论,地球的粘性,第三章地球的物理性质,从理论上讲，在一个完全弹性体中应该没有能量的损耗。因此，地震时除了面波因扩展而发生的几何衰减外，其他类型的地震波应该没有运动衰减。这样地球如果一旦发生某种形式的振荡，也就应该永远继续下去。但这一分析结果与观察事实相矛盾，表明地球有一定的衰减存在，并非是一个完全的弹性体。,地球科学概论,地球的重力,地球上某处的重力是该处所受到的地心引力与地球自转离心力的合力。,根据牛顿定律G=fm/r2,重力加速度与地球的质量成正比，与半径的平方成反比。因此地表的重力随着纬度值的增大而增加。测量表明，赤道海平面上的重力加速度为978.0318cm/s2，两极地区为983.2177cm/s2。后者比前者增加了0.53。同理，地表的重力加速度还随着海拔高度的增大而减小，两者之间呈反比关系。海拔高程每升高1km，重力加速度就减少31cm/s2。,地球科学概论,重力异常,地球的地面起伏甚大，内部的物质密度分布也极不均匀，在结构上还存在着显著差异，这些都使得实测的重力值与理论值之间有明显的偏离，在地学上称之为重力异常。（P65）,地球科学概论,地球科学概论,重力均衡模式,（1854）,（1855）,地壳(重力)均衡,地壳各部分之间建立一种平衡状态的普遍趋势。,地壳单位体积内物质质量越大，沉陷在地幔里的部分也就越深，高原和高山的地壳就要比平原和盆地更深地陷入地幔。,地球科学概论,地球的压力,地球某处的压力是由上覆地球物质的重量产生的静压力。静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密度及重力加速度呈正相关关系。,从地表到地下24km，压力从1105Pa增加到0.6109Pa；670km处，压力增大到24109Pa；到2891km时，压力增大到约136109Pa；最后，在6371km即地心处，压力会上升到最大值364109Pa。,地球科学概论,地球的磁场,地磁场：地磁力线分布的空间。,磁偏角：由磁针指示的磁子午线方向与地理子午线之间的夹角。,地球科学概论,地磁场起源的成因假说,地球磁场的成因至今还没有定论。在地球科学上，产生过各种猜测和假说，其中较重要的有三种：铁磁体假说、热电假说和双圆盘发电机假说。P76,第三章地球的物理性质,地球科学概论,磁暴,磁暴是全球范围内地磁场的剧烈扰动，扰动持续时间在十几小时到几十小时之间。地磁场的扰动是由撞击地球的太阳风引起的。磁暴对输电系统可产生破坏作用。近年来最引人注目的磁暴损坏输电系统的事件发生在1989年3月。一个强磁暴使加拿大魁北克的一个巨大电力系统损坏，6百万居民停电达9小时，光是电力损失就达2千万千瓦，直接经济损失约5亿美元。,第三章地球的物理性质,地球科学概论,太阳磁暴,太阳磁暴是太阳因能量增加向空间释放出的大量带电粒子流形成的高速粒子流，以每秒400-800公里的速度闯入太空，会对地球的空间环境产生巨大的冲击。太阳磁暴发生时，包括电力系统、卫星和无线电通讯系统在内的诸多设施将受到严重影响，甚至破坏臭氧层。,地球科学概论,太阳磁暴引起的极光,地球科学概论,地球内部的温度,外热层（变温层）,地球是一个巨大的热库。但从地面向地下深处，地热增温的现象随着深度的改变是不均匀的。地面以下按温度变化的特征可以划分为三层：(P78-79),常温层,增温层,第三章地球的物理性质,地温梯度,地球科学概论,地热,拉萨市当雄县辖区内的羊八井热田是目前中国最大的高温蒸气热田,也是世界已获开发利用的大型地热田之一。,地球科学概论,地球的能量P79,地球从太阳吸收的能量每年大约为4.21024J，超