第一章地球的基本知识

1、天 文 学 知 识太阳系的起源宇宙、恒星、行星、卫星宇宙、恒星、行星、卫星 地球地球是太阳系一颗是太阳系一颗行星行星。月亮是地球的。月亮是地球的卫星卫星。太阳系太阳系有八大行星。有八大行星。银河系银河系中包含中包含15001500亿个太阳系，宇宙由亿个太阳系，宇宙由上亿上亿银河系构成银河系构成 到到目前为止，宇宙成因都是目前为止，宇宙成因都是假说假说。宇宙宇宙形成形成是科学史上最大的是科学史上最大的“谜谜”。天体自转周期自转速度公转公转速度逃逸速度月 球27.32天0.005kms1月1 km/s2.38 km/s地 球1天23.56.40.465 km1年29.8km/s 11.19km/s

2、太阳系247.7年4.7km/s2.5亿年亿年250 km/s 617.7km/s 太阳系直径太阳系直径118118亿亿。日地日地距离距离1.4961.496亿亿。称为称为天文单位天文单位AU.AU. 太阳光太阳光5.5h5.5h穿过太阳系。穿过太阳系。818818到地球。到地球。地球表面接受到的地球表面接受到的太阳辐射能太阳辐射能：占太阳：占太阳总辐射的总辐射的 1/221/22亿亿。却给地球巨大。却给地球巨大作用力作用力和和生命力生命力。 第一章：地球的基本知识第一章：地球的基本知识第一节第一节 地球的物理性质地球的物理性质一、地球的形状与大小一、地球的形状与大小 地球是一个旋转椭球体。赤

3、道地球是一个旋转椭球体。赤道长，两极短。长，两极短。 现代高科技测量技术对地球形现代高科技测量技术对地球形状做出很精确的测量：状做出很精确的测量： 北极略尖北极略尖, ,外凸外凸18.918.9米，米， 南极稍肥南极稍肥, ,里凹里凹25.825.8米。米。 国际大地测量学与地球物理学联合会国际大地测量学与地球物理学联合会推荐的常数推荐的常数： 赤道半径：赤道半径：a= a= 63786378.140 km .140 km 5m.5m. 两极半径：两极半径：b= b= 63566356.755 km .755 km 5 5米米. . 平均半径：平均半径：R= R= 63716371 km km

4、 赤道周长赤道周长: : 4007540075.24 km.24 km 子午线周长子午线周长: : 4000840008.08 km.08 km. 地球表面积地球表面积: S= 5.1 : S= 5.1 亿亿kmkm2 2 地球体积地球体积: V=10,830 : V=10,830 亿亿kmkm3 3 地球质量地球质量: W=598,000 : W=598,000 亿亿t t 主主 要要 参参 数数 海洋面积海洋面积: S=3.61 : S=3.61 亿亿 kmkm2 2. . 陆地面积陆地面积: S=1.49 : S=1.49 亿亿 kmkm2 2. . 陆地平均高度：陆地平均高度：8408

5、40m m 海洋平均深度：海洋平均深度：38003800m m 最高的山峰最高的山峰: 8844.43m.: 8844.43m.0505年年（冰厚3.50m） 最深的海沟最深的海沟: 11034m. : 11034m. 马里亚纳海沟马里亚纳海沟 全球平均高度全球平均高度: : 24482448m m 赤道线速度赤道线速度: 465 m/s: 465 m/s。=1670 km/h=1670 km/h。 地球沿自己轨道运动速度地球沿自己轨道运动速度: 29.78 km/s: 29.78 km/s二、地球的主要物理性质二、地球的主要物理性质 、密度密度 地球质量地球质量地球体积地球体积地球密度。通过

6、地球密度。通过计算得密度为计算得密度为5.5165.516g/cmg/cm3 3 。 实际测量地壳上的岩石平均密度实际测量地壳上的岩石平均密度: :2.7-2.7-2.82.8g/cmg/cm3 3。 岩石密度岩石密度地球密度地球密度。根据这个。根据这个结论结论。推断地球推断地球内部物质密度内部物质密度大于大于地球地球平均密度平均密度 根据地球根据地球物理探测物理探测初步证明。初步证明。地球内部地球内部密度随深度增加而逐渐增大密度随深度增加而逐渐增大。 推测数据推测数据 深度深度( (kmkm) ) 密度密度 深度深度( (kmkm) ) 密度密度 0-330-33 2.7-2.9 2.7-2

7、.9 2898-47732898-4773 9.79.7 33-41333-413 3.3-3.6 3.3-3.6 49804980 12.012.0413-984413-984 3.6-4.1 3.6-4.1 51205120 12.712.7984-2898984-2898 5.1-5.75.1-5.7 6371 6371 13.013.0 2 2、压力（静压力）压力（静压力） 由上覆物质重量所产生的（由上覆物质重量所产生的（静压力静压力= =深度深度平均密度平均密度平均重力加速度平均重力加速度）。静压力）。静压力随深度的增加而增大。随深度的增加而增大。 深度深度( (kmkm) ) 压力

8、压力( (papa) ) 深度深度( (kmkm) ) 压力压力( (papa) ) 0 0 1000 400,000 10 3,000 2898 1,500,000 60 19,000 5155 3,320,000 100 31,000 6371 3,700,000 3 3、重力重力G G 地球质量对地面上物质的地球质量对地面上物质的万有引力万有引力F F与地球自传的与地球自传的离心力离心力P P的合力。的合力。 万有引力：万有引力：F=GmF=Gm1 1m m2 2/R/R2 2 , ,万有引力的大小万有引力的大小与与R R2 2成反比；与成反比；与m m1 1m m2 2成正比。成正比。

9、 得：得：万有引力：两极大、赤道小万有引力：两极大、赤道小。 离心力：离心力：P=P=2 2R M R M 离心力的大小和离心力的大小和线速度的平方成正比。线速度的平方成正比。 线速度：两极小、赤道大线速度：两极小、赤道大。 得得 离心力离心力：两极小、赤道大两极小、赤道大 重力万有引力重力万有引力离心力离心力 地球重力值：两极大，赤道小地球重力值：两极大，赤道小 通过理论计算：通过理论计算： 两极两极重力值：重力值：983983 cm/s cm/s2 2 赤道赤道重力值：重力值：978.318978.318 cm/s cm/s2 2 两地相差两地相差0.53%0.53%。地球平均重力值。地球

10、平均重力值980980cm/scm/s2 2 地形高低影响重力值，每升高地形高低影响重力值，每升高10001000米，米，重力值相应减少重力值相应减少0.32%0.32%。地下物质密度。地下物质密度M M, ,同同样也影响重力值。样也影响重力值。 地球内部物质分布不均匀，各地的密度地球内部物质分布不均匀，各地的密度不同。出现不同。出现实际测量重力值实际测量重力值和和理论计算重理论计算重力值力值不相等现象。这种称为不相等现象。这种称为“重力异常重力异常” 某某区域的区域的物质密度物质密度地球的平均密度，地球的平均密度，实际测量值实际测量值理论计算值理论计算值 称称正异常正异常。 某某区域的区域的

11、物质密度物质密度地球的平均密度，地球的平均密度，实际测量值实际测量值理论计算值理论计算值 称称 负异常。负异常。 利用利用重力异常重力异常探测地下情况。这种方法探测地下情况。这种方法称称重力勘探重力勘探法。法。自自 转转 轴轴 与与 地地 磁磁 轴轴4 4、地球的磁性、地球的磁性 地球是个磁性体，具有地球是个磁性体，具有磁极磁极和和磁轴磁轴。磁磁轴轴与地球与地球自转轴自转轴不重合，夹角不重合，夹角11.511.5地磁地磁的南北两极与的南北两极与地理地理的南北两极不重合。的南北两极不重合。 由此造成。由此造成。 地磁子午线地磁子午线和和地理子午线地理子午线之间之间的夹角。的夹角。 称为：称为：磁

12、偏角磁偏角。 不同地区有不同地区有东东偏偏(+)(+)和和西偏西偏(-)(-)两种两种。地质罗盘仪 磁针磁针在空间与在空间与水平面水平面之间的夹角。称为之间的夹角。称为磁倾角磁倾角 磁针只在地磁磁针只在地磁赤道赤道与水平面平行。向南与水平面平行。向南或向北，磁针与水平面都有夹角。或向北，磁针与水平面都有夹角。越接近越接近两极，其夹角越大两极，其夹角越大。 规定：指北针下倾为规定：指北针下倾为正正；上仰；上仰负负。 磁场强度磁场强度 表示磁力的大小。表示磁力的大小。磁偏角磁偏角 磁倾角磁倾角 磁场强度磁场强度 称称地磁地磁三要素。三要素。 把地球看成把地球看成均匀均匀磁化体。可以把各地地磁磁化体

13、。可以把各地地磁场要素场要素数据数据理论计算得到。此值称理论计算得到。此值称标准值标准值 各地的实际各地的实际测量值测量值和和标准值标准值不相符时不相符时称为称为地磁异常地磁异常 实测值实测值大于大于标准值，称标准值，称正异常正异常（高磁性（高磁性物质铁、钴、镍、超基性岩）物质铁、钴、镍、超基性岩） 。 实测值实测值小于小于标准值，称标准值，称负异常负异常（低磁性物（低磁性物质金、银、铜、盐、油、花岗岩）质金、银、铜、盐、油、花岗岩） 。 利用利用地磁异常地磁异常勘探推测地下岩石、构造勘探推测地下岩石、构造等情况的方法称等情况的方法称“磁法勘探磁法勘探”法。法。 5 5、地球的温度（地热地球的

14、温度（地热） 地球内部具有一定的热量称地球内部具有一定的热量称“地热地热” 来源来源：1.1.太阳辐射。太阳辐射。2.2.放射性元素衰变。放射性元素衰变。 根据温度分布特点划分三层：根据温度分布特点划分三层： 变温层变温层：温度随季节变化。日变：温度随季节变化。日变1 1米；米；年变年变10-2010-20米，最深内陆年变米，最深内陆年变30-4030-40米。米。 恒温层恒温层：温度长年保持不变，当地年：温度长年保持不变，当地年平均温度。如河北怀涞县恒温层位于地下平均温度。如河北怀涞县恒温层位于地下1414米，温度米，温度9 90 0C C 增温层增温层：随深度的增加，温度升高。：随深度的增

15、加，温度升高。华北地区一钻孔测温数据：华北地区一钻孔测温数据： 近地表不到近地表不到2020o o C C；800800m m深深4040o o C C；14001400m m深深6060o o C C。另一钻孔。另一钻孔50005000m m 深深180180o o C C。 地温变化常用地温变化常用地温梯度地温梯度（0 0C/100mC/100m）和）和地地温级温级（m/m/0 0C C）表示。）表示。 地温梯度各地不同。岩石圈平均地温梯度各地不同。岩石圈平均2.5-32.5-30 0C C，一般山区和地震区较高。热量大地区称：一般山区和地震区较高。热量大地区称：地热异常区地热异常区。如西

16、藏羊八井地区。如西藏羊八井地区。南非金矿地下近三公里南非金矿地下近三公里 6 6、地球的、地球的弹性与塑性弹性与塑性 弹性表现为弹性表现为传播地震波传播地震波。塑性表现为地球。塑性表现为地球的的椭圆体椭圆体和地质构造和地质构造褶皱褶皱等。等。 利用利用地震波地震波传播传播速度变化速度变化，探测地球内，探测地球内部情况。称为部情况。称为“地震勘探地震勘探” 7 7、地球的电性地球的电性 地球与电相关的性质，例如地球与电相关的性质，例如电导率、电电导率、电阻率阻率、感应电流感应电流。电位差电位差等。利用岩石的等。利用岩石的各种电性各种电性探测地下情况。称探测地下情况。称“电法勘探电法勘探” 8 8、地球的放射性地球的放射性 放射性是有放射性是有放射性元素放射性元素。地球内、外圈。地球内、外圈都有。放射性矿物集中的地方，射线强度都有。放射性矿物集中的地方，射线强度很大。称很大。称放射性异常区放射性异常区。 酸性岩酸性岩放射性放射性大（红色、白色岩石）。大（红色、白色岩石）。超基性岩