小学科学“地球与宇宙”涉及的知识

小学科学“地球与宇宙”涉及的知识

1、地球概貌与物质组成

（1）地球概貌

u 地球的形状

球体及其形成机制---主要是由于这类天体都具有较大的质量和自引力，在其形成和演化的过程中都有一个融熔过程和不停地自转运动等一些因素共同作

用的结果。

原始认识---天圆地方：天圆如张盖，地方如棋局。只是简单地以直觉来定论，可是却丝毫经不起推敲。

第一次飞跃---地球是球体：地平线的形状呈圆形（站得高看得远）；行近的物体从地平线之下逐渐升现，远离的物体从地平线之上逐渐隐没；月食时月面上的地影边缘呈圆弧形。麦哲伦的环球航行证实了地球确实是一个球体。

第二次飞跃---地球是椭球体的：赤道半径为6378.2千米,极半径为6356.8千米,两者相差约21.4千米。

第三次飞跃---地球是一个不规则的椭球体：赤道并不是一个正圆，而是近似椭圆形；赤道面也不是地球的对称面。赤道最大半径和最小半径相差265米，若与标准椭球体相比，北极凸出14米，南极凹进24米，南纬45º附近有隆起，北纬45º附近又有凹陷。

从宏观上看，地球仍是一个近似球形的球体。

u 地球的大小、质量和密度

古希腊的地理学家埃拉托色尼出色地完成了测量地球大小的工作。他巧妙地利用太阳光线作参照，测出亚历山大港与阿斯旺两地间的地面弧距，再测出这两地间的地面距离。他利用这两个数据算出地球的周长大约为39816千米，与目前测算的结果相当接近。

现代的科学家们不仅可以在地面上用三角测量法对地球作精密的测算，而且还可以利用人造卫星在空中对地球进行精确测量，由此得出了地球大小的精确值。地球赤道的周长为40066.449千米，子午线的周长为39999.305千米．地球表面的总面积为510067860平方千米。地球的体积估计为1082513039000立方千米。地球上被水覆盖的面积估计为36208.2万平方千米，约占地球表面积的70.89％。海洋的平均深度估计为3553.97米，地球

上水的总重量估计为1.32×1018吨，海水的体积估计为1284643.137立方千米，而淡水的体积为34990280.04立方千米。

地球对于我们生活在它上面的人类来说，是个很大的星球，我们无法直接测量它的质量。

英国物理学家卡文迪许根据万有引力定律，首先求算出了地球的质量，约为60万亿亿吨。

用地球的质量除以它的体积，便可得出地球的平均密度是5.517克/立方厘米，而地壳上部的岩石平均密度是2.65克/立方厘米，远小于地球的平均密度。事实上，地球密度是随着深度的加深而增大的，并且在地下若干深度密度呈跳越式变化，据推测地核部分密度可达13克/立方厘米。

u 重力场和磁场

重力场：地球上的任何物体都有向地面下落的趋势，最早是牛顿指出这是由于地球重力的作用。这里需要指出的是，重力是一种合力，是由指向地心的地球的引力与地球自转产生的惯性离心力共同作用而成的。一般地球离心力在地面上，变化的最大值不超过引力的1/300。离心力相对于地心引力来说是很微弱的，所以重力的方向仍大致指向地心。

根据万有引力公式，可以推测，从地表到地心的距离越大，地表的重力值就越大。同一物体，在两极最重，在赤道最轻。1000克的物体，由赤道带到两极，要加重5.2克。

磁场：地球磁力虽然难以为人所感知，但人类还是很早就认识并应用了具有磁力特性的磁石（铁）。秦始皇修建阿房宫时，就用磁石砌成宫门，这样穿着铁甲或带着刀的刺客就很难混进宫内。北宋时期出现的指南针，则更是一个应用地球磁力场造福人类的世界性的大发明。

需要指出的是：

一、指南针所指示的方向也并不正好就是根据地球自转轴定义的地球南北极。因此，指南针所指的方向只是地球磁场的南北极。细心观察指南针，我们还会发现指示地磁南北方向的小铁针也并不一定就是水平的，很可能是一端略微翘起另一端略微下垂。在这种情况下，我们把磁针北端与水平面的夹角叫做磁倾角。

二、地磁的两极位置并不固定，乃至有可能发生180º的倒转。一系列事实证明，地球历史上确实发生过磁极倒转，而且目前的磁极也在不断迁移。

u 地球的模型---地球仪

地轴·两极·赤道：地球自转的轴叫做地轴。地轴同地球表面相交的两点叫做两极。在地球仪上，距南、北两极相等的大圆圈叫做赤道。

经线和经度：在地球仪上连接南、北两极的线，叫做经线，也叫做子午线。通过英国伦敦格林尼治天文台原址的那一条经线为0º经线，也叫本初子午线。从0º经线算起，向东、西各分做180º，以东的叫东经，以西的叫西经。西经20º和东经160º的经线圈把地球划分为东西两个半球。

纬线和纬度：在地球仪上，同赤道平行的线叫做纬线。最大的纬线圈是赤道。某地点的纬度，就是该地点的铅垂线与赤道面所夹的角度。赤道的纬度为0º，由赤道向南、北两极各分做90º。

经纬网：经线和纬线相互交织所构成的网络叫做经纬网。利用它可以确定地球上任何一个地点的准确位置。如北京，位于北纬39º57＇，东经116º28＇。

u 地球的圈层结构

地球的结构基本上按物质密度大小的顺序分异，从外向内大致呈现同心圆分布，主要包括地球以上的大气圈、水圈、生物圈和地表以下的地壳、地幔、地核。

地壳：由坚硬的岩石组成，厚度在大陆上为3070千米，在洋底只有5-15千米，整个地壳的平均厚度约16千米，只有地球半径的1/400，体积只有地球体积的0.3%。

地幔：厚度约为2900千米，占地球总体积的83.4%。其组成物质复杂多变，总的来说是固态的。但在地下60~250千米之间，温度增高，岩石虽未熔化但已呈熔融状态，被称作软流圈，是岩浆源地。

地核：半径约有3473千米，占地球总体积的16.3%。地核分为内核和外核两部分，外核是液态的，内核是固态的。一般认为，地核是由铁、镍构成的金属核。

（2）地球上的岩石和土壤

岩石是由矿物构成的，矿物又是由元素构成的，岩石、矿物和元素都是地壳的组成物质。

u 地壳中的元素和矿物

组成地壳的元素：目前已发现90多种组成地壳的化学元素。氧（1/2）、硅（1/4）、铝（1/12）共占地壳总重量的80%以上。

组成地壳的矿物：天然产出的，由数种或一种元素构成的化合物或单质就是矿物。矿物一般都有晶体结构。

u 地球上的岩石

岩石是由一种或几种矿物组成的，如花岗岩是由长石、石英、云母组成的，石灰岩主要是因方解石组成的。按岩石形成类型，所有岩石可分为：