第六章 地球的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

第六章地球的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)第十三節(jié)地球的形狀和大小一、地球是一個球體1、地球是一個球體2、地球大小的測定第十三節(jié)地球的形狀和大小一、地球是一個球體1、地球是一個球體2、地球大小的測定3、地球引力與地球形狀地球形狀地球形狀是指大地水準(zhǔn)面的形狀；大地水準(zhǔn)面是指全球靜止海面（海拔起算）。二、地球是一個扁球體1、地球是一個扁球體赤道半徑（a）=6378.140km極半徑（b）=6356.755km扁率（f）=1/298.2752、地球自轉(zhuǎn)與地球形狀直接造成地球扁球體的是自轉(zhuǎn)的慣性離心力它的水平分量指向赤道；垂直分量在很小程度抵消一部分重力3、地理緯度和地心緯度3、地理緯度和地心緯度地理緯度是地面法線同赤道面的交角，強(qiáng)調(diào)弧的度數(shù)地心緯度是地球半徑同赤道面的交角，強(qiáng)調(diào)弧所張的球心角地理緯度>地心緯度，因經(jīng)線曲率自赤道向兩極遞減南北緯45度，二種緯度的差值最大（1132）因南北緯45度的經(jīng)線曲率是平均值，是兩種緯度間差值持續(xù)增加的終點(diǎn)和持續(xù)減小的起點(diǎn)三、地球是一個不規(guī)則的扁球體1、地球是一個不規(guī)則的扁球體參考扁球體十分迫近大地水準(zhǔn)面形狀的扁球體；以大地水準(zhǔn)面對于參考扁球體的偏離大小來表示前者形狀。關(guān)于“梨形地球”似梨：圖8大地水準(zhǔn)面（實(shí)線）對于參考扁球體（虛線）的偏離北半球高緯和南半球低緯，水準(zhǔn)面高出扁球體；北半球低緯和南半球高緯，水準(zhǔn)面低于扁球體。非梨：忽略了赤道半徑與極半徑的21千米的巨大差異；過分夸大了南北極半徑之間40米的微小差異；籠統(tǒng)地說地球呈梨形是不確切的。2、地內(nèi)物質(zhì)分布和地球形狀地球內(nèi)部物質(zhì)的組成和密度隨深度而不同物質(zhì)分布不均勻的情況在地殼最顯著四、地球的圈層結(jié)構(gòu)1、地球的外部結(jié)構(gòu)巖石圈水圈大氣圈生物圈2、地震波與地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)

體波地震波面波縱波橫波

地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)地殼地幔地核圖6-1地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)透視地球的內(nèi)部1849年英國科學(xué)家斯托克斯(G.H.Stokes)證實(shí)地震時產(chǎn)生出兩種彈性波。縱波(P波)縱波的速度快總是領(lǐng)先。橫波（S波）橫波滯后。P波與S波都在物體內(nèi)部傳播的，又叫體波。還有一種地震波只在地球表面?zhèn)鞑?，稱為表面波，它對固體地球表面的破壞作用最強(qiáng)。透視地球內(nèi)部靠的是P波與S波。在同一介質(zhì)中，縱波的速度快，總是領(lǐng)先，橫波滯后。

地震波的傳播速度與介質(zhì)的密度和彈性性質(zhì)有關(guān)。up=[(k+4/3m)/r]1/2us=(m/r)1/2k:介質(zhì)的體變模量m:q切變模量r

：介質(zhì)密度S波只能在固態(tài)物質(zhì)中傳播。如果記錄表明地球的某個部位S波不能通過，說明這里的物質(zhì)不是固體。

P波傳播時只引起物質(zhì)疏密的變化，不要求物質(zhì)具有固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此在氣、液或固態(tài)物質(zhì)中都可以傳播。

由震源所發(fā)出的P波與S波都應(yīng)該沿著直線傳播，傳播速度也應(yīng)該基本穩(wěn)定。當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ趶囊环N介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，會出現(xiàn)折射或反射的現(xiàn)象。如果地震波的傳播是沿著彎曲的路徑時，則表示沿途介質(zhì)的性質(zhì)在發(fā)生逐漸的改變。

地震波在地球內(nèi)部的傳播，既是沿著曲線的路徑，又有突變的現(xiàn)象。

根據(jù)地震波傳播速度的突然變化，先后發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部存在著七個顯著的地震波速不連續(xù)界面。其中最主要的不連續(xù)界面有兩個，莫霍洛維奇面和古登堡面。

莫霍洛維奇面（簡稱莫霍面）最先由克羅地亞學(xué)者莫霍洛維奇(A.Mohoroviche,1857-1936)于1909年發(fā)現(xiàn)。在莫霍面上下，縱波速度從7.0km/s增加到8.1km/s左右；橫波速度則從4.2km/s增加到4.4km/s左右．莫霍面出現(xiàn)的深度，全球平均為33km,在大洋之下平均為7km。人們就把莫霍面之上的部分稱為地殼。古登堡面1914年由美籍德裔學(xué)者古登堡（B.Gutenberg,1889-1960）發(fā)現(xiàn)的。在此不連續(xù)面上下，縱波速度由13.6km/s降低為7.98km/s；橫波速度從7.23km/s到突然消失。界面位于地下2885km深度。界面之下到地心，稱為地核。上地幔內(nèi)部（即Ｂ層內(nèi)）還存在一個地震波的低速層，其深度一般在地表之下60km－250km之間。在低速層內(nèi)，地震波速反而比上部減少５－１０％左右。這表明此處巖石強(qiáng)度較低，可能局部熔融。低速層的上下并沒有明顯的界面，地震波速表現(xiàn)為漸變的特征．低速層后來就被命名為軟流圈。軟流圈以上、巖石強(qiáng)度較大的部分（包括地殼和上地幔頂部）稱為巖石圈。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地震波速的變化1、地球表面的海陸分布半球海洋面積%陸地面積%北半球60.739.3南半球80.919.1東半球62.038.0西半球80.020.0五、地球的表面結(jié)構(gòu)2、陸地大陸分類亞洲；歐洲；非洲；北美洲；南美洲；大洋洲；南極洲。島嶼分類大陸島；火山島；珊瑚島。3、海洋海的分類地中海；內(nèi)海；邊緣海。洋的分類太平洋；大西洋；印度洋；北冰洋。大洋海底地形的共同特征大洋邊緣有海陸間的過渡地帶；大陸架向海的一方有大陸坡；海盆是大洋的主體部分。1、地磁和地磁要素

磁北極磁極磁軸磁南極

磁場：由磁力作用的空間。六、地球的磁性磁場強(qiáng)度：表征磁場特征的要素磁傾角：地球磁場強(qiáng)度的方向?qū)τ谒矫娴母┙谴牌牵旱厍虼艌鰪?qiáng)度水平分量的方向，即在地理子午線與地磁子午線之間，總存在一個偏角，叫磁偏角2、地磁要素的分布偶極磁場地磁要素的分布地磁南北兩極互為對峙點(diǎn)；地磁赤道是距地磁南北兩極各為90o

的大圓；地磁強(qiáng)度和地磁傾角，都隨地磁緯度的增高而增大。由于非偶極磁場的存在，地球磁場實(shí)際上是一個傾斜偏心偶極磁場3、地磁要素的變化長期變化，來源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動短期變化，來源于電離層及太陽活動的影響平靜變化：包括太陽日變化、太陰日變化和季節(jié)變化干擾變化：區(qū)域性、全球性、磁暴4、地球磁層和輻射帶地球磁層：地球磁場在太陽風(fēng)中“挖”出一個口袋形的空洞，叫做地球磁層輻射帶：范艾倫輻射帶5、地球磁場的成因七、地球的質(zhì)量和密度

1、地球的質(zhì)量和平均密度

2、地球內(nèi)部的密度圈層上限深度（km)上限密度（g/cm）下限深度（km）下限密度（g/cm）地殼0152.83地核153.3128785.62外核28789.89516112.70內(nèi)核516112.70637113.00八、地球的質(zhì)量和密度1、地面重力及其緯度分布

地面重力因緯度而不同，其原因是由于地面上的引力和自轉(zhuǎn)的慣性離心力，都因緯度而不同。地面上的引力兩極最大、赤道最小。2、地球內(nèi)部的重力地面以上，重力因高度而不同地面以下，重力因深度而不同3、地球內(nèi)部的壓力從地面到地心，地球內(nèi)部的壓力一直隨深度的增加而增加。壓力增加的速度因深度而不同。同一深度壓力的大小相同。地球表面存在海洋和陸地的差異。九、地球內(nèi)部的溫度和熱源1、地球內(nèi)部的溫度地溫梯度：地內(nèi)溫度隨深度而增加的速度地內(nèi)溫度隨深