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八然、、

地

理

學

（第四版）

高等教育出版社

內容提要

本書在簡要介紹地球和地殼基本知識的基岫上,分別論述了氣候、水文、地貌、上壤和生物的特征，分析這些要親在自然

地理環境中的地位和相互作用,引導學生確立自然地理環境整體性理念。本次修訂仍保持了、二、三版的基本框架,但對具

體內容進行了更新，反映學科新面貌。本書特點是以綜合視角觀察和認識自然,進而實現人與自然的和諧。本書除適合高校地

球科學各專業作為基礎課程教材使用外，還可供環境、生態等有關科研、教學人員閱讀。

前言

本書的主要讀者對象是地理學各專業學生。在教學計劃中，自然地理學課程起若先行課、基礎課的作用。它既擔負著向學

生介紹自然地理學在地理科學體系中的地位和作用的任務,也擔負著闡述自然地理學的特征，并且適當介紹地貌學、氣候學、

水文地理學、植物地理學、土壤地理學等分支學科的基礎理論和基礎知識的任務。I司時還必須幫助學生從表面上看起來雜亂無

章的知識堆砌中跳出來，認識自然地理環境的整體性,認識個自然要素的變化可能使其他要素甚至整個自然地理環境也隨之

發生相應變化，從而建立人與自然協調發展，以及社會經濟持續發展的觀念。本書第一、二、三版被許多院校地理系及相關專

業廣泛選作本科生教材，并被指定為碩士、博士生入學考試必讀參考書。由于需求量大,第二版重印11次，并于1994年獲得首

屆全國優秀地理著作二等獎。第三版共印刷19次，并于2005年作為參評內容之一獲國家級教學成果一等獎。

按照教學大綱要求，本書仍保持了一、二、三版的基本框架，但對具體內容進行了更新。例如：

一、改變以往孤立地介紹天文知識的做法，立足于論述地球的天文背景或宇宙背景，若亞闡述對地理環境有顯著影響的宇

宙一仃星因素，如近年廣受關注的仃星、小仃星、招星、月球對地理壞境的可能影明等。

二、強化部門自然地理堂節間的聯系，適當壓縮有關內容.部門自然地理內容之間缺乏有機聯系，是同類教材最常見的弊

病.修訂中適當壓縮了地殼、水圈等章節內容。某些綜合性強且涉及范圍廣的問題，如厄爾尼諾、全球變化與海平面升降等，

則做了比較詳細的介紹。

三、生動闡述學科要義、激發學生興趣。枯煤乏味是一部分理科教材的通病。本書力圖以優美、生動、活潑的語言，科學

而準確地闡述自然地理學的要義，激發學生濃厚的學習興趣，

四、更新內容、反映學科新面貌,近年來自然地理學及其分支學科在理論'研究手段和應用方面都有較大的發屣，修訂中

更新r數據、采用了新觀點，力圖反映現代自然地理學的學科水平。

對自然地理學和相關專業學生而言,部門自然地理知識與理論是不可或缺的基礎。缺乏足夠全面的部門自然地理學素養根

本不可能形成對自然地理環境的整體觀念即系統觀念。因此在教學中這部分內容少不得，淺不得。而課時有限和學科分工決定，

這部分內容又多不得，深不得。在少不得，多不得，淺不得，深不得的限制條件下，自然地理學教材除了應恰當地把握部門自

然地理內容的分量外，更也要的是時時不忘綜合。綜合是自然地理學的生命力和固有特征，是課程設罰的初哀，也是我們努力

實現的目標。

本書第一版共有10余位編寫人，第二版有7位編寫人，由于數位前輩先后辭世，另一些作者退休，第三版除伍光和、田連恕

外，增加了胡雙熙、王乃昂兩位作者。此次修訂考慮到伍光和、田連恕、胡雙熙三人均已年逾占稀，又增加了張建明博士.本

書緒論和第一、二、五、八章由伍光和，第一:竟由王乃昂，第四章由伍光和、張建明，第六章由胡雙熙執筆修訂,田連恕撰寫

的第七章由伍光和修訂。最后全書由伍光和統稿，定稿。高等教育出版社徐麗萍、南峰同志在書稿審查、編輯加工上做了大量

工作，付出基辛勞動，謹此一并致謝。

本書不可避免存在一些缺點甚至錯誤，我們真誠地歡迎批評、指正。

編者

2007年6月10日

緒論

一、自然地理學的研究對象和分科

(-)地理學

地球表面是人類賴以生存的環境。其范圍是陋著科學技術和社會生產的發展而不斷擴大的。在古代,海洋并未包括在人類

環境他國內，隨著航海事業的發展，海洋才成為人類活動的環境。現在，由于航天事業的發展，人類環境已超出地球表層，進

入了高空和宇宙空間，從而出現了“空間環境”的概念。然而，地理環境和人類環境是兩個不盡相同的概念。

地理學是研究地理環境的科學，即只研究地球表層這一部分的人類環境，所謂地球表層，實際上是指海陸表面上下具有一

定厚度范圍，而不包括地球高空和內部的地球表層，地球表層內存在著人類社會及各種地理要素，具有獨特地理結構和形式。

地理環境可分為自然環境、經濟環境和社會文化環境二類.自然環境由地球表層中無機和有機的、靜態和動態的自然界各

種物質和能量組成，具有地理結構特征并受自然規律控制。自然環境根據其受人類社會干擾的程度不同，又可分為兩部分：一

為天然環境或原生自然環境，即那些只受人類間接或輕微影響，而原有白然面貌未發生明顯變化的自然地理環境.如極地、高

山、大荒漠、大沼澤、熱帶雨林、某些自然保護區、人類活動較少的海域等。二是人為環境或次生自然環境,即那些經受人類

直接影響和長期作用之后，自然面貌發生重大變化的地區,如農村、工廳、城鎮等地區。放牧草場和采育林地雖然仍保留草原

和森林外貌，但其原有條件和狀態已發生較大變化，也應屬于人為環境之列。人為環境的成因及其形式的多樣性，決定于人類

干擾的方式和強度，而其本身的演變和作用過理仍然受制于自然規律。因此，無論是人為環境還是天然環境都屬于自然地理環

境.

經濟環境是指自然條件和自然資源經人類利用改造后形成的生產力地域綜合體，包括工業、農業、交通、城鎮居民點等各

種生產力實體的地域配置條件和結構狀態。生產力實體具有二重性,從自然屬性來評價.這種地域特征屬于人為環境：從技術

經濟角度考察，這種地域則屬于經濟環境或經濟地理環境。

社會文化環境包括人口、社會、國家、民挨、民俗、語言、文化等地域分布特征和組成結構，還涉及各種人群對周圍事物

的心理感應和相應的社會行為。社會文化環境是人類社會本身構成的一種地理環境。

上述三種地理環境分別以某種特定實體為中心，由具有一定地域關系的各種事物的條件和狀態構成。三種地理環境在地域

上和結構上相互重疊、相互聯系，從而構成統一整體的地理環境。

系統論認為，現實世界是由規模大小不同、復雜程度各異、等級高低有別、彼此交錯也疊并互相轉化的系統組成的一個有序網

絡系統。人們可以從不同角度，根據系統的組成和結構把客體分為一系列層次，每個層次就是一個等級的系統。此級別系統是

由比它低一級的子系統組成：而其本身又是更司級系統的一部分。因此,系統和子系統的關系是整體與部分之間的關系.而且

整體的功能大于部分的總和。這是由「各子系境之間存在著相互作用構成的網絡關系，這個網絡結構完成一定的整體功能，形

成集體效應，并起著協同作用。在系統層序中，有些層次間關系較密切,有些層次間則可能出現質變。根據其層序組合的順變

可以把各級層次分為不同的組織水平。

依據上述觀點討論地理學的研究對象和分科，可將地理學分為三個主要組織水平和相應學科：①研尢整個地理環境綜合特

征的，稱為綜合地理學：②分別研究自然地理環境、經濟環境和社會文化環境的為粽合自然地理學、綜合經濟地理學和綜合人

文地理學：③分別研究上述三種環境中各要素的學科統稱部門地理學，例如部門自然地理學、司:門經濟地理學和部門人文地理

學.

上述劃分被陳傳康稱為地理學的"一:分法"（自然地理學、經濟地理學、人文地理學）和“:.層次”（統一地理學、綜合

地理學、部門地理學）。此外，在地理學分科中還應考慮“三重性”的觀點，即首先是理論地理學研究,即對基本的原理和方

法論進行重點削述：其次是應用地理學研究；第三是區域地理學研究，即對特定區域進行具體描述。三號的內容和重點雖不同，

卻同樣重要，而且是相互關聯的。

（二）自然地理學的研究對象

前面已經指出，自然地理學研究地球表層的自然地理環境.這個“表層”是具有獨特的物質結構狀態和一定厚度的圈層，

在地理文獻中稱為“地理圖”、“地理殼”、“景觀殼”或“地球表層”.

地球構造具有分層性，即整個地球是由一系列具有不同物理化學性質的物質圖層所構成。例如，地球外部程罩的大氣圈.

還可再分為對流層、平流層、電離層、逸散層等；大氣圈之下是由海洋和陸地水構成的水圈以及疏松的土被層；地球固體部分

的外殼稱為地殼，地亮以下又分地慢和地核。比外，地球上還存在生命物質，生物的總體及其分布范困稱為生物圈。這些圈層

的組合分布具有兩種特點：一是高空和地球內部的圈層呈獨立的環狀分布：二是地球表面附近各網層相互滲透。地球表層或地

理圈正是由大氣圈、巖石圈的一部分、水圈、生物圈和土壤層組成，并使它具有一系列不同于地球其他部分的結構特性。這里

的巖石、氣候、水體、生物、土壤等組成成分之間存在著密切的相互聯系和相互作用，通過水循環、大氣循環、生物循環、地

質循環等進行若夏雜的能址轉化和物質交換.在物質能見轉化和交換過程中，還伴隨巖信息傳輸，從而形成個完整、有序的

自然地理系統。該系統還從地球內部和外層空間輸入定的能顯和物質，以維持其各級分和各區域間的有序結構，并保持其平

衡狀態。

人類是干擾和控制自然地理系統的?個重要因素。在人類作用下，現代自然環境已經發生不同程度的變化，許多地區在天

然環境背景下變為人為環境。歷史經驗表明，人類活動如果遵循自然界的客觀規律，人類就受益于自然界，人與自然環境的關

系就比較協調或和諧，一些自然資源就可得到不斷更新；相反，資源就會受到破壞，環境質量卜降，生態失調，人類必將受到

自然界的懲罰。

總之，自然地理學的研究對象包括天然的卻人為的自然地理環境，它具有一定組分和結構，分布于地球表層并構成一個地

理圈.

（三）自然地理學的分科

按照上述“層次性”觀點，自然地理學的分科主要涉及兩個層次：即研究自然地理環境整體特征的稱為綜合自然地理學：

研究自然地理環境各組成要素的稱為部門自然地理學。它們包括該系統兩級組線水平的研究。

部門自然地理學包括氣候學、地貌學、水文地理學、土壤地理學、植物地理學、動物地理學等。它們以組成自然環境的某

一要素為具體研究對象，若正研究這個要素的組成、結構、時空動態、分布特征和規律，雖然部門自然地理學各有分工，但是

每一個研究對象的存在和發展變化，都是以整體的自然地理環境為背景，而且不同程度地以其他組成要素為因素或條件的“各

部門自然地理學中的分支是更低一級的層次。

綜合自然地理學以各部門自然地理學為基明，綜合研究自然地理環境的整體性特征及整體各部分的相互聯系和相互作用.

闡明這個環境整體的結構特點，形成機制、地域差異和發展規律。

根據“三重性”觀點，無論部門自然地理學或綜合自然地理學都需要對其基本原理與方法、實際應用及具體區域等方面進

行研羯

二、自然地理學的任務

自然地理學的任務包括：①研究各自然地理要素（氣候、地貌、水文、土壤、植被和動物界等）的特征、形成機制和發展

規律：②研究各自然地理要索之間的相互關系，彼此之間物質循環和能量轉化的動態過程,從整體上闡明其變化發展規律：③

研究自然地理環境的空間分異規律,進行自然地理分區和土地類型劃分,闡明各級自然區和各種土地類型的特征和開發利用方

向；④參與自然條件和自然資源評價；⑤研究人為環境（受人類干擾、控制的自然地理環境）的變化特點、發展動向和存在問

題，尋求合理利用和改造的途徑及整治方法。

三、自然地理學與其他學科的關系

作為地理學分科的自然地理學與地理學的其他分科有密切關系。區域經濟地理研究必須與區域自然地理研究結合進行.自

然地理研究如果能考慮區域經濟開發的耍求,則可更好地為生產實踐服務.

自然地理學與其他地學學科和生物科學也有密切關系。部門自然地理學便是自然地理學與相鄰科學之間的邊緣學科。例如.

地貌學是自然地理學與地質學的邊緣學科，氣候學是自然地理學與氣象學的邊緣學科，植物地理學是自然地理學與植物學的邊

緣學科等。自然地理學正是通過部門自然地理學與其他地學學科或生物科學處于緊密聯系之中。

當代環境污染的產重性以及人們保護和改善環境的迫切性，導致一門新的綜合性學科即環境科學的形成。它匯集了自然科

學、技術科學及社會科學，共同對這個新領域進行綜合研究.自然地理學也責無旁貸參與其中。環境科學具有涉及面廣、綜合

性強、學科交叉與滲透較多等特點，并曾一度例市于污染物在環境中的運動規律、環境頗量變化、污染物的生物效應對人體健

康的影響及其控制和改善方法等研究。現己進而研究與人類活動有關的環境破壞問題，諸如水土流失、土壤鹽硬化、風沙危害、

大自然保護、環境規劃和管理等問題。其中許多問題與地理學有關，于是出現環境地學——環境科學與地學的邊緣科學。自然

地理學既可運用自己的原理和方法研究環境問題，也可以從中得到促進和提高,使木門學科更具有生命力。

四、本書的內容和結構

本書的任務是較全面地介紹各部門自然地理學和琮合自然地理學兩方面的基本知識、概念和原理。書名為《自然地理學》

而不采用《普通自然地理學》名稱，是因為既可把它理解為學習自然地理學的入門基礎課，也可理解為專門研究地理圈本身一

般規律的學科。

本R內容一方面包括闡述地球表星各自然地理要素的形成過程、基本特征、類型和分布，并注意說明該要素與其他要素的

相互關系：另?方面還專門分出?克論述綜合自然地理學的基本概念和基本理論,力求使讀者對整個自然地理學有全面的了解。

此外，對自然資源、環境問題、生態系統等方面也做了必要的介紹。

圖1-1太陽系示苴圖，

太陽系包括8個行星,67個衛星和至少50萬個小行星，還有少數彗星(圖1-1)。8個行星中，距太陽最遠的海王星，約為

30個天文單位。如果以海王星機道作為太陽系的邊界，則太陽系直徑為60個天文單位，即約90Xl(T8km。如果把彗星軌道計

算在內，則太陽系直徑將達到6X10N?8X10N個天文單位，HP9X10*12-12X10*12kmo8個行星按其物理性質可以分為兩

組：水星、金星、地球和火星，體積小而平均定度大，自轉速度慢，衛星數少，稱為類地行星(terrestrialplanets)：木星、

土星、天王星和海王星，體積大，平均密度小，3轉速度快，衛星數多，叫做類木行星(jovianplanets)。其物理性疑見表1-1.,

表1-1太陽系行星物理性質比較

赤道半徑或情密度空衛屜數

行星息率恒星口長

/kn地理=1/(g?cmw,)

類地行星

水星Mrrrun"24400.00.055.4358.6d<10°0

金星Venu*60,30.00.8155.24243d600

地球Earlh63v0.00341.005.5223h56min2F27'1

火星Mars33〃.20.00520.II3.9424h37min24”2

及木行星

木星Jupiter714920.062317.941.339h50min3。4'16

土星Saturn600000.10895.180.7010h14min26。45’23

天王星Iranus255590.0114.631.24ISh30min97。53'17

海五星Xcptunc247S00.02617.221.66?J22h28048,8

太陽系中行星及其衛星繞太陽的運動，具有以下幾個共同特征：

①所有行星的軌道偏心率都很小，幾乎都接近園形。

②各行星軌道面都近似地位于一個平面上，對地球軌道面即黃道面的陽斜也都不大。

③所有行星都自西向東繞太陽公轉：除金星和天王星外，其余行星自轉方向也自西向東，即與公轉方向相同。

④除天王星外，其余行星的赤道面對軌道面的傾斜都比較小.

⑤絕大多數衛星的軌道都近似圓形，其軌道面與母星赤道面也較接近。

⑥絕大多數衛星，包括土星環在內，公轉方向均與母星公轉方向相同。有關行星軌道運動的數據見表12。

?1-2行星軌道運動誨料

軌道半長軸平均軌逋速度

行單公轉冏期偏心率對黃道而儲斜

天文酸位/(km,?'1)

水e0.387187.7<147.890.2056700,

金川0.7233225<135.030.00683。23'

地球1.0000365.25d29.790.0017

火川1.5237686.98d24.130.09331。51'

木用5.20311.862a13.060.04831。18'

上星9.53929.45772a9.640.055892'29'

天王兄19.21884.013?6.810.04720。46'

海王星30.0579164.79?5.430.00851°46'

關于太陽系中的天體，有必要分別介紹行星、太陽系小天體和衛星。

(一)行星

行星是繞太陽系運動、自身不發光卻能反射陽光的大體“自1930年以來.人們已經習慣了太陽系共有9大行星的說法。2006

年8月在布拉格舉行的國際天文學聯合會第26屆大會改變了這情況,大會認為太陽系的行星必須符合三個條件：第」在繞

太陽運動的前提下，能清除其軌道附近的其他天體而成為其所在空間的最大天體；第二，具有足夠大的質量,能依靠自身的引

力使形狀呈近似球形；第三，內部不發生核聚變反應。大會據此確認，太陽系只有8個行星，即水星、金星、地球、火星、木

星、土星、天王星和海王星。下面按離太陽由近而遠的順序介紹。

1.水星(Mercury)

水星赤道半徑2440km,密度5.43g/cm3,質量僅為地球的5.53%,軌道半長軸5791XlOYhm,相當于0.38個天文單位，

因而成為太陽系中距太陽最近的行星，平均公轉速度約為48km/s,是公轉速度最快的行星，公找周期約為88d?水星有一個半

徑1800?1900km、部分處于熔融狀態的鐵核：表面則有500?600km厚、由硅酸鹽組成的地幔與地克。表面布滿附石坑和環形山.

也有直徑達1300km的盆地。空氣極稀薄，主要由氫(42%)、鈉(42%)和氧(15%)組成.晝夜溫差極大，白晝可達427C,

而夜晚可降至7739，是太陽系中溫差最大的行星。在表面溫度179C的情況下，絕不可能存在生命。

2.金星(Venus)

金星赤道半徑6073km,為地球赤道半徑的95%；而質量約為地球的81.5%：軌道半長軸1)820.9X10,4km,相當于0.72

個天文單位：金星是太陽系內唯一的自轉方向與公轉方向相反的行星。公轉周期僅224.701d,而自轉周期長達243.02d,即“一

天”比“一年”更長.金星表面70%為平原，20%為洼地，10%左右為高地,但最高峰可達11270m,85%的表面為熔巖(玄武

巖)覆盅。至少已發現10萬個以上火山。表面大氣以C02占絕對優勢(約占97%),大氣密度為地球大氣密度的100倍,氣壓

約為地球表面的90倍或相當于地球海洋1000m深處的壓力。濃密的大氣層之外還有厚達20?30km濃硫酸云層。金星內部有一

直徑3000km的鐵核，表面則有厚而堅硬的外殼。金星沒有磁場，沒有衛星，表面不存在液態水，當然也不可能有生命。關于這

個被稱為“太陽系的地獄”的行星從前是否有過生命乃至高級生物，一直存在爭論，短時間內恐難達成共識。

3.地球(theearth)

本書其他章節將詳細介紹，此處從略，

4.火星(Mars)

火星與地球有許多相似之處，但比地球小得多，赤道半徑只有3397.2km：質量僅為地球的11%；公轉軌道半長軸1.5237

天文單位。公轉周期即“一年”為686.98d,恒星日長24h37min0火星內部亦有地殼、地悔和地核之分：而表面有沙漠，干河

床，長達4000km、深約8km的巨大山谷和高達27000m的超大型火山.大氣密度僅及地球大氣密度的1%,這使得火星經常處于

低溫狀態，其地表平均溫度僅為-63七，而最低濕度則達T23C。有證據表明火星上曾有過河流甚至海洋.來自火星的明石也表

明曾有過生命，但目前這個行星完全是一個死寂的世界。

5.木星(Jupiter)

木屜是太陽系最大的行星，其赤道半徑為71492km,是地球的11.2倍，體積和質量分別是地球的1316倍和318倍。極半徑

比赤道半徑少5000km,星體明顯呈扁球形。木星可能有一個鐵、硅質內核，其溫度高達30000C,但表面是氣態，主要由80%

的氫、18%的空和微量甲烷、紀、碳、氧等組成，因此，常被稱為氣態行星，也有人認為其表面為液態氫組成的海洋。表面溫

度很低，只有-148X?。軌道半長軸為5.2天文單位，繞日公轉一周需11.86年，但臼轉速度非常快，恒星日長僅為9h50min。木

星還有許多特點引人注意：在太陽系各行星中亮度僅次于金星：磁場極強，強度為地球磁場的1C倍；表面呈斑狀結構，其中的

一個橢圓形大紅斑長30000km、寬12000km,足以容納幾個地球：有厚約30km、寬達6500km、由直徑數十至數百米的碎石組成

的光環；擁有16顆衛星：內部有熱核反應，被認為正向恒星發展。

6.土星(Saturn)

土星赤道半徑為60000km,是地球半徑的9.5倍，體積則是地球的745倍。由于密度很小(07g/cm3)因此質量僅為地球的

95.18倍.極半徑比赤道半徑短5280km,這表明土星是一個扁球體。軌道半長軸為9.539天文單位，恒星日長lOhMmin,公轉

周期為29.458年。內部有直徑2000km的巖石碳，由這個核向外，依次為5000km厚的冰殼和8000km厚的氧的金屬化合物和分

子氫，因此它和木星一樣，被認為是一個液態吁星.表面濕度約為T40C,因為距太陽遙遠，即使熨季也很寒冷，但大氣比較

平靜。土星擁有23顆衛星,是太陽系衛星最多的行星，外部還有由無數小衛星或冰塊構成的7個環，其中A、B、C環為主環.

D、E環為暗環.F環和G環1979年才發現.由于環的存在，人們把土星視為最美麗的行星。

7.天王星(Uranus)

天王星赤道半徑25559km,是地球的4倍，體枳則是地球的65倍：因為密度只有1.24g/cm3,故質量僅為地球的14.63倍：

軌道半長軸為19.218天文單位，公轉周期超過84年；凱道面對黃道面的傾角只有0"46',自轉軸線也近似平行于黃道面，而

赤道對軌道的傾角達97°53'”所有這些在太陽系行星中都是絕無僅有的：恒星日長約I6h48min,但只有南北緯8°之間的地

區才有因自轉而形成的晝夜變化：緯度8°以上地區均以21年為周期分別處于長旺或長夜狀態.天王星基本上由巖石和冰塊組

成。大氣中氫占83%、氮占15%、甲烷占2%。入王星有20個九環,但不I分明亮：磁場很奇特，不在星體中心而是偏離60°；

已發現17顆衛星，但其中有2顆尚未命名。

8.海王星(Neptune)

海王星是一個典型的氣態行星，雖然擁有一個質量與地球相近的石質內核，但主要部分由冰殼和氣體組成。赤道半徑24766km,

接近地球赤道半徑的4倍，體積為地球的57倍，質量為地球的17.22倍。凱道半長軸30.0579天文單位，因此成為離太陽最遠

的行星。軌道面與黃道面的夾角也很小，不足2°。大氣主要由輒與氫組成，也有少量甲烷。大氣層變化頻繁，多旋風和大風暴，

最大風暴時速可達2000km.有5條光環，但均較暗淡，磁場偏離星體中心，由于距離太陽太遠，單位面積日照強度僅為地球的

1/900,因此表面溫度常在-200X;以下.迄今為止，共發現8顆衛星.

(二)康行星(d，arfplanet)

矮行星是指困繞太陽運動，自身引力足以克服其固體應力而使自己呈網球狀,但不能清除其軌道附近其他物體的天體。冥

王星(Pluto)是矮行星的典型代表，赤道半徑1160km,密度1.5g/cm3,質量只及地球的0.24%,恒星日長6d9h21min36s；軌

道半長軸39.5天文單位，公轉周期247.9年，公轉方向與自轉方向相反。初發現時，人們曾誤以為冥王星體積數倍于地球，而

實際上，其體積甚至比月球、木衛一至木衛四、上衛六和海衛一等衛星還小。

冥王星軌道反常，有時比海王星離太陽更近。赤道面與軌道面幾乎成直角，星體可能由巖石(70%)和冰(30%)組成，

大氣極稀薄，以氮為主要成分，并含少量一氧化碳和甲烷,而且很可能只有在近日點時才呈氣體。其衛星卡戎，直徑1200km.

齊娜(Xena)即2003UB313,直徑2400km,比冥王星大,軌道半長軸150X108km。公轉周期560年,曾被認為是太陽系第

十大行星。其行星地位最終未被確認也是導致冥王星降級的因素之一。

谷神星，赤道半徑450km,軌道半長軸4.2X108km,平均距太陽2.77天文單位，公轉周期4.2年，本屬小行星之列。

(三)太陽系小天體

1.彗星(Comet)

彗星是在萬有引力作用下繞太陽運動的一類質量很小的天體，是太陽系的成員之一.肉眼可看到的彗星大多由彗核、彗發、

當云和當尾組成.彗核近似球形，是彗星頭部密集而明亮的部分，由冰、甲烷、城和塵埃組成.智發分布于哲核四周，呈球形

云霧狀,半徑可達數十萬T?米,由氣體和塵埃組成。彗云包圍在彗發外面,直徑約100XKT4?IDOOXlOXkm,主要由氫原子組

成。彗核、彗發和瞥云合稱彗頭。彗尾是彗核育向太陽?側長達1X1(T8?2X10-8km的尾巴，由彗核在太陽風作用下拋出的塵

埃和氣體組成。

依據彗星遠日點的距離，可將彗星分為四個族，即木星族、土星族、天王星族和海王星族。木星族彗星回歸周期為3?10

年，已知有61顆；土星族周期為10?20年，己知有8顆：天王星族周期為20?40年，已知有3顆：海王星族周期為40?100

年，已知有9賽.目前共發現1600余稱彗星，其中600余顆被準確計算出運行軌道，但這只是學星的極小部分.據計算，在海

王星軌道以內，至少應有170XKT4顆彗星,而回歸周期為4X10N年的智星,則至少應有100(lXUT8顆.

人們對于彗星存在不少誤識，以致長期把彗星當做某種災難的象征。近代則有人擔憂彗星可能碰撞地球.造成地極移動，

改變地球運動速度，引起巨大潮汐和全球洪水泛濫，甚至認為彗尾的“毒氣”可能污染大氣等。實際上彗核碰撞地球的概率僅

為千萬年一次，且即使碰撞也不可能造成大災難。至于彗尾掃過地球，則已發生過無數次，其含凱基和一氧化碳對地球高層大

氣的污染微不足道，遠遠不及工廠廢氣和汽車尾氣對城市的污染，根本不可能對人類造成危害。

值得特別注意的是，近年來有的科學家認為地球上的水可能來自彗星。果然如此，地球水圈的形成在一定程度上依賴于彗

星物質(冰)，彗星就非但不是所謂災星，而是地球的福星了.

2.小行星(Asteroid)

這是位于火星與木星航道之間繞太陽運動因眾多小天體的總稱。1766年德國天文學者提丟斯首先提出，1772年波得進一步

完善了關于行星和太陽距離的經驗公式

n

Rn=a+bX2

式中：H=0.4；b=0.3：n=L2.3,???.

這個公式稱為提丟斯-波得定則。按照這一定則，在火星與木星軌道之間，距太陽約2.8天文單位處應該有一個大行星。經

過長期搜索，始終沒有發現這殿未知大行星，卻發現了一個小行星帶，1801年，谷神星被發現.1802年智神星被發現,直到1854

年7月共發現30滁小行星.1868年，小行星數目突破100顆，1879年突破200顆，1890年突破300顆.至今己猿號的小行星

達2600余顆。據計算，沖H亮度超過19等的小行星約仃4.4萬顆。如果算到21.2等，小行星總數將達到50萬顆。

有關小行星起源的最初假說是爆炸說。爆詐說認為，在提丟斯-波得定則規定的火星和木星間區域，原來確有個大行星。

該行星后來突然發生爆炸，其大部分碎裂成為小行星，小部分碎片成為流星。假說的提出者沒有闡述爆炸的原因，小行星的形

態和運動凱跡也不符合爆炸理論，因此這一假說已被摒棄。

許多學者認為，小行星的早期形成過程與其他行星并沒有本屆區別，只是我“行星胎”后期未能順利發行成為大行星。我

國天文學家戴文賽指出，行星形成之前.太陽系只是一個星云盤.其物質可分為二.類：氫、冢之類的氣體物質占90%以上：冰

物質如水、氨、甲烷等,土物質如高熔點金屬氧化物及硅酸鹽之類，約占1%。在行星凝聚階段,木星區內的小星子掠奪了小行

星區域99.9%的物施，因而這個區域不可能形成大行星,而只能形成為數眾多的“半成品工這就是著名的“半成品說:

人類關注小行星，是因為小行星與地球的地理環境和人類本身都有密切關系。具體地說，就是小行星曾經多次并可能再次

撞擊地球。

1978年，諾貝爾物理學獎獲得者路易斯?阿爾瓦宙斯提出，6500X10*4年前一顆直徑為8?10km的阿波羅型小行星掇擊地

球引起大爆炸，其能量相當于100X1012lTNT炸藥。塵埃彌漫空中致使大量植物枯死，恐龍滅絕。后來美國學者推測該小行星

直徑為Uk<n,推擊點在太平洋。這次撞擊造成淡水生物的19%、海洋生物的一半和陸地上體重超過30kg的動物死亡.

1976年3月8日發生在我國吉林的的石雨,后來也被證明是一個直徑220km的小行星的一部分.近年還有人指出，我國華

北沉降帶的形成也可能與小行星撞擊行關,撞擊中心在山東低山丘陵區。盡管國內外均有大量小行星撞擊地球的報道或預測.

但人類完全不必要為此擔憂。科學家們的計算我明，5X104t級的隕石撞擊地球的概率為10X104年一次；直徑10km.質做

1X10-12t的小行星撞擊地球的概率則為IX1L8年一次。在現代科學技術條件下，人類完全有能力準確預測并事先消除撞擊危

險。

《四)衛星與月球

1.衛星(Satellite)

衛星本指圍繞行星和矮行星公轉的天體，近30年也用以稱呼圍繞行星和衛星(如月球)運益的人造天體。太陽系除水星和

金星外,其他行星都有衛星，其中土星的衛星多達23個，天王星和木星的衛星分別為17個和1C個。衛星形態多種多樣,大小

差別懸殊，大的如土衛六、木衛三和木衛四直他都超過5200km.土衛六還是太陽系唯一有大氣的衛星，大氣密度甚至遠大于地

球大氣圈。木衛一被S02及鈉云包圍，表面火山活動頻繁而強烈，被稱為“擁有最多活火山的天體工木衛三體枳比水星還大，

并可能與地球一樣存在板塊活動。有的衛星(如天衛五)體積不大而地形且雜，有高達24km的山峰。太陽系8個行星H前已知

共有67顆衛星。矮行星男主星也有衛星。

2.月球(Moon)

月球是地球唯的天然衛星，赤道半徑為1738.2km相當丁地球半徑跑27.28%；極半徑比赤道半徑短4km：質星為

7.35X10'22t,相當于地球質員的1.23%,即"81：平均密度為3.24g/cm3,只及地球密度的0.6。

月球外部沒有大氣層，這?特點至少造成了三種直接后果：?是月空永遠黑暗，沒有風云雷雨等天氣現象：二是月面溫度

變幅巨大，在陽光照射下最高溫度可達127C,而夜間溫度可降至-183T；三是在缺乏大氣層保護的情況下月面經常遭受隕石撞

擊。月球上也沒有水，因而既無生物，也不可能形成土壤。裸露的巖石與疏松的塵土共同構成荒涼死寂的外貌，與神話傳說中

的美景迥然相異。月球表面也有山脈、丘狡、平原和低地，由火山作用和隕石沖擊形成的環形il尤其分布廣泛。人類比較了解

的“月海”，實際上是由玄武巖構成的平原.

月球沿巖一個橢圓形軌道圍繞地球白西向東運動,軌道遠地點為405500km,近地點為363300km,目前月地平均距離為

384401km,并正以每年3.8cm的距離遠離地球,其軌道平面(白道面)與黃道面的交角約變化于4058'?5°20'之間，平均

為5°9'。繞J也運動的周期為一個月，但是這里的“月”有三種含義：月心連續兩次通過地心與日心連線的時間稱為朔里月，

時間是29dl2h44min3s；月心連續兩次到達同一恒星方向為27d7h43minll.4s,叫做恒星月：月心連續兩次通過黃道與白道兩交

點之一需時27d5h0min35.8s,則稱交點月

在繞地球運動的同時，月球還以一個恒星月為周期繞月軸自轉.由于月球自轉與公轉“同步”，月球總是以同一面對著地球.

月球既有公轉和自轉，同時又眼圈地球繞太陽運動，因而，月球既可位于日地之間，也可位于日地距離外惻.由此,其明

亮部分在人類看來就有周期性盈虧圓缺之別，即有不同的月相。此外，當月球阻擋陽光照射地域時,就發生口食：當地球阻擋

陽光照射月球時,則發生月食。但是,月球對地理環境坡重要的影響仍在于使地球形成潮汐，尤其是海洋潮汐。

科學家們或認為月球與地球具有相同的起源，或認為是地球的引力俘獲了月球使之進入現在的軌■道，或主張月球曾是地球

的一部分，后來被撕裂出去而成為地球的衛星，這些假說目前都沒有得到公認。但有一點可以肯定，月球絕非某些偽科學著作

所宣揚的，是外星人的所謂中空的人造天體，并且僅僅在3000多年前才被放置于地球附近。

三、地球在天體中的位置

曾經有一個很長的時期，人們認為地球是宇宙的中心，一切天體都繞地球運行。直到1543年，哥白尼的《天體運行論》發

表，“日心學說”創立，這個錯誤觀念才逐漸被拋棄.但是,無限廣大的宇宙根本不存在中心。太陽只是太陽系的中心.而太

陽在銀河系中，也只不過是旋渦臂上的個小點,?欺普通的恒星罷了。地球則只是太陽系中?顆普通的行星。

地球沿著橢網形軌道繞太陽運行.太陽處在橢例的焦點之,上。每年1月初地球和太陽最接近,距離約為14710Xl(T4km,

地球的這個位置稱為近日點。7月初離太陽最遠，距離約為152l0X10~4km,這個位置則稱遠日點。日地平均距離為14960Xl(T4km,

此數字被確定為一個天文單位。

地球并不是孤立地存在于宇宙中的，它與其他天體或宇宙空間之間通過能量和物質交換保持著密切的聯系并相互影響。例

如，地球的向陽半球面每秒鐘接受太陽輻射物后2kg,相當于燃燒4000X10'4t煤所產生的能量.正是太陽輻射能作為最主要的

能量來源和基本動力，推動/地球表層的幾乎全部自然地理過程,使地理環境得以形成和有序發展.太陽紫外輻射使大約高出

地面20?25km的大氣中的氧分子分解為負原子,兩者經碰撞成為臭氧。正是這個臭氧層作為“遮光板”，阻擋了99%的紫外光

達到地面,從而維護了地球生物圈的安全。同樣是太陽箱射在大氣中形成了電離層，才使世界的現代通信成為可能。人類社會

最重要的能源水能、風能、煤和石油，或由太陽能直接轉化而成，或經過有機體長期枳累和化不化過程轉化而成。太陽光還把

各種帶電粒子傳送到地球上。具有極高能量的宇宙射線，從宇宙空間侵入地球大氣上層，對地域磁暴、極光及大氣分子的離子

化等都產生影響。每年約有loooxioNt隕石和宇宙塵降落到地球表面，成為地球質量緩慢然而不斷增加的主要原因。而地球

大氣外層則不斷有氣體質點和熱量逸散到宇宙空間.由于太陽活動水平、地磁變化和太陽宇宙線耶件，地球周圍空間3?4個地

球半徑范圍內,大量高能帶電粒子聚型而成為地球輻射帶.所有這些都表明地球與其他天體間存在著能量和物順交換.至于月

球與太陽的引力使地球表面出現潮汐,就更為人們所熟悉了.

§第二節地球的形狀和大小

地球形狀何題是人類最古老的世界觀的基本內容，即人類對宇宙認識的個組成部分。相耳.交往及測算土地面積的客觀需

要，很早就促使人們去認識地球的形狀和大小,但人類認識地球形狀和大小的歷史過程卻相當復雜，并且始終充滿了唯物論和

唯心論的斗爭。

占代人類活動的范圍極有限，且又缺乏精確可靠的觀測手段,因此產生過許許多多關于地球形狀的誤識.例如，占巴比倫

人認為宇宙是一個閉合的箱子,大地是這個箱子的底板：古希伯來人認為大地是一塊平板：古印度人認為大地是四只大象背負

的半球：古希臘人認為大地是由?條大洋河(RiverofOcean)環繞的陰盾；古俄羅斯人認為大地是由三條鯨馱著的圓盾等。

我國古代則有“天圓地方”的說法，并且認為這個方形大地是從西北向東南傾斜的。

隨著生產力、科學技術和航海交通的發展，人類的活動范囤逐漸擴大，視野日益開闊，大地的球形觀念也隨之形成。在西

方，畢達哥拉斯學派最早明確指出大地為球形，但大地球形說的真正奠基者乃是古希臍學者亞里士多鐫，在我國，早在公元前

2000年就出現過大地球形的傳說，而第一個明確主張大地球形的則是東漢時期的張衡（公元78—139年）。他在《渾天儀圖注》

中說：“渾天如雞子.天體圓如彈丸，地如雞中黃……天之包地，如殼之更黃。”

但是,只是在經歷/15世紀末和16世紀初的地理大發現之后，尤其是環球航行成功之后,大地球形觀念才最終得到證明，

并從此深入人心。恩格斯高度討價地理大發現的豐功偉績，認為這才是真正發現了地球。從“非球”到“球形”，是人類認識

地球形狀的一大E躍。但是，球形觀念只是地球形狀的第一個近似觀念。19世紀以來，人們進一步知道了地球是一個赤道突出、

兩極扁平的橢球體；20世紀末葉，有些人認為地球實際上是個“梨狀體”，似乎又從球形觀念倒退了。

一、地球的形狀及其地理意義

大地測量中所謂的地球形狀，是指一種以平均海平面表示的平滑封閉曲面，即大地水準面。所以，通常所說的地球形狀就

是大地水準面的形狀。

人類早就掌握了大地球形的簡單證據。例如，一個人沿南北方向旅行時，發現熟悉的星星在地平線上的高度不斷變化，一

些星出現了，而另一些星不更可見；駛離海岸的船只，總是船身首先從岸上觀察者的視野中消失：月食時，出現在月球表面的

地影總呈圓形：U出前和日落后天空中出現喀百光等。后來,科學的發展提供了更豐富的證據,人們的認識也隨之不斷深化.

精密測量結果告訴我們，通過赤道的地球直徑比通過兩極的宜徑長42.5km。這就證實了地球不是正球體，而是一個兩極比

較扁平、赤道部分相對突出的橢球體：通過兩極的地球斷面是桶圓形而不是正廁形；橢球體的年大圓周在赤道上，而不在通過

兩極的橢圓上（圖1-2）。由于地球兩極扁平，那里的地面曲率就比赤道地面曲率小。從圖12中可以看出，兩極附近5°弧的

弧長大于赤道上5"弧的瓠長：相應于前者的圓半徑，比相應于后者的圓半徑大。

地球兩極扁平的程度稱為地球的扁率a,可用下式計莫a=一

測定地球扁率的工作早在18世紀就己開始.19世紀以來，不同國家分別采用了許多種塌率.1924年,國際大地測量和地

球物理協會決議采用海福特橢球體。我國在1952年以前也曾采用過,1940年克拉索夫斯基提出了新的數據.并先后為部分歐洲

國家所采用。我國自1953年開始采用。人造地球衛星出現后,扁率測盤的精度大大提高。1971年，第15屆國際大地測量和地

球物理聯合會決議采用人造地球衛星提供的最新數據。桶球體的有關數據如表1-3所示。

表1-3橢球體的有關數據

半長軸/m半短軸/m扁率

海福特（1924）637838863569121/297.0

克拉索夫斯基（1940）637824563568631/298.3

第15屆國際大地港?和地球物理聯合會（1971）637816063567551/298.25

在太陽系的8個行星中，地球的扁率是相當小的。火星、木星、土星、天王星和海王星的扁率都比地球扁率大，但水星、

金星近似球形。

雖然橢球體一訶比較接近真實地反映了地球的形狀，但是橢球體曲面與大地水準面仍然有一些微小的差異。大地水準面以

海平面為基準，在大陸部分，它因重力減小而上升，在海洋部分又因重力增大而卜降。所以，大地水準面實際上是一個不規則

的起伏表面。在南北兩半球，橢球體不同程度地偏離大地水準面，且以兩極的偏離幅度最大（圖14）。

圖I-4地球的形狀

（據Jocoby）

虛緩代表蛹球體.實線表示地球實際形狀

人造衛星提供的信息使人們獲得了對大地水準面的嶄新認識。長期以來，人們把大洋表面看做一個平緩的、穩定的旋轉橢

球面,其實地球洋面上至少各有三個較大的隆起區和拗陷區"前者如澳大利亞東北洋面、大西洋南伊斯蘭附近洋面和非洲東南

洋面,分別隆起76%68m和48m；后者如印度半島以南海面、加勒比海區和加利福尼亞以西海面,分別凹進112.64m和56m.

這些拗陷區直柱都在3005000km同