1、地學基礎地學基礎地球一、宇宙、銀河系及太陽系一、宇宙、銀河系及太陽系（一）關于宇宙（一）關于宇宙宇：上下左右為宇，是空間，代表無邊無際宇：上下左右為宇，是空間，代表無邊無際宙：古往今來為宙，是時間，代表無始無終宙：古往今來為宙，是時間，代表無始無終宇宙：無限空間與無限時間的統一，是天地萬物，是物質世界。宇宙：無限空間與無限時間的統一，是天地萬物，是物質世界。宇宙的形成：宇宙的形成：1 1、大爆炸說：證據，紅移、大爆炸說：證據，紅移2 2、無中生有說：能量轉化為物質。正負物質，我們生活在正物質的、無中生有說：能量轉化為物質。正負物質，我們生活在正物質的世界。世界。3 3、宇宙年齡：、宇宙年齡：1

2、50150億年。億年。（二）、銀河系：（二）、銀河系： 由包括太陽在內的大約由包括太陽在內的大約14001400億顆恒星和大量星億顆恒星和大量星際物質組成的龐大螺旋際物質組成的龐大螺旋狀星系，側面看呈中間狀星系，側面看呈中間厚邊緣薄的扁餅形，正厚邊緣薄的扁餅形，正面看呈旋渦狀。面看呈旋渦狀。（三）太陽系：以太陽為中心的、受太陽引力支配的天體系統，主要由（三）太陽系：以太陽為中心的、受太陽引力支配的天體系統，主要由八大行星（從太陽向外依次為水星、金星、地球、火星、木星、土八大行星（從太陽向外依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）和眾多的小行星、衛星、慧星和隕星等組成。星、天王

3、星、海王星）和眾多的小行星、衛星、慧星和隕星等組成。開除冥王星行星開除冥王星行星“星籍星籍”行星的條件行星的條件根據國際天文學聯合會根據國際天文學聯合會20062006年年8 8月月2424日通過的決議，被稱為行星日通過的決議，被稱為行星（planetplanet）的天體要符合三個主要條件。）的天體要符合三個主要條件。 1 1、該天體須位于圍繞太、該天體須位于圍繞太陽的軌道之上陽的軌道之上 2 2、該天體須有足夠大的質量來克服固體應力以達到、該天體須有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡（流體靜力平衡（hydrostatic equilibriumhydrostatic equilib

4、rium）的形狀（近于球形）的形狀（近于球形） 3 3、該天體須有足夠的引力清空其軌道附近區域的天體該天體須有足夠的引力清空其軌道附近區域的天體 冥王星，不符合第三條，同時冥王星在發現時估計的體積要大于地冥王星，不符合第三條，同時冥王星在發現時估計的體積要大于地球，實際上海沒有月球大。球，實際上海沒有月球大。第一節 地球和宇宙地球在宇宙中的位置 太太 水水 金金 地地 火火 小小 木木 土土 天天 海海 柯柯 陽陽 星星 星星 球球 星星 行行 星星 星星 王王 王王 伊伊 星星 星星 星星 伯伯 帶帶 帶帶1 1、太陽系的行星：、太陽系的行星：類地行星（地組行星）：水星、金星、地球、火星。體

5、積小、密度大、類地行星（地組行星）：水星、金星、地球、火星。體積小、密度大、離太陽近、衛星少?；鹦请x太陽近、衛星少。火星2 2顆衛星。顆衛星。類木行星（木組行星）：木星、土星、天王星、海王星。質量大，體類木行星（木組行星）：木星、土星、天王星、海王星。質量大，體積大、密度小、距太陽遠，衛星數多。積大、密度小、距太陽遠，衛星數多。矮行星，小行星矮行星，小行星矮行星矮行星須具備四個條件：該天體要繞著太陽公轉；有足夠大的質量，要能夠依靠自身的重力作用，通過流體靜力學平衡，使自身形狀達到近似球形；該天體在公轉區域中不具備支配性的作用，受軌道上相鄰天體的干擾；該天體不是衛星。據此，冥王星、谷神星、卡戎星

6、和2003UB313（齊娜星）將被歸入矮行星行列。國際天文學聯合會將建立一個程序對接近矮行星和其他分類邊界的天體進行評估。除此其他所有的圍繞太陽公轉的天體均稱為“太陽系小天體”，比如彗星和小行星。小行星小行星是太陽系內類似行星環繞太陽運動，但體積和質量比行星小得多的天體。太陽系中的大行星（特別是太陽系中的大行星（特別是木星木星）吸引了大部分小行星和彗星，使）吸引了大部分小行星和彗星，使地球免遭撞擊。地球免遭撞擊。2 2、太陽系的主要特征：、太陽系的主要特征：物質組成具有一致性物質組成具有一致性星體結構具有圈層特點星體結構具有圈層特點行星繞太陽公轉具有共性行星繞太陽公轉具有共性近圓性：近圓性：共

7、面性：共面性：同向性：同向性：尊距性：尊距性：提丟斯提丟斯- -波德經驗公式波德經驗公式. .名詞：天文單位：日地平均距離，名詞：天文單位：日地平均距離，1.4961.496億公里億公里 八大行星基本參數比較八大行星基本參數比較 行星行星與太陽平均距離與太陽平均距離 1天文單位=1.496x108 km公轉周期公轉周期 （恒星年） 自轉周期自轉周期 （恒星日） 質量質量 地球=1 體積體積 地球=1密度密度 g/cm3水星水星 0.38 0.38 88 88日日 58.6 58.6日日 0.06 0.06 0.056 0.056 5.4 5.4金星金星 0.72 0.72 225 225日日

8、243.0 243.0日日 0.82 0.82 0.856 0.856 5.2 5.2地球地球 1.00 1.00365.25365.25日日 23 23時時5656分分 1.00 1.00 1.00 1.00 5.5 5.5火星火星 1.52 1.52 1.88 1.88年年 24 24時時3737分分 0.11 0.11 0.15 0.15 3.9 3.9木星木星 5.20 5.20 11.86 11.86年年 9 9時時5050分分 318 31813161316 1.3 1.3土星土星 9.57 9.57 29.50 29.50年年 10 10時時1414分分 94 94 745 74

9、5 0.7 0.7天王星天王星 19.28 19.28 84.00 84.00年年 16 16時時4848分分 15 15 65.2 65.2 1.3 1.3海王星海王星 30.13 30.13164.80164.80年年 16 16時時0606分分 17 17 57.1 57.1 1.7 1.7二、地球的唯一性？二、地球的唯一性？有地磁場與金星比較地球。這是人們地球。這是人們第一次看到地球第一次看到地球的真實面貌。的真實面貌。NASA的的阿波羅阿波羅17號號(Apollo 17)拍攝拍攝。從月球表面看地球升起（一）、地球的年齡（一）、地球的年齡地球最古老巖石：地球最古老巖石：3838億年億年

10、介于太陽和月亮之間：介于太陽和月亮之間：隕石和月巖：隕石和月巖：4646億年。億年。太陽：太陽：7070億年億年地質歷史：古生物底層法、放射性測年法。地質歷史：古生物底層法、放射性測年法。（二）地球的結構：（二）地球的結構：1、內部結構：、內部結構：地殼、地幔、地核地殼、地幔、地核（1 1）、了解地球內部結構的手段：）、了解地球內部結構的手段：地震波地震波地震波分為面波和體波，面波是地震后沿地球表面傳播的波；地震波分為面波和體波，面波是地震后沿地球表面傳播的波； 體波是在地球內部傳播的波。體波是在地球內部傳播的波。體波又分為縱波（體波又分為縱波（P P）和橫波（）和橫波（S S）。）。縱波：介

11、質質點的震動方向與波的傳播方向一致，可通過三相媒介?？v波：介質質點的震動方向與波的傳播方向一致，可通過三相媒介。速度比橫波快一倍。速度比橫波快一倍。橫波：介質震動方向與波德傳播方向垂直，只能通過固體。橫波：介質震動方向與波德傳播方向垂直，只能通過固體。介質的狀態一定時，若密度或者彈性特征出現差異，波速會發生變介質的狀態一定時，若密度或者彈性特征出現差異，波速會發生變化，波速變化明顯的深度，說明在該深度上下的地球物質在成分或化，波速變化明顯的深度，說明在該深度上下的地球物質在成分或物態上有改變，這個深度就做為上下兩種物質的分界面，地震學家物態上有改變，這個深度就做為上下兩種物質的分界面，地震學家

12、稱為不連續面或者界面。若干界面將地球分為不同的部分。稱為不連續面或者界面。若干界面將地球分為不同的部分。（2 2）、幾個重要界面）、幾個重要界面 莫霍面：克羅地亞地震學家莫霍洛維奇莫霍面：克羅地亞地震學家莫霍洛維奇19091909年發現。年發現。 Vp:6.7-7.08.0-8.4 Vs:3.7-3.84.6-4.8Vp:6.7-7.08.0-8.4 Vs:3.7-3.84.6-4.8 地殼和地幔的界面：大陸區深，大洋區淺，最深地殼和地幔的界面：大陸區深，大洋區淺，最深6060公里，最淺不足公里，最淺不足5 5公里。公里。 古登堡面：德國地球物理學家古登堡古登堡面：德國地球物理學家古登堡191

13、41914年發現。年發現。 Vp:13.758.10 Vs:7.240Vp:13.758.10 Vs:7.240 地幔與地核的界面：約地幔與地核的界面：約29002900公里深公里深 萊曼面：丹麥地震學家萊曼萊曼面：丹麥地震學家萊曼19361936年發現年發現 Vp:10.3 11 Vs:0 3.0Vp:10.3 11 Vs:0 3.0 內核與外核的界面：內核與外核的界面：52005200公里深公里深 康拉德面：奧地利科學家康拉德康拉德面：奧地利科學家康拉德19231923年發現。把地殼又分為較輕的年發現。把地殼又分為較輕的上層硅鋁層（大陸分布）和較重的下層硅鎂層（海洋分布）。上層硅鋁層（大陸

14、分布）和較重的下層硅鎂層（海洋分布）。 軟流圈：在軟流圈：在60-25060-250公里之間，地震波波速減小。叫做低速帶，也叫軟公里之間，地震波波速減小。叫做低速帶，也叫軟流圈。流圈。（3 3）目前流行的劃分：）目前流行的劃分：巖石圈巖石圈 軟流圈軟流圈中幔圈中幔圈外核外核內核內核+ +全球流體通道網絡全球流體通道網絡2 2、外部結構、外部結構大氣圈、生物圈、水圈、土壤圈大氣圈、生物圈、水圈、土壤圈地表地表（三）地球的運動（三）地球的運動1 1、地球的自轉、地球的自轉: :繞軸旋轉，從北極上空看，逆時針旋轉（自西向東）繞軸旋轉，從北極上空看，逆時針旋轉（自西向東）（1 1）自轉的周期：自轉周期

15、是日。）自轉的周期：自轉周期是日。恒星日：如果以距離地球遙遠的某一恒星為參照點，地球上任意一恒星日：如果以距離地球遙遠的某一恒星為參照點，地球上任意一點連續兩次通過該參照天體與地心連線所需要的時間。長度為點連續兩次通過該參照天體與地心連線所需要的時間。長度為2323時時5656分分4 4秒，這是地球自轉的真正周期秒，這是地球自轉的真正周期 ；完整的；完整的一周一周360360太陽日：如果以太陽為參照點，則一日的時間長度為太陽日：如果以太陽為參照點，則一日的時間長度為2424小時，叫做小時，叫做太陽日，這是我們通常使用的地球自轉周期；自轉的同時還有公轉，太陽日，這是我們通常使用的地球自轉周期；自

16、轉的同時還有公轉，實際轉動角度實際轉動角度3603605959。比恒星日長。比恒星日長3 3分分5656秒秒太陰日：如果以月球為參照點，則一日的時間長度是太陰日：如果以月球為參照點，則一日的時間長度是2424小時小時5050分，分，叫做太陰日。叫做太陰日。 地球實際轉動角度地球實際轉動角度3733733838。比恒星日長。比恒星日長5353分分5656秒。秒。（2 2）自轉速度的變化：）自轉速度的變化：長期以變慢為主。長期以變慢為主。 對珊瑚日紋的研究：對珊瑚日紋的研究： 四億年前，一年四億年前，一年400400天天 三億年前，一年三億年前，一年395395天；天； 65006500萬年前，一

17、年萬年前，一年376376天。天。原因：天體引潮力形成的潮汐波形成自轉阻力，加上火山地震造成原因：天體引潮力形成的潮汐波形成自轉阻力，加上火山地震造成行星表面粗糙的阻力。行星表面粗糙的阻力。變化具有周期性，也有變快的階段，比重大的物質向地心沉降，引起變化具有周期性，也有變快的階段，比重大的物質向地心沉降，引起轉速加快。轉速加快。（3 3）自轉的地理意義）自轉的地理意義 、產生了兩極和赤道、產生了兩極和赤道 、形成了晝夜更替、形成了晝夜更替 、形成了地方時、形成了地方時 、使水平運動的物體偏向、使水平運動的物體偏向 、產生了潮汐摩擦阻力、產生了潮汐摩擦阻力 、造成地球整體自轉同其局部運動的差異、

18、造成地球整體自轉同其局部運動的差異2 2、地球的公轉、地球的公轉: :圍繞太陽的運動，從北極上空看逆時針。圍繞太陽的運動，從北極上空看逆時針。(1)(1)公轉周期：年公轉周期：年恒星年：地球連續兩次通過太陽和另一恒星連線與地球公轉軌道交恒星年：地球連續兩次通過太陽和另一恒星連線與地球公轉軌道交點所需要的時間，點所需要的時間，365365日日6 6時時9 9分分9.59.5秒秒回歸年：地球連續兩次通過春分點的時間：回歸年：地球連續兩次通過春分點的時間：365365日日5 5時時4848分分4646秒。秒。（春分點在黃道上的位置不是固定不變的，而是每年順時針移動（春分點在黃道上的位置不是固定不變的

19、，而是每年順時針移動59592929，因而以春分點為參照的回歸年沒有轉足，因而以春分點為參照的回歸年沒有轉足360360，而是轉了，而是轉了3593595995997171 歲差：每年少轉歲差：每年少轉59592929使回歸年略短于恒星年，每年短使回歸年略短于恒星年，每年短2020分分2424秒，這在秒，這在天文學上稱為歲差天文學上稱為歲差（2 2）黃道和赤道）黃道和赤道地球的公轉軌道面，叫黃道面，是通過地心的一個平面，但它并不地球的公轉軌道面，叫黃道面，是通過地心的一個平面，但它并不垂直于地軸，它們之間成垂直于地軸，它們之間成66663434的交角。的交角。（3 3）近日點與遠日點）近日點與遠日點地球公轉軌道偏心率是地