地学基础-地球

1、地学基础地学基础地球一、宇宙、银河系及太阳系一、宇宙、银河系及太阳系（一）关于宇宙（一）关于宇宙宇：上下左右为宇，是空间，代表无边无际宇：上下左右为宇，是空间，代表无边无际宙：古往今来为宙，是时间，代表无始无终宙：古往今来为宙，是时间，代表无始无终宇宙：无限空间与无限时间的统一，是天地万物，是物质世界。宇宙：无限空间与无限时间的统一，是天地万物，是物质世界。宇宙的形成：宇宙的形成：1 1、大爆炸说：证据，红移、大爆炸说：证据，红移2 2、无中生有说：能量转化为物质。正负物质，我们生活在正物质的、无中生有说：能量转化为物质。正负物质，我们生活在正物质的世界。世界。3 3、宇宙年龄：、宇宙年龄：1

2、50150亿年。亿年。（二）、银河系：（二）、银河系： 由包括太阳在内的大约由包括太阳在内的大约14001400亿颗恒星和大量星亿颗恒星和大量星际物质组成的庞大螺旋际物质组成的庞大螺旋状星系，侧面看呈中间状星系，侧面看呈中间厚边缘薄的扁饼形，正厚边缘薄的扁饼形，正面看呈旋涡状。面看呈旋涡状。（三）太阳系：以太阳为中心的、受太阳引力支配的天体系统，主要由（三）太阳系：以太阳为中心的、受太阳引力支配的天体系统，主要由八大行星（从太阳向外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土八大行星（从太阳向外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）和众多的小行星、卫星、慧星和陨星等组成。星、天王

3、星、海王星）和众多的小行星、卫星、慧星和陨星等组成。开除冥王星行星开除冥王星行星“星籍星籍”行星的条件行星的条件根据国际天文学联合会根据国际天文学联合会20062006年年8 8月月2424日通过的决议，被称为行星日通过的决议，被称为行星（planetplanet）的天体要符合三个主要条件。）的天体要符合三个主要条件。 1 1、该天体须位于围绕太、该天体须位于围绕太阳的轨道之上阳的轨道之上 2 2、该天体须有足够大的质量来克服固体应力以达到、该天体须有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡（流体静力平衡（hydrostatic equilibriumhydrostatic equilib

4、rium）的形状（近于球形）的形状（近于球形） 3 3、该天体须有足够的引力清空其轨道附近区域的天体该天体须有足够的引力清空其轨道附近区域的天体 冥王星，不符合第三条，同时冥王星在发现时估计的体积要大于地冥王星，不符合第三条，同时冥王星在发现时估计的体积要大于地球，实际上海没有月球大。球，实际上海没有月球大。第一节 地球和宇宙地球在宇宙中的位置 太太 水水 金金 地地 火火 小小 木木 土土 天天 海海 柯柯 阳阳 星星 星星 球球 星星 行行 星星 星星 王王 王王 伊伊 星星 星星 星星 伯伯 带带 带带1 1、太阳系的行星：、太阳系的行星：类地行星（地组行星）：水星、金星、地球、火星。体

5、积小、密度大、类地行星（地组行星）：水星、金星、地球、火星。体积小、密度大、离太阳近、卫星少。火星离太阳近、卫星少。火星2 2颗卫星。颗卫星。类木行星（木组行星）：木星、土星、天王星、海王星。质量大，体类木行星（木组行星）：木星、土星、天王星、海王星。质量大，体积大、密度小、距太阳远，卫星数多。积大、密度小、距太阳远，卫星数多。矮行星，小行星矮行星，小行星矮行星矮行星须具备四个条件：该天体要绕着太阳公转；有足够大的质量，要能够依靠自身的重力作用，通过流体静力学平衡，使自身形状达到近似球形；该天体在公转区域中不具备支配性的作用，受轨道上相邻天体的干扰；该天体不是卫星。据此，冥王星、谷神星、卡戎星

6、和2003UB313（齐娜星）将被归入矮行星行列。国际天文学联合会将建立一个程序对接近矮行星和其他分类边界的天体进行评估。除此其他所有的围绕太阳公转的天体均称为“太阳系小天体”，比如彗星和小行星。小行星小行星是太阳系内类似行星环绕太阳运动，但体积和质量比行星小得多的天体。太阳系中的大行星（特别是太阳系中的大行星（特别是木星木星）吸引了大部分小行星和彗星，使）吸引了大部分小行星和彗星，使地球免遭撞击。地球免遭撞击。2 2、太阳系的主要特征：、太阳系的主要特征：物质组成具有一致性物质组成具有一致性星体结构具有圈层特点星体结构具有圈层特点行星绕太阳公转具有共性行星绕太阳公转具有共性近圆性：近圆性：共

7、面性：共面性：同向性：同向性：尊距性：尊距性：提丢斯提丢斯- -波德经验公式波德经验公式. .名词：天文单位：日地平均距离，名词：天文单位：日地平均距离，1.4961.496亿公里亿公里 八大行星基本参数比较八大行星基本参数比较 行星行星与太阳平均距离与太阳平均距离 1天文单位=1.496x108 km公转周期公转周期 （恒星年） 自转周期自转周期 （恒星日） 质量质量 地球=1 体积体积 地球=1密度密度 g/cm3水星水星 0.38 0.38 88 88日日 58.6 58.6日日 0.06 0.06 0.056 0.056 5.4 5.4金星金星 0.72 0.72 225 225日日

8、243.0 243.0日日 0.82 0.82 0.856 0.856 5.2 5.2地球地球 1.00 1.00365.25365.25日日 23 23时时5656分分 1.00 1.00 1.00 1.00 5.5 5.5火星火星 1.52 1.52 1.88 1.88年年 24 24时时3737分分 0.11 0.11 0.15 0.15 3.9 3.9木星木星 5.20 5.20 11.86 11.86年年 9 9时时5050分分 318 31813161316 1.3 1.3土星土星 9.57 9.57 29.50 29.50年年 10 10时时1414分分 94 94 745 74

9、5 0.7 0.7天王星天王星 19.28 19.28 84.00 84.00年年 16 16时时4848分分 15 15 65.2 65.2 1.3 1.3海王星海王星 30.13 30.13164.80164.80年年 16 16时时0606分分 17 17 57.1 57.1 1.7 1.7二、地球的唯一性？二、地球的唯一性？有地磁场与金星比较地球。这是人们地球。这是人们第一次看到地球第一次看到地球的真实面貌。的真实面貌。NASA的的阿波罗阿波罗17号号(Apollo 17)拍摄拍摄。从月球表面看地球升起（一）、地球的年龄（一）、地球的年龄地球最古老岩石：地球最古老岩石：3838亿年亿年

10、介于太阳和月亮之间：介于太阳和月亮之间：陨石和月岩：陨石和月岩：4646亿年。亿年。太阳：太阳：7070亿年亿年地质历史：古生物底层法、放射性测年法。地质历史：古生物底层法、放射性测年法。（二）地球的结构：（二）地球的结构：1、内部结构：、内部结构：地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核（1 1）、了解地球内部结构的手段：）、了解地球内部结构的手段：地震波地震波地震波分为面波和体波，面波是地震后沿地球表面传播的波；地震波分为面波和体波，面波是地震后沿地球表面传播的波； 体波是在地球内部传播的波。体波是在地球内部传播的波。体波又分为纵波（体波又分为纵波（P P）和横波（）和横波（S S）。）。纵波：介

11、质质点的震动方向与波的传播方向一致，可通过三相媒介。纵波：介质质点的震动方向与波的传播方向一致，可通过三相媒介。速度比横波快一倍。速度比横波快一倍。横波：介质震动方向与波德传播方向垂直，只能通过固体。横波：介质震动方向与波德传播方向垂直，只能通过固体。介质的状态一定时，若密度或者弹性特征出现差异，波速会发生变介质的状态一定时，若密度或者弹性特征出现差异，波速会发生变化，波速变化明显的深度，说明在该深度上下的地球物质在成分或化，波速变化明显的深度，说明在该深度上下的地球物质在成分或物态上有改变，这个深度就做为上下两种物质的分界面，地震学家物态上有改变，这个深度就做为上下两种物质的分界面，地震学家

12、称为不连续面或者界面。若干界面将地球分为不同的部分。称为不连续面或者界面。若干界面将地球分为不同的部分。（2 2）、几个重要界面）、几个重要界面 莫霍面：克罗地亚地震学家莫霍洛维奇莫霍面：克罗地亚地震学家莫霍洛维奇19091909年发现。年发现。 Vp:6.7-7.08.0-8.4 Vs:3.7-3.84.6-4.8Vp:6.7-7.08.0-8.4 Vs:3.7-3.84.6-4.8 地壳和地幔的界面：大陆区深，大洋区浅，最深地壳和地幔的界面：大陆区深，大洋区浅，最深6060公里，最浅不足公里，最浅不足5 5公里。公里。 古登堡面：德国地球物理学家古登堡古登堡面：德国地球物理学家古登堡191

13、41914年发现。年发现。 Vp:13.758.10 Vs:7.240Vp:13.758.10 Vs:7.240 地幔与地核的界面：约地幔与地核的界面：约29002900公里深公里深 莱曼面：丹麦地震学家莱曼莱曼面：丹麦地震学家莱曼19361936年发现年发现 Vp:10.3 11 Vs:0 3.0Vp:10.3 11 Vs:0 3.0 内核与外核的界面：内核与外核的界面：52005200公里深公里深 康拉德面：奥地利科学家康拉德康拉德面：奥地利科学家康拉德19231923年发现。把地壳又分为较轻的年发现。把地壳又分为较轻的上层硅铝层（大陆分布）和较重的下层硅镁层（海洋分布）。上层硅铝层（大陆

14、分布）和较重的下层硅镁层（海洋分布）。 软流圈：在软流圈：在60-25060-250公里之间，地震波波速减小。叫做低速带，也叫软公里之间，地震波波速减小。叫做低速带，也叫软流圈。流圈。（3 3）目前流行的划分：）目前流行的划分：岩石圈岩石圈 软流圈软流圈中幔圈中幔圈外核外核内核内核+ +全球流体通道网络全球流体通道网络2 2、外部结构、外部结构大气圈、生物圈、水圈、土壤圈大气圈、生物圈、水圈、土壤圈地表地表（三）地球的运动（三）地球的运动1 1、地球的自转、地球的自转: :绕轴旋转，从北极上空看，逆时针旋转（自西向东）绕轴旋转，从北极上空看，逆时针旋转（自西向东）（1 1）自转的周期：自转周期

15、是日。）自转的周期：自转周期是日。恒星日：如果以距离地球遥远的某一恒星为参照点，地球上任意一恒星日：如果以距离地球遥远的某一恒星为参照点，地球上任意一点连续两次通过该参照天体与地心连线所需要的时间。长度为点连续两次通过该参照天体与地心连线所需要的时间。长度为2323时时5656分分4 4秒，这是地球自转的真正周期秒，这是地球自转的真正周期 ；完整的；完整的一周一周360360太阳日：如果以太阳为参照点，则一日的时间长度为太阳日：如果以太阳为参照点，则一日的时间长度为2424小时，叫做小时，叫做太阳日，这是我们通常使用的地球自转周期；自转的同时还有公转，太阳日，这是我们通常使用的地球自转周期；自

16、转的同时还有公转，实际转动角度实际转动角度3603605959。比恒星日长。比恒星日长3 3分分5656秒秒太阴日：如果以月球为参照点，则一日的时间长度是太阴日：如果以月球为参照点，则一日的时间长度是2424小时小时5050分，分，叫做太阴日。叫做太阴日。 地球实际转动角度地球实际转动角度3733733838。比恒星日长。比恒星日长5353分分5656秒。秒。（2 2）自转速度的变化：）自转速度的变化：长期以变慢为主。长期以变慢为主。 对珊瑚日纹的研究：对珊瑚日纹的研究： 四亿年前，一年四亿年前，一年400400天天 三亿年前，一年三亿年前，一年395395天；天； 65006500万年前，一

17、年万年前，一年376376天。天。原因：天体引潮力形成的潮汐波形成自转阻力，加上火山地震造成原因：天体引潮力形成的潮汐波形成自转阻力，加上火山地震造成行星表面粗糙的阻力。行星表面粗糙的阻力。变化具有周期性，也有变快的阶段，比重大的物质向地心沉降，引起变化具有周期性，也有变快的阶段，比重大的物质向地心沉降，引起转速加快。转速加快。（3 3）自转的地理意义）自转的地理意义 、产生了两极和赤道、产生了两极和赤道 、形成了昼夜更替、形成了昼夜更替 、形成了地方时、形成了地方时 、使水平运动的物体偏向、使水平运动的物体偏向 、产生了潮汐摩擦阻力、产生了潮汐摩擦阻力 、造成地球整体自转同其局部运动的差异、

18、造成地球整体自转同其局部运动的差异2 2、地球的公转、地球的公转: :围绕太阳的运动，从北极上空看逆时针。围绕太阳的运动，从北极上空看逆时针。(1)(1)公转周期：年公转周期：年恒星年：地球连续两次通过太阳和另一恒星连线与地球公转轨道交恒星年：地球连续两次通过太阳和另一恒星连线与地球公转轨道交点所需要的时间，点所需要的时间，365365日日6 6时时9 9分分9.59.5秒秒回归年：地球连续两次通过春分点的时间：回归年：地球连续两次通过春分点的时间：365365日日5 5时时4848分分4646秒。秒。（春分点在黄道上的位置不是固定不变的，而是每年顺时针移动（春分点在黄道上的位置不是固定不变的

19、，而是每年顺时针移动59592929，因而以春分点为参照的回归年没有转足，因而以春分点为参照的回归年没有转足360360，而是转了，而是转了3593595995997171 岁差：每年少转岁差：每年少转59592929使回归年略短于恒星年，每年短使回归年略短于恒星年，每年短2020分分2424秒，这在秒，这在天文学上称为岁差天文学上称为岁差（2 2）黄道和赤道）黄道和赤道地球的公转轨道面，叫黄道面，是通过地心的一个平面，但它并不地球的公转轨道面，叫黄道面，是通过地心的一个平面，但它并不垂直于地轴，它们之间成垂直于地轴，它们之间成66663434的交角。的交角。（3 3）近日点与远日点）近日点与远日点地球公转轨道偏心率是地