地球科学概论资料.docx
- 文档编号:9961968
- 上传时间:2023-05-22
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:594.43KB
地球科学概论资料.docx
《地球科学概论资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地球科学概论资料.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
地球科学概论资料
第一章绪论
第1节地球科学的学科体系
一、自然科学六大基础学科:
数学
物理
化学
天文
地学
生物
2、地球科学的主要学科体系
地质科学:
主要是研究固体地球的物质成分、内部结构、外部特征、各圈层间相互作用和演变历史的知识体系。
地球物理学:
应用物理学的原理和方法对各种地球物理场进行观测,研究与其相关的各种自然现象及变化规律的科学。
地理科学:
研究固体地球表面的自然现象、人文现象以及它们之间的相互关系和区域分异的学科。
海洋科学:
研究地球上海洋的自然现象、性质及其变化规律,以及开发和利用海洋有关的知识体系。
大气科学:
研究大气圈的组成、结构和气候过程,尤其是大气的各种物理现象和变化规律的科学。
空间物理学:
利用物理学的原理和方法研究宇宙空间环境中物质组成、运动规律和各种物理现象的科学。
主要是利用空间飞行器直接探测和研究宇宙空间中的物理过程的学科。
第二节地球科学的特点
全球性与区域性:
地球科学全球性的特点使得各国地球科学家的研究工作受到局限,往往需要大范围的合作才能够全面地了解地球;另一方面是地球内部实际观测的难度,目前只能通过地球物理手段进行间接的了解。
时空尺度的差异性:
地球形成自今大约经历46亿年的演化,而这些历史很难通过实验加以证实,通常采用的是将今论古的方法。
研究方法内容的多学科性:
地球科学涉及学科门类繁多,因此需要建立有特定目标,多学科专家共同合作的综合研究,特别是地质学、地球化学及地球物理学的合作。
不应该仅仅局限于某单学科的片面性研究。
第1节地球在宇宙中的位置
1、宇宙的概念
宇宙是物质世界
宇宙空间无边无际
宇宙时间无始无终
总星系半径150亿光年,约有10亿个星系,太阳所在的星系叫银河系。
2、太阳系
三、行星
行星是环绕恒星运转而本身不发光的天体。
太阳系中的八大行星可以分为两类:
类地行星(是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星。
例如:
水星、金星、地球、火星)和类木行星(主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成,石质和铁质只占极小的比例,它们的质量和半径较大,但密度却较低。
且具有行星环的结构。
例如:
木星、土星、天王星、海王星)。
太阳系行星的主要参数
第二节宇宙和地球的起源
一、宇宙大爆炸理论
宇宙曾有一段从热到冷的演化史,此时宇宙不断膨胀,物质密度从密到稀,如同一次规模巨大的爆炸。
宇宙早期温度在100亿摄氏度以上,只有中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态。
随着整体膨胀,温度很快降低,降到10亿摄氏度左右时,中子发生衰变或与质子结合成重氢、氦等元素。
温度进一步下降到100万摄氏度后,宇宙中的物质主要是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。
当温度降到几千摄氏度时,宇宙中出现气态物质,并由此形成了包括太阳在内的各种恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。
太阳系的形成
太阳系的形成主要经历三个时期五个过程,即星云时期、变星时期和主序星时期,通过冷凝收缩、快引力收缩、慢引力收缩、耀变和氢燃烧。
星云时期包括冷凝收缩和快引力收缩,变星时期包括慢引力收缩和耀变,主序星时期包括氢燃烧。
二、地球的起源
关于地球的起源,认为是在46亿年前,从太阳星云中开始分化出原始地球。
原始地球内的星子受到引力的作用向中心聚集,同时因重力分异,比重大的亲铁元素向地心下沉,成为地核;比重小的亲石元素迁移到上部组成地慢和地壳;更加轻的液态和气态成分到达地表形成原始的水圈和大气圈。
第1节地球的形状和大小
扁率非常小的旋转椭球体,南极内凹30m,北极外凸10m,象倒挂的苹果。
第2节地球的质量与密度
第3节
地球的重力场
第4节地球的磁场
地磁倒转(Geomagneticreversal)是地球磁极在地质时期中的交替现象。
第5节地球的电性
一、以大地为回路;
二、由地磁感应引起;
三、和磁导变化一致
四、磁爆和电爆:
通常是由太阳黑子、宇宙射线和电离层变化引起的干扰。
第6节地球的弹性和塑性
一、弹性
主要表现在海洋潮汐,日月作用下产生的弹性变形。
二、塑性
地表岩层挤压变形。
第七节地球放射性、温度和能量
一、放射性
主要由铀、钍、钾等矿物产生,集中于地壳。
二、温度
变温层(地表1-1.5m)
常温层(地中20-40m)
增温层(>30m,每深15m升高1℃,100km处为1300℃,1000km处为2000℃,地心处为5500℃)
三、能量
吸收太阳4.2×10J,1/3被反射掉,2/3被吸收利用。
地热由放射性元素衰变、重力、自转动能、物质化学作用等所提供,约为2.14×10J。
第四章、地球演变与生物演化
1.地球的诞生
最早由大大小小的星云团集聚而成,在引力收缩和内部放射性元素衰变作用下不断受热,当内部温度高达足以使铁、镍等元素熔融时,这些元素迅速向地心集中,在46亿年前形成地核和地幔,由于原始地壳较薄弱和地球内部温度较高,火山活动频繁,CH4、NH3、H2、H2O(水蒸气)、H2S、HCH等气体从火山喷出,构成原始大气。
2.海洋的形成
3.生命的产生
4.大陆的形成
第六章地球大气
第一节大气组成与结构
1.大气的概念
由于地球引力场的作用,地球周围聚集着一层深厚的大气,称地球大气,简称大气
2.大气的组成
包括干洁大气、水汽和固液态杂质
第2节太阳辐射
2.1¸概念
太阳以电磁波和粒子的形式向外放出的能量。
2.2太阳辐射的表示方法
2.2.1辐射通量:
单位时间通过任意面积上的辐射能。
J/s或W。
2.2.2辐射强度:
单位时间内通过单位面积的辐射能量。
J/(s¡¤m2)或W/m2。
2.2.3光通量:
表征辐射通量而产生光感觉的量。
流明(lm)
2.2.4光照度:
单位面积上的光通量。
流明/米2(lm/m2),勒克斯(lx)
2.3太阳表面的辐射强度
太阳表面温度为5770℃,中心温度1500.84万℃。
其中心区不停地进行热核反应,其放出的总辐射能为3.86×10^26瓦特(焦耳/秒
产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。
其中二十二亿分之一的能量辐射到地球,成为球上光和热的主要来源
2.4.1日地距离
远日点=1.5210×10^11米
近日点=1.4710×10^11米
平均距离=1.4960×10^11米
2.4.2太阳常数
地球大气上界所接收到的太阳辐射强度。
S0=1.98J/s.cm2=1382W/m2
2.10温室效应
大气中二氧化碳等温室气体能强烈吸收地面放出的长波辐射而使近地层气温增加,犹如温室覆盖的玻璃一样,对地面有保温和增温作用,这种现象称为大气温室效应
气候分布和气候类型
8.3.1气候带
1)赤道(±10)
2)热带(23.5)
3)副热带(33)
4)暖温带(45)
5)冷温带(66.5)
6)极地(90)
8.3.2气候型
1)大陆性与海洋性:
温度日年较差大,降水季节变化大
2)季风性与地中海:
夏季高温多雨,冬季寒冷干燥
3)草原与沙漠:
低温湿润和高温干躁
4)山地与高原:
垂直气候强,包含不同气候带,变化大。
8.4.1.1全球气候变化趋势
1)地质时期的气候变迁
根据格陵兰最古老的岩石推算,地球的年龄大约已有46亿年,由于前40亿年缺少足够的地质证据,地球的古气候只能追溯到距今6亿年。
地质时期气候变迁的基本特征:
寒冷的大冰期与温暖的大间冰期交替出现。
大冰期持续约1000万~2000万年;大间冰期持续时间约3亿年。
共分震旦纪大冰期(6亿年前),寒武-石炭间冰期(6-2.7亿),石炭-二叠大冰期(2.7-2.4亿),三叠-第三纪间冰期(2.4-200万年),第四纪大冰期(200万年至今)二高三低五个时段。
(2)历史时期的气候变迁
人类有文字记载以来的气候变化称历史时期变迁的气候。
我国近五千年中有四次温暖期与四次寒冷期的变化。
而近五百年中又有四次寒冷期与三次温暖期的变化。
充分反映了我国气候波动的主要特点。
1)近五千年中国四次暖期与四次冷期
a)暖期:
公元前3000-1000;公元前770-公元初;600-1000年;1200-1300年
b)冷期:
公元前1000-770;公元初-600年;1000-1200年;1400年-至今
2)近五百年中国四次冷期与三次暖期
a)冷期:
1470-1520年;1620-1720年;1840-1890年;1945年-至今
b)暖期:
1550-1600年;1720-1830年;1916-1945年
(3)近代气候变化特点
一般而言,工业革命以来的气候变化称为近代气候变化。
在这段时期,人类已经使用各种类型的仪器直接观测大气。
1)近代气候变化的主要特征有:
太阳辐射由弱变强。
气温升高,气候变暖。
降水变化复杂,总的趋势是变干。
海平面上升,陆地面积减少。
自然灾害事件增加。
ENSO事件加剧。
ENSO是厄尔尼诺和拉尼娜现象的总称
气候异常的主要表现有:
1.雨量稀少,干旱严重
2.暴雨频繁,洪涝成灾
3.高温热浪,突破记录
4.低温冷害,植物受冻
全球变暖对农业的影响
气温升高使作物蒸腾量加大,土壤蒸发量加大,从而导致农田蒸散加大,作物需水量增加。
气温升高会使热带北界北移200km,热量条件得以改善,尤其是冬季作物的越冬条件。
气温升高会使春季回暖期提前,秋冬寒冷期推后,作物生理生育期缩短,安全生育期延长,安全生产得以加强。
气温升高会使农作物害虫繁殖量和世代数增加,增加了消灭难度和农药用量。
气温升高提高了热浪高温出现机率,作物易遭受高温的危害。
水分异常对农业的影响
全球变暖导致雨带北移,高纬降水和湿度增加而偏涝,影响该地的旱地作物;而中低纬地区将偏干,气候比原来偏旱,农业缺水现象将更加严重
ENSO事件增加导致旱涝频率上升,降水变率加大,降水异常,极旱、极涝气候增加,形成较强气象灾害使农作物减产失收
气候变化原因分析
自然因素
太阳活动
太阳辐射直接驱动了发生在地球表面的各种过程。
它的变化改变了到达大气层的能量,并通过影响物理气候系统的能量收支平衡导致气候变化,进而引起全球气候变化。
火山爆发
火山爆发所引发的火山灰,降低了大气的透明度,从而减少了到达地气系统的太阳辐射
ENSO事件与厄尔尼诺
海洋对气候的影响是十分重要的,海气互相作用最明显的例子就是ENSO过程。
人为因素
(1)污染物排放导致大气成分改变,从而产生环境污染、酸雨、温室效应和阳伞效应;
(2)森林砍伐使下垫面性质发生改变,从而导致水土流失;
(3)大型水体建造导致局地气候产生变异;
(4)城市热岛和人为热排放导致局地气温升高。
气候变化应变对策
1)合理开发和保护气候资源
2)防御气候灾害
3)根治环境污染
4)保护森林,爱护环境
第七章海洋
第一节海水及运动
一、海水性质
主要包括盐度、温度、氢、氧等二、海二、水运动
主要包括洋流、潮汐等
海洋资源
3.1生物:
鱼类、动物类、植物类。
3.2化学物质:
盐、K、Mg、I等。
3.3能源:
潮汐、波浪等。
3.4矿产:
Au、Po、金刚石、铁、锰、铅、铜、煤、硫、磷、石油、天然气等
每八章大陆地貌
结构地貌主要包括:
山地、盘地、谷地、平原等。
地质地貌:
断层、褶皱
火山地貌:
火山锥、火山口、熔岩
营力地貌:
主要由风化、剥蚀、搬运、沉积、固结作用形成,分为流水、喀斯特、冰川、风沙等类型
第九章地质灾害
第一节火山喷发
火山喷发是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表的释放。
由于岩浆中含大量挥发分,加之上覆岩层的围压,使这些挥发分溶解在岩浆中无法溢出,当岩浆上升靠近地表时,压力减小,挥发分急剧被释放出来,于是形成火山喷发。
火山喷发是一种奇特的地质现象,是地壳运动的一种表现形式,也是地球内部热能在地表的一种最强烈的显示
第二节地震(海啸)
地震(又称地动、地振动)是地壳快速释放能量过程中造成的振动,期间会产生地震波的一种自然现象。
地震一般发生在地壳之中。
地壳内部在不停地变化,由此而产生力的作用,使地壳岩层变形、断裂和错动,于是便发生地震。
大地震其破坏程度是原子弹的数倍,所以大地震具有很强的破坏力
第三节滑坡和泥石流
滑坡是指斜坡上大量土体和岩体在重力的作用下,沿一定的滑动面整体向下滑动的现象
泥石流是一种突然爆发的含有大量泥砂、石块的特殊洪流。
第四节崩塌和地沉
崩塌,又称崩落、垮塌或塌方,是从较陡斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离山体崩落、滚动,堆积在坡脚或沟谷的地质现象。
地沉又称地陷,是地面下陷的一种现象。
第十章环境污染
第一节大气污染
1.伦敦烟雾
2.洛杉矶光化学烟雾
3.
酸雨
第二节水污染
主要包括酸、碱、重金属、有机物、耗氧物、营养物、油类、放射性、热、细菌污染等。
第三节土壤污染
主要包括重金属、农药、细菌、固体废物污染等
第四节声污染
随着近代工业的发展,噪声污染已经成为对人类的一大危害。
噪声污染与水污染、大气污染被看成是世界范围内三个主要环境问题。
噪声按声音的频率可分为:
<400Hz的低频噪声、400~1000Hz的中频噪声及>1000Hz的高频噪声。
第十一章数字地球
第一节遥感技术
遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线结目标进行探测和识别的技术
全球定位
GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系统)的简称,而其中文简称为“球位系”。
其主要构成分为:
1.空间部分
由24颗工作卫星组成,均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55°。
使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星中预存的导航信息。
2.地面控制系统
地面控制系统由监测站(MonitorStation)、主控制站(MasterMonitorStation)、地面天线(GroundAntenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(ColoradoSpring)。
地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。
3.用户设备部分
用户设备部分即GPS信号接收机。
其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。
地理信息系统(GeographicInformationSystem或Geo-Informationsystem,GIS)有时又称为¡°地学信息系统¡±或¡°资源与环境信息系统¡±。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统。
它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 地球科学 概论 资料
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)