《地球概论》精品资源共享课程

1、地球概论精品资源共享课程 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION第六章第六章 地球的结构和物理性质地球的结构和物理性质 第十三节第十三节 地球的形状和大小地球的形状和大小601 地球是一个球体地球是一个球体全球静止全球静止“海面海面”的的形状，指的是海面的形状，指的是海面的形状。它忽视地表的形状。它忽视地表的海陆差异，海面要简海陆差异，海面要简单和平整得多。单和平整得多。 “全球全球”静止海面，静止海面，它不仅包括实际存在它不仅包括实际存在的太平洋、大西洋、的太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋，而印度洋和北冰洋，而且以某种假想的方式，且以某种假想的方式，把静止海面把静

2、止海面“延伸延伸”到陆地底下，形成一到陆地底下，形成一个全球性的封闭曲面，个全球性的封闭曲面，称为大地水准面。称为大地水准面。 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION一、地球是一个球体一、地球是一个球体 当一个人站在平地上远望时，大约只能看到当一个人站在平地上远望时，大约只能看到4.6km远的地方。远的地方。这一小部分大地，看起来是一个平面。这一小部分大地，看起来是一个平面。 然而，地面不是平面，而是曲面。例如，登高可以望远。然而，地面不是平面，而是曲面。例如，登高可以望远。人眼离地高约人眼离地高约1.5m，只能看到，只能看到

3、4.6km远；若升到远；若升到1，000m高高处，便能看到处，便能看到121km远的地方。这是地面是曲面的很好证明。远的地方。这是地面是曲面的很好证明。 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION然而，曲面还不一定就是球面，只有具有相同曲率的曲面，才构成球然而，曲面还不一定就是球面，只有具有相同曲率的曲面，才构成球面。面。近代测量表明，地面各部分有大致相同的曲率，每度都在近代测量表明，地面各部分有大致相同的曲率，每度都在111 km左右。左右。由此可见，球形大地的结论，是以严密的推论和精确的测量为依据的。由此可见，球形大地的结论，

4、是以严密的推论和精确的测量为依据的。麦哲伦的环球航行，只是用事实证明大地是一个封闭曲面而已。麦哲伦的环球航行，只是用事实证明大地是一个封闭曲面而已。 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION二、地球引力与地球形状二、地球引力与地球形状地球是一个具有内部均衡引力的物体。地球是在自引力作用下才形成地球是一个具有内部均衡引力的物体。地球是在自引力作用下才形成球体。球体。 影响天体形状的因素，不仅是天体的自引力，而且还有固体分子的内影响天体形状的因素，不仅是天体的自引力，而且还有固体分子的内聚力。前者使天体趋向球形，后者则倾向于保持物体

5、原来的形状。自聚力。前者使天体趋向球形，后者则倾向于保持物体原来的形状。自引力的大小，决定于天体的质量。一切质量较小的天体，由于自引力引力的大小，决定于天体的质量。一切质量较小的天体，由于自引力的作用不及分子内聚力的作用，便不能成为球体。例如，来自星际空的作用不及分子内聚力的作用，便不能成为球体。例如，来自星际空间的陨星不是球形。根据亮度变化推断，小行星的形状都是不规则的，间的陨星不是球形。根据亮度变化推断，小行星的形状都是不规则的，几个质量巨大的小行星是例外。几个质量巨大的小行星是例外。 只有质量巨大的天体，它们的自引力超过分子内聚力，才具有球体的只有质量巨大的天体，它们的自引力超过分子内聚

6、力，才具有球体的形状。形状。 火卫二火卫二 火卫一火卫一 小行星小行星-爱达爱达 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION602 地球是一个扁球体地球是一个扁球体一、地球是一个扁球体一、地球是一个扁球体 地球并非是严格的正球体，而是一个扁球体。地球并非是严格的正球体，而是一个扁球体。 1975年年9月，由国际大地测量学和地球物理学联合会举月，由国际大地测量学和地球物理学联合会举行的第十八届全会，决定自行的第十八届全会，决定自1984年起采用如下的数据：年起采用如下的数据： 赤道半径（赤道半径（a）6 378. 140km 极半径

7、（极半径（b）6 356.755km 扁率（扁率（f）1/298. 275地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION在赤道上，地球自转最快，惯性离心力最大，重力便减小；在赤道上，地球自转最快，惯性离心力最大，重力便减小；到两极，自转的速度和惯性离心力都等于零，那里的重力到两极，自转的速度和惯性离心力都等于零，那里的重力最大。计算表明，由于惯性离心力的影响，赤道上的重力最大。计算表明，由于惯性离心力的影响，赤道上的重力比在两极减小比在两极减小l / 289。 二、地球自转与地球形状二、地球自转与地球形状地球自转惯性离心力（地球自转惯

8、性离心力（F）的水平）的水平分力（分力（f）指向赤道，其垂直分量）指向赤道，其垂直分量在很小程度上抵消一部分重力在很小程度上抵消一部分重力 。地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION三、地理纬度和地心纬度三、地理纬度和地心纬度 地球由正球体变成扁球体，地球上的纬度就有两种不同的度量方法：地球由正球体变成扁球体，地球上的纬度就有两种不同的度量方法：一种方法把纬度定义为地面法线与地球赤道面的交角；另一种方法把纬度一种方法把纬度定义为地面法线与地球赤道面的交角；另一种方法把纬度定义为地球半径与赤道面的交角。前者强调从赤道沿本地经线到所

9、在地的定义为地球半径与赤道面的交角。前者强调从赤道沿本地经线到所在地的一段弧的度数，叫一段弧的度数，叫地理纬度地理纬度；后者强调这段弧对地心所张的球心角，叫；后者强调这段弧对地心所张的球心角，叫地地心纬度心纬度。 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION 地理纬度和地心纬度的差异本身，又因纬度而不同。在南北纬地理纬度和地心纬度的差异本身，又因纬度而不同。在南北纬45处，处，两种纬度的差值最大（两种纬度的差值最大（ 1132），由此向赤道和两极递减为零，在赤道），由此向赤道和两极递减为零，在赤道和两极是极小值和两极是极小值 。 经

10、线的曲率自赤道向两极减小，其中，南北纬经线的曲率自赤道向两极减小，其中，南北纬45处的经线曲率，可处的经线曲率，可以被认为是经线的平均曲率。以被认为是经线的平均曲率。 自南北纬自南北纬45到南北两极，这一段经线的曲率均小于平均曲率，两种到南北两极，这一段经线的曲率均小于平均曲率，两种纬度的差值自纬度的差值自45起开始递减，至南北两极，积累起来的差值减小为起开始递减，至南北两极，积累起来的差值减小为零。零。 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION603 地球是一个不规则的扁球体地球是一个不规则的扁球体一、地球是一个不规则的扁球体

11、一、地球是一个不规则的扁球体为了具体地表示地球形状的不规则为了具体地表示地球形状的不规则性，可设想一个参考扁球体。它具性，可设想一个参考扁球体。它具有扁球体的严格规则性，而其形状有扁球体的严格规则性，而其形状和大小又十分迫近大地水准面。和大小又十分迫近大地水准面。南北两半球的极半径的差异：北极南北两半球的极半径的差异：北极的大地水准面高出参考扁球约的大地水准面高出参考扁球约10米，米，而南极的大地水准面低于参考扁球而南极的大地水准面低于参考扁球体约体约30米。米。 地球概论精品资源共享课程沈振剑 制作 河南教育学院HENAN INSTITUTE OF EDUCATION二、地内物质分布和地球形

12、状二、地内物质分布和地球形状 地球内部物质的组成和密度随深度而不同。地球内部的球地球内部物质的组成和密度随深度而不同。地球内部的球层，既不是真正的均质，也不是真正的同心。这种情况必层，既不是真正的均质，也不是真正的同心。这种情况必然要影响地面的重力分布和大地水准面的形状。由于这个然要影响地面的重力分布和大地水准面的形状。由于这个原因，地球的质量中心，并不位于它的几何中心。原因，地球的质量中心，并不位于它的几何中心。 物质分布不匀的情况，在地壳表现得尤为显著。地球表面物质分布不匀的情况，在地壳表现得尤为显著。地球表面有海陆差异和高低起伏。有海陆差异和高低起伏。 自转的惯性离心力影响地面重力，使地球由正球体变成扁自转的惯性离心力影响地面重力，使地球由正球体变成扁球体。同样地，地球内部的物质分布不匀，造成地表重力球体。同样地，地球内部的物质分布不匀，造成地表重力的局部差异，从而形成海面的局部起伏。在重力加速度较的局部差异，从而形成海面的局部起伏。在重力加速度较大的海面，海面本身在几何上必然较低；反之，在重力加大的海面，海面本身在几何上必