第三章 地球的物理性质解剖

太阳磁暴是太阳因能 量增加向空间释放出的 大量带电粒子流形成的 高速粒子流，以每秒 400-800公里的速度闯 入太空，会对地球的空 间环境产生巨大的冲击。 太阳磁暴发生时，包括 电力系统、卫星和无线 电通讯系统在内的诸多 设施将受到严重影响， 甚至破坏臭氧层。
第
三
地球从太阳吸收的能量每年大约为
2 900～4 980 4 980～5 120 5 120～6 371
据地震波在地下不同深度传播速度的分布的研究，地球内 部存在着两个主要的分界面，在分界面上地震波传播速度 发生急剧变化。
第 四 章
分层
地壳
莫霍洛维奇间断面（M界面）
上地幔
地幔
过渡层
下地幔
古登堡面
外地核
地核
过渡层
内地核
厚度/km 0～33
章
地下深处，地热增温的现象随着深度的
第 四 章
k
• 地壳是莫霍面以上的固体地球的表层薄壳，其厚 度大致为地球半径的1／400。根据地球物理资料， 地壳的厚度差异很大，一般在5～70 km之间。 •大陆型地壳平均厚度37 km多，大洋型地壳平均厚 度只有7 km左右。一般说来，高山、高原部分地壳 最厚，如我国青藏高原地壳最厚可达70 km。
球
月球的吸积作用使地球自转轴的方向发生
的 物
理
偏移，另一方面，日、月潮汐引起的摩擦 力使地球的自转速率越来越慢。在遥远的
性
将来，地球和月球的转速还会进一步减慢，
质
直到逼近以48天为周期的极限自转状态。
由于具有弹性， 地球作为一个 整体在受激后 能够产生无穷 多种振型的自 由振荡。(P63)
地磁场：地磁力线 分布的空间。
第 四 章
•地球呈现出圈 层结构，可以 划分出内部圈 层与外部圈层 •内部圈层包括 地壳、地幔、 地核 •岩石圈包括地 壳与软流圈之 上的上地幔部 分。
第 四 章
分层
地壳
莫霍洛维奇间断面（M界面）
上地幔
地幔
过渡层
下地幔
古登堡面
外地核
地核
过渡层
内地核
厚度/km 0～33
33～410 410～1 000 1 000～2 900
章
地磁场的扰动是由撞击地球的太阳风引起
地 球
的。磁暴对输电系统可产生破坏作用。近 年来最引人注目的磁暴损坏输电系统的事
的
件发生在1989年3月。一个强磁暴使加拿
物
大魁北克的一个巨大电力系统损坏，6百
理 ຫໍສະໝຸດ Baidu 质
万居民停电达9小时，光是电力损失就达2 千万千瓦，直接经济损失约5亿美元。
地磁异常：磁法勘探
地球某处的压力是由上覆地球物 质的重量产生的静压力。静压力的 大小与所处的深度、上覆物质的平 均密度及重力加速度呈正相关关系。
从地表到地下24km，压力从 1×105 Pa增加到0.6×109Pa；670km 处，压力增大到24×109Pa；到 2891km时，压力增大到约 136×109Pa；最后，在6371km即地 心处，压力会上升到最大值 364×109Pa。
固体潮：弹性地球在日月 引潮力的作用下发生的弹 性变形。
地球塑性变形
地球在其自转的过程中， 逐渐演化成为一个旋转椭球 体并保持下来，这表明看似 刚体的地球实际上存在着永 久性的塑性变形。
第
三
海洋潮汐和固体潮汐的存在，不仅使
章
地球的整体形态发生变化，而且不断影响
地
着地球的自转过程和运动规律。一方面，
地球上某处的重力是该处所 受到的地心引力与地球自转 离心力的合力 。
根据牛顿定律G=fM/r2,重 力加速度与地球的质量成正比， 与半径的平方成反比。因此地 表的重力随着纬度值的增大而 增加。测量表明，赤道海平面 上的重力加速度为 978.0318cm/s2，两极地区为 983.2177cm/s2。后者比前者增 加了0.53％。同理，地表的重 力加速度还随着海拔高度的增 大而减小，两者之间呈反比关 系。海拔高程每升高1km，重 力加速度就减少31cm/s2。
磁偏角：由磁针指 示的磁子午线方向 与地理子午线之间 的夹角。
第
三 章
地球磁场的成因至今还没有定 论。在地球科学上，产生过各种猜
地 球 的
测和假说，其中较重要的有三种： 铁磁体假说、热电假说和双圆盘发
物
电机假说。
理 性
P76
质
第 三
磁暴是全球范围内地磁场的剧烈扰动， 扰动持续时间在十几小时到几十小时之间。
■绪论 ■地球的起源与演化 ■地球的物理性质 ■地球的圈层 ■板块运动与地质作用 ■大气圈 ■水圈 ■地表形态 ■生物圈 ■地球环境及其变迁 ■自然资源及其利用 ■自然灾害与减灾
主讲：龙晓君
● 地球的密度和弹性 ● 地球的重力场 ● 地球的磁场 ● 地球的能量与地震
第 三
地球质量：5.9472×1024t
章
地
地球的平均密度：5.516g/cm3
球
的 物
理 性 质
实际测量却表明，在地表出露的岩石中，砂
岩、页岩、石灰岩等沉积岩的平均密度为 2.6g/cm3，花岗岩的密度为2.85g/cm3，都远小于 地球的平均密度。
地震波速度的大小与传播时介质的密度和弹性有关。
随着深度增加，地球的密度也随之 逐步增大。但密度的增大随深度的不 同并非是均匀变化的，除了图中未能 表示的地壳与地幔的分界（约36km 左右）外，可看到三个明显的突变处， 即670km处从3.99g/cm3跃升至 4.39g/cm3，成为上、下地幔的分界； 2891km处从5.57g/cm3跃升至 9.90g/cm3，地幔和地核的分界面； 5150km处则由12.17g/cm3变为 12.75g/cm3，由此确定了内、外地 核的分界位置。
33～410 410～1 000 1 000～2 900
2 900～4 980 4 980～5 120 5 120～6 371
•第一个间断面位于地表以下平均33 km处，称莫霍洛维奇间断 面，简称莫霍面； •第二个间断面位于地表以下2 900 km处，称古登堡间断面。 •这两个间断面把地球内部分成三大层，即地壳、地幔和地核。 这三大部门还可再分为7层。
章
4.2×1024J，超过地球上全部煤储量
地
完全燃烧后所能够获得的热能的300
球
倍。但在地球吸收的太阳能中，有1／
的 物
理 性
3左右的能量被大气圈和地球表面反射 掉，并直接分散到宇宙空间中去。剩 下的2／3被地球表层系统吸收，再以
质
各种方式转化为地球演化所需的能源。
第
三
地球是一个巨大的热库。但从地面向