地球科学概论ppt

地幔位于地壳之下，由硅 、镁和氧等元素组成的岩 石构成。
地壳是地球的最外层，由 岩石和土壤组成，也是人 类居住的地方。
外核是地球的最内部层， 由液态的铁和镍组成，产 生地球的磁场。
地球的地质年代
01
地球的地质年代被划分为太古代、元古代、古生代、
中生代和新生代。
02
太古代是地球形成后的早期阶段，元古代是藻类和菌
环境保护与修复
通过研究环境污染、生态退化等问题的成因和规律，提出有效的治 理和修复措施，保护地球生态环境。
灾害预警与减灾
研究地震、火山、滑坡等自然灾害的发生机理，建立灾害预警系统， 提高减灾救灾的能力。
地球科学在探索宇宙中的作用
天体演化研究
通过研究地球与其他行星、卫星等天体的形成与演化过程，揭示宇宙演化的规律和机制。
水体污染
工业废水、农业化肥和城市污水等导致水体污染 ，威胁水生生物和人类健康。
生态修复
针对已遭受破坏的生态系统，采取措施进行生态 修复和保护，促进生态平衡和可持续发展。
PART 06
地球科学的未来发展与应 用
地球科学的新技术与新方法
1 2 3
遥感技术
利用卫星、飞机等平台，通过电磁波、声波等手 段获取地球表面和内部信息，实现大范围、高精 度的数据采集。
2023 WORK SUMMARY
《地球科学导论》 ppt课件
REPORTING
目录
• 地球科学导论简介 • 地球的构成与演化 • 地球的物理性质与化学性质 • 地球的环境与生态系统 • 人类活动对地球的影响 • 地球科学的未来发展与应用
PART 01
地球科学导论简介
地球科学定义
地球科学是一门研究地球的自然科学 ，包括地球的物理性质、化学组成、 结构特征、演变历程以及地球上的生 命现象等。

二、气象要素-气温
（一）气温周期变化
气温：大气热力状况的数 量度量，是空气分子平均 动能大小的体现。
气温的日变化
气温的年变化
气温日较差：一天之内最高 温与最低温之差；
气温年较差：年内最热月与 最冷月平均气温之差。
1.气温日较差的影响因素：
1）纬度：低纬＞高纬； 2）下垫面：陆上＞海上； 3）季节：夏季＞冬季（中纬度最明显）； 4）地形：凹地＞平地； 凹下地形（盆地和谷地），白天比平地高，夜晚比平地低。 5）天气情况：晴天＞阴天；干燥地区＞潮湿地区。
自平流层顶至85km左右高空的大气层。 ① 由于没有臭氧吸收太阳辐射的紫外线，气温随高 度增大而迅速下降，至中间层顶界气温降至-83℃~113℃； ② 由于下热上冷，再次出现空气的垂直运动； ③ 顶部出现弱电离现象。
（4）热层（电离层）
从中间层顶到800km高空的大气层。
① 空气很稀薄，质量占大气圈总质量的0.5%； ② 在太阳辐射和宇宙高能粒子作用下，温度迅速 升高，再次出现温度随高度增加而升高的现象， 到500km高空处温度高达1201℃；
② 中纬环流与高纬环流
两极大气冷却收缩，形成“极地高压带”； 在南纬与北纬60°附近形成一个相对的“副极地低
压带”； 从极地高压带到副极地低压带之间形成“极地东风
带”，从副热带高压带到副极地低压带之间形成 “盛行西风带”； 极地东风与盛行行西风在副极地低压带相遇时形成 上升气流，构成中纬环流和高纬环流。
（2）大气中的凝结现象（雾）：漂浮在近地面层的乳白色微小水滴
或冰晶。
（3）高空水汽凝结现象：云。
（三）大气降水
降水形成：从云层中降落到地面的液态或固态水。 条件：一是雨滴下降速度超过上升气流速度；二是雨滴从云

纬线的特点： （1）所有纬线相互平行。 （2）除赤道是大圆外，一般纬线均为小圆，
并且距赤道愈远，圆半径愈小，到两极变成点。 南北极点是特殊的纬线圈。 经线和经圈 一切通过地轴的平面同地球表面相割的大圆称经 圈。 所有经圈均通过两极并被两极分割成两个1800的 半圆，称经线。
二、地球上的方向和距离
1、方向
l 天顶、天底：由观测者所在的点做铅垂 线，向上延长与天球的交点称天 顶，记Z， 向下延长与天球 的交点叫天底，记Z′
l 天赤道：地球上的赤道无限扩展与天球 相交的大圆；记做Q，Q′。
l 地平圈 ：通过地心即天球的球心与铅垂 线垂直的平 面，叫地平面称 E，S， W， N
天 球 坐 标 圆 圈 系 统
③第二坐标系黄道坐标系
黄纬不同于赤纬， 黄经不同于赤经。
沿天赤道逆时针方向0°—360°，也可0h—24 h 特殊的赤经圈： 二分圈：过春分点、秋分点的赤经圈，分春分圈、秋分圈 二至圈：过二至点的赤经圈。
4、黄道坐标系
l 基本圈是黄道，基本点是黄北极、黄南极。 l 平行黄道面在天球作无数小圆称黄纬圈。
黄纬度量：黄道为零点 0°—90°( K) ,到; 0°— -90° (K′) l 通过黄极作无数大圆称黄经圈。 黄经 a 的度量：春分点为起点，沿黄道逆时针量算 0°—360°，黄经、黄纬是固定不变的。
5
仰极高度（NP）即北点的极距，天顶的赤纬（QZ） 即上点的天顶 距均等于地理纬度 即：仰极高度=天顶的赤纬=地理纬度
②第一赤道坐标和第二赤道坐标
同一天体的赤经与当时当地 的时角之和等于上点的赤经，
即春分点当时的时角 S=ax +tx
这种关系式用于计算恒星时
天津：39°08′N，117°10′E 。

4.内外核及其过渡带：在古登堡面下还有一个地震 波速突变带，纵波波速又逐渐上升，横波（由纵 波转换产生）又复出现，说明地核内部存在固体 物质。外核为液体，内核为固体。1962年人们进 一步认识到地核从液态到固态之间有一个性质逐 渐变化的过渡带。
5.低速层：一般在60~250 km之间，接近地幔的顶 部。地震波速比上层减小5~10%，上下没有明显 的界面，波速变化是渐变的。低速层厚度在不同 地区有较大变化，横波的低速层是全球性普遍发 育的，纵波的低速层在某些地区可以缺失或处于 较深部位。
根据对地震波的研究发现，其传播速度总体上 是随深度增加而递增，但其中出现2个明显的一级波 速不连续界面，1个明显的低速带和几个次级的波速 不连续面，表明地球内部物质不是均一的。
地震波速跳跃式变化带则为圈层的界面。
1. 1.莫霍面（莫霍洛维奇面）：是地壳与地幔之间 的界面。地震波纵波波速由莫霍面上的约7.0千 米每秒迅速增加到8.1千米每秒，横波由莫霍面 上的约4.2千米每秒迅速增加到4.4千米每秒。
⑵ 火山地震：在岩浆活动运移到接近地表 而酿成火山喷发之前，也常常频繁发生地 震，这类地震多属浅源地震，少数为中源 地震，影响范围较小，称作火山地震。占 7%。
⑶ 陷落地震：在溶岩发育地区，由于溶 洞塌陷引起的小规模地震，称作陷落地震。
⑷ 诱发地震：由采矿活动、修建水坝等 人工活动所诱发的地震。
• 三、与地震有关的现象
• 9.地应力：岩石变形主要由地壳内力的作用 引起，因此，整体来看，地壳内单位面积 上的力，称为地应力，它主要由构造运动 产生。
地应力的变化可利用超声波、电感和形 变电阻等方法测量出来。
• 二、地震的类型
1.按震源深度分为三类：
➢ —浅源地震：震源深度小于 70km；

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9. 实例
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库车拗陷逆冲褶皱组合
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塔里木盆地布格重力异常图
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塔里木盆地康氏界面等深图
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塔里木盆地显生宙磁极游移曲线
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塔里木盆地孔深-温度
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塔里木盆地各地区温度梯度
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塔里木盆地6000 m 深地温图
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中国大中型盆地不同深度温度对比
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塔里木盆地地温梯度
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塔里木盆地地温随深度的变化
3
R
v1
v2....................v. S2
θ
5
6
7
2. 结构
一级界面
A´
Crust
A" 0-35
B6´0km
B"400km
C´
Mantle
二级界面
岩石圈，地壳， 软流圈，相变带， 液态外核
C"920km D´
D"2900km
E
4640km
F
5120km G Core
Moho Disc. M
低速带60-250km
Guteaberg Disc. G.
8
9
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3. 地壳的结构特征
大陆地壳
大洋地壳
厚度大
薄
双层
单层
O,Si,Al,K
年代老
O,Si,Mg,Fe
新
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. 地幔
V = 90% M = 67.2% ⑴ 软流圈，低速带，岩石圈 ⑵ 地幔的物质组成：辉橄岩，上幔岩
Pyrolite ① 超深钻的进展 ② 行星对比 ③ 实验室模拟，高温高压下的Vp与平衡
1000外逸层 3000km

二、宇宙中天体的 相对位置
天球是为了研究 天体在天空中的位置 和运动引进的一个假 想的圆球,它的球心 就是观测者所在的地 球的中心，它的半径 是无穷大的。 这样，地球以外 的天体在天球上都有 各自的投影位置。
图1－2 天体在天球上的投影
地球的自转轴无限延长， 同天球球面相交于两点， 这叫做天极；与地球的南 、北极方向相同的两个极 分别称为南天极和北天极 。地球赤道平面无限扩大 ，同天球相交的大圆，叫 做天赤道。有了天极和天 赤道，天球就可以定出自 己的经线和纬线，分别称 为赤经和赤纬。于是，人 们说明天体在天球上投影 的位置就方便了。
公元前3世纪 吕不韦 主持编成的《吕氏春秋》解释 天圆地方
人类经过漫长的探索终于证实大地是一个球体 善于运用逻辑方法思维的古希腊人，率先 提出了大地是一个圆球的想法。 我国东汉张衡(78 ～139年)观测中发现 月蚀的阴影边缘总是弧形的，证明大地 是圆的。
天地之体，形如鸟卵
－张衡
1519年9月由麦哲伦（Magalhhaes）率 领的船队，从西班牙，环球航行成功
定义为围绕太阳运转、自 身引力足以克服其刚体力 而使天体呈圆球状、并且 能够清除其轨道附近其他 物体的天体。
上述8大行星都是在1900年以前被发现的。 1930年美国天文学家汤博（C.Tombaugh）在海王星外 侧发现了冥王星，于是在过去长达70多年的时间里冥 王星一直被当作第9大行星。
然而，冥王星的直径只 有2300km左右，比月球 还要小。 其许多天文学特征也 与8大行星有较大的差异 。特别是近些年来在太 阳系先后发现了一些大 小和质量近似或超过冥 王星的天体，使冥王星 的行星地位受到了广泛 置疑。 因此，该届国际天文 学联合会大会依据新的 行星定义，将冥王星降 级为“矮行星”。

地球科学概论1绪论
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！

〔1〕、恒定组分：氮、氧氩〔2〕、 可变组分：二氧化碳、臭氧、水蒸 汽
〔3〕、不等组分：粉尘、硫氧化物、 氮氧化物
留意：主要是现阶段的大气组成，而且是低层大 气的组分〔70km以下〕。
高层大气以氮、氧、氢等的原子、离子为主。
二、大气圈的构造 大气圈的下界通常是指地表 ，但在地面以下的松散堆积物及 某些岩石中也含有少量空气，它 们是大气圈的地下部分，其深度
四、大气的运动
大气运动的产生及方式取决于气压 的作用。
一个地方的气压随高度添加而降低 ，影响气压随高度变化的缘由主要 是该地上空大气柱的高度和密度。
在程度方向上，由于气温差别也会引起 该方向上的大气密度的变化，并产生气 压的程度变化。由于大气在垂直或程度 方向上存在气压差，从而产生了气压梯 度力，
三、大气的热情况 大气的热量分布情况是产生各种 大气景象和过程的根本缘由。炽热 的太阳以电磁波的方式源源不断地 向宇宙空间放射能量称为太阳辐射 。太阳辐射的能量主要集中在波长 较短的可见光部分，所以人们把太
阳辐射称为短波辐射。 太阳辐射是地球外表最主要的
图2－2 太阳辐射能随波长的分布
图2－3 到达地面的太阳辐射
当太阳辐射到达地面后，地面吸收了近一半(约为47%)的太阳辐射 能量，地面温度增高，同时地面也以电磁波的方式向外辐热量。地面辐 射的能量主要集中在红外线部分，属于长波辐射。地面辐射极易被对流 层中的水汽和二氧化碳所吸收。据观测，近地面的大气可以吸收地面辐 射的75%～95%。可见低层大气增温的直接热源是地面辐射。
水质点作圆周运动时，当运动到最高点就 构成波峰， 运动到最低点就构成波谷，
而波高就相当于水质点运动圆周的直径 。
水质点的运动圆周随水深添加变得越来越 小，当水深达1/2波长时，水质点的运动 圆周直径仅为0.04波高，普通把此深度以 为是波浪作用的下限。地震、火山喷发

大气因摩擦生热燃烧发光，为流星现象。大流星 体未燃尽降落到地面为陨星。 星云——空间气体和微粒组成的星际云，体积、质量 大，密度小，形状不一亮度不等。 星际物质——恒星之间的物质，包括星际气体、尘埃 磁场、宇宙线等。 人造天体——如人造卫星、宇航器（宇宙飞船）、空 间站等。
天体系统
——由互有引力联系的若干天体组成的集合体。 地月系
作用下，分解成彗头和彗尾，
状如扫帚，周期性地出现。
行星际空间中的尘粒和固体 块以很高的速度（72-11km/s) 闯入地球大气圈同大气摩擦燃 烧而产生的光迹，称为流星。 未燃尽的流星体坠落到地面， 就是陨石。陨石有石陨石与铁 陨石之分。
流星
行星际物质：极其稀薄。太阳系内密度分 布不均，在地球轨道附近的平均密度为5个 正离子加5个电子每立方厘米。
月球
天王星有２7个， 海王星有１３个， 火星有2个， 地球1个， 水星和金星没有。
彗星是质量、密度
彗星
小的“脏雪球”，迄今
为止已知的有1600多
颗，每年能观测到约
彗尾
10颗，新发现的占50%。
其运行轨道有抛物线、
彗头
双曲线和椭圆三种类型。
著名的哈雷彗星就属椭圆
轨道，其运行周期为76年。
当接近太阳时，在太阳辐射
实验目的：
1. 熟悉天球仪的构造（P18），了解天球的各种坐标 和天体的相对位置；
2. 用天球仪模拟天体的周日、周年视运动（P42)， 感受四季星空（P46）的变化。
实验二人一组，对天球仪进行纬度、方位、时间调 整后就可操作了。
写出实验报告。要求写明实验名称、实验目的、 仪器或工具、实验步骤和过程、实验体会和感受等， 并二人签名。 (在晴朗的夜晚，观察当地当时的星空态势。)

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East China Normal University
图3-19 光行差椭圆
East China Normal University
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地球公转以一年为
周期，恒星视位置绕转
其真位置也以一年为周
期，恒星视位置的绕转
路线，被叫做光行差轨
道，其形状则因恒星的
黄纬而不同。在南北黄
❖ 太阳每日赤经差因季节而异，视太阳长 度有季节变化。
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16
East China Normal University
太阳每日赤经差季节变化的主要原因是黄 赤交角
❖ 同样的黄经差造成不同的赤经差；第二 赤道坐标系与黄道坐标系有共同原点 （春分点），因基圈不同，黄经不同于 赤经；
❖ 冬夏二至（黄赤二道平行）赤经差最大， 视太阳日最长；
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East China Normal University
地球公转后果
一、 恒星周年视差 二、 太阳周年运动
❖ 恒星光行差则沿轨道切线方向偏离其真 位置。
多普勒效应
❖ 地球轨道速度对星光频率的影响。
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31
East China Normal University
6634′
图3-21 地球与地球共转轨道面的交角
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32
East China Normal University
地球公转的规律性 一、 地球轨道
❖ 春秋二分（二道交角最大）赤经差最小， 视太阳日最短。
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East China Normal U黄经差本身的变化；由于 日地距离的变化，地球公转速度的不等； ❖ 近日点变化最快，视太阳日较长 ； ❖ 远日点变化最慢，视太阳日较短。