1地球的演變之爭CONTENTS第4章近代地學及其發展2地球的圈層結構4.2課程標準

1.知識目標

了解范艾倫、莫霍、古登堡的生平簡介；了解大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈的概念；了解磁層對人類的保護作用。

理解空氣對流、平流、電離的原因。

掌握地殼、地幔、地核劃分的依據。2.能力目標具備因果分析的初步能力。3.素質目標弘揚科學家精神，博學德清，鼎新致用。第二節地球的圈層結構

一、地球的超外圈——磁層

地球磁層是指地球磁場的影響范圍，在空間最大可延伸到幾百個甚至上千個地球半徑以外。但由于太陽風的作用，磁層是有邊界的，被稱為磁層頂；

磁層是不對稱的，在朝向太陽的一面只有7～10個地球半徑的距離，因此磁層類似彗星狀的形態。

1958年，美國物理學家范艾倫發現了環繞地球的高能離子輻射帶。

磁層起著保護地球大氣和地球表面的作用，使其免受外來電離輻射的影響，不致損害地球表層的生命物質。

地球的磁層

二、地球的外部圈層

（一）大氣圈

大氣圈是地球海陸表面到星際空間的過渡圈層，一直可以延續到1000km的高度，越向外大氣的密度越小。

大氣是多種氣體的混合物，但以氮和氧為主要成分。在大氣總體積中，氮占78.09％，氧占20.95％，余下的為氬（占0.93％）、二氧化碳（占0.03％）及微量氣體，還包括水汽和塵埃微粒。大氣圈對生物的形成、發育和保護有著很大的作用。地球圈層結構示意圖1.對流層：對流層是大氣圈的底層，其厚度在兩極是9km，赤道附近為17km，平均12km。主要天氣現象都出現在這一層。大氣總質量的70％～75％集中在對流層（每升高1000m氣溫降6℃；對流現象明顯；天氣現象復雜）。2.平流層：12—50km，平流層中的臭氧大量吸收波長大于0.175μm的太陽紫外線而使氣溫升高。上部熱下部冷，大氣平流；3.中間層：50—85km，下部暖上部冷，高空對流；4.暖層：85—500km，主要是氧原子吸收波長小于0.175μm的太陽紫外線而增溫。5.散逸層：500km以上，地心引力微弱，大氣很稀薄，人造衛星在這里運行。大氣圈分層結構示意圖

（二）水圈

水圈是指連續包圍地球表面的水層。

海洋水是水圈的主體，約占全球總水量的96.5％和全球面積的71％。

陸地水大部分覆蓋兩極的冰原和高山冰川，存在于河流湖泊的地表水是有限的。在土壤中有土壤水，陸地深處有地下水。

氣態水賦存于大氣層中，其含量在水圈中微不足道，主要集中于大氣圈的對流層中。

水圈的運動和循環影響著地球上各種環境條件的變化。沒有水就沒有生命。水圈的運動和水循環

（三）生物圈

生物圈是指地球表層生物有機體及其生存環境的總稱。

生物圈分布在地球表面、大氣圈的底層、水圈之中。

其上限一般為7000～8000m，甚至可達23km的高空；

其下限在大洋中的深度為10000m，在陸地深鉆孔中仍發現有生命存在，可見生物圈是一個和大氣圈、水圈甚至地殼交織在一起的圈層。

目前已知的植物約30余萬種，動物約100余萬種，微生物則不計其數。生物圈中的生態系統示意圖

三、地球的內部圈層

根據地球物理的研究（主要通過地震波傳播速度變化的研究)，地球內部是一個非均質體，各層物質的成分、密度和溫度互不相同。

地球內部存在兩個明顯的不連續界面，即莫霍面（1909）和古登堡面（1914），由此將地球內部分為地殼、地幔和地核三個同心圈層。

（一）地殼

地殼是從地表到莫霍界面的圈層，是地球表面薄薄的一層固體外殼。

地殼的厚度是不均勻的，大陸地區平均厚度約35km，最厚處可達70km（如我國的青藏高原）；海洋地區平均厚度約7km，最薄處僅4km。

地殼的體積為全地球體積的1％，質量為全球的0.4％，密度是地球平均密度的1／2，為2.7～2.9g/cm3。地殼是從地表到莫霍界面的圈層

地殼以不連續面（稱為康拉德面）為界分為兩層：上層稱硅鋁層，富含氧化硅和氧化鋁，巖性以沉積巖和花崗巖為主。硅鋁層為大陸地殼所特有，厚度為10～40km不等。大洋地殼缺失該層。

下層稱硅鎂層，富含氧化硅和氧化鎂，巖性由玄武巖和輝長巖類構成，厚度僅5～8km。因此，地殼又可分為大陸型地殼和大洋型地殼。大陸型地殼是雙層結構，大洋型地殼是單層結構。硅鋁層硅鎂層

（二）地幔

地幔是從莫霍界面到古登堡界面之間的圈層，介于地殼和地核之間，又稱中間層或過渡層。古登堡界面位于地球內部約2900km的深處。

地幔的體積約占地球總體積的83％，質量占地球總質量的68％，密度向內逐漸增大，由近地殼處的3.3g/cm3增至近地核處的5.6g/cm3。巖石圈指軟流層之上由地殼和上地幔固體巖石組成的圈層。

地幔以約1000km深處為界分為上、下地幔兩部分。上地幔主要由橄欖巖類巖石構成，物質狀態屬固態結晶質，具較大塑性；60～250km深度范圍內物質具有柔性，稱為軟流圈。平均密度為3.8g/cm3，溫度為400℃～3000℃，壓力為21萬個大氣壓。

下地幔的構成物質除硅酸鹽外，鐵、鎳成分顯著增加，物質處于非晶質固態，或具潛藏的可塑性固態。平均密度為5.6g/cm3，溫度為1850℃～4400℃，壓力則增至150萬個大氣壓。橄欖巖類巖石

（三）地核

地核是指古登堡界面以下直至地心的地球核心部分。半徑約3400km，質量和體積分別為地球的31.5％和16％，密度相當高，邊緣區為9.7g/cm3，地核中心則高達13g/cm3，溫度也隨深度而上升，地核邊緣的溫度是3700℃，地心達到5500℃～6000℃。

根據地震波傳播特征測定，地核可分為外核和內核兩部分，其界面約在5155km深處。