PDF《第一章 地球的结构和物理性质》

最低处是马里亚纳海沟,高程为 11034m(1957 年,前苏联) ,即地球表面最大高差为 19882m.另外,在地球 表面上,海洋面积约占 71%,陆地面积约占 29%. 所以,我们可以把地球总的形状看成被海水包围的球体,因而设想有一 个平均海水面(即不考虑潮汐和波浪的全球平均海平面) ,向陆地延伸,最后 包围起来的球体.这个设想的平均海平面叫大地水准面. 大地水准面是设想一个与平均海平面重合并延伸到大陆内部的包围整个 地球的封闭的重力位水准面. (1)首先,大地水准面是一个 水准面 .所谓水准面,就是处处与重力 相垂直的面.它是重力等位面,即物体沿该面运动时,重力不做功(如水在 这个面上是不会流动的) . 地表重力基本上都是指向地心的, 因此从整体上看, 大地水准面是一个个近球形的环球曲面(图a). 水准面相当于静止水平面.因为静止水平面必定处处同重力垂直.如果 不垂直,例如.象图 c 和d所示情形,水就必定会流动.只有象图 a 和b这样的情形,水面才能静止稳定. (2)第二,大地水准面是与平均海平面相合的那个水准面.地球上有无 数个可以看作相互平行的水准面.如.高层楼房中有很多不同高度的茶杯, 每一杯中的水面都是地球上不同水准面的―个小局部.所以说,大地水准面 只是地球上无数水准面中的一个,是位于平均海平面高度上的那个水准面. 平均海平面 不考虑潮汐和波浪的影响,由世界各国所设的验潮站综合 张华: 《地球概论》讲义

第一章 地球的结构和物理性质

4 求出的静止海水平面.我国最主要的验潮站是青岛验潮站.1956 年,中华人 民共和国规定以青岛验潮站的多年平均海平面为中国统一的高程起算面,称 为青岛平均海平面或黄海基准面.中国出版的地图上的海拔高度都由这个基 准面起算. (3) 第三, 大地水准面是一个完整的环球曲面. 它不仅包括平均海平面, 而且还包括平均海平面在陆地下的延伸. 综上所述,大地水准面是静止海面或平均海面,及其在陆地下的延伸所 构成的 ―个闭合的环球水准曲面 . 大地水准面对研究地球形状的意义 第一,地球自然表面的 70%以上是海面,大地水准面表达了大部分自然 表面的形状,又同陆地地表相去不远.因此,大地水准面是地球表面实际形 状的一种很好近似. 第二,大地水准面远比自然表面平滑、单纯,易于考察. 第三.大地水准面是大地测量基准之一,确定大地水准面是国家基础测 绘中的一项重要工程.大地水准面与全球多年平均海水面重合,形状接近一 个旋转椭球体,是地面高程的起算面. 地球体 (大地体) , 由大地水准面所包围的光滑形体, 叫地球体 (大地体) . 通常用以代表地球的物理形状和几何形状. 于是,问题就转化为如何求这个 大地水准面 ,即用什么数学模型来表 达它的问题.

第三节 正球体 正球体是地球形状的一级近似.在天文学上或在一般情况下,把地球作 为太阳系内的一个行星看待,假设地球是一个正球体,一般采用地球的平均 张华: 《地球概论》讲义

第一章 地球的结构和物理性质

5 半径

6371 作为正球体的半径.

3 2

2 6371.0

3 a b R a b km + = ≈ = 上式中 a 为赤道半径,b 为极道半径. 地球正球体的第一次测定: 古希腊学者埃拉托色尼

2000 多年前(公元前

3 世纪) ,第一次大概的测 定了地球的大小.其原理是只需测定经线的一段弧长及它对地心所张的角度, 就可以求知经圈的全长,从而求知地球半径和其它数据. 埃拉托色尼测出亚历山大和阿斯旺附近的 Syene 夏至日正午太阳高度相 差7.2 度,认为这一角度正是两地间的弧距,认为两地在同一条经线上,他根 据两地的估算距离计算出地球周长非常接近于 39500km(但是亚历山大和 Syene 之间有 2°30′的经度差)这与现代的测定值 40025km 非常接近. 古希腊学者埃拉托色尼(Eratosthenes, 约前 275―前194 年), 被推崇为 地 理学之父 , 他首创了测量地球圆周长度的方法, 并获得了第一个科学的数据;