地球的形状和大小.ppt

,第一章 地球,第一节 地球在宇宙中的位置 第二节 地球的形状和大小 第三节 地球的运动 第四节 地理坐标 第五节 地球的圈层构造 第六节 地球表面的基本形态和特征,第一章,第一章 地球,一、 地球的形状及其地理意义 1. 古代人们对地球形状的认识 2. 对地球的形状认识的三次飞跃 3.地球形状变化的因素 4. 地球形状的意义 二、 地球的大小及其地理意义 1. 地球的大小 2. 地球大小的意义,第一章,第二节 地球的形状和大小, 大地水准面,第一章 地球,大地水准面是与地球形状最接近的那个水准面。它是一个假想的地球表面，是与静止海平面（不考虑海上的波浪、潮汐和洋流的平均海平面）相重合的重力等位面以及这个面延伸通过陆地所形成的封闭曲面。 由于受到地球表层横向密度不均匀和垂直起伏的影响，大地水准面也可能有起伏（图片)。,第一章,大地水准面,图1-124 大地水准示意图面,第一章,第一章 地球,古中国人天圆地方（图片） 古巴比伦人大地象倒扣的扁盘形被水包围着，半圆的天穹覆盖在水上。 古希腊人大地是由“大洋之河”团团围住的圆地，“汹涌的河水在丰饶的地盾边缘上翻滚”，“在海洋的边缘上，张起了圆形的天幕似的天穹”。,第一章,1. 古代人们对地球形状的认识,第一章 地球,古印度人地球形似倒伏的大碗，由4头大象承载着，大象站在大海龟背上，海龟伏在象征水的眼镜蛇身上，巨蛇则口尾相衔，把天地万物围住。 古埃及人地是稍呈凹形的箱底，天是有些穹起的箱盖，支撑在从大地四角升起的四座大山顶上。 古俄罗斯人大地象一块微微拱起的圆形盾牌，由3条巨鲸驮着飘浮在大洋上。 古罗马人“地环说”，陆地的形状就像罗马皇帝腰上系着的那根阔边金环带。,第一章,图1-125 盖天说,“天圆似张盖，地方如棋局”,第一章,第一次飞跃 从非球形到球形 地球是个正球体 第二次飞跃 从正球体到扁球体 地球是个扁球体（旋转椭球体） 第三次飞跃 从扁球体到不规则的扁球体 地球是个不规则的扁球体,第一章,2. 对地球的形状认识的三次飞跃,公元前6世纪， 古希腊的毕达哥拉斯学派最早提出西方“地球说”猜测。 证据：出港的远方航船，船桅和船身不是同时出现或隐没（图片）。崇尚美学原则 亚里士多德从逻辑上更为自洽地论证了大地“地球说”。 证据：月蚀时大地投射到月亮上的影子（图片） 麦哲伦环海航行的实践最终证实了“地球说”的真实性 （图片） 我国古代也由张衡的“混天学说” （图片）,第一章,从非球形球形,在海岸观看远来的船只，先见桅杆，后见船体,第一章,图1-126 曲面大地的直观证据,第一章,图1-127 月食时地球投在月球上的影子,图1-128 麦哲伦环球航行示意图,第一章,1519年9月20日，麦哲伦率船队开始了远航，从而最终第一次证明了大地球形说。,图1-129 浑天说,第一章,“混天如鸡子 ，天体圆如弹丸，地如鸡中黄”,地球是一个正球体,证据： 大地不是平面，而是曲面 。 麦哲伦的环球航行，用事实证明了大地是一个封闭的曲面。 近代进行的弧度测量结果表明，世界各地的地面曲率大致相同，每度都在111km左右。 成因： 地球的正球体形状，是在自引力的作用下形成的。,第一章,从正球体扁球体,发现 17世纪下半叶，发生了奇怪的“摆钟事件”和“青鱼悬案” 证明过程 1672年，法国天文学家里奇发现地球赤道的重力比其他地方都小，提出大地是扁球形的主张（证明）。 17世纪末，英国科学家牛顿研究了地球自转对地球形态的影响，从理论上推测地球为赤道处略鼓，两极稍扁平的椭球体（证明）。 17351744年法国巴黎科学院的测量结果证实地球确实为椭球体。,第一章,钟摆事件,1672年，法国天文学家里奇从巴黎(490N)到南美洲的法属圭亚那(50N)进行天文测量，发现他带去的天文摆钟，每天慢2分28秒，于是根据恒星的运动校正了他的摆钟，把摆长缩短2.54后，摆钟行走正常。二年后，里奇回到巴黎，却发现钟又走快了，加快的数值恰好就是当初在南美减慢的数值。他把钟摆恢复至原来的长度，钟又走准了。他推测，这种奇怪现象很可能是由于地球并非是一个标准圆球体而产生的。,第一章,青鱼悬案,一艘满载5千吨青鱼的荷兰渔船， 经半个多月的航行，从鹿特丹来到非洲赤道附近的一个城市。在货物过磅时，竟发现有19吨青鱼不翼而飞。这条船在航行中从未靠过岸，而且包装和件数都原封不动，显然不是失窃所为。“难道鱼儿游回了大海？”船长百思不得其解。原来，这也是地球开的玩笑。,第一章,里奇的分析,T2L/g T为摆动周期；L为摆长；g为重力加速度。里奇的天文摆钟，在摆长L不变的情况下，周期T的增大(摆动周期变慢)，只能是g减小造成的。重力加速度g的减小，是惯性离心力作用的结果。 惯性离心力来源于地球自转。在赤道，自转的速度最高，惯性离心力最大；在两极，自转速度为零，没有惯性离心力的作用。,第一章,牛顿的分析,惯性离心力的垂直分力，对赤道重力抵消最多，对两极没有抵消，故赤道重力比两极减少1/289。 而水平分力f2指向赤道，在f2作用下，使地球成为赤道鼓起，两极扁平的扁球体,图1-130 扁球体的形成,第一章,图1-132十八世纪法国科学家两次测量的位置,地球是个扁球体,原因 地球自转产生的惯性离心力使地球成为一个扁球体（图片） 地球的椭球参数 赤道半径：a=6378.140km； 极半径 ：b=6356.755km； f=(ab)/a=1/298.251 地球的扁率相当小,第一章,第一章,图1-131 地球的旋转使地球发生了变形,第一章,图1-132 地球的半长轴和半短轴,赤道半径 6378.1 千米,极半径 6356.8 千米,平均半径 6371 千米,图1-133 地球的三种半径的长度,表1-2 旋转椭球体的椭球参数,从扁球体到不规则的扁球体,1957年人造卫星上天以后，借助遥感卫星和全球卫星定位系统，开创了精确观测地球的新时代。 （1）大地水准面不是一个稳定的旋转椭球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可达100m 以上； （2）地球赤道横截面不是正圆形，而是近似椭圆形； （3）赤道面不是地球的对称面，从包含南北极的垂直于赤道平面的纵剖面来看，其形状与标准椭球体相比较，位于南极的南极大陆比基准面凹进24m；而位于北极的没有大陆的北冰洋却高出基准面14m。同时，从赤道到南纬60之间高出基准面，而从赤道到北纬45之间低于基准面。,第一章,地球是一个不规则的扁球体,原因 地球内部物质分布不均导致地球形状不规则。 地球形状不规则的表现 纬线不是正圆，经线也不是真正的椭圆，地球的南北半球并不对称，它的几何中心也不是在赤道平面上（图片）。,第一章,图1-134 大地水准面相对于标准椭球体的偏离,第一章,图1-135 大地水准面对参考椭球体的偏离,地球赤道是个椭圆，长轴与短铀最大相差430m；地球的北极凸出10m，南极凹陷30m,第一章,图1-136 不同方位所得大地水准面的示意图,第一章,第一章,地球形状变化的因素,首先，每年沉降于地表的宇宙尘约在110万吨。 地球半径从地质时期始以每年0.5毫米的速率递增，而地表的水面积正在减少。 其次，地球自转速度每10万年大约减慢2秒，长期减慢使扁率趋于变小。 第三， 地球内部熔融态物质的不断运移，是其形貌改观的内在动因。 第四，月球引潮力引起“固体潮”，使地表出现几十厘米上下波动。 此外，人类修理地球、改造自然的种种实践活动，也给地球形状变化打上了“人化”的印记。,第一章,地球形状的意义,形成半球形的白昼和黑夜 造成热量分布的纬度差异，从而引起地表上一切与热量的直接或间接关系的现和过程，均具有纬向地带性(图片）,图1-137 不同纬度的太阳高度角,第一章,第一章,地球大小的测量,公元前3世纪的希腊地理学家埃拉托斯特尼。他成功地用三角测量法测量了阿斯旺和严历山大城之间的子午线长，算出地球的周长约为25万希腊里（39600公里），与实际长度只差340公里。 最早实测子午线长度的，则是我国唐代天文学家僧一行。公元724年，在他的主持下，在今河南省黄河南北的平原地带，分别测定了大体上位于同一经线上的滑县、开封、扶沟和上蔡四地的分至日正午影长和“北极高”（即纬度），同时丈量了上述各地间的水平距离。,僧一行 世界上第一位实测经线长度的人,郑州黄河游览区大禹像,第一章,埃拉托色尼 世界上第一位测量黄赤道交角 、算出地球周长的人,图1-138 地球第一人测量,第一章,地球的大小,地球赤道半径 约为6 378 140m， 极半径约为 6 356 755m， 总面积5.1108km2， 总体积约为10 820108km3， 总质量为5.981027g。,第一章,地球大小的重要意义,1.地球的巨大质量，使它能够吸着周围的气体，保持一个具有一定质量和厚度的大气圈。 2.有了大气圈，才能保住水圈，形成生物圈。 3.地球的大小，对于人类的经济活动也有影响,