自然科學(xué)概要（第二版）（微課版）課件 4.2地球的圈層結(jié)構(gòu)

1地球的演變之爭(zhēng)CONTENTS第4章近代地學(xué)及其發(fā)展2地球的圈層結(jié)構(gòu)4.2課程標(biāo)準(zhǔn)

1.知識(shí)目標(biāo)

了解范艾倫、莫霍、古登堡的生平簡(jiǎn)介；了解大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈的概念；了解磁層對(duì)人類的保護(hù)作用。

理解空氣對(duì)流、平流、電離的原因。

掌握地殼、地幔、地核劃分的依據(jù)。2.能力目標(biāo)具備因果分析的初步能力。3.素質(zhì)目標(biāo)弘揚(yáng)科學(xué)家精神，博學(xué)德清，鼎新致用。第二節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)

一、地球的超外圈——磁層

地球磁層是指地球磁場(chǎng)的影響范圍，在空間最大可延伸到幾百個(gè)甚至上千個(gè)地球半徑以外。但由于太陽風(fēng)的作用，磁層是有邊界的，被稱為磁層頂；

磁層是不對(duì)稱的，在朝向太陽的一面只有7～10個(gè)地球半徑的距離，因此磁層類似彗星狀的形態(tài)。

1958年，美國(guó)物理學(xué)家范艾倫發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞地球的高能離子輻射帶。

磁層起著保護(hù)地球大氣和地球表面的作用，使其免受外來電離輻射的影響，不致?lián)p害地球表層的生命物質(zhì)。

地球的磁層

二、地球的外部圈層

（一）大氣圈

大氣圈是地球海陸表面到星際空間的過渡圈層，一直可以延續(xù)到1000km的高度，越向外大氣的密度越小。

大氣是多種氣體的混合物，但以氮和氧為主要成分。在大氣總體積中，氮占78.09％，氧占20.95％，余下的為氬（占0.93％）、二氧化碳（占0.03％）及微量氣體，還包括水汽和塵埃微粒。大氣圈對(duì)生物的形成、發(fā)育和保護(hù)有著很大的作用。地球圈層結(jié)構(gòu)示意圖1.對(duì)流層：對(duì)流層是大氣圈的底層，其厚度在兩極是9km，赤道附近為17km，平均12km。主要天氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在這一層。大氣總質(zhì)量的70％～75％集中在對(duì)流層（每升高1000m氣溫降6℃；對(duì)流現(xiàn)象明顯；天氣現(xiàn)象復(fù)雜）。2.平流層：12—50km，平流層中的臭氧大量吸收波長(zhǎng)大于0.175μm的太陽紫外線而使氣溫升高。上部熱下部冷，大氣平流；3.中間層：50—85km，下部暖上部冷，高空對(duì)流；4.暖層：85—500km，主要是氧原子吸收波長(zhǎng)小于0.175μm的太陽紫外線而增溫。5.散逸層：500km以上，地心引力微弱，大氣很稀薄，人造衛(wèi)星在這里運(yùn)行。大氣圈分層結(jié)構(gòu)示意圖

（二）水圈

水圈是指連續(xù)包圍地球表面的水層。

海洋水是水圈的主體，約占全球總水量的96.5％和全球面積的71％。

陸地水大部分覆蓋兩極的冰原和高山冰川，存在于河流湖泊的地表水是有限的。在土壤中有土壤水，陸地深處有地下水。

氣態(tài)水賦存于大氣層中，其含量在水圈中微不足道，主要集中于大氣圈的對(duì)流層中。

水圈的運(yùn)動(dòng)和循環(huán)影響著地球上各種環(huán)境條件的變化。沒有水就沒有生命。水圈的運(yùn)動(dòng)和水循環(huán)

（三）生物圈

生物圈是指地球表層生物有機(jī)體及其生存環(huán)境的總稱。

生物圈分布在地球表面、大氣圈的底層、水圈之中。

其上限一般為7000～8000m，甚至可達(dá)23km的高空；

其下限在大洋中的深度為10000m，在陸地深鉆孔中仍發(fā)現(xiàn)有生命存在，可見生物圈是一個(gè)和大氣圈、水圈甚至地殼交織在一起的圈層。

目前已知的植物約30余萬種，動(dòng)物約100余萬種，微生物則不計(jì)其數(shù)。生物圈中的生態(tài)系統(tǒng)示意圖

三、地球的內(nèi)部圈層

根據(jù)地球物理的研究（主要通過地震波傳播速度變化的研究)，地球內(nèi)部是一個(gè)非均質(zhì)體，各層物質(zhì)的成分、密度和溫度互不相同。

地球內(nèi)部存在兩個(gè)明顯的不連續(xù)界面，即莫霍面（1909）和古登堡面（1914），由此將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三個(gè)同心圈層。

（一）地殼

地殼是從地表到莫霍界面的圈層，是地球表面薄薄的一層固體外殼。

地殼的厚度是不均勻的，大陸地區(qū)平均厚度約35km，最厚處可達(dá)70km（如我國(guó)的青藏高原）；海洋地區(qū)平均厚度約7km，最薄處僅4km。

地殼的體積為全地球體積的1％，質(zhì)量為全球的0.4％，密度是地球平均密度的1／2，為2.7～2.9g/cm3。地殼是從地表到莫霍界面的圈層

地殼以不連續(xù)面（稱為康拉德面）為界分為兩層：上層稱硅鋁層，富含氧化硅和氧化鋁，巖性以沉積巖和花崗巖為主。硅鋁層為大陸地殼所特有，厚度為10～40km不等。大洋地殼缺失該層。

下層稱硅鎂層，富含氧化硅和氧化鎂，巖性由玄武巖和輝長(zhǎng)巖類構(gòu)成，厚度僅5～8km。因此，地殼又可分為大陸型地殼和大洋型地殼。大陸型地殼是雙層結(jié)構(gòu)，大洋型地殼是單層結(jié)構(gòu)。硅鋁層硅鎂層

（二）地幔

地幔是從莫霍界面到古登堡界面之間的圈層，介于地殼和地核之間，又稱中間層或過渡層。古登堡界面位于地球內(nèi)部約2900km的深處。

地幔的體積約占地球總體積的83％，質(zhì)量占地球總質(zhì)量的68％，密度向內(nèi)逐漸增大，由近地殼處的3.3g/cm3增至近地核處的5.6g/cm3。巖石圈指軟流層之上由地殼和上地幔固體巖石組成的圈層。

地幔以約1000km深處為界分為上、下地幔兩部分。上地幔主要由橄欖巖類巖石構(gòu)成，物質(zhì)狀態(tài)屬固態(tài)結(jié)晶質(zhì)，具較大塑性；60～250km深度范圍內(nèi)物質(zhì)具有柔性，稱為軟流圈。平均密度為3.8g/cm3，溫度為400℃～3000℃，壓力為21萬個(gè)大氣壓。

下地幔的構(gòu)成物質(zhì)除硅酸鹽外，鐵、鎳成分顯著增加，物質(zhì)處于非晶質(zhì)固態(tài)，或具潛藏的可塑性固態(tài)。平均密度為5.6g/cm3，溫度為1850℃～4400℃，壓力則增至150萬個(gè)大氣壓。橄欖巖類巖石

（三）地核

地核是指古登堡界面以下直至地心的地球核心部分。半徑約3400km，質(zhì)量和體積分別為地球的31.5％和16％，密度相當(dāng)高，邊緣區(qū)為9.7g/cm3，地核中心則高達(dá)13g/cm3，溫度也隨深度而上升，地核邊緣的溫度是3700℃，地心達(dá)到5500℃～6000℃。

根據(jù)地震波傳播特征測(cè)定，地核可分為外核和內(nèi)核兩部分，其界面約在5155km深處。