PDF《第一章 地球的结构和物理性质》

张华: 《地球概论》讲义

第一章 地球的结构和物理性质

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第一章 地球的结构和物理性质

第一节 地球是一个不规则的球体

一、地球是一个球体 很多现象都能证明地球表面是曲面: 站得高,看得远;

从远方驶近的船只,先看见船桅,后看见船体;

船只离去时,则船体先 消失,船桅后消失.

曲面不一定就是球面,只有具有相同曲率的曲面,才构成球面,测量表 明,地面各部分有大致相同的曲率,每度都在 111km 左右. 地球是个球体,可以从人造卫星的拍摄的照片,以及月球上拍摄到的照 片来证明. 为什么地球是球形的呢? 任何天体(包括地球在内)都是由物质组成的,都有一定的质量.物质 之间有一定的引力.天体整体也有引力,叫自引力. 任何天体要成为球形,必须具备: 要有巨大的质量,能形成强大的自引力.自引力使天体本身具有成球形 的趋势,如太阳、地球、月球、行星等. 天体的自引力大于固体分子的内聚力.在此条件下地球的地心引力的作 用,使山石向下滚动;

水往低处流;

陆地上的沙土被水带往低处和海洋沉积 下来,因而使地球趋于球形.反之,有许多天体并不是球形的,如火星的两 个卫星,以及大多数小行星等. 有一个运动的过程,形成球体需要有一个很长的时间过程.例如星云的 质量远远大于太阳,却不一定是球形的,它需要一段运动演变的时间过程. 张华: 《地球概论》讲义

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二、地球是一个不规则的球体 虽然地球总的形状是球体.但是,地球自然表面是很不规则的,有高山、 丘陵、平原、沙漠、河流、湖泊和海洋等.他的真实形状是一个不规则的球 体. 因此地球的形状和大小,很难用数学公式把它真实的形状表达出来.但是,由于科学研究的需要,又必须描述地球的形状,由此人们假设了一些有 规则的球体,来很近似地代表它.换句话说,就是假设一些能够用数学公式 表示的球体,来近似地代替地球.各个学科按不同的需要采用不同的假设, 在其上进行研究. 那么根据什么来假设呢?依据当然就是地球本身.首先是实地进行天文 大地测量工作.其实,早在古代的中国、埃及、希腊、法国等国家,都曾对 地球的形状和大小进行过测量.一直到现在还在进行着天文大地测量和重力 水准测量以及卫星大地测量.目的是希望在精确测量地球的基础上,找到精 度比较高的地球数学模型. 地球的真实形状又怎么来假设呢? 地球在不停的自转着,如果地球是一个均匀的流体,或者是一个气态的 球体,则在自转是引力和斥力一定保持平衡,它的形状应该是一个旋转椭球 体.然而地球并不是一个气态球体;

地球内部的质量分布,实际上是不均匀 的,在地球的形成过程中,地球的物质也未必全部熔融过.但是,尽管如此, 地球经过几十亿年来不停的自转,内部温度又高达几千度.那么地球的真实 形状应该和一个旋转椭球体差不多.因此,我们可以按不同的研究需要,在 上述的基础上来假设, 就是说, 我们可以把地球假设为一个地球体 (大地体) , 用以下可以用数学模型表达的球体来迫近她. ? 圆球体;

? 旋转椭球体;

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3 ? 三轴椭球体;

? 平均地球椭球体.

第二节 地球体(大地体) 地球是一个独特而不规则的球体.表面到处起伏不平,最高处为珠穆朗 玛峰高程为 8844.43m(2005 年10 月9日) ;