第1章 地球概述-1.ppt

《第1章 地球概述-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 地球概述-1.ppt（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2023/5/171 第一章第一章 地球概述地球概述n宇宙与地球宇宙与地球n地球的物理性质地球的物理性质n地球的圈层构造地球的圈层构造n地球的表面特征地球的表面特征2023/5/172 1,1 1,1 宇宙与地球宇宙与地球一、宇宙的形成一、宇宙的形成n宇宙的起源宇宙的起源n太阳的形成太阳的形成n地球的诞生地球的诞生n河外星系河外星系2023/5/173 “大爆炸理论大爆炸理论”(big-bang cosmology)(big-bang cosmology)是盖莫夫(G.Gamow)1946年创建的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。大爆炸理论的主要观点是

2、认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆炸。1、宇宙的起源、宇宙的起源“大爆炸理论大爆炸理论”2023/5/174 在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。1、宇宙的起源“大爆炸理论”2023/5/175 太阳系是一团旋转炽热的气体，因冷却收缩，越转

3、越快，离心力加大，在云团赤道离心力最大，形状变得扁平如圆盘。当旋转速度快到一定程度后，外缘的惯性离心力大于引力时，会有部分物质被分离出来成为继续围绕中心旋转的圆环，如现今土星所见到的。这些圆环一次又一次地被分离出来并分别凝聚成行星。行星周围的卫星形成过程也如此。星云中心部分则收缩成为太阳。2、太阳系的形成2023/5/176 太阳系是由炽热的气体冷却而成，星云物质冷却过程是地球的形成过程。形成地球的冷却星云里，在万有引力作用下，物质微粒相互吸引形成星子。星子再相互吸引，不断碰撞，直到成为地球和其它行星的前身。原始地球是个比现在地球大得多的尘埃集合体，并沿现今地球轨道自转和公转。由于原始地球接受

4、太阳辐射多温度高，水气散失，尘埃中固体物质成为建造地球的主体。3、地球的诞生 初期2023/5/177 原始地球内的“星子”受万有引力作用，向中心聚集，体积缩小密度变大。当星子自转所产生的离心力与所受到的引力相等时，达到平衡不再收缩，即形成今天的地球。尘埃的聚集、放射性元素的蜕变、陨石的撞击，地球曾经历了一个高温时期，或局部熔融状态，使重者下沉，轻者上浮，出现大规模的物质分异。Fe、Ni密度大，含量多，逐渐向中心聚集，成为地核。3、地球的诞生 圈层构造形成2023/5/1784、河外星系蝴蝶星云 2023/5/1792023/5/1710蝴蝶星云 2023/5/17112023/5/17122

5、023/5/1713蟹状星云2023/5/1714银河系的结构二、银河系10万光年2.6万光年2023/5/1715二、银河系 银河系比普通的星系稍微大一些，直径大约为十万光年。银河系中至少有2000亿颗星。其中，大约400亿颗星集中在中央的核球(Bulge)上，四周缠绕着四只旋臂，由气体和尘埃物质混杂的区域。核球的直径为3000光年，呈椭球形，由年龄超过100亿年的老年星球构成。银河系的历史已经有150亿光年。银河系的外形象一个中间厚，边缘薄的扁平盘状体。圆盘部分称为银盘(Disk)，银盘的直径为10万光年，由年龄不满100亿年且重金属含量较高的星球组成。银河系的主要物质都密集在这个盘状结构

6、里。银盘是银河系的主体，其直径约8万光年，中央厚约1万光年，边缘厚约30006000光年。2023/5/1716二、银河系 银盘外是由稀疏的恒星和星际物质组成一个球状体，包围着银盘，这个球状体称为银晕(Halo)，银晕的直径约10万光年。银晕的外侧没有任何能用可见光看到的天体，因此被称为暗晕。银河系的总质量相当于1400亿个太阳的质量，其中恒星的质量约占总质量的90%，星际物质约占10%。太阳系位于银河系的一只旋臂上，距离银河系的中心大约26,000光年。2023/5/1717与银河年有关的周期二、银河系太阳绕银心旋转速度250km/s，完成一周约250-300Ma。穿越旋臂每次约75Ma。穿

7、越银道面太阳在银道面上下往复波动，每次约35Ma。2023/5/1718三、太阳系 太阳系 是由太阳、行星、及其卫星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。2023/5/1719三、太阳系 行星由太阳起行星由太阳起往外的顺序是：往外的顺序是：水水星星、金星金星、地球地球、火星火星、木星木星、土星土星、天王星天王星、海王星海王星、和和冥王星冥王星。离太阳较近的离太阳较近的水星水星、金星金星、地球地球及及火星火星称为称为类地行星类地行星。它。它们的共同特征是密度大（们的共同特征是密度大（3.0克克/立方厘米），体积小，自转慢，立方厘米），体积小，自转慢，卫星少，内部成分主要为硅酸盐，具有固体外壳

8、。卫星少，内部成分主要为硅酸盐，具有固体外壳。2023/5/1720三、太阳系 离太阳较远的木星、土星、天王星、海王星及冥王星称为类木行星。它们都有很厚的大气圈，其表面特征很难了解，一般推断，它们都具有与类地行星相似的固体内核。在火星与木星之间有十万个以上的小行星（即由岩石组成的不规则的小星体）。推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的，或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块。陨星存在于行星之间，成分是石质或者铁质。2023/5/1721注意：在2006年8月24日于布拉格举行的第26界国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星，并命名为小行星134340号，从

9、太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八大行星。2023/5/1722太阳表面的大气圈从里向外分为光球、色球和日冕三层。太太阳阳是是个个炽炽热热的的气气体体星星球球，没没有有固固体体的的星星体体或或核核心心。整整个个太太阳阳由由内内向向外外被被分分为为核核心心、辐辐射射层层、对对流流层层、光光球球、色色球球、日日冕冕。眼眼睛睛可可以以看看见见的的是是太太阳阳的的发发光光层层，也也就就是是光球。光球。1、太阳2023/5/17232、太阳系的九大行星 2023/5/1724太阳系主要天体特征 水星水星金星金星地球地球火星火星木星木星土星土星天王星天王星海王星海王星冥王星冥王星太阳太阳月球月球

10、距太阳平距太阳平均距离均距离(百万千百万千米米)581081502287781427287044975900-公转周期公转周期(地球年地球年)0.240.6211.8811.8629.584164.9248-365.3(日日)自转周期自转周期(地球时地球时或日或日)59(日日)-243(日日)23.9(时时)24.6(时时)9.9(时时)10.4(时时)-10.8(时时)16(时时)6.4(时时)27(日日)27.3(日日)赤道直径赤道直径(千米千米)4880121041275667871428001200005180049500600013900003460质量质量(地球地球=1)0.055

11、0.81510.108317.895.214.417.20.0033328300.012平均密度平均密度(水水=1)5.445.25.523.931.30.691.281.642.061.4343.36最高表面最高表面温度温度(度度)3153156024-145-168-183-195-2175540100表面重力表面重力(地球地球=1)0.379.8810.382.641.151.151.120.0427.90.17已知卫星已知卫星数数0012231 81581002023/5/1725 水星 2023/5/1726 其表面厚厚的云层清晰可见一九七四年“水手”10号拍摄的金星 金星 2023

12、/5/1727金星上的峡谷 金星 2023/5/1728地球的卫星照片 地球 2023/5/1729火星全貌 火星 2023/5/1730地球！火星：一无所有的荒漠.?2023/5/1731一九九一年“哈勃”望远镜拍摄的木星，清晰地显示了在木星大气层中云的结构 木星 2023/5/1732木星(左)和它的卫星们 木星 2023/5/1733土星全貌 土星 2023/5/1734艳丽多彩、结构复杂的土星环 土星 2023/5/1735“哈勃”望远镜拍到的天王星与它的环和卫星 天王星 2023/5/1736“旅行者”拍到的天王星环 天王星 天王星的光环。由20条细环组成，宽度约10万公里2023/

13、5/1737海王星全貌 海王星 海王星及其卫星2023/5/1738“哈勃”望远镜拍摄的冥王星及其卫星 冥王星 2023/5/1739彗星的结构 彗星与流星 2023/5/17402023/5/1741流星雨2023/5/1742 地球的卫星月球2023/5/1743之之后后，在在返返回回地地球球途途中中拍拍摄摄的的月月球球全全景景“阿阿波波罗罗”1 17 7号号成成功功地地完完成成登登陆陆月月球球任任务务月球 2023/5/1744“阿波罗”15号的月球车2023/5/17451 9 6 9年“阿波罗”11号拍摄的月球布满陨石坑的地区。其中，大陨坑的直径为80千米2023/5/1746 20

14、08年11月12日,依据嫦娥一号卫星拍摄数据制作的中国第一幅全月球影像图正式公布,是目前世界上已公布的月球影像图中最完整的一张。2023/5/1747四、地球的形状与大小2023/5/1748 据人造卫星轨道参数分据人造卫星轨道参数分析，地球北极比标淮的旋转析，地球北极比标淮的旋转椭球体要凸出约椭球体要凸出约10m，南极则，南极则凹进约凹进约30m；北半球的中纬度；北半球的中纬度区稍稍凹进，在南半球则稍区稍稍凹进，在南半球则稍稍凸出。据此可有两点推论：稍凸出。据此可有两点推论：1)1)地球非严格的旋转椭球地球非严格的旋转椭球体；体；2)2)这一不规则的形态表这一不规则的形态表明地球内部物质在分

15、布上具明地球内部物质在分布上具有显著不均匀性。有显著不均匀性。1、地球的形状、地球的形状“球球”还是还是“梨梨”由于物质密度分布上的差异、弹、塑性变形及自转的影响，由于物质密度分布上的差异、弹、塑性变形及自转的影响，地球更为准确的表面形态略似于一个地球更为准确的表面形态略似于一个“梨形梨形”（严格地说高（严格地说高度应大于宽度）：度应大于宽度）：2023/5/1749近日点日距147，100，000千米千米(每年每年1月月3日左右日左右)远日点日距152，100，000千米千米(每年每年7月月4日前后日前后)平均日距1个天文单位个天文单位(pc)赤道半径6378.14千米千米极半径6356.7

16、5千米千米赤道周长40075.7千米千米表面积5.1亿平方千米亿平方千米质 量5.976e24千克千克密 度5.52克克/立方厘米立方厘米重力加速度1 G(9.8米米/秒秒)公转周期365.2422 平均太阳日平均太阳日公转行程9.4亿千米亿千米自转周期23小时小时56分分1.09秒秒(平均太阳时平均太阳时)2、地球形状大小参数2023/5/17501.2 地球的主要物理性质地球的密度地球的密度地球的重力地球的重力地压地压地温地温地磁地磁地球的弹、塑性地球的弹、塑性2023/5/17511.2 地球的主要物理性质一一、地地球球的的密密度度：地地球球平平均均密密度度为为5.517g/cm3。地地

17、表表岩岩石石平平均均密密度度为为2.72.8g/cm3，而而覆覆盖盖着着地地表表面面积积近近3/4的的水水的的平平均均密密度度为为1g/cm3，都都比比地地球球的的平平均均密密度度小小得得多多，故故推推测测地地球球内内部部物物质质应应当当具具有有更更大大的的密密度度。在在2900，5100km作作跳跃式的增加，表明地球内部物质成分和状态的差异。跳跃式的增加，表明地球内部物质成分和状态的差异。2023/5/17521.2 地球的主要物理性质二、地球的重力：二、地球的重力：地地球球表表面面的的重重力力是是指指地地面面某某处处所所受受地地心心引引力力与与该该处处的的地地球球自自转转离心力的合力。离心

18、力的合力。由由于于地地壳壳与与地地幔幔的的密密度度都都比比较较小小，从从地地表表到到地地下下2885km的的核核幔幔界界面面，重重力力大大体体上上是是随随深深度度增增加加略略有有增加。增加。2023/5/17531.2 地球的主要物理性质二、地球的重力：二、地球的重力：在在核核幔幔界界面面上上，重重力力值值达达到到极极大大（约约1069伽伽），再再往往深深处处去去，各各个个方方向向上上的的引引力力趋趋向向平平衡衡，重重力力值值逐逐渐渐减减少，直至变小为零。少，直至变小为零。地地表表重重力力值值，随随纬纬度度增增加加而而增增大大，随随地地表表高高度度的的增增加而减小。加而减小。赤道重力值：赤道重

19、力值：978.03伽；伽；两极重力值：两极重力值：983.22伽伽 重力异常：实测值重力异常：实测值理论值理论值 正异常：正异常：G实测实测理论值理论值 密度大密度大 如：铁、铜等金属矿床。如：铁、铜等金属矿床。负异常：负异常：G实测实测理论值理论值 密度小密度小 如：煤、石油等矿床。如：煤、石油等矿床。2023/5/1754三、地球内部的压力（地压）：三、地球内部的压力（地压）：静压力：这是由上覆地球物质的重量所产生的压力；地静压力：这是由上覆地球物质的重量所产生的压力；地 球的静压力是随深度增加而增加的。球的静压力是随深度增加而增加的。地应力：来自地壳运动的应力，以水平力为主。地应力：来自

20、地壳运动的应力，以水平力为主。地压对煤矿区巷道的维护、煤及瓦斯突出的预测有着地压对煤矿区巷道的维护、煤及瓦斯突出的预测有着特别重要的意义！特别重要的意义！1.2 地球的主要物理性质2023/5/1755四、地球的温度四、地球的温度地热：地热：地地热热又又称称地地温温，系系指指地地球球内内部部的热量。的热量。地地热热主主要要来来自自：太太阳阳的的辐辐射射热热、放放射射性性元元素素蜕蜕变变 、重重力力能能，化化学学反反应应能能，结结晶晶能能和和地地球球自转热能等。自转热能等。由由地地表表向向深深部部，地地温温的的特特征征有有所不同，可分为三个层：所不同，可分为三个层：外热层（变温带）外热层（变温带

21、）常温层（恒温带）常温层（恒温带）内热层（增温带）内热层（增温带）1.2 地球的主要物理性质2023/5/1756四、地球的温度四、地球的温度地热：地热：1 1、变温层（外热层）、变温层（外热层）变变温温层层位位于于地地球球表表层层，自自地地表表向向下下约约1530m，其其热热量量 主要来自太阳的辐射热能，从地表向下降低。主要来自太阳的辐射热能，从地表向下降低。2 2、恒温层（常温层）、恒温层（常温层）恒恒温温层层是是变变温温层层的的下下部部界界面面，在在此此深深度度附附近近，岩岩石石不不再再受受太太阳阳辐辐射射的的影影响响，温温度度常常年年保保持持不不变变，大大致致相相当当于于当当地地的年平

22、均温度。的年平均温度。3 3、增温层（内热层）、增温层（内热层）常常温温层层以以下下，温温度度随随深深度度而而逐逐渐渐增增加加。热热源源来来自自地地球球内内部的放射热，增温具有规律性。部的放射热，增温具有规律性。1.2 地球的主要物理性质2023/5/1757四、地球的温度四、地球的温度地热：地热：通通常常把把常常温温层层以以下下，深深度度每每增增加加100m时时所所升升高高的的温温度度值值称称为为地地温温梯梯度度或或地地热热增增温温率率，用用/100m表表示示；把把常常温温层层以以下下，温温度度每每升升高高1所所增增加加的的深深度度值值称称为为地地温温级级度度或或地地热热增增温温级级，用用m

23、/表表示示。地地温温梯梯度度与与地地温温级级度度两两者者互互为倒数关系。为倒数关系。不不同同地地区区地地温温梯梯度度不不同同，取取决决于于构构造造条条件件、岩岩浆浆活活动动、地下水地下水、岩石导热率岩石导热率等。等。地温梯度地温梯度 3/100m,地温异常；地温异常；地地热热是是矿矿井井生生产产的的不不利利因因素素，但但地地热热富富集集起起来来便便可可形形成地热资源。成地热资源。1.2 地球的主要物理性质2023/5/1758五、地球的磁性：五、地球的磁性：地地球球周周围围空空间间存存在在着着磁磁场场，称称为为地地磁磁场场。可可以以认认为为地地球球是是一一个个均均匀匀磁磁化化球球体体，磁磁力力

24、线线的的分分布布特特征征和和棒棒形形磁磁铁铁的的磁磁场场相相似似，磁磁南南、北北极极与与地地理理南南北北极极是是不不一一致致的的，即即地地磁磁轴轴与与地地球球自自转转轴轴不不重重合。合。1.2 地球的主要物理性质北极磁北极南极磁南极2023/5/1759五、地球的磁性：五、地球的磁性：1.2 地球的主要物理性质 磁偏角、磁倾角和磁场强度是地磁场的三个要素。在地球表面，通过两个地理极的经线称为地理子午线；通过两磁极的磁力线称作地磁子午线。1）磁偏角：地磁子午线与地理子午线之间的交角。2）磁倾角：磁针与水平面之间的夹角。3）地磁场强度：磁力的大小。实测磁偏角和磁倾角与背景值不符合时，称为地磁异常。

25、地球物理磁法勘探就是利用这个原理寻找磁力异常区，从而发现地下深处隐伏的具有磁性的矿床和了解地下地质构造情况。2023/5/1760六、地球的弹塑性：六、地球的弹塑性：1.2 地球的主要物理性质1、地球的弹性、地球的弹性 组成地球的物质具有弹性，表现为地震波的传播，因为地震波是弹性波。地球内部的弹性状况是通过地震波在地球内部的传播速度来确定的。地震波按传播方式分两大类型：体波和面波。体波：是在地球内部传播的，传播方向是三维的。体波又包括纵波（P波）和横波（S波）两类。纵波：是指质点振动方向与波传播方向一致的地震波。横波：是指质点振动方向与波传播方向垂直的地震波。在地表介质中，纵波的传播速度比横波快0.73倍。2023/5/1761六、地球的弹塑性：六、地球的弹塑性：1.2 地球的主要物理性质面波：是沿地面或界面传播的，传播方向是二维的。通常记作L波，其速度只有横波速度的34。2、地球的塑性、地球的塑性 地球具有塑性则表现在地壳中的岩层发生剧烈的弯曲变形及形成褶皱构造。