地球的结构和物理性质
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地球的内部结构与特征地球是我们生活的家园,但是对于许多人来说,地球的内部结构和特征是一个神秘而又迷人的领域。
在本文中,我们将探讨地球的内部结构和特征,以便更好地了解我们所生活的星球。
第一部分:地球的结构地球的结构可以分为三层:地壳、地幔和地核。
这三层不仅在物理性质上有很大的不同,而且在地球演化和地球上的各种现象方面也起着不同的作用。
地壳是地球最外层的部分,它包含了我们生活的大多数区域。
地壳最厚的区域是大陆地壳,大约有30至50公里的厚度。
较薄的区域则是海洋地壳,它只有5至10公里的厚度。
在地壳下面是地幔,地幔是地球的中层,大约在32至2900公里的深度之间。
地幔中的岩石比地壳中的岩石更密集,更重,也更坚硬。
在地幔下面是地核,地核是地球最内层的部分。
它是由铁和镍组成的,并被认为是非常热的熔岩球。
第二部分:地球内部的运动除了不同的结构之外,地球的内部还有许多不同的运动。
这些运动不仅有助于地球的演化和地球上的现象,而且对我们的生活有重要的影响。
首先是地球内部的热对流。
由于地球内部的热量不均匀分布,地球内部会发生热对流,这种运动会使得地核中的热量向外流动,同时使得地幔中的热量向上流动。
这种运动是地球内部温度的主要来源,也是大陆漂移和板块构造的主要驱动力。
其次是地震和火山喷发。
这些现象与地球内部的板块运动有关。
当板块在地球上运动时,它们会产生巨大的应力和变形,这种应力和变形会导致地震和火山喷发。
这些现象虽然给人们带来了很多灾难,但也有助于人们更好的了解地球内部的结构和特征。
第三部分:地球内部的成分地球内部的成分是通过地球内部的物质运动和地球上的化学反应来确定的。
根据地球的陨石记录,地球是由石基物质和铁基物质组成的,其中石基物质包括硅、氧、铝、镁等元素,而铁基物质包括铁、镍等元素。
在过去几十年里,科学家已经通过地震测量和地球表面岩石的研究发现了更多关于地球内部成分的信息。
例如,他们发现地幔中的岩石含有超过90%的硅和镁,这意味着地幔相对地壳来说更加密集和重,也更坚硬。
认识地球的结构与特点认识地球的结构与特点地球是人类赖以生存的家园,其复杂的结构和独特的特点是我们探究宇宙奥秘、护卫地球环境的基石。
了解地球的结构和特点,不仅在科学研究上具有重要意义,也对于人类认识自然、保护环境有着深远的影响。
本文将从地球的内部结构、外部表层、大气和生态系统等方面,为读者全面展示地球的奥秘和美丽。
一、地球的内部结构地球的内部结构分为地核、外核、地幔和地壳四个部分,分别具有不同的物理特性和化学组成。
其中地核是地球最内层的部分,由铁和镍等金属组成,具有高温、高压,同时不可压缩的特性。
而外核是地核外部的一层物质,是由液态铁和镍组成的,具有流动性和较低的密度。
地幔在地核和地壳之间,由固态岩石构成,温度较高、压力较大,约占地球体积的84%。
而地壳则是地球最外层的部分,我们生活的环境便处于地壳上,它包括陆相地壳和海洋地壳,主要由硅酸盐岩、海水、沉积物等构成。
此外,地球还有一个甚至比地核还深的区域——地函。
地函位于地壳和地幔之间,是介于固态和半固态状态的物质,约占地球半径的15%。
地球内部结构的认识主要是通过地震、地质、地热等观测手段进行的。
例如,地震波在不同密度和性质的岩石中传播速度不同,通过对地震波传播的观测,就可以推断地球内部的构造和性质。
此外,地球物理学家还通过测量地表重力、磁场和地电场等手段,获取地球内部的信息。
二、地球的外部表层地球的表层主要是地壳和它的下方地幔上部,包括了我们所处的陆地、海洋和大气系统。
地球表面的各种自然现象、地理景观和生态系统等都是地球表层结构和化学组成的结果。
地球表面的陆地和海洋构成了人类居住和活动的重要空间,陆地和海洋的分布不均导致了各种自然景观和生态环境的多样性。
例如,河流、湖泊、尖峰、峡谷、岩石海岸等都是地球表面地质结构的产物。
大气层是地球的保护层,可阻挡太空射线和紫外线的辐射,保障生命在地球上的生存。
大气层包括了对流层、平流层以及臭氧层等不同层次,每一层的成分和特性都不同。
地球内部构造及相关的物理现象地球是我们生存的地方,它的内部构造和相关的物理现象一直是人类不断探索的领域。
在地球的内部,存在着岩石圈、地幔、外核和内核四层结构,这四层结构相互作用,形成了地球的地球磁场、板块运动等一系列地貌和地球物理现象。
一、岩石圈岩石圈是地球最外层的结构,它由岩石皮和地壳两部分组成。
岩石圈的厚度不均匀,其中最薄的地区为海底山脊,其厚度只有5公里左右;而最厚的地区则位于山脉地带,其厚度可达到70公里左右。
地壳的厚度主要受板块运动的影响而发生改变。
二、地幔地幔是位于地壳下面的一层结构,它的厚度约为2900公里,是地球最厚的一层结构。
地幔的温度和压力均较高,因而,地幔的物理性质会受到温度和压力的影响,如地幔内部存在岩浆,当温度和压力达到一定程度时,岩浆可以喷发形成火山。
三、外核外核是位于地幔之下的一层结构,约厚2250公里。
外核主要由液态铁和镍组成,铁的熔点较低,因此外核温度较高,同时受地球自转影响,形成了地球磁场。
四、内核内核是地球最内部的结构,由固态铁和镍组成。
内核的温度比外核高,但由于内核的压力较大,因此内核仍是一个固态结构。
内核对地球物理现象有着重要的影响,如内核与外核之间的热量传递,因此长期以来,地球内部的温度一直是地球物理学家们探究的重要问题之一。
以上是地球内部构造的大概介绍,而地球物理学中还有许多与地球内部构造有关的物理现象,下面我将选取其中几个进行深入探究。
1. 地震地震是一种大自然的地球物理现象,它是地球内部的能量释放所导致的现象。
地震的产生与地球内部构造密切相关,当地球板块发生位移或断层移动时,就会产生地震。
地震不仅具有强烈的震感,而且还会引发地面上的波动和震动,给人们生命财产带来重大的威胁。
2. 地球磁场地球磁场是地球内部构造所产生的重要物理现象之一。
磁场受地球自转和内部热流的影响,因此是一个动态的过程。
地球磁场对人类生产生活有着深刻影响,如电子设备中的磁盘和磁头、航海的指南针等,都与地球磁场有着密切的关系。
八上地知识点总结一、地球的构造1. 地球的形状:地球是一个近似于椭球体的星球,它的赤道直径要比极轴直径长。
2. 地球的内部结构:地球由地壳、地幔和地核组成。
地壳是最外层的岩石壳,地幔是地壳和地核之间的层,地核由内外核组成。
二、地球的运动1. 自转:地球绕自己的轴线自西向东旋转,使得白天和黑夜交替出现。
2. 公转:地球绕太阳运行,一年完成一次公转。
地球公转的轨道是一个椭圆。
三、地球的地理环境1. 地球的气候:地球的气候呈现出多样性,受到纬度、海陆分布、海洋暖流等因素的影响。
2. 地球的地貌:地球上有大陆、岛屿、山脉、平原等不同的地貌特征。
3. 地球的水文:地球的水文包括海洋、河流、湖泊、冰川等水体,水的分布也呈现出多样性。
四、地球的人文环境1. 人口的分布:地球上的人口分布不均匀,主要集中在沿海地区和河流流域。
2. 城市的发展:城市是人类生活和生产的重要场所,城市的发展对周边地区产生影响。
3. 地球的文化:地球上有不同的民族和文化,它们相互影响、交流、融合,形成多元化的文化格局。
五、地球资源的利用和保护1. 土地资源:土地资源是人类生产、生活和发展的基础,应该科学合理地利用和保护。
2. 矿产资源:矿产资源是地球的宝藏,包括煤炭、石油、铁矿石等,它们是工业发展和农业生产的重要原料。
3. 生态环境:生态环境是地球的生命之源,应该加强保护和恢复,建设美丽的家园。
六、地球的灾害1. 自然灾害:地球上常见的自然灾害包括地震、火山喷发、洪水、干旱等,它们给人类生产、生活和生命安全带来威胁。
2. 环境污染:工业生产和人类活动对地球环境造成破坏,导致空气污染、水污染、土壤污染等问题。
七、地理技术1. 卫星导航:卫星导航技术使得人们可以随时随地得知自己的位置和前方的路况,为人们出行提供了便利。
2. 无人机技术:无人机可以在航拍、农业、环境监测等领域发挥重要作用,为地理科学的研究提供了新的手段。
以上就是地理知识点的总结,希望对大家的学习有所帮助。
地球的内部结构和地壳运动地球是我们赖以生存的家园,它由多个不同的层次构成,同时也存在着各种地质运动。
了解地球的内部结构和地壳运动对我们深入理解地球的演化过程以及自然灾害的发生机制至关重要。
本文将详细介绍地球的内部结构和地壳运动。
一、地球的内部结构地球的内部分为核心、地幔和地壳三层结构,每一层都有其特定的物理和化学性质。
1. 核心地球的核心是地球内部最深处的部分,包括外核和内核。
外核主要由液态的铁和镍组成,而内核则由固态的铁和镍组成。
核心具有高温高压的特点,并且是地球磁场形成的主要来源。
2. 地幔地幔位于核心之上,是地球内部最大的部分。
地幔分为上地幔和下地幔两层。
上地幔主要由硅、镁、铁等元素组成,而下地幔则由铁和镁的氧化物组成。
地幔的物质状态介于固态和半固态之间,流动性较强。
3. 地壳地壳是地球最外层的部分,厚度较薄,分为大陆地壳和海洋地壳。
大陆地壳主要由硅酸盐矿物和岩石组成,相对比较厚重,海洋地壳则主要由玄武岩组成,比较薄而稀疏。
二、地壳运动地壳运动是指地球地壳中的各种运动现象,包括板块运动、地震、火山喷发等。
1. 板块运动地球的地壳被分为多个板块,这些板块是不断相对移动的。
板块运动是地壳运动的核心内容,也是地球演化的驱动力之一。
板块运动包括板块的相互碰撞和相互移离。
当板块碰撞时,会形成山脉和地震;当板块移离时,会形成裂谷和海底扩张。
2. 地震地震是地球内部能量释放的结果,是地壳运动的一种常见现象。
当地壳中的应力积累到一定程度时,就会引发地震。
地震释放的能量以地震波的形式传播出去,引发地面的震动和破坏。
大地震往往伴随着海啸和山体滑坡等灾害。
3. 火山喷发火山喷发是地壳运动中的另一种重要现象。
当地幔中的岩浆上升到地表时,就会引发火山喷发。
火山口会喷出岩浆、熔岩和火山灰等物质,同时伴随着火山爆炸和火山地震。
火山喷发会释放大量的能量和物质,对周围环境产生重大影响。
综上所述,地球的内部结构和地壳运动密切相关,相互作用。
第六章地球的结构和物理性质第十三节地球的形状和大小地球表面崎岖不平,它的真实形状是非常不规则的。
但比起地球的大小来,地面起伏的差异又是微不足道的。
因此,在讨论地球形状这一课题时,为了使它的总体形状特征不被地面起伏的微小差异所掩盖,人们不去考虑地球自然表面的形状,而是研究它的某种理论上的表面形状。
这就是全球静止海面的形状。
所谓全球静止“海面”的形状,指的是海面的形状。
它忽视地表的海陆差异,海面显然要简单和平整得多。
所谓“静止”海面,指的是平均海面,它设想海面没有波浪起伏和潮汐涨落,也没有洋流的影响,完全平静。
所谓“全球”静止海面,它不仅包括实际存在的太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋,而且以某种假想的方式,把静止海面“延伸”到陆地底下,形成一个全球性的封闭曲面,称为大地水准面。
这是一个重力作用下的等位面,是地面上海拔高度起算面。
地球的形状就是指大地水准面的形状。
601地球是一个球体§601—1地球是一个球体人类对于大地形状的认识,有十分悠久的历史。
由于大地本身庞大无比,而人们的视野范围却十分有限,凭直观的感觉不能认识大地的形状。
一个人站在平地上,大约只能看到4.6km远的地方。
这一小部分大地,看起来是一个平面。
我国古时有“天圆似张盖,地方[平]如棋局”的说法,即认为天空是圆的,大地是平的。
然而,许多迹象表明,地面不是平面,而是曲面。
例如,登高可以望远。
人眼离地高约1.5m,只能看到4.6km远;若升到1,000m高处,便能看到121km远的地方。
这是地面是曲面的很好证明。
又如,人们在岸边观看远方驶近的船只,总是先见船桅,后见船体;船只离港远去时则相反,先是船体,后才是船桅相继隐入海平面。
大地若是平面,那么,不论距离远近,船体和船桅应同时可见(图6—1)。
再如,北极星的高度因纬度而异,愈往北方,它的地平高度愈大。
我国南方各地,人们能见到南天的老人星,而在北方,老人星永远隐没在南方地平。
如此看来,不同地点有不同的地平,地面本身只能是曲面。
若地面是平面,遥远的恒星应同地面各部分构成相同的高度角。
上述各种现象都证明大地是一个曲面。
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。
近代测量表明,地面各部分有大致相同的曲率,每度都在1llkm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。
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。
在进入空间探测的今天,宇航员在宇宙飞船中或登临月球时,真切地看到地球是一个球体①。
图6—1 曲面大地的一种直观证据(上)若大地是平面,远方船只的船桅和船体,应同时可见;(下)大地是曲面,远方驶近的船只,先见船桅,后见船体§601—2地球大小的测定当人们意识到足下的大地是个圆球体后,自然会提出这样的问题:地球有多大?测定球体的大小是比较“简单”的,只需测定经线的一段弧长(大地测量)及它对地心所张的角度(天文测量),就可以求知经圈的全长,从而求知地球半径和其它数据。
测定经线的一段弧长对于地心的张角,是更加容易的,只需比较一下同一经线上的两地,在同一日期的正午太阳高度,就能得到这个数值。
它就是两地的纬度差。
古希腊学者埃拉托色尼在历史上第一次约略地恻定了地球的大小。
他知道,夏至日正午,太阳位于埃及南部阿斯旺(旧时称悉尼)的天顶,阳光直射深井的井底。
埃拉托色尼据此认为,阿斯旺地处北回归线。
他还估计,亚历山大与阿斯旺位于同一经线上,两地相距约为5000斯台地亚(希腊里)。
这样,他只要测定亚历山大夏至日正午太阳高度,就可以得出地球的大小。
埃拉托色尼并不直接测定正午太阳高度,而是用圭表测定正午影长。
这种圭表是半个空心圆球,圆球中央有一根竖直的轴。
这根轴就是圆球的半径。
当圭表放置地面的时候,这根轴便垂直于地面,指向天顶(图6-3)。
埃拉托色尼测得亚历山大夏至日正午,圭表轴投射在圆球上的影长,约为整个圆周的1/50,即约°。
古希腊人已有相当完备的几何学知识。
埃拉托色尼推得,圭表轴投射在圆球内表面的影长与圆周长度之比,等于阿斯旺与亚历山大两地间的经线弧长与地球周长之比。
换句话说,地球子午线周长等于阿斯旺至亚历山大之间距离的50倍,即250000斯台地亚。
l斯台地亚合158m,那么,地球周长为39500km。
这与近代的测定值40025km相当接近,换算成地球半径约为6370km。
图6—2测定地球子午线长度图6-3左:亚历山大夏至日正午的太阳天顶距,就是亚历山大与阿斯旺之间的子午线的度数,即两地的纬度差右:埃拉托色尼测定太阳天顶距用的圭表严格说来,埃拉托色尼测定地球大小的工作,实际上只做了一半,即测定两地的纬度差;而两地间的距离是估算的,并非实测。
最早实测子午线长度的,则是我国唐代天文学家僧一行(本名张遂,673—727)。
公元724年,在他的主持下,太史监南宫说率领一支测量队,在今河南省黄河南北的平原地带,分别测定了大体上位于同一经线上的滑县、开封、扶沟和上蔡四地的分至日正午影长和“北极高”(即纬度),同时丈量了上述各地间的水平距离,从而得出“三百五十一里八十步而极差一度”①。
一行没有球形大地的概念。
他只是以实测数据否定当时“日影千里而差一寸”的说法,而没有把“极差一度”看作地面上的纬度。
因此,一行并不理解自己所做的就是地球子午线长度的测定,就像后来的哥伦布并不知道他所发现的陆地是美洲一样。
§601—3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。
按对称的原理,一切这样的物体以球形为最简单。
所以,太阳、月球和行星等许多天体都是球形。
近代天文学奠基人哥白尼说过“球形是万物中最完美的形状;因为这种形状的容积最大,宜于包罗一切”。
又说:“重力不是别的,而是……赋于物体使之联合为球形状的一种自然倾向”①。
地球是在自引力作用下才形成球体。
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。
空间探测表明,火星的二个质量很小的卫星,也不是球形。
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。
这就表明,只有质量巨大的天体,它们的自引力超过分子内聚力,才具有球体的形状。
然而,并非所有质量巨大的天体都是球形的。
例如,星云的质量远大于恒星,却不是球体。
这是因为天体在演化过程中,从非球体到球体,需要有一个时间的过程。
质量巨大的天体,在它不同的发展阶段并非都是球形的。
602地球是一个扁球体§602—1地球是一个扁球体严格的球体是正球体,它具有统一的半径,因而具有统一的曲率和周长。
地球并非这样的球体,而是一个扁球体。
地球扁球体是通过摆被发现的。
1672年,法国一位天文学家里舍受巴黎科学院派遣,到南美洲法属圭亚那首府卡晏(地近赤道)观测火星的视差。
他随身带去一架优质的摆钟。
到达卡晏后,里舍发现他那走时很准的钟忽然变慢了,每昼夜减慢2分28秒。
这是一个不小的误差。
他不得不根据恒星的运动来校正他的摆钟,把摆长缩短4毫米,摆钟恢复正常走时。
二年后,里舍回到巴黎,却发现钟又走快了,加快的数值恰好就是当初在南美减慢的数值。
他把钟摆恢复到原来的长度,于是,钟又走准了。
图6—4地球是一个扁球体,赤道半径比极半径长,它的经线是椭圆在此以前,人们相信秒摆的长度应该到处都是一样的,有人还曾主张用它来作长度单位;当年枷利略测定重力加速度值时,也没有怀疑到这一点。
钟摆在赤道附近变慢,可以令人信服地用重力变小来解释。
可是,重力为什么因纬度而改变呢?人们于是把它同地球的运动和形状联系了起来。
这是认识上的又一次飞跃。
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;与这个特征相联系的是,在扁球体上,赤道和纬线仍是正圆,而经线都是椭圆,它们的曲率自赤道向南北两极减小。
扁球体的扁缩程度用扁率表示。
若以地球的赤道半径为a,极半径为b,那么,地球的扁率(f)便为:关于地球形状和大小的数据,有一个不断提高精确度的过程。
1975年9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1984年起采用如下的数据:赤道半径(a)=6 378. 140km极半径(b)=6 356.755km扁率(f)=1/298. 275§602—2地球自转与地球形状如果自引力是形成球体的唯一因素,地球必然是正球体。
然而,地球是一个旋转体,还受惯性离心力的作用①。
地球的每一质点都处于引力和惯性离心力合力的作用下,这个合力就是重力(参见§608—l)。
里舍把重力随纬度的变化,归因于惯性离心力的作用。
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l/289。
可是,地面重力的实际差异比这要大得多,赤道与两极的重力差值为1/190。
显然,影响地面重力的不仅是惯性离心力。
又是牛顿对此作出圆满的解释。
他指出,使地面重力自两极向赤道递减的原因有两个:一个是惯心离心力,还有一个是地球的扁缩。
牛顿从理论上无可辩驳地证明,在自转的惯性离心力作用下,地球本身必然是扁的。
在自转着的地球上,每一质点的圆运动的中心都在地轴上,惯性离心力的方向都垂直井背离地轴。
如把一地的惯性离心力分解为垂直和水平方向的两个分力,那么,这后一分力都指向赤道(图6—5)。
正是在指向赤道的水平分力作用下,物质有向赤道集聚的趋势,地球变成了扁球体。
图6—5直接造成地球扁球体的是自转的惯性离心力(F)。
它的水平分量(f)指向赤道;垂直分量在很小程度抵消一部分重力。
牛顿还根据对木星和土星的观测,发现它们都有赤道突起、两极扁缩的形状,从而推断地球也一定是这种形状。
正是根据地球扁球体的理论,牛顿成功地解释了地轴进动和二分点“岁差”的成因。
这是地球运动和地球形状内在联系的一种表现。
§602—3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: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在地的一段弧的度数,叫地理纬度;后者强调这段弧对地心所张的球心角,叫地心纬度。
图6—6在扁球体上,球半径只通过球心,不垂直于球面;法线只垂宜于球面,不通过球心。
因此,纬度分为地理纬度(j)和地心纬度(j’),且j>j’图6—7地理纬度与地心纬度的差值,以45°纬度为最大在讲述地理坐标时,我们把地球当作正球体。