伍光和版自然地理学笔记

自然地理学笔记绪 论 一 自然地理学的研究对象和分科 二 自然地理学的任务 三 自然地理学与其它学科的关系一 自然地理学的研究对象和分科(一) 地理学1. 地理学是研究地理环境的科学，即只研究地球表层这一部分人类环境。 2. 所谓地球表层是指海陆表面上下具有一定厚度范围，而不包括地球高空和内部的地球表层。 3. 地理环境可分为 ：自然环境、经济环境和社会文化环境（二） 自然地理的研究对象1. 自然地理学研究地球表层的自然地理环境(天然的和人为的)。2. 地球表层（地理圈）由大气圈和岩石圈的一部分以及水圈，生物圈和土壤层组成，并使它具有一系列不同于地球其它部分的结构特征。（三）自然地理学的分科自然地理学可分为1. 综合自然地理学2. 部门地理学：气候学 地貌学 土壤地理学 地植物学 动物地理学 等二 自然地理学的任务 研究各自然地理要素的特征、形成机制和发展规律； 研究各自然地理要素之间的相互关系，彼此之间物质循环和能量转化动态过程，从整体上阐明它的变化规律；三 自然地理学与其它学科的关系作为地理学分科的自然地理学，与地理学的其它分科有密切联系； 自然地理学与其它地学和生物科学也有密切的关系； 和环境科学的联系。第一章 地球第一节 地球在宇宙中的位置 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 地球的圈层结构 第六节 地球表面的基本形态和特征第一节 地球在宇宙中的位置一 宇宙和天体 宇宙中的天体可分为：恒星、行星、卫星、流星、彗星、星云等 光年： 光在一年中传播的距离二 太阳和太阳系 太阳系包括9大行星，50个卫星和至少50万个小行星，还有少数彗星。 （一）彗星 彗星是在万有引力作用下绕太阳运动的一类质量很小的天体。彗星大多由慧核，慧发，慧云和慧尾组成。（二）小行星 （三）月球 月球是地球的唯一卫星，半径1738.2Km，相当于地球半径的27.28%；质量为7.351022t, 相当于地球质量的1.23%；平均密度为3.24g/cm3, 只有地球密度的0.6。 月球沿着一个椭圆形的轨道围绕地球自西向东运动。 月球对地理环境最重要的影响在于使地球形成潮汐，尤其使海洋潮汐。 三 地球在天体中的位置 地球并不是孤立地存在于宇宙之中的，它与其它天体或者宇宙空间之间通过能量和物质交换保持着密切的联系并相互影响。 第二节 地球的形状和大小一 地球的形状及其地理意义 1.通常所说的地球形状就是大地水准面的形状。 大地水准面：大地测量中所谓的地球形状，是指一种以平均海平面表示的平滑封闭曲面，即大地水准面。 2. 赤道的地球直径比通过两极的直径长42.5Km。地球的扁率：地球两极扁平的程度 。 a=b-c/b b:地球赤道半径 c：地球两极半径 3. 地球的形状的地理意义 （1）日地平均距离为14 960104km，这样，就可以将投射到地面的太阳光线视为平行光线。当平行光线射到地球表面时，不同纬度地区的正午太阳高度角将各不相同。 （2）造成地球上热量的带状分布和与地表热状况相关的自然现象的地带性分布。 二 地球的大小及其地理意义 （一）地球的大小 地球赤道半径 约为6 378 140m，极半径约为 6 356 755m，总面积5.1108km2，总体积约为 10 820108km3，总质量为5.981027g。 （二）地球大小的重要意义 1. 地球的巨大质量，使它能够吸着周围的气体，保持一个具有一定质量和厚度的大气圈。2. 没有现在这样的大气圈，就没有海洋和河湖，没有风，没有生物。第三节 地球的运动一 地球的自转 （一）基本概念 1.恒星日：以春分点为标准，春分点连续两次通过同一子午面的时间。 2.太阳日：以太阳为标准，地球上同一点连续两次通过地心与日心连线所需时间。一个太阳日比一个恒星日长3分55.909秒。 （二）地球自转的重要意义 1.地球自转决定昼夜更替，并使地表各种过程具有昼夜节奏。2.地球自转使所有在北半球作水平运动的物体都发生向右偏转，在南半球则向左偏。 科里奥利力：地球自转情况下运动物体的偏转力。 D2v w sinA ( v 为运动物体的速度； w为地球自转角速度； A为运动物体所在纬度。) 3.地球自转造成同一时刻，不同经线上具有不同的地方时间 。 4.月球和太阳的引力使地球体发生弹性变形，在洋面上则表现为潮汐。 5.地球的整体自转运动同它的局部运动，例如地壳运动，海水运动，大气运动等都有密切关系。 二 地球的公转 1.恒星年和回归年：地球连续两次通过太阳和另一恒星连线与地球轨道的交点所需时间365天6时9分9.5秒，称为一个恒星年。而连续两次通过春分点的平均时间为365天5时48分46秒，则称为一个回归年。 2.近日点和远日点：大致1月3日，地球最接近太阳，此位置称近日点；大致7月4日，地球最远离太阳，此位置称远日点。 3.地球，月球的自转和公转方向,如下图所示：4.黄赤交角：太阳视运动的路线叫做黄道，黄道所在的黄道面和地球轨道面是重合的。黄道面与赤道面的交角即为黄赤交角，为23o27。赤道和黄道面的两个交点称为春分点和秋分点。地轴的倾斜方向固定不变，因此，太阳光只 能直射地球上南纬23o27和北纬23o27之间的地方。地球绕太阳公转的结果，使太阳光线直射范围在23o27N和23o27S之间作周期性变动，从而形成了四季的更替。 5.太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角。三 岁差、章动和极移 1.岁差：当地球自转轴旋进时，春分点西移，故地球自转不到一周即可两次经过春分点，这就是岁差。如下图所示地轴的旋进2.章动：月球，太阳与地球的相对位置是不 断变动的，因而引力方向也不断变化。太阳每年两次，月球则每月两次通过地球赤道面，这就在地轴旋进的平均位置上附加了一个短周期摆动，使地球自转轴在空间扫过的轨迹成为荷叶边形的锥面，而非一般的圆锥面。附加在圆上的这种短周期摆动叫做章动。 3.极移：由于地球质量分布不均，真正的极点位置经常发生变化，自转轴又将围绕新极点旋转，这种现象就是极移。极移实际上就是地球的自由章动。第四节 地理坐标一 纬线与纬度 纬线：所有与地轴垂直的面和地表相交而成的圆，就是纬线。所有纬线都相互平行，赤道是最大的纬圈。纬度：一地的纬度就是该地铅垂线对赤道面的夹角。 二 经线与经度 经线圈：所有经过地轴的平面，和地球表面相交而成的圆，就是经线圈。每个经线圈都包含两条相差180o的经线，一条经线则只是一个半圆弧。第五节 地球的圈层构造一 地球的圈层分化二 地球的内部构造 根据对地震波在地下不同深度传播速度的差异变化，地球固体表面以内的构造可以分为三层：地壳，地幔和地核。 （一）地壳 地壳是知地表至莫霍洛维奇面之间厚度极不一致的岩石圈的一部分。大陆地壳的平均厚度为35km，但各地的差异较大。大陆地壳由外向内依次为：风化壳，沉积岩层，硅铝层和硅镁层。地壳体积是地球总体积的1，质量的0.4 （二）莫霍面以下，深度为352900km的圈层，就是地幔。地幔分上下两层。上地幔深351 000km，主要由橄榄岩质的超基性岩石构成，岩浆侵入，火山喷发，地震，板块构造等一系列影响地球表层地理环境的过程都由此发生。 下地幔深1 0002900km，其下界为古登堡面。 （三） 地核：2 900km以下至地心为地核三 地球的外部构造 地球的外部构造包括大气圈，水圈和生物圈三个圈层。 （一）大气圈 （二）水圈 （三）生物圈：是指地球生物及其分布范围所构成的一个及其特殊又及其重要的圈层。在地理环境中，生物圈并不独占任何空间，而是分别渗透于水圈，大气圈下层和地壳即岩石圈表层。 上述地球构造中的同心圈层，在分布上有一个显著的特点：在高空和地球内部，它们基本上是上下平行分布的，但在地球表面附近，各圈层却是相互渗透相互重叠的。第六节 地球表面的基本形态和特征一 海陆分布 在5.1108km2的地表面积中，海洋面积3.6108km2，约占71；陆地面积1.49108km2，约占29。 二 海陆起伏曲线三 岛屿 同样被海洋所环绕，但面积比大陆小的小块陆地，称为 岛屿。 海洋中的岛屿可分为： 1. 大陆岛：位于大陆附近并在地质构造上与相邻大陆有密切联系。例如马达加斯加岛，我国的台湾岛，海南岛等。 2. 海洋岛：面积比大陆岛小，与大陆在地质 构造上没有直接联系，也不是大陆的一部分。按其成因可分为 火山岛和珊瑚岛两类。四 地球表面的基本特征 1.太阳辐射集中分布于地表，太阳能的转化亦主要在地表进行。 2.固态，液态，气态物质同时并存于地表，使海洋表面成为液气界面，海底成为液固界面，陆地表面成为气固界面，而沿岸地带成为三相界面。 3.地球表面具有其特有的，由其本身发展形成的物质和现象，如生物，风化壳，土壤层等。 4.相互渗透的地表各圈层之间，进行着复杂的物质，能量交换和循环，如水循环，地质循环等，并且在交换和循环中伴随着信息的传输。 5.地球表面存在着复杂的内部分异。6.地球表面是人类社会发生，发展的环境，尽管随着科学技术的发展，人类已有可能潜入深海或上升至宇宙空间，但地表仍然是人类活动的基本场所。第二章 地 壳第一节 地壳的组成物质 第二节 构造运动与地质构造 第三节 大地构造学说 第四节 火山与地震 第五节 地壳的演变第一节 地壳的组成物质化学成分与矿物 岩浆岩 沉积岩 变质岩（一） 化学成分在108种已知化学元素中，自然界存在92种，并有300余种同位素 1924年克拉克据来自世界各地的5195个岩石样首次测定了16km厚度内地壳中63种化学元素的平均重量百分比（即元素丰度）所获数值后来被命名为克拉克值。 （二） 矿物矿物是单个元素或若干元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物，是构成岩石的基本单元。 矿物的形态 ：气态：天燃气 ； 液态 ：石油， 汞 ； 大部分矿物呈固态（三）主要造岩矿物与常见矿物主要造岩矿物： 包括 石英 、 钾长石、 斜长石 、 云母 、角闪石、 辉石和橄榄石石英 （SiO2) :发育单晶并形成晶簇，或为致密块状 粒状集合体 无节理 晶面具玻璃光泽。 白云母 K2ALSi3O10(OH ,F )2单晶体为短柱状或板状、 集合体为鳞片状，具平行片状极完全解理 、薄片无色透明 珍珠光泽。 黑云母 K(Mg,Fe)3AlSiO3(OH,F)2 特点与白云母相近，惟颜色随含铁量增加而变暗，多呈褐棕色或黑色。长石 钾长石、钠长石和钙长石等，单晶体呈并板状，白色或灰白色，玻璃光泽，两组正交完全解理。钾长石单晶多呈柱状肉红色，玻璃光泽，两组正交完全解理相互垂直。角闪石 单晶体为长柱状或针状，暗绿至黑色，玻璃光泽，两组平行柱状中等至完全解理，性脆。辉石 与角闪石相似，单晶体为短柱状，集合体为粒状，黑绿色或黑色。橄榄石 粒状集合体，浅黄绿色至橄榄绿色，颜色随铁含量增加而加深，玻璃光泽，性脆，不完全解理。二 岩浆岩造岩矿物按一定结构集合而成的地质体称为岩石，依据其成因可分为岩浆岩 沉积岩 变质岩三大类。岩浆石来自上地幔熔融状物质，主要成分为硅酸盐 金属硫化物 氧化物和部分挥发物。 （一）岩浆岩的矿物组成 依据矿物组成的差别，岩浆岩可分为四类 1超基性岩 二氧化硅含量小于45，多铁 镁而少钾 钠，主要矿物为橄榄石和辉石，代表岩石为橄榄石。 2基性岩 二氧化硅含量为4552，主要矿物为辉石 钙斜长石，亦有少量橄榄石和角闪石，代表性岩石为辉长石 玄武岩。 3中性岩 二氧化硅含量5265主要矿物为角闪石和长石，兼有少量石英 辉石 黑云母，代表性岩石为闪长石 安山岩 正长石与粗面岩。 4酸性岩 二氧化硅含量65以上，多钾 钠而少铁 镁，主要矿物为长石 石英和云母，代表性岩石为花岗岩与流纹岩。（二）岩浆岩的产状 结构与构造（三）岩浆岩的主要类型三 沉积岩沉积岩是由成层堆积于陆地或海洋中的碎屑 胶体和有机物质等疏松沉积固结而成的岩石。沉积岩具有碎屑结构与非碎屑结构之分。通常情况下沉积岩由岩石碎屑 矿物碎屑 火山碎屑及生物碎屑等构成，其中包括（粒径2mm） 砂（粒径20.05mm） 粉砂（粒径0.050.005mm）和泥（粒径E ，出现蒸发；eE，则出现凝结。 （一）蒸发及其影响因素 1 影响蒸发的因素 其影响因素主要包括蒸发面的温度、性质、性状、空气湿度、风等。 2 蒸发量 实际工作中，一般以水层厚度（mm）表示蒸发速度，称为蒸发量。蒸发量的变化与气温变化一致，一日内，午后蒸发量最大；日出前蒸发量最小。一年内，夏季蒸发量大，冬季小。蒸发量的空间变化受气温、海陆分布、降水量等因素的影响。（二）凝结和凝结条件 凝结是发生在f100（eE）过饱和情况下的与蒸发相反的过程。凝结现象在地面和大气中都能发生大气中的水汽发生凝结，需具备一定的条件，既要使水汽达到饱和或过饱和，还需有凝结核。 三 水汽的凝结现象 （一） 地表面的凝结现象 1 霜与露 日没后，地面及近地面层空气冷却，温度降低。当气温降到露点一下时，水汽即凝附于地面或地面物体上。如温度在00C以上，水汽凝结为液态，称为露；温度在00C以下，水汽凝结为固态，称为霜。霜常见于冬季，露见于其他季节，以夏季为最多。2 雾淞和雨淞 雾淞是一种白色固体凝结物，由过冷雾滴附着于地面物体或树枝迅速冻结而成，俗称“树挂”。多出现于寒冷而湿度高的天气条件下。雨淞是形成在地面或地物的迎风面上的，透明的或毛玻璃状的紧密冰层，俗称“冰棱”。多半在温度为0 60C时，由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成；或是经过长期严寒后，雨滴降落在物体表面冻结而成。 （二） 大气中的凝结现象 1 雾 雾是漂浮在近地面层的乳白色微小水滴或冰晶。根据不同成因，雾可分为辐射雾、平流雾、蒸汽雾、上坡雾和锋面雾。 2 云 云是高空水气凝结现象。空气对流、锋面抬升、地形抬升等作用使空气上升到凝结高度，就会形成云。云有各式各样的外貌特征。根据云的形状、云底高度及形成云的上升运动的特点可将云分为以下几类。 1） 积状云。 包括淡积云、浓积云和积雨云出现时常呈孤立分散状态，是由于空气对流上升，体积膨胀绝热冷却，使水汽发生凝结而形成的。2） 层状云 。层状云是均匀幕状云层，通常具有较大水平范围。覆盖数千甚至上万平方千米的地区。层状云是由空气斜上升运动形成的。3） 波状云 波状云是表面呈现波状起伏或鱼鳞状的云层，包括卷积云、高积云、层积云和层云。通常因空气密度不同、运动速度不同等的两个气层界面上产生波动而形成的。四 大气降水 （一） 降水的形成 从云层中降落到地面的液态水或固态水，称为降水。 降水是云中水滴或冰晶增大的结果。从雨滴到形成降水需具备两个基本条件： 一是雨滴下降速度超过气流上升速度；二是雨滴从云中降落到地面前不被完全蒸发。降水的形成，必须经历云滴增大为雨滴、雪花及其他降水物的过程。云滴增长主要有两个过程： 1 云滴的凝结（凝华）增长 在云的发展阶段，云体上升绝热冷却，或不断有水汽输 入，使云滴周围的实际水汽压大于其饱和水汽压云滴就会 因水汽凝结或凝华而逐渐增大。当水滴和冰晶共存时在温 度相同条件下，冰面水汽压小于水面水汽压，水滴将不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大这种过程称为冰晶效应。 2 云滴的冲并增长云滴大小不同,相应具有不同的运动速度。云滴下降时，个体大的云滴落得快，个体小的慢，于是大云滴“追上”小云滴，碰撞合并成为更大的云滴。（二）降水的类型 根据降水形成原因（主要是气流上升特点），可分为四个基本类型：1 对流雨 暖季空气湿度较大，近地面气层强烈受热，引起对流而形成的降水称为对流雨。赤道全年以对流雨为主。我国西南夏季多对流雨。2 地形雨 暖湿空气前进途中遇到较高山地阻挡被迫抬升，绝热冷却，在达到凝结高度时便产生降水。因此，山的迎风坡常成为多雨中心；背风坡因水汽早已凝结降落，且下沉增温，将发生焚风效应，降水很少，形成雨影区。3 锋面雨 两种物理性质不同的气团相遇，暖湿空气沿交界面上升，绝热冷却，达到凝结高度便产生云雨。温带地区锋面雨占主要地位。 4 台风雨 台风是产生在热带海洋上的一种空气漩涡。台风中有大量暖空气上升，可产生强度极大的降水。 （三） 降水的时间变化 1 降水强度 单位时间内的降水量，称为降水强度。气象部门为确定一定时间内降水的数量特征，并用以预报未来降水数量变化趋势，将降水强度划分为若干等级：2. 降水的日变化 一天内的降水变化，在很大程度受地方条件限制，可大致分为两个类型： （1） 大陆型 特点是一天有两个最大值，分别出现在午后和清晨；两个最小值，分别出现在夜间和午前。 （2） 海洋型 特点是一天只有一个最大值，出现在清晨，最小值出现在午后。 3. 降水的季节变化 降水季节变化因纬度，海陆位置、大气环流等因素影响而不同。全球降水的年类型大致可分为以下几类： （1） 赤道型：全年多雨，其中有两个高值和两个低值时期。春、秋分之后降水量最多；冬、夏至之后，降水量出现低值。这种类型分布在南北纬100以内的地区。 （2）热带型： 位于赤道型南北两侧。由于太阳在天顶的时间不像在赤道上间隔相等，随纬度的增加，两段最多降水量时间逐渐接近，至回归线附近合并为一个。 （3）副热带型： 副热带全年降水只有一个最高值，一个最低值。大陆东岸降水量集中于夏季（季风型），大陆西岸则冬季多雨（地中海型）。（4）温带及高纬型： 内陆及东海岸以夏季对流雨为主，西海岸则以秋冬气旋雨为主。 （四） 降水量的地理分布 降水量空间分布受纬度、海陆位置、大气环流、天气系统、地形等多种因素制约，降水的分布存在纬度带状分布的特点。全球可划分为四个降水带：1 赤道多雨带 赤道及其两侧是全球降水量最多的地带。年降水量至少1500mm，一般为20003000mm 2 南北纬150300少雨带 这一纬度带受副热带高压控制，以下沉气流为主。是全球降水稀少带。大陆西岸和内部一般不足500mm，不少地方只有100300mm。 3 中纬多雨带 年降水量一般为500100mm。 4高纬少雨带 本带因纬度高，全年气温低，蒸发微弱，大气中所含水汽量较少，故年降水量一般不超过300mm。第三节 大气运动和天气系统一 大气的水平运动 空气运动是地球大气最重要的物理过程。由于空气运动，不同地区、不同高度之间的热量、动量、水分等得以交换，不同性质的空气得以交流，从而产生各种天气现象和天气变化。 （一） 作用于空气的力 空气的水平运动是由所受的力决定的。作用于空气的力有： 1 水平气压梯度力 气压分布不均匀产生气压梯度，使空气具有由高压区流向低压区的趋势在讨论空气运动时，通常把存在水平气压梯度时单位 质量空气所受的力，称为水平气压梯度力G，其表达式为 G1/P/n-1/P/n 式中，负号表示气压梯度力的方向从高压指向低压；为 空气密