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文檔簡介

地球系統科學第一節地球系統科學

地球系統科學從整體論的觀點出發研究地球大系統內的各個子系統。把地球當作一個行星整體來認識，進行各種空間尺度的變化和時間尺度的演化研究。打破了原有地球科學分科的局限性。地球系統過程:特征空間尺度和特征時間尺度第二節地球動力系統

太陽系（攜帶地球）以220千米/秒的速度繞銀河系中心運動，旋轉一周需2.8億年。地球以30千米/秒的速度繞太陽公轉。地球的大氣圈、水圈、生物圈在不停的運動，形成了地球表層的外動力地質作用。巖石圈（地殼）、地幔、地核進行著物質與能量的交換，形成了復雜的內動力地質作用過程。地球上物質的運動遵循特有的動力學機制，既受到地球內部因素的影響，也受到地球外部天文因素的影響。第三節開放的地球系統

地球與太陽系（宇宙）進行著廣泛的物質交換。地球與太陽系（宇宙）之間進行著能量交換。地球的形成與演化是在開放體系中進行的。第四節地球層圈間的強相互作用地球是由具有強相互作用（非線性作用）的單元（子系統）組成的復雜系統。非線性的規則：1+1>2正效應，系統良性發展。1+1=2正常狀態，系統平衡。1+1<2負效應，系統破壞。地球子系統具有自組織特征，符合自相似（自復制、克隆）和分形分維原理。地球系統的復雜性復雜性是指地球各子系統之間的強相互作用而自發地涌現出系統總體形狀、結構和動力學行為。復雜性是介于有序與無序之間的一種邊緣現象。復雜性領域包括了開放系統中有序與無序并存，線性與非線性并存，集中與分散并存，統一與分異并存，平衡與不平衡并存，漸變與突變并存。正常年份太平洋溫度對氣候的影響正常年份氣流的變化厄爾尼諾年東太平洋形成高溫海水區域厄爾尼諾年氣流變化

地球內部層圈的耦合與解耦作用。耦合是指兩系統通過相互作用，彼此影響甚至聯合的現象。解耦是指兩體系解除耦合關系后，各系統自成體系的現象。第五節不可逆的進化150億年前宇宙大爆炸。50億年前形成原始太陽。46億年前形成原始地球。38億年前形成原始大陸和大氣圈、水圈。30—18億年前大陸增生。5億年前生物大爆炸。地球的演化遵循由簡單到復雜、由低級到高級的規律。是一種非線性的自發的自組織過程。第六節均變與災變地球的演化是在均變與災變的交替中發展的。表現為穩定期與活躍期的更迭。穩定期（均變期）：地球演化表現為相對平穩、有序的特征。大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈的變化相對平靜。活躍期（災變期）：地球演化表現為突變或災變，呈現極為不平衡的無序狀態。氣候劇變、海平面上升、生物大量滅絕，地磁翻轉，構造運動、巖漿作用、變質作用強烈。第七節各種時間尺度的周期變化280(+25)Ma:一個銀河年，與地質年表中代的時間近似。中生代+新生代，古生代，震旦紀。33(+3)Ma：太陽系穿過銀道面，與地質紀

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