第三章 外部因素對自然地理學環(huán)境的影響

1、第三章 外部因素對自然地理學環(huán)境的影響日期：2007/04/04來源：  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，無論是宇宙中的其他天體的運動或是地球自身的運動（地球作為行星的運動及內(nèi)部物質(zhì)運動），都必須對自然地理環(huán)境產(chǎn)生多方面的作用。這種來自自然地理環(huán)境范圍以外的影響因素稱為外部因素，它們推動了各種自然地理過程的演進，是自然地理環(huán)境形成和發(fā)展的必要條件。外部因素對自然地理環(huán)境的影響可分為下述三個方面。第一節(jié) 宇宙因素對自然地理環(huán)境的影響一、太陽輻射的影響

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

3、達地球大氣外界的太陽輻射視為100 個單位，約有31的太陽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，成為自然地理過程的根本動力。相對于太陽輻射，以其他形式進入地球表面的能量比例都很小。潮汐能為其幾萬分之一；其他天體的宇宙射線僅及億分之一；對輸入地表的地球內(nèi)能估計不一，但從沒超過太陽能的幾百或幾千分之一?？梢哉J為，幾乎所有的自然地理過程的能量都來自太陽輻射。        圖3.1 顯示了全球輻射收支的一般狀況。太陽短波輻射輸入地球后最終以連續(xù)的長波輻射輸出地球

4、的外部空間。輸入的能量等于輸出的能量，兩者達到平衡，遵循能量守恒的普遍定律。雖有很少一部分太陽能是被有機物和地殼中的礦物所保存下來，如木材、煤炭、石油等就是太陽能被固定的結(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。至于有關地球輻射收支平衡各個分量的估算，學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能的凈收入。對于自然地理過程來說，輻射平衡是比

5、太陽總輻射更為直接的動力基礎。        輻射平衡的地理分布具有隨緯度增加而減少的變化趨勢。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，為負值。一年之內(nèi)，夏季的輻射平衡因收入的太陽輻射增多而加大；冬季則相反，甚至出現(xiàn)負值。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間出現(xiàn)

6、負值。顯然，輻射平衡是產(chǎn)生自然地理結(jié)構(gòu)的能量基礎，其時空特性與自然地理環(huán)境空間結(jié)構(gòu)及時間結(jié)構(gòu)的特征完全吻合。        太陽輻射進入自然地理環(huán)境以后，發(fā)生了復雜的能量交換和轉(zhuǎn)化。在無機界，太陽的短波輻射被轉(zhuǎn)換為波長在4120 微米之間的熱輻射。熱能是無機環(huán)境自然地理過程的主要能量形式，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)生運動，便形成了不同尺度的大氣

7、環(huán)流。其中行星風系又引起了洋流。這兩種大規(guī)模的大氣和水分的物質(zhì)循環(huán)機制對于全球能量調(diào)整和區(qū)域性熱量平衡起著十分重要的作用。太陽輻射通過蒸發(fā)和蒸騰轉(zhuǎn)化為汽化潛熱，引起地球上的水經(jīng)過相變而發(fā)生循環(huán)。太陽輻射引起地表層巖體的冷縮熱脹，發(fā)生機械風化。風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的作用下加入到地質(zhì)循環(huán)的機制中。        在有機界，太陽輻射轉(zhuǎn)換為生物化學能。植物的光合作用過程，每合成1 摩爾的碳水化合物就要消耗280.5 千焦的太陽能。這些能量以化學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 億噸干有機物。這是第一性生產(chǎn)，為整個動物界的活動提供了初級能量。被固定了的生物化學能，再經(jīng)過由食草動物及不同營養(yǎng)級的食肉動物或雜食動物組成的食物鏈進行傳輸。這種由太陽輻射轉(zhuǎn)換而形成的能量流聯(lián)系著整個有機界，并引起有機界與無機界發(fā)生物質(zhì)交換，形成生物循環(huán)。太陽能在自然地理環(huán)境各組成成分之間的交換轉(zhuǎn)化，形成了一個復雜的能量傳輸網(wǎng)絡和相應的物質(zhì)循環(huán)機制，從而把大氣對流圈-水圈-沉積巖石圈-生物圈聯(lián)結(jié)成一個整體?？傊栞椛涫亲匀坏乩憝h(huán)境中最重要的能源，它不僅為各種自然地理過程提供了最基本的動力，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。二、月球和太陽引力的影

9、響        潮汐是在月球和太陽的引潮力作用下產(chǎn)生的。引潮力則是月球（或太陽）對地球的萬有引力和因地球繞地月（或地日）公共質(zhì)心運動所產(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。現(xiàn)在把這三種潮汐對自然地理環(huán)境的影響簡述如下。1.海洋潮汐的影響    （1）海洋潮汐對地球自轉(zhuǎn)具有阻礙作用。這實質(zhì)是潮汐摩擦的效應。由于潮汐波移動方向與地球自轉(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)運動。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月球而是滯后一定時間，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)運動（圖3.2）。由于潮汐摩擦效應的存在，地球極其緩慢地降低自轉(zhuǎn)速率，導致一天的時間增長。    （2）海洋潮汐對生物的演化具有促進作用。由于海洋具有周期性升降的潮汐運動，從而使海岸地區(qū)出現(xiàn)高潮時被浸沒，低潮時出露的潮間帶。這個潮間帶，在生物的演化過程中，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化。如果沒有海洋潮汐，沒有因海洋潮汐而出現(xiàn)的潮間帶，那么海洋生物的登陸過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，但對一些天氣現(xiàn)象卻有著重要的影響。    （l）大氣潮汐會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、帶風暴之外，那里的氣壓是以太陽半日為周期進行有規(guī)則的振蕩，振蕩的幅度在赤道地帶為l.2 百帕，最大可達24百帕。對于中緯地區(qū)，在天氣晴和的日子也可觀測到這種類似的變化，只是振蕩幅值小些。由大氣潮汐而引起的這種氣壓振動，在高層大氣中可形成風速50 米/秒以上的強風，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關系。據(jù)統(tǒng)計，我國青島在310月間降水日數(shù)的可能性平均為27，而另外的統(tǒng)計表明，在當?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）大氣潮汐對臺風的影響與其對降水的影響相類似。有人

13、通過對18911968 年出現(xiàn)在大西洋和太平洋上1000 多個颶風和臺風以及2 000 多個熱帶風暴的分析，發(fā)現(xiàn)大西洋上的颶風、太平洋上的臺風和熱帶風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，上弦和下弦時生成的最少。3.固體潮汐的影響        固體潮汐的潮差可達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，地表各處的重力差異忽大忽小，破壞了地殼運動的平衡，進而有可能促使某些地區(qū)地震的釀成和發(fā)生。例如，我國的河北、云南等地的強震

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，六級以上的地震有80以上發(fā)生在朔、望前后。當然，地震成因是復雜的，固體潮汐對地震的影響只是其中一個因素，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)對自然地理環(huán)境的影響，具體表現(xiàn)在如下幾點：1.增加地球的質(zhì)量        據(jù)統(tǒng)計，地球每天都接收大量的宇宙隕石物質(zhì)。從塵埃質(zhì)量來說，其中只有1 克重的小微粒，每天約有2 萬多顆。重量只有萬分之一克

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。整個地球而言，每年約有500 萬噸隕石塵埃落到地面上。按這樣計算，在過去的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 億年以來地球的重量已增加了十萬分之一。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，已經(jīng)證明是隕石轟擊而形成的隕石坑至少有95 個。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241 公里，坑深約0.8 公里，估計造成這個隕石坑的隕石直徑為46 公里，重量達130 億噸；原蘇聯(lián)西伯利亞的波皮蓋凹地是一個直徑為100 公里的隕石坑；在美國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；我國的太湖近年也被認為是隕石坑。根據(jù)我國學者傅成義（1990）的研究，這個面積達2300 多平方公里的隕石坑是距今5 000 萬年前，由一顆巨大隕石從東北側(cè)方向撞擊地面形成的。由他領導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。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，當它撞擊地殼時，能放出3×1013 焦的能量。而原蘇聯(lián)科學家甚至證實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，西伯利亞地區(qū)上空飛過了一個巨大的隕石，這個隕石在托木斯克以東的高空突然燃燒起來，然后越過不短的距離，在楚雷姆河地區(qū)24 公里高度上爆炸。大致在同一時間，在同一地區(qū)的統(tǒng)一地震觀測網(wǎng)的8 個觀測站上記錄到地殼振動。這次爆炸強度大約為1 萬噸TNT

18、當量。4.形成新的礦床        當較大的隕石墜落在地球表面時，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，當隕石撞擊地球時，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，運移集中到地下隕石坑中，聚集成油汽田。美國北達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。美國威利斯頓盆地視野油田，是隕石沖擊在密西西比紀碳酸鹽巖（相當于下石炭統(tǒng)）上形成的隕石坑油田。美國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)濟價值的礦床。如世界著名的加拿大薩德伯銅、鎳、硫礦就是一個直徑4 公里以上的大隕石撞擊而成的隕石坑礦。烏克蘭境內(nèi)的一個油頁巖礦也是隕石坑礦。5.造成滄海桑田變化        據(jù)西費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 個相對集中的時期，這些時期與地球造陸運動、造山運動相吻合，每一個集中撞擊時期延續(xù)幾百萬年。最近，科學家們對太陽系內(nèi)微小天體的研究，也發(fā)現(xiàn)在距今5 000 萬年至1 億年間，太陽系中直徑10 公里左右的天體撞擊地球的概率相當高。例如，距

20、今7 000 萬年前，是隕石撞擊地球比較集中的時期之一，即相當于白堊紀末的燕山運動時期；另一隕石集中撞擊地球的時期距今200300 萬年，即相當于第三紀末喜馬拉雅運動時期?？梢?，大規(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，我們還應該指出以下幾種宇宙因素對自然地理環(huán)境的影響。所有這些因素的作用效應，本質(zhì)上都與太陽活動的關系極為密切，在這個意義上說，是太陽活動對自然地理環(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。臭氧層是太陽紫外線對空氣中氧分子發(fā)生作用的產(chǎn)物。它強烈吸收太陽光譜中的紫外線部分，使波長小于0.29 微米的紫外輻射不能通過。因而保護了地表的生物，使它們不致遭受到有致命危險的短波紫外線的傷害，從而也影響了與生物有關的各種過程。        太陽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)與地面無線電通訊有密切關系。太陽活動加劇時，電離層底層的電子濃度增加，因而對無線電波吸收增加，這就導致短波無線電通訊信號發(fā)生短暫衰退或中

22、斷。當太陽活動劇烈，太陽耀斑產(chǎn)生的高速粒子流大量進入地球上層時，將引起整個電離層強烈騷動，發(fā)生電磁層磁爆；同時，也使地球發(fā)生磁爆，引起地球磁場的強度和方向出現(xiàn)急劇而不規(guī)則的騷動，這種狀況歷時可達數(shù)天。這時不僅短波無線電波受到嚴重干擾甚至中斷，在兩極地區(qū)還常伴有極光出現(xiàn)。        太陽向宇宙空間發(fā)出的帶電微粒流稱為太陽風。在太陽風作用下，地球磁場不能無限制地擴張，而被限制在一定的范圍內(nèi)，這個范圍叫做地球磁層。由于地球磁層對太陽風及其他宇宙射線有屏障效應，因而阻礙了它們對自然地理環(huán)境中生物有機體的危害。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，仍然危及進入其間的地球生物。        太陽的活動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。當內(nèi)行星在合的位置、外行星在沖的位置時，其對太陽的引潮力較大，使太陽大氣發(fā)生擾動。而太陽大氣擾動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，木星對地球還會發(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        嚴格地說，地球形狀不是正球體，但為了研究問題的方便，我們可以把地球當作正球體看待。        地球的形狀

25、具有十分重要的地理意義。因為太陽與地球的平均距離遠達14 960 萬公里，所以可把照射到地球上的太陽光線視為平行光線。如果地球是個平面，則太陽高度處處相等（圖3.3）。但由于地球為一球體，當平行光線照射到地球表面時，在同一時刻不同地點將具有不同的太陽高度（圖3.4）。太陽光線與地球自轉(zhuǎn)軸的相對關系，決定了太陽高度有規(guī)律地從南北緯23°26向兩極減少。因此，太陽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，也與太陽輻射的季節(jié)變化有關。&

26、#160;       相對于地表單位物體，地球是個巨大的球體，它的體積達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，改變了到達地表的太陽輻射，保存了地表的水分，并通過氣流調(diào)節(jié)著地表熱量和水分的分布狀況，保護著生物有機體免        受紫外線的有害影響。如果沒有大氣圈的存在，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，由于地球是一個不透明的圓球體，當它受到來自一個光源的照射時，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)的速度想當快，白天和黑夜的時間都不太長，因而地表空氣的增溫和冷卻都有一定的限度，不致于過度炎熱或過度寒冷而引起生物的死亡。如果地球只有公轉(zhuǎn)而沒有自轉(zhuǎn)，那么晝夜更替的周期將不會是一日而是一年，

28、也就是說，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)系的一切過程，包括氣壓、氣流、蒸發(fā)、凝結(jié)以及有機界狀況，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)這一事實是確定地理坐標的基礎。首先，自轉(zhuǎn)軸決定了北極和南極，它們是固定的基準點，由此而引出經(jīng)線。其次因為地表任何一點（極點除外）都隨著地球旋轉(zhuǎn)而運動，它的運動軌跡構(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系統(tǒng)。而把地理坐標和晝夜更替聯(lián)系起來，就成為劃分時區(qū)的依據(jù)。總之，地球自轉(zhuǎn)使自然地理環(huán)境中空間和時間的確定成為可能。    （3）由于地球

29、自轉(zhuǎn)的結(jié)果，所有在北半球作水平運動的物體都要發(fā)生向右偏轉(zhuǎn)的效應，在南半球情況相反。這種因地球自轉(zhuǎn)而使運動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；為運動物體所處緯度。        科里奧利力只影響運動物體的方向，而不影響其速率。它對氣團、洋流、流水的運動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，并對地球自轉(zhuǎn)起著阻礙作用，致使晝夜逐漸變長。最近兩千年來，每百年一晝夜大約增加0.00160.0024 秒。這個數(shù)值盡管極微，它的累積效應卻不可忽視。根據(jù)對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。    （5）地球自轉(zhuǎn)速度的變化是造成地質(zhì)時期地殼運動、海陸變遷、氣候變化和生物進化的原因之一。        地球自轉(zhuǎn)變化的總趨勢是從快到慢，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)力學的觀點，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)的運動和變化。根據(jù)角動量守恒定律，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，必然導致離心力增大，這樣又使地球深處的物質(zhì)向地表擴散，地球質(zhì)量半徑漸漸變大，從而使地球自轉(zhuǎn)速度又自動減慢。所以，地球自轉(zhuǎn)變快中包含著放慢的因素，變慢時又孕育著加快的趨勢。地球正是這樣由快到慢，又由慢到快地變化著。地球自轉(zhuǎn)速度的變化導致了一系列復雜的地理后果：        第一，

32、當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)加快時，海水從兩極涌向赤道，大陸面積擴大，使全球氣候由溫暖潮濕轉(zhuǎn)向干燥寒冷。自轉(zhuǎn)減速時，海水從赤道向兩極運動，則出現(xiàn)與上述相反的情況。        第二，由于地球自轉(zhuǎn)加快，導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到高級的躍進。古生代以來，地球的自轉(zhuǎn)速度有三個時期變化較大。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應一次劇烈的地殼運動、大規(guī)模的海陸變遷以及自然界的進化。例如，第一次運動后，引起植物界一次重大躍進，并出現(xiàn)了魚類和兩棲類；第二次運動后，于中生代出現(xiàn)了巨大的爬行動物和裸子植物；第三次運動后，在新生代，被子植物代替了裸子植物，哺乳動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期作用的結(jié)果。    （7）地球自轉(zhuǎn)速度變化使地球轉(zhuǎn)動能發(fā)生變化。這是因為：地球轉(zhuǎn)動能=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)過平方自乘，并乘以巨大的地球質(zhì)量后，就可導致地球轉(zhuǎn)動能的巨大變化。而地球自轉(zhuǎn)運動和地球大氣圈、海洋、巖石圈的運動關系相當密切，且決定著大氣環(huán)流、洋流和板塊運動的整體和局部變化。假如地球自轉(zhuǎn)速度變化一年中超過5 秒，地球上就會出現(xiàn)強烈地震、特大海嘯和嚴重天氣異?，F(xiàn)象。三、地球公轉(zhuǎn)的影響        地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)對自然地理環(huán)境的影響也是多方面的。主要表現(xiàn)為如下幾點：    （1）因為地球公轉(zhuǎn)的軌道與地球

35、赤道平面具有一定的交角（黃赤交角），使地球上太陽直射點的位置發(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)象和過程都以年為周期而變化。    （2）根據(jù)地球公轉(zhuǎn)過程中晝夜長短和正午太陽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，也就是說，地球公轉(zhuǎn)的效應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，直接影響到太陽輻射量沿緯度的分布，若黃赤交角減少1°時，太陽輻射量在赤道區(qū)域就增加0.35，在兩極區(qū)域則減少4.02。當黃赤交角增大時，其效應相反。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，也就改變了不同類型熱量帶的范圍。    （4）地球公轉(zhuǎn)的軌道是一個橢圓，太陽位于這個橢圓的一個焦點上。根據(jù)開普勒的行星運動定律可知，地球在近日點附近公轉(zhuǎn)的速度較快，在遠日點公轉(zhuǎn)速度則較慢。結(jié)果使得天文四季不等長：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。由于太陽系的其他行星對地球的攝動，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。當偏心率為0 時，地球軌道是個圓；當偏心率變大時，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)接受到的太陽日輻射量隨之改變；另一方面又使地球在近日點和遠日點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，地球在近日點接受的太陽輻射量比遠日點多7。如果偏心率為0.061 時，

38、這個差值可達30。第三節(jié) 地球因素對自然地理環(huán)境的影響        地球因素是指來自地球內(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，這些層次標志著地球內(nèi)部的構(gòu)造及其物質(zhì)狀態(tài)。一般認為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有三層模式：地殼、地幔和地核。在此基礎上，進一步劃出了巖石圈和軟流圈。

39、整個地殼和地幔上部（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)則仍是個有爭議的問題。對于自然地理環(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，關于這一點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考慮。 

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

41、結(jié)果勢必改變一地的水平位置和高度位置，致使到達該地的能量和物質(zhì)在其移動和移動之后發(fā)生相應的改變，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)可以通過巖石圈的脆弱部位進入到自然地理環(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        從自然地理學的觀點來看，具有

42、顯著地理意義的地球內(nèi)能應該包括地熱和重力。        地熱是地球內(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所釋出的能量，以熱的形式貯存在地球內(nèi)部。據(jù)估計，地球每年產(chǎn)生的核反應能可達2.14×1021 焦。        熱傳導的結(jié)果，一部分地熱通過地球表面向外發(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。但應該注意到地熱田是地熱對地表集中作用的地區(qū)。在那里，地熱活動的地表顯示必然

43、對當?shù)刈匀坏乩憝h(huán)境產(chǎn)生積極的作用。例如，地熱使地下水變成熱水或蒸汽，然后再沿斷層或裂隙上升到地表，這樣就會形成溫泉或者噴氣孔、冒汽地面等，有時還會形成熱水湖，從而也能改變當?shù)氐男夂蛱卣鳎罱K導致地熱田周圍特殊的自然景觀。        地熱更重要的作用，在于它提供動力引起地球內(nèi)部物質(zhì)的運動、演化和調(diào)整，成為改變地殼狀態(tài)的一個至為重要的因素。這是一種緩慢的，不易覺察的變化因素。但在地質(zhì)時代中，通過間接的作用，即通過地球內(nèi)部的構(gòu)造運動，可以顯著地改變地表狀態(tài)的海陸分布，從而對自然地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)、功能施加影響。由于構(gòu)造運動，地表

44、產(chǎn)生了大規(guī)模的海陸變遷，從而對于氣候的形成、大氣環(huán)流、河流發(fā)育、生物演化等都有深刻的影響。構(gòu)造運動導致地球表面的形狀總是趨向于由簡單變?yōu)閺碗s、由平坦變?yōu)榘纪梗瑳Q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)無一例外地被吸引向地心（附近）而附著在地表。重力實質(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穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，從而影響了地球物質(zhì)的機械位移和分布。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藏量。海平面以上大陸部分計有 2.8×1024 焦位能，相當于每年輸入地球的太陽能的一半左右。這是地球演化過程依靠構(gòu)造運動和太陽輻射轉(zhuǎn)化而來的能量。地質(zhì)時期的構(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。當剝蝕作用發(fā)生時，重力位能轉(zhuǎn)化為機械運動的動能，支配固體物質(zhì)的移動。氣團和水體（包括冰川）的運動則是憑借太陽輻射引起的大氣上升提高其位能；在大氣下沉、降水、徑流過程和冰川移動時，位能轉(zhuǎn)化為動能。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)的搬運和堆積、氣團的運動、水分的循環(huán)、生物的生長、乃至于地球物質(zhì)的調(diào)整等等，都離不開重力的作用。可見，對于自然地理環(huán)境來說，重力（能）也是一個基礎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)        上述關于各種外部因素的討論，實質(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：    （1）支配自然地理環(huán)境中各種基本過程的能量，幾乎全部都從外部進來。這些能量的來源，可分為兩大類：一是以太陽輻射為代表的外能；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，內(nèi)能對于自然地理環(huán)境的作用和影響，更多的是通過間接途徑和方式來表現(xiàn)；而外能則是自然地理過程發(fā)生發(fā)展的直接動力和最基本的條件。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力基礎，從而推動著整個自然地理過程的發(fā)展，決定了演化的強度和方向。    （2）自然地理環(huán)境不斷地與外界進行物質(zhì)和能量交換，這一過程具有十分重要的自然地理意義。用現(xiàn)代系統(tǒng)理論來解釋就是：這種無休止的物質(zhì)、能量交換過程，使得自然地理環(huán)境從簡單到復雜、從低級到高級、從無序到有序地不斷進化發(fā)展，并形成穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)和時間結(jié)構(gòu)）。熱力學第二定律告訴我們：孤立系統(tǒng)中，熱量是由高溫物體自動地傳向低溫物體，直至熱量平衡為止。亦即，孤立系統(tǒng)中的自