第一章地球第六節地球表面的基本形態第一節地球在宇宙中的位置第五節地球的圈層構造第四節地理坐標

第二節地球的形狀和大小第三節地球的運動地球第一節地球在宇宙中的位置

宇宙和天體1

太陽和太陽系2

地球在天體中的位置3一宇宙和天體宇宙是一個巨大無比的物質世界，其中包括著無數的天體和極其廣闊的空間，根據天體各自的特點可歸納為恒星、行星、衛星、流星、彗星和星云等類。衛星流星

行星自己不發光，質量也遠較恒星小，并且繞恒星運動。

流星的質量更小，也不發光恒星行星

衛星質量比行星更小，繞行星運動，并隨著行星繞恒星運動衛星流星恒星質量很大，自己能發光恒星憑肉眼能看到的天體，99％以上都是恒星。從地球上看，恒星的相對位置并不是不變的，一切恒星都在不停地運動地球便是繞著太陽運動的行星之一

流星在行星際空間運行，當接近地球，受到引力時，可以改變軌道，甚至隕落。當它進入地球大氣層后，因與大氣摩擦，迅速增溫至白熱化，發生燃燒。絕大部分流星在到達地面以前就已完全燒毀，少數能落到地面上，成為隕石。星云星云：星云是一種云霧狀的天體。離地球非常遙遠的河外星云，是一些恒星系統，而作為銀河系組成部分的銀河星云，則是極端稀薄和高度電離的氫和氮的混合物。彗星彗星：彗星是一種很小的，但具有特殊外表和軌道的天體。它由彗核、彗發、慧云和彗尾四部分組成。彗核是相對集中的疏松固體物質。彗發是彗核釋放的分子和原子，成一團氣體圍繞著彗核。彗尾是由電離的分子和固體小粒子組成。這些分子和小粒子受到太陽光壓的作用，形成一條背向太陽的尾巴，即彗尾。天文單位、秒差距、光年流星彗星星云理想動態星云二

太陽和太陽系銀河系直徑約有10萬光年，包含1500×108顆恒星，太陽只是其中之一。太陽位于銀河系中心約27000光年，距邊緣23000光年的地方，并以250km/s的速度繞銀心運動，約2.5×108年繞行一周。太陽系包括9個大行星，49個衛星，和成千上萬個小行星，還有少數彗星。具有生命的一個特殊的天體——地球

①所有行星的軌道偏心率都很小，幾乎都接近圓形，②各行星軌道面都近似地位于一個平面上，對地球軌道面的傾角也都不大，③所有行星都自西向東繞太陽公轉，除金星、天王星外，自轉方向也自西向東，與公轉相同，④除天王星外，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，其軌道面與木星赤道面也較接近，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。八大行星的公轉特征:1、同向性(西→東)：從北極上空看，各行星都按逆時針繞日旋轉2、近圓性：運行的軌道都近似圓形3、共面性：各行星的軌道大體在同一平面上太陽系的行星及其衛星的共同特證：表1—1太陽系行星物理性質比較表1—2行星軌道運動資料（一）行星（二）矮行星：是指圍繞太陽運動，自身引力足以克服其固體應力而使自己成圓球狀，但不能清除其軌道附件其他物體的天體，如冥王星。

各行星的一些特點水星金星地球火星天王星木星土星海王星小行星帶：火星和木星之間特點：質量體積小、數量多關注小行星的原因：多次并可能再次撞擊地球（恐龍滅絕？）小行星（Asteroid）：(三)太陽系小行星——提丟斯波得定則1766年德國天文學家提丟斯首先提出，1772年波得進一步完善了行星和太陽之間的距離的經驗公式:

Rn=0.4+0.3×2^n

式中n=-1，2，3，4??這個公式稱為提丟斯波得定則。按照這個可以推出：

水星到太陽的距離為（0+4）/10=0.4天文單位

金星到太陽的距離為（3+4）/10=0.7天文單位

地球到太陽的距離為（6+4）/10=1.0天文單位

火星到太陽的距離為（12+4）/10=1.6天文單位

按照這個定則，在火星和木星軌道之間，距太陽約2.8天文單位處還應該有一個大行星。經過長期搜索，始終沒有發現這個未知的大行星。但自1801年至今，在上述空間范圍內先后發現并確認了谷神星、智神星等2400多顆小行星。現在已經知道，太陽系中除九大行星之外，還有一個由成千上萬顆小行星組成的獨特的小行星帶。它們繞太陽公轉的周期約1—14年不等，形態很不規則，很可能是一顆大行星遭撞擊破碎后形成的。我國學者共發現了800多顆小行星，并計算出了其中170多顆的運動軌道。現在已有24顆在國際上得到正式編號和命名。（四）衛星和月球衛星：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）運動的人造天體。月球

月球是地球的唯一衛星，半徑1738.2Km，相當于地球半徑的27.28%；質量為7.35×1022t,相當于地球質量的1.23%；平均密度為3.24g/cm3,只有地球密度的0.6。月球沿著一個橢圓形的軌道圍繞地球自西向東運動。月球對地理環境最重要的影響在于使地球形成潮汐，尤其使海洋潮汐。地球與月球的合影A、自然狀況：無大氣層——無水、風雷雨天氣、生物和土壤；溫差大；火山作用、隕石與環形山C、月球的運動：公轉——自西向東；自轉——與公轉同步B、月球成因假說：地球分裂說、地球俘獲說、共同形成說月球表面月球：半徑相當于地球的27.28%，質量相當于1/81，平均密度只及地球的0.6。地月距離384401Km，約為日地距離的1/400恒星月27日7時43分11秒月地平均距離為384401Km，白道面與黃道面的交角約5°9’，繞地周期約為一個月。恒星日、朔望月、交點月PP’朔望月29日12時44分3秒交點月27天5時0分35.8秒衛星——月相月相變化月食日食潮汐發電原理太陽月亮地球的關系月球軌道面三地球在天體中的位置無限廣大的宇宙不存在中心,太陽只是太陽系的中心。而太陽在銀河系中，又只不過是旋渦臂上的一個小點，一顆普通的恒星。地球則只是太陽系中一顆普通的行星。地球并不是孤立地存在于宇宙之中的，它與其它天體或者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。太陽輻射能作為最主要的能量來源，推動幾乎全部自然地理過程。地球大氣外層則不斷有氣體質點和熱量逸散到宇宙空間。天文單位：日地平均距離14960*104km14710*104km15210*104km第二節地球的形狀和大小一、地球的形狀及其地理意義地球形狀：通常所說的地球形狀就是大地水準面的形狀。大地測量中指一種以平均海平面表示的平滑封閉曲面，即大地水準面。也就是大地水準面的形狀。赤道直徑比兩極直徑長42.5km——證明地球不是正球體,而是一個兩極比較扁平、赤道部分相對突出的橢球體。地球的扁率a

=

上式中a代表赤道半徑，b為兩極半徑；

α-bα

圖1-3據人造衛星軌道狀況測得的地球真實形狀（實線）與理想的橢球體（虛線）地球的形狀1.地球的形狀及其地理意義（1）日地平均距離為14960×104km，這樣，就可以將投射到地面的太陽光線視為平行光線。當平行光線射到地球表面時，不同緯度地區的正午太陽高度角將各不相同。（2）造成地球上熱量的帶狀分布和與地表熱狀況相關的自然現象的地帶性分布。

2.地球的大小及其地理意義

一.地球的大小

地球赤道半徑約為6378140m，極半徑約為6356755m，總面積5.1×108km2，總體積約為10820×108km3，總質量為5.98×1027g。二.地球大小的重要意義

1.地球的巨大質量，使它能夠吸著周圍的氣體，保持一個具有一定質量和厚度的大氣圈。且保證了地球的大氣不致逸散，使地表平均溫度適宜。2.沒有現在這樣的大氣圈，就沒有海洋和河湖，沒有風，沒有生物。第三節地球的運動地心說——亞里斯多得最早提出，托勒密在2世紀加以系統化之后，此學說持續1500年之久日心說——布魯諾、開普勒、伽利略和牛頓等科學家的努力，日心說逐步取代了地心說1781年天王星的發現，1846年海王星和冥王星的發現，則日心說最終取得徹底的勝利。地球的運動地心說——亞里斯多得最早提出，托勒密在2世紀加以系統化之后，此學說持續1500年之久地球的運動日心說——布魯諾、開普勒、伽利略和牛頓等科學家的努力，日心說逐步取代了地心說，1781年天王星的發現，1846年海王星和冥王星的發現，則日心說最終取得徹底的勝利。開普勒定律

開普勒第一定律

開普勒第一定律也稱橢圓定律；也稱軌道定律：每一個行星都沿各自的橢圓軌道環繞太陽，而太陽則處在橢圓的一個焦點中。開普勒第二定律

開普勒第二定律，也稱面積定律：在相等時間內，太陽和運動中的行星的連線（向量半徑）所掃過的面積都是相等的。這一定律實際揭示了行星繞太陽公轉的角動量守恒。開普勒第三定律

開普勒第三定律，也稱調和定律；也稱周期定律：各個行星繞太陽公轉周期的平方和它們的橢圓軌道的半長軸的立方成正比。由這一定律不難導出：行星與太陽之間的引力與半徑的平方成反比。這是牛頓的萬有引力定律的一個重要基礎。牛頓萬有引力定律萬有引力定律(Lawofuniversalgravitation)是艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學的數學原理》上發表的。概念：萬有引力定律是解釋物體之間的相互作用的引力的定律。是物體（質點）間由于它們的引力質量而引起的相互吸引力所遵循的規律。

內容：任意兩個質點通過連心線方向上的力相互吸引。該引力的大小與它們的質量乘積成正比，與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學本質或物理狀態以及中介物質無關。一、地球的自轉地球的自傳方向地球自轉的證據傅科擺六小時后在北極進行傅科擺實驗經度0度經度0度——物理學中的科里奧利力（地轉偏向力）地球的自轉

自轉周期：地球繞地軸旋轉稱為地球自轉，自轉一周的時間即自轉周期，叫做一日。

自轉方向：自西向東；

中

心：地軸

恒

星

日：某地經線連續兩次通過同一恒星與地心連線的時間間隔，為23時56分4秒。（自轉周期）

太

陽

日：如果取太陽為標準，則地球上同一地點連續兩次通過地心

與日心連線所需的時間，一年中不等長。一個平均太陽日為

24小時，這是地球平均自轉360°59′的時間，其中59′是公轉

造成的。比恒星日長3分55.909秒。偏轉不同緯度上，擺動平面每小時偏轉的角度α等于地球每小時自轉的速度與所在緯度正弦的乘積，公式如下：

α=15×sinφ地球自轉速度——包括角速度和線速度不同緯度上線速度計算公式：L=464×cosφ

赤道上線速度最大，464m/s南北緯60度處幾乎減少一半，兩極則為零

自轉角速度除兩極外，各地均為每日360度，每小時15度。地球自轉的地理意義（1）決定晝夜更替，并使地表各種過程具有晝夜節奏（5）地球的整體自轉運動同它的局部運動都有密切關系，如，地殼運動，海水運動等（2）在地球表面作水平運動的物體都發生偏轉（3）造成同一時刻、不同經線上具有不同

的地方時間（4）月球和太陽的引力使地球體發生彈性變形國際日期變更線地球自轉與公轉二、地球的公轉

1）公轉周期：地球按一定的軌道繞太陽運動，稱公轉，其周期為一年。

公轉方向：自西向東；中心：太陽

恒

星

年：地球連續兩次通過太陽和另一恒星連線與地球軌道的交點所需的時間為365日5時48分46秒，稱一個回歸年。

速度：近日點快，遠日點幔（根據開普勒定律）

地球軌道面：在地球軌道上并通過地球中心的一個平面，地軸并不垂直于這個軌道面，而是成66°33′交角。

太陽的視運動：從地球上看來太陽終年在地球軌道面上運動的。

黃道：太陽視運動的路線，黃赤交角：23°27′黃道：太陽視運動的路線，黃赤交角：23°27′春分點、秋分點——赤道和黃道相交的點太陽高度角：太陽光線與地平線的夾角當太陽位于兩分點時，光線與地軸垂直，赤道上任一點正午H太=90°,其他緯90-X地球軌道面①黃赤交角的形成2）公轉地理意義黃赤交角23°27′太陽高度角和輻射強度

太陽高度角太陽高度角晝長及太陽高度角春分夏至秋分冬至春分日、秋分日——陽光直射赤道，所有為線圈都被晨昏圈等分為二，南北半球各緯度上的白晝和夜晚長度都是12小時。夏至日——陽光直射北回歸線，切過北極圈，北極圈內出現極晝現象，南極圈內出現極夜現象。冬至日——：第一，北半球夜晚比白晝長，南半球相反；愈向兩極，晝夜長度懸殊愈大。第二，在赤道兩側的相應緯度上，晝夜相對長度恰好相反。第三，北極圈內夜長24小時，南極圈內晝長24小時月相的成因我國的農歷歷法的概念

按年、月、日、時等計算或安排時間的方法叫歷法。歷法主要有三種：陰歷、陽歷、陰陽歷。目前世界上最通用的歷法是陽歷。公歷屬于陽歷，農歷屬于陰陽歷.陽歷：以地球繞日公轉周期為依據。陰歷：以月相變化周期為依據

陰陽歷：結合了陽歷與陰歷的歷法特點。初一廿二

廿三廿六廿七下月

初一二十四節氣1月3日7月4日二十四節氣歌春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連；

秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。表示寒來暑往變化的有：立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至八個節氣；象征溫度變化的有：小暑、大暑、處暑、小寒、大寒五個節氣；反映降水量的則是：雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪七個節氣；反應物候現象或農事活動的節氣有：驚蟄、清明、小滿、芒種四個節氣。

以月球繞地球一周的時間（29.53天）為一月,大月30天,小月29天,積12月為一年,農歷月的表示方法屬于陰歷，陰歷不能正確的反映一年四季的周期性變化,故用二十四節氣反映季節變化,指導農業生產和生活,但二十四節氣的日期在公歷每年都是固定的,農歷的二十四節氣是以地球繞太陽運行軌道劃分的，是陽歷成分,地球公轉、四季的形成66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光太陽直射北回歸線北半球晝長夜短，北極圈內極晝南半球晝短夜長，南極圈內極夜赤道晝夜相等夏至（1）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光（2）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光太陽直射赤道全球晝夜相等秋分（3）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光（4）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光太陽直射南回歸線北半球晝短夜長，北極圈內極夜南半球晝長夜短，南極圈內極晝赤道晝夜相等冬至（5）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光（6）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光太陽直射赤道全球晝夜相等春分（7）66°34′N23°26′N23°26′S66°34′S太陽光（8）三歲差，章動和極移

歲差：月球和太陽對地球引力產生的力矩，使地球赤道面向黃道面趨近。由于地球不斷自轉，按照陀螺運動原理，自轉軸必然繞著黃道軸旋進，而黃赤交角保持不變。當地球自轉軸旋進時，春分點西移，故地球自轉不到一周即可兩次經過春分點。這就是歲差。春分點每年西移50″2564。由此可知，地球自轉軸旋進周期約為25700年，也就是說，它每25700年描繪出一個圓錐形。如下圖所示－－地軸的旋進章動：月球、太陽與地球的相對位置是不斷變動的，因而引力方向也不斷變化。太陽每年兩次，月球則每月兩次通過地球赤道面，這就在地軸旋進的平均位置上附加了一個短周期擺動，使地球自轉軸在空間掃過的軌跡成為荷葉邊形的錐面，而非一般的圓錐面。附加在圓上的這種短周期擺動叫做章動。極移：由于地球質量分布不均勻，真正的極點位置常常發生變化，因此自轉軸又將圍繞新極點旋轉。這種現象就是極移。實際上也就是地球的自由章動，或者按發現者的名字，稱為錢德勒章動。據近年研究，世界上的大地震和極移軌道的突然轉折在時間上是相關的。所以，地震很可能是造成這種擺動的重要因素。此外，大氣擾動也可能有一定影響。傾斜的地球自轉（綠色），歲差（藍色）和章動（紅色）第四節地理坐標緯線：地球南北極的連線是地球自轉的軸線，即地軸。地軸的中點叫地心。通過地心并和地軸垂直的平面與地表相交而成的圓，就是赤道。赤道把地球分為北半球和南半球。所有與地軸相垂直的面，都和地表相交而成圓，就是緯線。緯度：一地的緯度就是該地鉛垂線對赤道面的夾角。按下列公式很容易求出不同緯度上經度1°的弧長L：L=111.2×cosθ（km）地心自轉方向：自西向東N（北極點）地軸赤道平面（南極點）S●●●北極星地球的模型地球儀：即地球的模型緯線和緯度0°60°N60°S90°N90°S●●北半球南半球30°S30°N90°N地球上的五帶經線和經度

1、

經線的性質（1）經線長度都相等（20000km）（2）所有經線都交于兩極點——極點具有任何地區的時間（3）經線都成半圓弧，相對經線構成一個大圓（4）經線指示南北方向（5）同一條經線上的地方時相等

2、經度的劃分（1）本初子午線的確定（國際上規定將經過英國倫敦格林尼治天文臺舊址的經線定位00經線，我國也稱本初子午線）（2）劃分方法：從00經線開始，向東1800，為東經度，向西180度，為西經度，東西經1800重合在一起，為1800經線（3）性質東經度：經度值由西向東增大

西經度：經度值由西向東減小第五節地球的圈層構造地球圈層的演變：1.地球上的一切元素都來源于恒星的演化。數十億年前，剛從太陽星云中分化出來的原始地球是一個接近均質的物體。沒有明顯的分層現象。

2.地球圈層的分化過程同整個地球的溫度變化過程有密切的關系。放射性元素的輻射能量在地球內部的積累，使那里的溫度逐漸升高，因而物質具有可塑性，加以重力的作用，物質便發生分異，逐漸形成性質不同的圈層。

3.原始地球的鐵元素，因為溫度超過了它的熔點而以液態出現。液態鐵由于密度大而流入地心，首先形成地核。重物質向地心集中的同時發生壓縮。壓縮功轉變為能量又使地球局部增溫和熔化。而物質的對流還伴隨著大規模的化學分離。

4.最后，地球內部就分化為地核，地幔和地殼三個圈。

生物圈的形成：1.在地球圈層分化過程中，地球內部產生的氣體經過“脫氣”形成了地球最外圈的大氣圈。2.地球形成之初，其原始大氣主要是由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨組成的。綠色植物出現以后，植物在光合作用中放出的游離氧對原始大氣發生緩慢的氧化作用，使一氧化碳變為二氧化碳，甲烷變為水汽和二氧化碳，氨變為水汽和氮。3.光合作用持續進行，氧氣又從二氧化碳中逐漸分離出來，最終形成了以氮和氧為主要成分的現代大氣。

4.地球上的水主要是從大氣中分化出來的。早期大氣含有大量水汽。由于溫度逐漸降低以及大氣中含有大量塵埃微粒，一部分水汽便凝結成液態水降落到地面，然后匯聚在洼地中，形成原始水圈。5.由于水量增加和地表形態變化，原始水圈逐漸演變成為今天的海洋和河湖沼澤。在原始的地殼、大氣圈和水圈中，早就存在著碳氫化合物。6.后來，原始生物出現了。它們逐漸擴展到陸地和低層大氣中，形成了生物圈。地球的圈層地球的內部結構：根據對地震波在地下不同深度傳播速度的差異變化，地球固體表面以內的構造可以分為三層：地殼，地幔和地核。莫霍面：地殼同地幔間的分界面，是南斯拉夫地震學家莫霍洛維奇于1909年發現，故以他的名字命名，稱為莫霍洛維奇不連續面，簡稱莫霍面。（一）地殼

地殼是知地表至莫霍洛維奇面之間厚度極不一致的巖石圈的一部分。大陸地殼的平均厚度為35km，但各地的差異較大。大陸地殼由外向內依次為：風化殼，沉積巖層，硅鋁層和硅鎂層。地殼體積是地球總體積的1％，質量的0.4％。（二）莫霍面以下，深度為35～2900km的圈層，就是地幔。地幔分上下兩層。上地幔深35～1000km，主要由橄欖巖質的超基性巖石構成，巖漿侵入，火山噴發，地震，板塊構造等一系列影響地球表層地理環境的過程都由此發生。下地幔深1000～2900km，其下界為古登堡面。（三）地核：2900km以下至地心為地核。地球的內部結構地球的外部構造地球的外部構造包括大氣圈、水圈和生物圈三個圈層。