第六章地球的结构和物理性质

1、地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质一、地球是一个球体一、地球是一个球体1地球是一个球体地球是一个球体登高望远。登高望远。驶近的船只先见其桅尖。驶近的船只先见其桅尖。北极星的高度角因地而异。北极星的高度角因地而异。在宇宙飞船上看到的球体。在宇宙飞船上看到的球体。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质测定经线的一段弧长对地心张开的角。埃拉托色尼测定经线的一段弧长对地心张开的角。埃拉托色尼求出地球周长为求出地球周长为39500Km，半径为，半径为6370Km。实际。实际40025Km，半径，半径6371Km。2地球大小的测定地球大小的测定地

2、球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质质量巨大的天体，其自引力超过分子内聚力并经过质量巨大的天体，其自引力超过分子内聚力并经过长期演化，形成球形。长期演化，形成球形。3地球的引力与其形状地球的引力与其形状地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质扁球体的特征是，球半径随纬度的增高而变小：赤道扁球体的特征是，球半径随纬度的增高而变小：赤道半径最长，极半径最短；赤道和纬线仍是正圆，而经半径最长，极半径最短；赤道和纬线仍是正圆，而经线都是椭圆；经线的曲率自赤道向南北两极减小。线都是椭圆；经线的曲率自赤道向南北两极减小。二、地球是个扁球体二、地球是个扁

3、球体1地球是个扁球体地球是个扁球体地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质扁球体的扁缩程度用扁率表示。若地球的赤道半径为扁球体的扁缩程度用扁率表示。若地球的赤道半径为a，极，极半径为半径为b，那么地球的扁率，那么地球的扁率 f 便为：便为：abfa地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质1984年年 大地测量学和地球物理学年会采用的数据为：大地测量学和地球物理学年会采用的数据为：赤道半径（赤道半径（a）=6378.140km 极半径（极半径（b）=6356.755km扁率（扁率（f）= 1/298.257 地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球的扁球体形状与地球自转地球的扁球

4、体形状与地球自转产生的惯性离心力有关。产生的惯性离心力有关。惯性离心力的水平分力是物质惯性离心力的水平分力是物质运动、地球变形的主要原因。运动、地球变形的主要原因。2地球自转与地球形状地球自转与地球形状FfFf赤道赤道地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地面法线同赤道面的交角，强调从地面法线同赤道面的交角，强调从所在地沿经线到赤道的弧的度数。所在地沿经线到赤道的弧的度数。3地理纬度和地心纬度地理纬度和地心纬度地理纬度地理纬度地球半径同赤道面的交角，强调从地球半径同赤道面的交角，强调从所在地到赤道的弧所夹的球心角。所在地到赤道的弧所夹的球心角。地心纬度地心纬度SN赤道赤道地球概论地球概论

5、第六章 地球的结构和物理性质由于扁球体的经线曲率自赤道向两极减小。曲率大，弧的由于扁球体的经线曲率自赤道向两极减小。曲率大，弧的度数大，地理纬度值大。度数大，地理纬度值大。除了赤道和两极，各地的地理纬度总是大于其地心纬度除了赤道和两极，各地的地理纬度总是大于其地心纬度经线的曲率由赤道向两极减小，经线的曲率由赤道向两极减小，纬度纬度045范围内，经线曲率大于平均值；范围内，经线曲率大于平均值；4590的的范围内，经线曲率小于平均曲率。南北纬范围内，经线曲率小于平均曲率。南北纬45是两种纬是两种纬度之间差值持续增大的终点，又是持续减小的起点。度之间差值持续增大的终点，又是持续减小的起点。南北纬南北

6、纬45处，地理纬度与地心纬度的差值最大处，地理纬度与地心纬度的差值最大地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质纬线不是正圆，经线也不纬线不是正圆，经线也不是椭圆；是椭圆；南北半球不对称，几何中南北半球不对称，几何中心也不在赤道平面上。心也不在赤道平面上。 三、地球是一个不规则的扁球体三、地球是一个不规则的扁球体1. 地球是一个不规则的扁球体地球是一个不规则的扁球体地球形状的不规则地球形状的不规则地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质北半球高纬度凸起，北极高北半球高纬度凸起，北极高出出10米。米。南半球高纬度凹下，南极低南半球高纬度凹下，南极低下下30米。米。南半球中低纬度凸起，高出南

7、半球中低纬度凸起，高出10米左右。米左右。参考扁球体参考扁球体具有扁球体的严格规则性，形具有扁球体的严格规则性，形状和大小又十分接近大地水准状和大小又十分接近大地水准面的扁椭球。面的扁椭球。大地水准面与参考扁球体的偏离大地水准面与参考扁球体的偏离地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地内物质的重力分异过程并未最终完成。地内物质的重力分异过程并未最终完成。地内球层，既不均质，也不同心。（但是误差极小）地内球层，既不均质，也不同心。（但是误差极小）地球几何形状的不规则，以物理形状的有规则为前提：地球几何形状的不规则，以物理形状的有规则为前提：大地水准面是一个等位面，重力大的地方，海面低。大地

8、水准面是一个等位面，重力大的地方，海面低。2.地内物质分布和地球形状地内物质分布和地球形状地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质四、地球的圈层结构四、地球的圈层结构1. 地球的外部结构地球的外部结构地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质2. 地震波与地球内部结构地震波与地球内部结构地震波是研究地球内部结地震波是研究地球内部结构的重要手段。地震波是构的重要手段。地震波是一种弹性波，可分为体波一种弹性波，可分为体波和面波。同地球内部结构和面波。同地球内部结构直接有关的是体波。体波直接有关的是体波。体波又可分为纵波（又可分为纵波（ P波波 ）和）和横横 波（波（S波）。波）。（1）地震波

9、）地震波地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质纵波纵波 ，是一种压缩波，是，是一种压缩波，是物质质点以波的传播方向物质质点以波的传播方向往复运动，使介质周期性往复运动，使介质周期性的压缩和膨胀。的压缩和膨胀。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质横波横波 ，是一种剪切波，是，是一种剪切波，是物质质点垂直于波的传播物质质点垂直于波的传播方向振动，使介质发生周方向振动，使介质发生周期性变形。期性变形。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质（2） 地球的内部结构地球的内部结构地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六

10、章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质五、五、 地球的表面结构地球的表面结构1.地球表面的海陆分布地球表面的海陆分布 海洋连为一体，陆地相互分离。海洋连为一体，陆地相互分离。 只有统一的世界大洋，没有统一只有统一的世界大洋，没有统一的世界大陆。的世界大陆。 海洋包围着陆地，不是陆地分割海洋包围着陆地，不是陆地分割海洋。海洋。海陆分布的三大特点海陆分布的三大特点地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质 任何一个地球大圆所划分的半球，其海洋面积超过陆地面积任何一个地球大圆所划分的半球，其海洋面积超过陆地面积Sea 60.7% Land 39.3%Sea 80.9%

11、 Land 19.1%地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质Sea 62% Land 38%Sea 80% Land 20%地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质Sea 89% Land 11%Sea 53% Land 47%地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质 海洋的深度也远超陆地的高度，但二者的极值相当接近海洋的深度也远超陆地的高度，但二者的极值相当接近地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质2.陆地陆地地球上的陆地，按其地球上的陆地，按其面积大小，分为大陆面积大小，分为大陆和岛屿。大块的陆地和岛屿。大块的陆地称大陆，小块

12、的陆地称大陆，小块的陆地叫岛屿。但面积大小叫岛屿。但面积大小只是相对的比，没有只是相对的比，没有绝对的标准。绝对的标准。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质 六块大陆六块大陆:亚洲、非洲、北美、南美、澳大利亚、南极亚洲、非洲、北美、南美、澳大利亚、南极地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质 大陆轮廓的五大特点大陆轮廓的五大特点 陆地多为北宽南窄的三角形。陆地多为北宽南窄的三角形。 大的岛屿多位于大陆东岸。大的岛屿多位于大陆东岸。 大陆东岸不仅岛屿多，且有系列岛弧。大陆东岸不仅岛屿多，且有系列岛弧。 大西洋两岸的轮廓极为相似。大西洋两岸的轮廓极为相似。 大陆东西边缘多有隆起的山地，

13、中部有低陷的平原。大陆东西边缘多有隆起的山地，中部有低陷的平原。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质 岛屿的类型岛屿的类型 地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质3. 海洋海洋洋是世界大洋的中心部分和主要部分，深度较大，约占洋是世界大洋的中心部分和主要部分，深度较大，约占海洋面积的海洋面积的89%；海是为岛屿或半岛所分割的大洋边缘；海是为岛屿或半岛所分割的大洋边缘部分和次要部分，深度较浅，约占海洋总面积的部分和次要部分，深度较浅，约占海洋总面积的11%。 海与洋与区别及其海的类型海与洋与区别及其海的类型地球概论地球概论第六章 地球的结构

14、和物理性质 海的类型海的类型地中海地中海内海内海边缘海边缘海地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质四四大洋大洋地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质大洋海底的地形特征大洋海底的地形特征 大陆架：浅而平坦、实属陆地。大陆架：浅而平坦、实属陆地。 大陆坡：地球上最大的斜坡，深度大陆坡：地球上最大的斜坡，深度2002500米，坡度米，坡度23.5。 海盆：深度极大而底部平坦。海盆中部有大洋中脊，海盆：深度极大而底部平坦。海盆中部有大洋中脊，大洋中脊上有中轴裂谷带。海盆的边缘有深海沟，是大洋中脊上有中轴裂谷带。海盆的边缘有深海沟，是洋壳向陆壳底部

15、俯冲拖曳作用所致。洋壳向陆壳底部俯冲拖曳作用所致。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质六、地球的磁性六、地球的磁性地球是个磁化球体，有磁地球是个磁化球体，有磁极和磁赤道。磁极，即磁极和磁赤道。磁极，即磁场最强，磁力线与地面垂场最强，磁力线与地面垂直的地方。磁赤道，即磁直的地方。磁赤道，即磁场最弱，磁力线与地面平场最弱，磁力线与地面平行的地方。行的地方。1.地球磁场地球磁场地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质磁场强度：磁场强度：地球磁场对一地球磁场对一个单位磁极产生单位作用个单位磁极产生单位作

16、用力的强度。力的强度。磁倾角：磁倾角：磁力线的方向与磁力线的方向与当地地面之间的夹角。当地地面之间的夹角。磁偏角：磁偏角：地磁场磁力线和地磁场磁力线和地理经线之间的夹角。地理经线之间的夹角。2.地磁要素地磁要素地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质3. 地磁要素的分布地磁要素的分布偶极磁场偶极磁场 地磁南北极互为对跖点；地磁南北极互为对跖点； 磁赤道距离南北磁极等距；磁赤道距离南北磁极等距； 磁场强度和磁倾角都随纬度磁场强度和磁倾角都随纬度的增高而增大；的增高而增大； 无偏线与子午线重合，分全无偏线与子午线重合，分全球为东偏和西偏两半球。球为东偏和西偏两半球。地理赤道地理赤道地磁赤道地磁

17、赤道地磁北极地磁北极NS地磁南极地磁南极11.5地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地磁强度分布地磁强度分布地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地磁倾角分布地磁倾角分布地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地磁偏角分布地磁偏角分布地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质非偶极磁场非偶极磁场 磁轴不过地心，南北磁极不磁轴不过地心，南北磁极不对跖；对跖； 磁赤道不是大圆，与磁极也磁赤道不是大圆，与磁极也不等距；不等距； 磁场强度和磁倾角随纬度增磁场强度和磁倾角随纬度增高而增大无严格规律；高而增大无严格规律； 无偏线不与子午线重合。无偏线不与子午线重合。地理赤道地理赤道磁赤

18、道磁赤道磁北极磁北极NS磁南极磁南极400Km地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地磁异常地磁异常地球并非均匀磁化球体，个别地区地磁要素的量值极大地球并非均匀磁化球体，个别地区地磁要素的量值极大地不同于其周围地区的正常值，称之为地磁异常。地不同于其周围地区的正常值，称之为地磁异常。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质 地球磁场向西漂移：无偏线地球磁场向西漂移：无偏线400年来，西移了年来，西移了95。 磁场强度持续衰减：近百年磁场强度持续衰减：近百年来衰减了来衰减了5。 磁极移动：目前磁北极的北磁极移动：目前磁北极的北移和西移。移和西移。4. 地磁要素的变化地磁要素的变化地磁要

19、素的长期变化地磁要素的长期变化地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质太阳日变化：磁场强度日变化太阳日变化：磁场强度日变化0.5，磁偏角变化，磁偏角变化10太阴日变化：磁场强度日变化太阴日变化：磁场强度日变化0.05，磁偏角变化，磁偏角变化40。季节变化：太阳辐射季节变化使磁场的太阳日变化在夏季节变化：太阳辐射季节变化使磁场的太阳日变化在夏季幅度最大，冬季要小。季幅度最大，冬季要小。地磁要素的短期变化地磁要素的短期变化A. 平静变化（周期性变化）平静变化（周期性变化）地区性的地震和火山爆发；地区性的地震和火山爆发；全球性的太阳活动造成磁暴和极光现象。全球性的太阳活动造成磁暴和极光现象。 B

20、.干扰变化干扰变化地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质5. 地球磁层和辐射带地球磁层和辐射带地球磁层地球磁层地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地球磁场因太阳风地球磁场因太阳风作用形成的独特形作用形成的独特形状。向日一侧压缩状。向日一侧压缩为为10个地球半径尺个地球半径尺度；背日一侧延伸度；背日一侧延伸为为1000个地球半径个地球半径尺度。尺度。地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质被地球磁层俘获的太阳高能粒子被禁锢在两个高空环状被地球磁层俘获的太阳高能粒子被禁锢在两个高空环状带的总称。带的总称。 辐射带辐射带地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质地核由铁、镍金属构成，均可以磁化。但是铁的居里点地核由铁、镍金属构成，均可以磁化。但是铁的居里点为为770，高温会破坏磁铁内部分子的有序排列。，高温会破坏磁铁内部分子的有序排列。6. 地球磁场的成因地球磁场的成因(假说假说)均匀磁化的球体均匀磁化的球体地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质外核物质处于熔融状态，可外核物质处于熔融状态，可以流动又导电，电可以转化以流动又导电，电可以转化为磁场。为磁场。外核电流形成的磁场外核电流形成的磁场地球概论地球概论第六章 地球的结构和物理性质七、地球的质量和密度七、地球的质量和密度1000 2000 3000 4000 5000 6000地内深度（地内深度（Km）