第三章 外部因素對(duì)自然地理學(xué)環(huán)境的影響

1、第三章 外部因素對(duì)自然地理學(xué)環(huán)境的影響日期：2007/04/04來(lái)源：  作者：劉南威,郭有立        自然地理環(huán)境是地球的一部分，而地球又是宇宙的一部分。因此，無(wú)論是宇宙中的其他天體的運(yùn)動(dòng)或是地球自身的運(yùn)動(dòng)（地球作為行星的運(yùn)動(dòng)及內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)），都必須對(duì)自然地理環(huán)境產(chǎn)生多方面的作用。這種來(lái)自自然地理環(huán)境范圍以外的影響因素稱為外部因素，它們推動(dòng)了各種自然地理過(guò)程的演進(jìn)，是自然地理環(huán)境形成和發(fā)展的必要條件。外部因素對(duì)自然地理環(huán)境的影響可分為下述三個(gè)方面。第一節(jié) 宇宙因素對(duì)自然地理環(huán)境的影響一、太陽(yáng)輻射的影響

2、60;       太陽(yáng)可視為理想的輻射體（黑體），其表面溫度高達(dá)6000， 不斷地向宇宙空間輻射巨額能量。太陽(yáng)的能量來(lái)自其內(nèi)部的熱核反應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)內(nèi)部的原子聚合時(shí)，原子質(zhì)量轉(zhuǎn)化為電磁場(chǎng)，便以電磁波的形式釋放出能量來(lái)，到達(dá)地球外界的太陽(yáng)能雖只占太陽(yáng)輻射總量的二十二億分之一，卻也高達(dá)5.526×1024 焦/年，相當(dāng)于1.885×1024 噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后所產(chǎn)生的全部能量。        輸入地球的太陽(yáng)能大部分為自然地理環(huán)境所得（圖3.l ）。把到

3、達(dá)地球大氣外界的太陽(yáng)輻射視為100 個(gè)單位，約有31的太陽(yáng)輻射因地球的反射而折回宇宙空間，有4為平流層所吸收，其余65則為自然地理環(huán)境的各種組成成分吸收、流通、轉(zhuǎn)化，成為自然地理過(guò)程的根本動(dòng)力。相對(duì)于太陽(yáng)輻射，以其他形式進(jìn)入地球表面的能量比例都很小。潮汐能為其幾萬(wàn)分之一；其他天體的宇宙射線僅及億分之一；對(duì)輸入地表的地球內(nèi)能估計(jì)不一，但從沒(méi)超過(guò)太陽(yáng)能的幾百或幾千分之一?？梢哉J(rèn)為，幾乎所有的自然地理過(guò)程的能量都來(lái)自太陽(yáng)輻射。        圖3.1 顯示了全球輻射收支的一般狀況。太陽(yáng)短波輻射輸入地球后最終以連續(xù)的長(zhǎng)波輻射輸出地球

4、的外部空間。輸入的能量等于輸出的能量，兩者達(dá)到平衡，遵循能量守恒的普遍定律。雖有很少一部分太陽(yáng)能是被有機(jī)物和地殼中的礦物所保存下來(lái)，如木材、煤炭、石油等就是太陽(yáng)能被固定的結(jié)果，但這些物質(zhì)最終要被利用或以某種自然的形式稀放出原來(lái)所固定的那部分能量，轉(zhuǎn)化為輻射熱返回宇宙空間，依然符合能量守恒律。至于有關(guān)地球輻射收支平衡各個(gè)分量的估算，學(xué)者們作出了不同的方案，在數(shù)值上有某些差異，但其基本原理是一致的。        一定區(qū)域輻射能的輸入與輸出的差額稱為輻射平衡。輻射平衡值表示了該地太陽(yáng)能的凈收入。對(duì)于自然地理過(guò)程來(lái)說(shuō)，輻射平衡是比

5、太陽(yáng)總輻射更為直接的動(dòng)力基礎(chǔ)。        輻射平衡的地理分布具有隨緯度增加而減少的變化趨勢(shì)。平均在緯度40°處，全球輻射能的收支由低緯區(qū)域的盈余過(guò)渡到高緯區(qū)域的虧缺。全球輻射平衡的等值線基本上沿緯線呈帶狀伸展，但在陸地上存在偏離緯線的傾向。輻射平衡隨時(shí)間有明顯的日變化和年變化的節(jié)律周期。一日之內(nèi)，白天收入大于支出，輻射平衡為正值；夜間相反，為負(fù)值。一年之內(nèi)，夏季的輻射平衡因收入的太陽(yáng)輻射增多而加大；冬季則相反，甚至出現(xiàn)負(fù)值。這種年變化狀況因緯度而異。緯度愈高，輻射平衡為正值的月份愈少，在極圈范圍則大部分時(shí)間出現(xiàn)

6、負(fù)值。顯然，輻射平衡是產(chǎn)生自然地理結(jié)構(gòu)的能量基礎(chǔ)，其時(shí)空特性與自然地理環(huán)境空間結(jié)構(gòu)及時(shí)間結(jié)構(gòu)的特征完全吻合。        太陽(yáng)輻射進(jìn)入自然地理環(huán)境以后，發(fā)生了復(fù)雜的能量交換和轉(zhuǎn)化。在無(wú)機(jī)界，太陽(yáng)的短波輻射被轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)在4120 微米之間的熱輻射。熱能是無(wú)機(jī)環(huán)境自然地理過(guò)程的主要能量形式，起著多方面的地理作用，大氣的熱源主要來(lái)自地面，形成向上的熱力梯度；低緯和高緯之間，由于輻射平衡地理分布不平衡，形成經(jīng)向的熱力梯度；海洋和陸地之間，也形成周期性轉(zhuǎn)換方向的熱力梯度。熱力梯度轉(zhuǎn)化為壓力梯度驅(qū)使大氣發(fā)生運(yùn)動(dòng)，便形成了不同尺度的大氣

7、環(huán)流。其中行星風(fēng)系又引起了洋流。這兩種大規(guī)模的大氣和水分的物質(zhì)循環(huán)機(jī)制對(duì)于全球能量調(diào)整和區(qū)域性熱量平衡起著十分重要的作用。太陽(yáng)輻射通過(guò)蒸發(fā)和蒸騰轉(zhuǎn)化為汽化潛熱，引起地球上的水經(jīng)過(guò)相變而發(fā)生循環(huán)。太陽(yáng)輻射引起地表層巖體的冷縮熱脹，發(fā)生機(jī)械風(fēng)化。風(fēng)化物一方面為土壤的發(fā)育提供成上母質(zhì)，另一方面在水流和風(fēng)的作用下加入到地質(zhì)循環(huán)的機(jī)制中。        在有機(jī)界，太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為生物化學(xué)能。植物的光合作用過(guò)程，每合成1 摩爾的碳水化合物就要消耗280.5 千焦的太陽(yáng)能。這些能量以化學(xué)潛能的形式固定在植物體內(nèi)。自然地理環(huán)境每年約生產(chǎn)出 1

8、500-2000 億噸干有機(jī)物。這是第一性生產(chǎn)，為整個(gè)動(dòng)物界的活動(dòng)提供了初級(jí)能量。被固定了的生物化學(xué)能，再經(jīng)過(guò)由食草動(dòng)物及不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的食肉動(dòng)物或雜食動(dòng)物組成的食物鏈進(jìn)行傳輸。這種由太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換而形成的能量流聯(lián)系著整個(gè)有機(jī)界，并引起有機(jī)界與無(wú)機(jī)界發(fā)生物質(zhì)交換，形成生物循環(huán)。太陽(yáng)能在自然地理環(huán)境各組成成分之間的交換轉(zhuǎn)化，形成了一個(gè)復(fù)雜的能量傳輸網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的物質(zhì)循環(huán)機(jī)制，從而把大氣對(duì)流圈-水圈-沉積巖石圈-生物圈聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體。總之，太陽(yáng)輻射是自然地理環(huán)境中最重要的能源，它不僅為各種自然地理過(guò)程提供了最基本的動(dòng)力，而且是產(chǎn)生自然地理環(huán)境三大規(guī)律整體性、差異性、節(jié)律性的能量基礎(chǔ)。二、月球和太陽(yáng)引力的影

9、響        潮汐是在月球和太陽(yáng)的引潮力作用下產(chǎn)生的。引潮力則是月球（或太陽(yáng)）對(duì)地球的萬(wàn)有引力和因地球繞地月（或地日）公共質(zhì)心運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性離心力的合力。在引潮力的作用下，地球便發(fā)生了潮汐變形。這種周期性的變形出現(xiàn)在海洋的叫海洋潮汐，出現(xiàn)在大氣層的叫大氣潮汐，出現(xiàn)在陸地上的叫固體潮汐?，F(xiàn)在把這三種潮汐對(duì)自然地理環(huán)境的影響簡(jiǎn)述如下。1.海洋潮汐的影響    （1）海洋潮汐對(duì)地球自轉(zhuǎn)具有阻礙作用。這實(shí)質(zhì)是潮汐摩擦的效應(yīng)。由于潮汐波移動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，海水與海底之間便產(chǎn)生摩擦作用阻礙著地

10、球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。另外，這種摩擦作用加上海水內(nèi)部由于其粘滯性引起的摩擦，使得潮汐高峰并不正對(duì)月球而是滯后一定時(shí)間，因此，月球?qū)Φ厍蛳蛟乱幻娴某毕∑鸩糠值囊涂梢援a(chǎn)生一個(gè)與地球自轉(zhuǎn)方向相反的力矩，其結(jié)果也是阻礙地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圖3.2）。由于潮汐摩擦效應(yīng)的存在，地球極其緩慢地降低自轉(zhuǎn)速率，導(dǎo)致一天的時(shí)間增長(zhǎng)。    （2）海洋潮汐對(duì)生物的演化具有促進(jìn)作用。由于海洋具有周期性升降的潮汐運(yùn)動(dòng)，從而使海岸地區(qū)出現(xiàn)高潮時(shí)被浸沒(méi)，低潮時(shí)出露的潮間帶。這個(gè)潮間帶，在生物的演化過(guò)程中，可成為海洋生物掙脫水域束縛的跳板。原始海生生物首先在作為過(guò)渡環(huán)境的潮間帶經(jīng)歷了鍛煉，從而加快了海

11、生生物向陸生生物的進(jìn)化。如果沒(méi)有海洋潮汐，沒(méi)有因海洋潮汐而出現(xiàn)的潮間帶，那么海洋生物的登陸過(guò)程就不知道要遲緩多少歲月。    （3）海洋潮汐具有巨大的能量。它是海岸及河口地貌發(fā)育的外營(yíng)力之一，而且也是一種有待開發(fā)的、潛力很大的能源。2.大氣潮汐的影響        大氣潮汐的潮差很大，雖然它在自然地理環(huán)境中的作用不如海洋潮汐那樣明顯，但對(duì)一些天氣現(xiàn)象卻有著重要的影響。    （l）大氣潮汐會(huì)使地球表面的大氣壓力發(fā)生規(guī)律性的變化。這種變化在熱帶地區(qū)尤為明顯。除偶爾的熱

12、帶風(fēng)暴之外，那里的氣壓是以太陽(yáng)半日為周期進(jìn)行有規(guī)則的振蕩，振蕩的幅度在赤道地帶為l.2 百帕，最大可達(dá)24百帕。對(duì)于中緯地區(qū)，在天氣晴和的日子也可觀測(cè)到這種類似的變化，只是振蕩幅值小些。由大氣潮汐而引起的這種氣壓振動(dòng)，在高層大氣中可形成風(fēng)速50 米/秒以上的強(qiáng)風(fēng)，并能波及到全球上空氣流。    （2）大氣潮汐與降水有一定的相關(guān)關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)青島在310月間降水日數(shù)的可能性平均為27，而另外的統(tǒng)計(jì)表明，在當(dāng)?shù)剡B續(xù)99 次朔、望日中，有81 次出現(xiàn)降水，占朔、望日數(shù)的82。    （3）大氣潮汐對(duì)臺(tái)風(fēng)的影響與其對(duì)降水的影響相類似。有人

13、通過(guò)對(duì)18911968 年出現(xiàn)在大西洋和太平洋上1000 多個(gè)颶風(fēng)和臺(tái)風(fēng)以及2 000 多個(gè)熱帶風(fēng)暴的分析，發(fā)現(xiàn)大西洋上的颶風(fēng)、太平洋上的臺(tái)風(fēng)和熱帶風(fēng)暴的生成多以朔望日為周期，其中以朔日前后生成的為最多，望日次之，上弦和下弦時(shí)生成的最少。3.固體潮汐的影響        固體潮汐的潮差可達(dá)3050 厘米。引潮力周期性地改變著地球的形狀，再加上潮汐現(xiàn)象在地表各處影響不一，這就使得地球的重心發(fā)生周期性的擺動(dòng)，地表各處的重力差異忽大忽小，破壞了地殼運(yùn)動(dòng)的平衡，進(jìn)而有可能促使某些地區(qū)地震的釀成和發(fā)生。例如，我國(guó)的河北、云南等地的強(qiáng)震

14、就與朔、望日發(fā)生聯(lián)系。尤其是華北的京、津、唐、渤、張地區(qū)，自1068 年到1976年期間，六級(jí)以上的地震有80以上發(fā)生在朔、望前后。當(dāng)然，地震成因是復(fù)雜的，固體潮汐對(duì)地震的影響只是其中一個(gè)因素，它構(gòu)成某些地區(qū)地震的觸發(fā)條件。三、隕石的影響        隕石物質(zhì)對(duì)自然地理環(huán)境的影響，具體表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：1.增加地球的質(zhì)量        據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球每天都接收大量的宇宙隕石物質(zhì)。從塵埃質(zhì)量來(lái)說(shuō)，其中只有1 克重的小微粒，每天約有2 萬(wàn)多顆。重量只有萬(wàn)分之一克

15、的塵埃，每天約有兩億顆。地球上每年每平方公里所接受到的隕石塵埃平均約4 克。整個(gè)地球而言，每年約有500 萬(wàn)噸隕石塵埃落到地面上。按這樣計(jì)算，在過(guò)去的30 億年里，地球所接收的隕石塵?？偭靠墒沟厍蛟黾?.5 厘米的厚度；近5 億年以來(lái)地球的重量已增加了十萬(wàn)分之一。2.造成隕石坑和環(huán)形山        巨大的隕石與地球相撞，能改變地表形態(tài)，造成隕石坑和環(huán)形山。隕石坑是一種特殊的地形。其中央是一塊平地或是稍微凸起的小丘；四周隆起成山，呈環(huán)狀分布，故名環(huán)形山，據(jù)目前初步統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)證明是隕石轟擊而形成的隕石坑至少有95 個(gè)。其中較著

16、名的有：發(fā)現(xiàn)于南極洲威爾克斯蘭德冰原之下的最大的隕石坑，直徑達(dá)241 公里，坑深約0.8 公里，估計(jì)造成這個(gè)隕石坑的隕石直徑為46 公里，重量達(dá)130 億噸；原蘇聯(lián)西伯利亞的波皮蓋凹地是一個(gè)直徑為100 公里的隕石坑；在美國(guó)亞利桑那州沙漠中的巴林杰隕石坑，直徑也有1220 米，深為180 米；我國(guó)的太湖近年也被認(rèn)為是隕石坑。根據(jù)我國(guó)學(xué)者傅成義（1990）的研究，這個(gè)面積達(dá)2300 多平方公里的隕石坑是距今5 000 萬(wàn)年前，由一顆巨大隕石從東北側(cè)方向撞擊地面形成的。由他領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在太湖洞庭西山附近的三山島上發(fā)現(xiàn)了隕石撞擊的證據(jù)擊變巖。這種特殊的巖石是隕石撞擊地表瞬間產(chǎn)生的高溫高壓變質(zhì)作用的

17、特有產(chǎn)物。3.造成隕震        巨大而高速的隕石落到地表能造成地面震動(dòng)。據(jù)研究，一塊直徑為4 公里，以每秒15 公里速度下沖的大隕石，當(dāng)它撞擊地殼時(shí)，能放出3×1013 焦的能量。而原蘇聯(lián)科學(xué)家甚至證實(shí)天空中的隕石爆炸也可以引起地震。1984年2 月26 日晚上8 時(shí)，西伯利亞地區(qū)上空飛過(guò)了一個(gè)巨大的隕石，這個(gè)隕石在托木斯克以東的高空突然燃燒起來(lái)，然后越過(guò)不短的距離，在楚雷姆河地區(qū)24 公里高度上爆炸。大致在同一時(shí)間，在同一地區(qū)的統(tǒng)一地震觀測(cè)網(wǎng)的8 個(gè)觀測(cè)站上記錄到地殼振動(dòng)。這次爆炸強(qiáng)度大約為1 萬(wàn)噸TNT

18、當(dāng)量。4.形成新的礦床        當(dāng)較大的隕石墜落在地球表面時(shí)，不僅可形成隕石坑，造成隕震，還能撞入地下深處，形成一些新礦床。如某些石油和天然氣田，當(dāng)隕石撞擊地球時(shí)，在撞擊區(qū)附近形成特殊的沖擊構(gòu)造，分散的石油和天然氣沿著隕石撞擊的地裂縫，運(yùn)移集中到地下隕石坑中，聚集成油汽田。美國(guó)北達(dá)科他州紐波特油田就是隕石撞擊到古老的前寒武系片麻巖上形成的。美國(guó)威利斯頓盆地視野油田，是隕石沖擊在密西西比紀(jì)碳酸鹽巖（相當(dāng)于下石炭統(tǒng)）上形成的隕石坑油田。美國(guó)紅翼河油田也是隕石坑油田，是隕石撞到三疊系和侏羅系地層中形成的環(huán)狀凹坑油田。隕石撞地

19、球除形成良好的聚油盆地外，還可形成另外一些有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。如世界著名的加拿大薩德伯銅、鎳、硫礦就是一個(gè)直徑4 公里以上的大隕石撞擊而成的隕石坑礦。烏克蘭境內(nèi)的一個(gè)油頁(yè)巖礦也是隕石坑礦。5.造成滄海桑田變化        據(jù)西費(fèi)特搜集世界各地許多隕石坑形成年代資料分析，發(fā)現(xiàn)隕石坑撞擊地球有10 個(gè)相對(duì)集中的時(shí)期，這些時(shí)期與地球造陸運(yùn)動(dòng)、造山運(yùn)動(dòng)相吻合，每一個(gè)集中撞擊時(shí)期延續(xù)幾百萬(wàn)年。最近，科學(xué)家們對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)微小天體的研究，也發(fā)現(xiàn)在距今5 000 萬(wàn)年至1 億年間，太陽(yáng)系中直徑10 公里左右的天體撞擊地球的概率相當(dāng)高。例如，距

20、今7 000 萬(wàn)年前，是隕石撞擊地球比較集中的時(shí)期之一，即相當(dāng)于白堊紀(jì)末的燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期；另一隕石集中撞擊地球的時(shí)期距今200300 萬(wàn)年，即相當(dāng)于第三紀(jì)末喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)時(shí)期?？梢姡笠?guī)模的隕石襲擊是自然地理環(huán)境滄桑巨變的外因之一。四、其他宇宙因素的影響        另外，我們還應(yīng)該指出以下幾種宇宙因素對(duì)自然地理環(huán)境的影響。所有這些因素的作用效應(yīng)，本質(zhì)上都與太陽(yáng)活動(dòng)的關(guān)系極為密切，在這個(gè)意義上說(shuō)，是太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)自然地理環(huán)境的影響。        距離地面153

21、5 公里高度的大氣中，臭氧分子大量集中而形成了臭氧層。臭氧層是太陽(yáng)紫外線對(duì)空氣中氧分子發(fā)生作用的產(chǎn)物。它強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光譜中的紫外線部分，使波長(zhǎng)小于0.29 微米的紫外輻射不能通過(guò)。因而保護(hù)了地表的生物，使它們不致遭受到有致命危險(xiǎn)的短波紫外線的傷害，從而也影響了與生物有關(guān)的各種過(guò)程。        太陽(yáng)的紫外輻射還使空氣分子發(fā)生電離，造成了地面以上601000 公里高空中的電離層。電離層的狀態(tài)與地面無(wú)線電通訊有密切關(guān)系。太陽(yáng)活動(dòng)加劇時(shí)，電離層底層的電子濃度增加，因而對(duì)無(wú)線電波吸收增加，這就導(dǎo)致短波無(wú)線電通訊信號(hào)發(fā)生短暫衰退或中

22、斷。當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)劇烈，太陽(yáng)耀斑產(chǎn)生的高速粒子流大量進(jìn)入地球上層時(shí)，將引起整個(gè)電離層強(qiáng)烈騷動(dòng)，發(fā)生電磁層磁爆；同時(shí)，也使地球發(fā)生磁爆，引起地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向出現(xiàn)急劇而不規(guī)則的騷動(dòng)，這種狀況歷時(shí)可達(dá)數(shù)天。這時(shí)不僅短波無(wú)線電波受到嚴(yán)重干擾甚至中斷，在兩極地區(qū)還常伴有極光出現(xiàn)。        太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)出的帶電微粒流稱為太陽(yáng)風(fēng)。在太陽(yáng)風(fēng)作用下，地球磁場(chǎng)不能無(wú)限制地?cái)U(kuò)張，而被限制在一定的范圍內(nèi)，這個(gè)范圍叫做地球磁層。由于地球磁層對(duì)太陽(yáng)風(fēng)及其他宇宙射線有屏障效應(yīng)，因而阻礙了它們對(duì)自然地理環(huán)境中生物有機(jī)體的危害。但是少量高能的帶電微

23、粒仍能闖入地球磁層，并為地球磁場(chǎng)所捕獲，形成了兩道環(huán)抱地球磁赤道的輻射帶（范·艾侖輻射帶）。輻射帶的存在，仍然危及進(jìn)入其間的地球生物。        太陽(yáng)的活動(dòng)可以受到距離較近或質(zhì)量較大的行星（如水、金、木、土）的影響。當(dāng)內(nèi)行星在合的位置、外行星在沖的位置時(shí)，其對(duì)太陽(yáng)的引潮力較大，使太陽(yáng)大氣發(fā)生擾動(dòng)。而太陽(yáng)大氣擾動(dòng)可影響地球的大氣圈，使大氣環(huán)境和低空大氣狀況發(fā)生變異。最近的研究表明，我國(guó)沿海地區(qū)在上述行星沖或合日之前，氣溫明顯下降，其中以木星引起的降溫幅度為最大。另外，木星對(duì)地球還會(huì)發(fā)生牽引作用，其結(jié)果使地球軌道發(fā)

24、生變化，這種變化可能是地球上大冰期產(chǎn)生的原因之一。第二節(jié) 行星因素對(duì)自然地理環(huán)境的影響        這里所講的行星因素，是指作為太陽(yáng)系中九大行星之一的地球，其形狀和大小、自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)等行星特性。這些特性對(duì)自然地理環(huán)境的發(fā)展變化有著直接的影響。一、地球形狀和大小的影響        嚴(yán)格地說(shuō)，地球形狀不是正球體，但為了研究問(wèn)題的方便，我們可以把地球當(dāng)作正球體看待。        地球的形狀

25、具有十分重要的地理意義。因?yàn)樘?yáng)與地球的平均距離遠(yuǎn)達(dá)14 960 萬(wàn)公里，所以可把照射到地球上的太陽(yáng)光線視為平行光線。如果地球是個(gè)平面，則太陽(yáng)高度處處相等（圖3.3）。但由于地球?yàn)橐磺蝮w，當(dāng)平行光線照射到地球表面時(shí)，在同一時(shí)刻不同地點(diǎn)將具有不同的太陽(yáng)高度（圖3.4）。太陽(yáng)光線與地球自轉(zhuǎn)軸的相對(duì)關(guān)系，決定了太陽(yáng)高度有規(guī)律地從南北緯23°26向兩極減少。因此，太陽(yáng)輻射使地球增溫的程度也按同樣的方向由低緯向高緯降低，從而造成地球上熱量的帶狀分布和所有與熱量狀況有關(guān)的自然現(xiàn)象也具有緯向地帶性分布特征。所以，緯向地帶性的基本成因，可以歸結(jié)到地球形狀的影響上。同時(shí)，也與太陽(yáng)輻射的季節(jié)變化有關(guān)。&

26、#160;       相對(duì)于地表單位物體，地球是個(gè)巨大的球體，它的體積達(dá)10830 億立方公里，平均密度5.522 克/立方厘米，質(zhì)量5.976×1021 噸。巨大的體積和質(zhì)量，使地球具有足夠的引力吸留周圍的氣體，保持著一個(gè)具有一定質(zhì)量和厚度的大氣圈。大氣圈層的存在，改變了到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射，保存了地表的水分，并通過(guò)氣流調(diào)節(jié)著地表熱量和水分的分布狀況，保護(hù)著生物有機(jī)體免        受紫外線的有害影響。如果沒(méi)有大氣圈的存在，也就不可能存在生命和出現(xiàn)人類

27、，地球的外貌將同死寂荒涼的月球相似。此外，由于地球是一個(gè)不透明的圓球體，當(dāng)它受到來(lái)自一個(gè)光源的照射時(shí)，就必然分為晝半球和夜半球兩部分，從而產(chǎn)生晝夜現(xiàn)象。二、地球自轉(zhuǎn)的影響        地球自轉(zhuǎn)的重要地理意義表現(xiàn)為如下幾個(gè)方面：    （1）產(chǎn)生晝夜交替現(xiàn)象，從而引起自然地理環(huán)境的晝夜節(jié)律性變化。由于地球自轉(zhuǎn)的速度想當(dāng)快，白天和黑夜的時(shí)間都不太長(zhǎng)，因而地表空氣的增溫和冷卻都有一定的限度，不致于過(guò)度炎熱或過(guò)度寒冷而引起生物的死亡。如果地球只有公轉(zhuǎn)而沒(méi)有自轉(zhuǎn)，那么晝夜更替的周期將不會(huì)是一日而是一年，

28、也就是說(shuō)，半年為白晝半年為黑夜。在這種情況下，與地表熱量平衡相聯(lián)系的一切過(guò)程，包括氣壓、氣流、蒸發(fā)、凝結(jié)以及有機(jī)界狀況，都將發(fā)生與現(xiàn)在全然不同的變化。    （2）地球繞地軸自轉(zhuǎn)這一事實(shí)是確定地理坐標(biāo)的基礎(chǔ)。首先，自轉(zhuǎn)軸決定了北極和南極，它們是固定的基準(zhǔn)點(diǎn)，由此而引出經(jīng)線。其次因?yàn)榈乇砣魏我稽c(diǎn)（極點(diǎn)除外）都隨著地球旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成為緯圈。因此，我們可以建立確定地表水平位置和方向的地理坐標(biāo)系統(tǒng)。而把地理坐標(biāo)和晝夜更替聯(lián)系起來(lái)，就成為劃分時(shí)區(qū)的依據(jù)?？傊?，地球自轉(zhuǎn)使自然地理環(huán)境中空間和時(shí)間的確定成為可能。    （3）由于地球

29、自轉(zhuǎn)的結(jié)果，所有在北半球作水平運(yùn)動(dòng)的物體都要發(fā)生向右偏轉(zhuǎn)的效應(yīng)，在南半球情況相反。這種因地球自轉(zhuǎn)而使運(yùn)動(dòng)物體偏離原方向的力叫科里奧利力，也叫地轉(zhuǎn)偏向力?？评飱W利力可用下式表示：D 2vwsin        式中：速度；為運(yùn)動(dòng)物體所處緯度。        科里奧利力只影響運(yùn)動(dòng)物體的方向，而不影響其速率。它對(duì)氣團(tuán)、洋流、流水的運(yùn)動(dòng)方向和其他許多自然地理現(xiàn)象有著明顯的影響。例如，北半球河流多有沖刷右?guī)r的傾向，結(jié)果右岸陡峻，左岸和緩，形成不對(duì)稱的谷坡。 

30、;   （4）由于地球的自轉(zhuǎn)，使潮汐變?yōu)槔@地球傳播的潮汐波。如前所述，潮汐波傳播的方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，并對(duì)地球自轉(zhuǎn)起著阻礙作用，致使晝夜逐漸變長(zhǎng)。最近兩千年來(lái)，每百年一晝夜大約增加0.00160.0024 秒。這個(gè)數(shù)值盡管極微，它的累積效應(yīng)卻不可忽視。根據(jù)對(duì)古珊瑚化石日紋的研究，人們發(fā)現(xiàn)五六億年前，地球每晝夜只有21 小時(shí)。    （5）地球自轉(zhuǎn)速度的變化是造成地質(zhì)時(shí)期地殼運(yùn)動(dòng)、海陸變遷、氣候變化和生物進(jìn)化的原因之一。        地球自轉(zhuǎn)變化的總趨勢(shì)是從快到慢，但是這

31、種變化是不規(guī)則的，這是由于地球本身的原因所致。按照地質(zhì)力學(xué)的觀點(diǎn)，引起地球自轉(zhuǎn)速度變化的原因主要是在于地球內(nèi)部物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化。根據(jù)角動(dòng)量守恒定律，重力促使密度較大的物質(zhì)不斷向地球內(nèi)部集中，使地球的質(zhì)量半徑變小，從而引起地球自轉(zhuǎn)加快；而地球自轉(zhuǎn)加快，必然導(dǎo)致離心力增大，這樣又使地球深處的物質(zhì)向地表擴(kuò)散，地球質(zhì)量半徑漸漸變大，從而使地球自轉(zhuǎn)速度又自動(dòng)減慢。所以，地球自轉(zhuǎn)變快中包含著放慢的因素，變慢時(shí)又孕育著加快的趨勢(shì)。地球正是這樣由快到慢，又由慢到快地變化著。地球自轉(zhuǎn)速度的變化導(dǎo)致了一系列復(fù)雜的地理后果：        第一，

32、當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)加快時(shí)，海水從兩極涌向赤道，大陸面積擴(kuò)大，使全球氣候由溫暖潮濕轉(zhuǎn)向干燥寒冷。自轉(zhuǎn)減速時(shí)，海水從赤道向兩極運(yùn)動(dòng)，則出現(xiàn)與上述相反的情況。        第二，由于地球自轉(zhuǎn)加快，導(dǎo)致慣性離心力和慣性力的增大，便產(chǎn)生了自兩極向赤道的經(jīng)向水平力和自東（西）而西（東）的緯向水平力，使地殼表面形成了緯向構(gòu)造帶和經(jīng)向構(gòu)造帶。        第三，地球自轉(zhuǎn)速度變化引起海陸滄桑巨變，從而促使生物界從低級(jí)到高級(jí)的躍進(jìn)。古生代以來(lái)，地球的自轉(zhuǎn)速度有三個(gè)時(shí)期變化較大。一

33、次在早、晚古生代之間，一次在古、中生代之間，一次在中、新生代之間。每一次變化都恰巧對(duì)應(yīng)一次劇烈的地殼運(yùn)動(dòng)、大規(guī)模的海陸變遷以及自然界的進(jìn)化。例如，第一次運(yùn)動(dòng)后，引起植物界一次重大躍進(jìn)，并出現(xiàn)了魚類和兩棲類；第二次運(yùn)動(dòng)后，于中生代出現(xiàn)了巨大的爬行動(dòng)物和裸子植物；第三次運(yùn)動(dòng)后，在新生代，被子植物代替了裸子植物，哺乳動(dòng)物開始繁衍并且出現(xiàn)了人類。    （6）地球所具有的兩極稍平，赤道凸出的橢球體形狀，也是由于地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力的水平分力長(zhǎng)期作用的結(jié)果。    （7）地球自轉(zhuǎn)速度變化使地球轉(zhuǎn)動(dòng)能發(fā)生變化。這是因?yàn)椋旱厍蜣D(zhuǎn)動(dòng)能=地球質(zhì)量

34、×地球自轉(zhuǎn)速度2×地球半徑×。可見，地球自轉(zhuǎn)速度的微小變化，經(jīng)過(guò)平方自乘，并乘以巨大的地球質(zhì)量后，就可導(dǎo)致地球轉(zhuǎn)動(dòng)能的巨大變化。而地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和地球大氣圈、海洋、巖石圈的運(yùn)動(dòng)關(guān)系相當(dāng)密切，且決定著大氣環(huán)流、洋流和板塊運(yùn)動(dòng)的整體和局部變化。假如地球自轉(zhuǎn)速度變化一年中超過(guò)5 秒，地球上就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈地震、特大海嘯和嚴(yán)重天氣異?，F(xiàn)象。三、地球公轉(zhuǎn)的影響        地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)對(duì)自然地理環(huán)境的影響也是多方面的。主要表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：    （1）因?yàn)榈厍蚬D(zhuǎn)的軌道與地球

35、赤道平面具有一定的交角（黃赤交角），使地球上太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置發(fā)生周期性的變化，引起了晨昏線在地球表面上位置的改變，從而產(chǎn)生晝夜長(zhǎng)短的變化和春夏秋冬的季節(jié)更替，并使得自然地理環(huán)境中許多現(xiàn)象和過(guò)程都以年為周期而變化。    （2）根據(jù)地球公轉(zhuǎn)過(guò)程中晝夜長(zhǎng)短和正午太陽(yáng)高度的變化及其分布，人們可以在地球表面劃出一些具有典型意義的緯線（回歸線和極圈）。這些特殊的緯線是劃分自然地帶的基礎(chǔ)，也就是說(shuō)，地球公轉(zhuǎn)的效應(yīng)涉及到自然地帶的性質(zhì)及分布。    （3）黃赤交角并不是一成不變的。由于行星攝動(dòng)的結(jié)果，黃赤交角也是在周期性地、極為緩慢地變化著。其變化

36、范圍在20.824 度之間，變化周期為41 000 年。黃赤交角的大小，直接影響到太陽(yáng)輻射量沿緯度的分布，若黃赤交角減少1°時(shí)，太陽(yáng)輻射量在赤道區(qū)域就增加0.35，在兩極區(qū)域則減少4.02。當(dāng)黃赤交角增大時(shí)，其效應(yīng)相反。此外，由于黃赤交角的變化引起回歸線和極圈在地球表面上的移動(dòng)，也就改變了不同類型熱量帶的范圍。    （4）地球公轉(zhuǎn)的軌道是一個(gè)橢圓，太陽(yáng)位于這個(gè)橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。根據(jù)開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律可知，地球在近日點(diǎn)附近公轉(zhuǎn)的速度較快，在遠(yuǎn)日點(diǎn)公轉(zhuǎn)速度則較慢。結(jié)果使得天文四季不等長(zhǎng)：春季：春分夏至 92 天夏季：夏至秋分 94 天秋季：秋分冬至 90

37、 天冬季：冬至春分 89 天    （5）地球軌道偏心率的大小，決定著地球軌道的形狀。由于太陽(yáng)系的其他行星對(duì)地球的攝動(dòng)，使地球軌道偏心率發(fā)生周期性的變化，變化的范圍在0·0000·061 之間，周期約為96 600 年。當(dāng)偏心率為0 時(shí)，地球軌道是個(gè)圓；當(dāng)偏心率變大時(shí)，地球軌道成橢圓；且隨偏心率的增大，橢圓越扁。地球軌道偏心率的變化，一方面使地球在一年內(nèi)接受到的太陽(yáng)日輻射量隨之改變；另一方面又使地球在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)獲得輻射量的差異也發(fā)生變化。目前地球軌道的偏心率為0.016，地球在近日點(diǎn)接受的太陽(yáng)輻射量比遠(yuǎn)日點(diǎn)多7。如果偏心率為0.061 時(shí)，

38、這個(gè)差值可達(dá)30。第三節(jié) 地球因素對(duì)自然地理環(huán)境的影響        地球因素是指來(lái)自地球內(nèi)部的影響因素，主要包括地球內(nèi)部的物質(zhì)狀態(tài)和地球內(nèi)能兩大方面。其重要作用在于參與塑造地殼的外部形態(tài)，奠定自然地理環(huán)境的基本骨架。一、地球內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)的影響        我們知道，根據(jù)地震波的傳播情況可以把地球內(nèi)部劃分出若干不同的層次，這些層次標(biāo)志著地球內(nèi)部的構(gòu)造及其物質(zhì)狀態(tài)。一般認(rèn)為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有三層模式：地殼、地幔和地核。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步劃出了巖石圈和軟流圈。

39、整個(gè)地殼和地幔上部（其下界約在地表以下6070 公里）的物質(zhì)具有剛性，這部分為巖石圈；其下的地幔物質(zhì)塑性較大，這部分為軟流圈；在250公里左右的深度，地幔物質(zhì)又恢復(fù)到較為剛性的狀態(tài)；處于2 900 公里深度以下的地核，其物理狀態(tài)則仍是個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題。對(duì)于自然地理環(huán)境，上述諸圈層中巖石圈和軟流圈具有較為重要的意義。        巖石圈的表層部分（沉積巖石圈）已直接加入到自然地理環(huán)境的組成中，關(guān)于這一點(diǎn)我們已在第二章討論了。在這里我們側(cè)重于分析巖石圈其余部分物質(zhì)狀態(tài)的地理意義，即把它作為外部影響因素來(lái)考慮。 

40、0;      堅(jiān)硬的巖石圈具有剛性的特點(diǎn)，它被連續(xù)的地震活動(dòng)帶或活動(dòng)構(gòu)造帶分割成大小不同的板塊。這些板塊支承著整個(gè)自然地理環(huán)境。        根據(jù)板塊構(gòu)造的理論，驅(qū)動(dòng)巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)制是軟流圈的對(duì)流。軟流圈的巖體處于熔融或塑性狀態(tài)。在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下，它具有緩慢的流動(dòng)性質(zhì)，并構(gòu)成了一系列對(duì)流體。軟流圈物質(zhì)的對(duì)流帶動(dòng)了板塊運(yùn)動(dòng)。假定泛大陸存在，當(dāng)對(duì)流體上升到泛大陸中央，并向左右兩側(cè)散開時(shí)，泛大陸就會(huì)向兩側(cè)裂開。這時(shí)，大陸板塊被截在地幔對(duì)流體上面隨之向兩側(cè)移動(dòng)。板塊移動(dòng)的

41、結(jié)果勢(shì)必改變一地的水平位置和高度位置，致使到達(dá)該地的能量和物質(zhì)在其移動(dòng)和移動(dòng)之后發(fā)生相應(yīng)的改變，與此相聯(lián)系的必然要產(chǎn)生不同的自然地理效果和表現(xiàn)。        一般還認(rèn)為，軟流圈是巖漿的發(fā)源地。熔融狀態(tài)的地幔物質(zhì)可以通過(guò)巖石圈的脆弱部位進(jìn)入到自然地理環(huán)境。它們構(gòu)成各種各樣的侵入巖、噴出巖加入到自然地理環(huán)境的物質(zhì)組成中。在海洋板塊上，涌出的地幔物質(zhì)形成了大洋中脊，并不斷更新海洋板塊本身的物質(zhì)組成。二、地球內(nèi)能的作用        從自然地理學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，具有

42、顯著地理意義的地球內(nèi)能應(yīng)該包括地?zé)岷椭亓Α?#160;       地?zé)崾堑厍騼?nèi)部的熱能。它是地球組成物質(zhì)中各種放射性元素核反應(yīng)所釋出的能量，以熱的形式貯存在地球內(nèi)部。據(jù)估計(jì)，地球每年產(chǎn)生的核反應(yīng)能可達(dá)2.14×1021 焦。        熱傳導(dǎo)的結(jié)果，一部分地?zé)嵬ㄟ^(guò)地球表面向外發(fā)散，使得地球表面每年每平方厘米得到167210 焦來(lái)自地球內(nèi)部的熱量。平均而論，這樣的數(shù)值微不足道。但應(yīng)該注意到地?zé)崽锸堑責(zé)釋?duì)地表集中作用的地區(qū)。在那里，地?zé)峄顒?dòng)的地表顯示必然

43、對(duì)當(dāng)?shù)刈匀坏乩憝h(huán)境產(chǎn)生積極的作用。例如，地?zé)崾沟叵滤兂蔁崴蛘羝?，然后再沿?cái)鄬踊蛄严渡仙降乇恚@樣就會(huì)形成溫泉或者噴氣孔、冒汽地面等，有時(shí)還會(huì)形成熱水湖，從而也能改變當(dāng)?shù)氐男夂蛱卣?，最終導(dǎo)致地?zé)崽镏車厥獾淖匀痪坝^。        地?zé)岣匾淖饔?，在于它提供?dòng)力引起地球內(nèi)部物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、演化和調(diào)整，成為改變地殼狀態(tài)的一個(gè)至為重要的因素。這是一種緩慢的，不易覺察的變化因素。但在地質(zhì)時(shí)代中，通過(guò)間接的作用，即通過(guò)地球內(nèi)部的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，可以顯著地改變地表狀態(tài)的海陸分布，從而對(duì)自然地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)、功能施加影響。由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地表

44、產(chǎn)生了大規(guī)模的海陸變遷，從而對(duì)于氣候的形成、大氣環(huán)流、河流發(fā)育、生物演化等都有深刻的影響。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地球表面的形狀總是趨向于由簡(jiǎn)單變?yōu)閺?fù)雜、由平坦變?yōu)榘纪?，決定了地球表面的海陸分布和基本的地形骨架。        重力是地心吸引力和地球自轉(zhuǎn)慣性離心力的合力。它使地球上的物質(zhì)無(wú)一例外地被吸引向地心（附近）而附著在地表。重力實(shí)質(zhì)上以一種潛在的位能作用于物體上，它總是力圖使被作用的物體處于相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，從而影響了地球物質(zhì)的機(jī)械位移和分布。在重力的作用下，組成地球的物質(zhì)按照密度的大小，從地心向外呈有序的同心圓狀排列（包括大氣

45、圈、水圈和巖石圈）。        自然地理環(huán)境擁有很大的位能儲(chǔ)藏量。海平面以上大陸部分計(jì)有 2.8×1024 焦位能，相當(dāng)于每年輸入地球的太陽(yáng)能的一半左右。這是地球演化過(guò)程依靠構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化而來(lái)的能量。地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造作用形成了地表的巨大起伏，在不同高度上具有不同的重力位能。當(dāng)剝蝕作用發(fā)生時(shí)，重力位能轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，支配固體物質(zhì)的移動(dòng)。氣團(tuán)和水體（包括冰川）的運(yùn)動(dòng)則是憑借太陽(yáng)輻射引起的大氣上升提高其位能；在大氣下沉、降水、徑流過(guò)程和冰川移動(dòng)時(shí)，位能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。重力在自然地理環(huán)境中的作用十分廣泛，舉凡地

46、形的改變、物質(zhì)的搬運(yùn)和堆積、氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)、水分的循環(huán)、生物的生長(zhǎng)、乃至于地球物質(zhì)的調(diào)整等等，都離不開重力的作用?？梢姡瑢?duì)于自然地理環(huán)境來(lái)說(shuō)，重力（能）也是一個(gè)基礎(chǔ)能量并具有重要的作用。第四節(jié) 自然地理環(huán)境外部聯(lián)系的本質(zhì)        上述關(guān)于各種外部因素的討論，實(shí)質(zhì)上是為了揭示自然地理環(huán)境外部聯(lián)系的本質(zhì)。作為小結(jié)，我們指出以下幾點(diǎn)：    （1）支配自然地理環(huán)境中各種基本過(guò)程的能量，幾乎全部都從外部進(jìn)來(lái)。這些能量的來(lái)源，可分為兩大類：一是以太陽(yáng)輻射為代表的外能；一是地球內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)能。這兩大類能源

47、比較起來(lái)，內(nèi)能對(duì)于自然地理環(huán)境的作用和影響，更多的是通過(guò)間接途徑和方式來(lái)表現(xiàn)；而外能則是自然地理過(guò)程發(fā)生發(fā)展的直接動(dòng)力和最基本的條件。這兩大類能源給自然地理各要素的相互作用、相互制約和相互滲透提供了動(dòng)力基礎(chǔ)，從而推動(dòng)著整個(gè)自然地理過(guò)程的發(fā)展，決定了演化的強(qiáng)度和方向。    （2）自然地理環(huán)境不斷地與外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，這一過(guò)程具有十分重要的自然地理意義。用現(xiàn)代系統(tǒng)理論來(lái)解釋就是：這種無(wú)休止的物質(zhì)、能量交換過(guò)程，使得自然地理環(huán)境從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)、從無(wú)序到有序地不斷進(jìn)化發(fā)展，并形成穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間結(jié)構(gòu)）。熱力學(xué)第二定律告訴我們：孤立系統(tǒng)中，熱量是由高溫物體自動(dòng)地傳向低溫物體，直至熱量平衡為止。亦即，孤立系統(tǒng)中的自