地球科學(xué)概述地球外部圈層

1、地球科學(xué)概述地球外部圈層 第二章第二章 地球的外部圈層地球的外部圈層 第一節(jié)第一節(jié) 大氣圈大氣圈 第二節(jié)第二節(jié) 水圈水圈 第三節(jié)第三節(jié) 生物圈生物圈 地球科學(xué)概述地球外部圈層 第一節(jié)第一節(jié) 大氣圈大氣圈 一、大氣的組成一、大氣的組成 二、大氣圈的結(jié)構(gòu)二、大氣圈的結(jié)構(gòu) 三、大氣的熱狀況三、大氣的熱狀況 四、大氣的運(yùn)動(dòng)四、大氣的運(yùn)動(dòng) 地球科學(xué)概述地球外部圈層 是因地球引力而聚集在地表是因地球引力而聚集在地表 周圍的氣體圈層。周圍的氣體圈層。 大氣是人類和生物賴以生存必不大氣是人類和生物賴以生存必不 可少的物質(zhì)條件，可少的物質(zhì)條件， 也是使地表保持恒溫和水分的保也是使地表保持恒溫和水分的保 護(hù)層，護(hù)

2、層， 同時(shí)也是促進(jìn)地表形態(tài)變化的重同時(shí)也是促進(jìn)地表形態(tài)變化的重 要?jiǎng)恿兔浇?。要?jiǎng)恿兔浇椤?大氣圈大氣圈(atmosphere) 地球科學(xué)概述地球外部圈層 大氣圈的總質(zhì)量約大氣圈的總質(zhì)量約5 5101018 18kg kg，其中其中 絕大部分分布在大氣圈的下層。絕大部分分布在大氣圈的下層。 自然狀態(tài)下的大氣是多種氣體的混自然狀態(tài)下的大氣是多種氣體的混 合物，主要由氮、氧、二氧化碳、水及合物，主要由氮、氧、二氧化碳、水及 一些微量惰性氣體組成。一些微量惰性氣體組成。 就大氣的組成成分而言，可分為恒就大氣的組成成分而言，可分為恒 定組分、可變組分和不定組分定組分、可變組分和不定組分3 3種。種。

3、 地球科學(xué)概述地球外部圈層 大氣成分的分類及其特點(diǎn)大氣成分的分類及其特點(diǎn) （1）、）、恒定組分恒定組分：氮、氧氬（：氮、氧氬（2）、）、 可變組分可變組分：二氧化碳、：二氧化碳、臭氧、水蒸臭氧、水蒸 汽汽 （3）、）、不等組分不等組分：粉塵、硫氧化物、：粉塵、硫氧化物、 氮氧化物氮氧化物 注意：主要是現(xiàn)階段的大氣組成，而且是低層大 氣的組分（70km以下）。 高層大氣以氮、氧、氫等的原子、離子為主。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 二、大氣圈的結(jié)構(gòu)二、大氣圈的結(jié)構(gòu) 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖21 大氣的垂直分層大氣的垂直分層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外

4、部圈層 三、大氣的熱狀況三、大氣的熱狀況 大氣的熱量分布狀況是產(chǎn)生各種大氣現(xiàn)象和大氣的熱量分布狀況是產(chǎn)生各種大氣現(xiàn)象和 過程的根本原因。熾熱的太陽(yáng)以電磁波的形式過程的根本原因。熾熱的太陽(yáng)以電磁波的形式 源源不斷地向宇宙空間放射能量稱為太陽(yáng)輻射源源不斷地向宇宙空間放射能量稱為太陽(yáng)輻射 。太陽(yáng)輻射的能量主要集中在波長(zhǎng)較短的可見。太陽(yáng)輻射的能量主要集中在波長(zhǎng)較短的可見 光部分，所以人們把太陽(yáng)輻射稱為短波輻射。光部分，所以人們把太陽(yáng)輻射稱為短波輻射。 太陽(yáng)輻射是地球表面最主要的能量來(lái)源。太陽(yáng)輻射是地球表面最主要的能量來(lái)源。 平流層中的臭氧能強(qiáng)烈地吸收波長(zhǎng)較短的紫外平流層中的臭氧能強(qiáng)烈地吸收波長(zhǎng)較短的紫

5、外 線；對(duì)流層中的水汽和二氧化碳等主要吸收波線；對(duì)流層中的水汽和二氧化碳等主要吸收波 長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線；但能量最多的可見光卻很少長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線；但能量最多的可見光卻很少 被大氣吸收被大氣吸收, ,能夠穿透大氣射到地面上來(lái)。大氣能夠穿透大氣射到地面上來(lái)。大氣 直接吸收的太陽(yáng)輻射能量是很少的直接吸收的太陽(yáng)輻射能量是很少的( (約為約為19%)19%)。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖22 太陽(yáng)輻射能隨波長(zhǎng)的分布太陽(yáng)輻射能隨波長(zhǎng)的分布 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖23 到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射 地球科學(xué)概述地球外部圈層 當(dāng)太陽(yáng)輻射到達(dá)地面后，地面吸收了當(dāng)太陽(yáng)輻射到達(dá)地面后，地面吸收了 近

6、一半近一半( (約為約為47%)47%)的太陽(yáng)輻射能量，地的太陽(yáng)輻射能量，地 面溫度增高，同時(shí)地面也以電磁波的形面溫度增高，同時(shí)地面也以電磁波的形 式向外輻熱量。地面輻射的能量主要集式向外輻熱量。地面輻射的能量主要集 中在紅外線部分，屬于長(zhǎng)波輻射。地面中在紅外線部分，屬于長(zhǎng)波輻射。地面 輻射極易被對(duì)流層中的水汽和二氧化碳輻射極易被對(duì)流層中的水汽和二氧化碳 所吸收。據(jù)觀測(cè)，近地面的大氣能夠吸所吸收。據(jù)觀測(cè)，近地面的大氣能夠吸 收地面輻射的收地面輻射的75%75%95%95%。可見低層大氣。可見低層大氣 增溫的直接熱源是地面輻射。增溫的直接熱源是地面輻射。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 氣溫是指大氣的

7、溫度。在同一地點(diǎn)，由于氣溫是指大氣的溫度。在同一地點(diǎn)，由于 地球的自轉(zhuǎn)使太陽(yáng)輻射強(qiáng)度發(fā)生晝夜更替，地球的自轉(zhuǎn)使太陽(yáng)輻射強(qiáng)度發(fā)生晝夜更替， 從而導(dǎo)致氣溫日變化。一天之中，最低氣溫從而導(dǎo)致氣溫日變化。一天之中，最低氣溫 出現(xiàn)在日出前后，直至午后出現(xiàn)在日出前后，直至午后2 2點(diǎn)左右達(dá)到最高點(diǎn)左右達(dá)到最高 , ,以后開始逐漸降低。同一地點(diǎn)的氣溫因地球以后開始逐漸降低。同一地點(diǎn)的氣溫因地球 公轉(zhuǎn)引起的季節(jié)變換而發(fā)生氣溫年變化。氣公轉(zhuǎn)引起的季節(jié)變換而發(fā)生氣溫年變化。氣 溫的年變化通常用多年來(lái)各月平均氣溫的變溫的年變化通常用多年來(lái)各月平均氣溫的變 化來(lái)表示。就北半球來(lái)說，大陸上最高月平化來(lái)表示。就北半球來(lái)說

8、，大陸上最高月平 均氣溫出現(xiàn)在均氣溫出現(xiàn)在7 7月月( (海洋上為海洋上為8 8月月) )；大陸上最；大陸上最 低氣溫出現(xiàn)在低氣溫出現(xiàn)在1 1月月( (海洋上為海洋上為2 2月月) )。一年中最。一年中最 高月平均氣溫與最低月平均氣溫之差反映出高月平均氣溫與最低月平均氣溫之差反映出 一地在一年中氣溫變化的幅度，是劃分氣候一地在一年中氣溫變化的幅度，是劃分氣候 類型的重要依據(jù)。類型的重要依據(jù)。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 四、大氣的運(yùn)動(dòng)四、大氣的運(yùn)動(dòng) 大氣運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生及形式取決于氣壓的作用大氣運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生及形式取決于氣壓的作用 。 一個(gè)地方的氣壓隨高度增加而降低，影響一個(gè)地方的氣壓隨高度增加而降低，影

9、響 氣壓隨高度變化的原因主要是該地上空大氣壓隨高度變化的原因主要是該地上空大 氣柱的高度和密度。氣柱的高度和密度。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 在水平方向上，由于在水平方向上，由于氣溫差異氣溫差異也會(huì)引起也會(huì)引起 該方向上的大氣密度的變化，并產(chǎn)生氣該方向上的大氣密度的變化，并產(chǎn)生氣 壓的水平變化。由于大氣在垂直或水平壓的水平變化。由于大氣在垂直或水平 方向上存在氣壓差，從而產(chǎn)生了氣方向上存在氣壓差，從而產(chǎn)生了氣壓梯 度力， 氣壓梯度力可分為水平氣壓梯度力和垂氣壓梯度力可分為水平氣壓梯度力和垂 直氣壓梯度力。真正造成大氣水平運(yùn)動(dòng)直氣壓梯度力。真正造成大氣水平運(yùn)動(dòng) 的力是水平梯度力。此外，運(yùn)動(dòng)的大氣

10、的力是水平梯度力。此外，運(yùn)動(dòng)的大氣 還會(huì)受到還會(huì)受到地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力及及摩 擦力的作用。的作用。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖24 地轉(zhuǎn)偏向力示意圖地轉(zhuǎn)偏向力示意圖 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖25 地球上的氣壓帶和風(fēng)帶地球上的氣壓帶和風(fēng)帶 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 第二節(jié)第二節(jié) 水水 圈圈 一、水圈的組成一、水圈的組成 二、水圈的循環(huán)二、水圈的循環(huán) 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 （1）水分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）水分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 地球科學(xué)概述地球外部圈層 水的三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)化對(duì)地球水的三種狀態(tài)的

11、轉(zhuǎn)化對(duì)地球 環(huán)境的影響是非常重要的。環(huán)境的影響是非常重要的。 水分子具有締合現(xiàn)象：流動(dòng)性水分子具有締合現(xiàn)象：流動(dòng)性 好、表面張力強(qiáng)、粘性但較弱。好、表面張力強(qiáng)、粘性但較弱。 水具有很強(qiáng)的溶解能力水具有很強(qiáng)的溶解能力 水具有很高的熱容量水具有很高的熱容量 水具有反常膨脹性水具有反常膨脹性 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 一、水圈的組成一、水圈的組成 地球科學(xué)概述地球外部圈層 一、水圈的組成一、水圈的組成 地球科學(xué)概述地球外部圈層 陸地表面水 地下水 冰川 大氣水 海洋 地球科學(xué)概述地球外部圈層 （一）（一） 海水（的運(yùn)動(dòng)）海水（的運(yùn)動(dòng)） 1 1、波浪、波浪 是海水最基本的運(yùn)動(dòng)

12、形式。當(dāng)風(fēng)刮過海是海水最基本的運(yùn)動(dòng)形式。當(dāng)風(fēng)刮過海 面時(shí)，風(fēng)與海水面之間產(chǎn)生摩擦力，使面時(shí)，風(fēng)與海水面之間產(chǎn)生摩擦力，使 海水產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)形成波浪。海水產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)形成波浪。 海水運(yùn)動(dòng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)基本上繞某個(gè)平衡海水運(yùn)動(dòng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)基本上繞某個(gè)平衡 位置作圓周運(yùn)動(dòng)，只是向前移動(dòng)很小的位置作圓周運(yùn)動(dòng)，只是向前移動(dòng)很小的 距離距離。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 水質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)就水質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)就 形成形成波峰波峰， 運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)就構(gòu)成運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)就構(gòu)成波谷波谷， 而而波高波高就相當(dāng)于水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)圓周的直徑就相當(dāng)于水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)圓周的直徑 。 水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)圓周隨水深增加變得越來(lái)越水

13、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)圓周隨水深增加變得越來(lái)越 小，當(dāng)水深達(dá)小，當(dāng)水深達(dá)1/2波長(zhǎng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)波長(zhǎng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 圓周直徑僅為圓周直徑僅為0.04波高，一般把此深度認(rèn)波高，一般把此深度認(rèn) 為是為是波浪作用的下限波浪作用的下限。地震、火山噴發(fā)。地震、火山噴發(fā) 可釋放出巨大的能量，使海水強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)可釋放出巨大的能量，使海水強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng) ，產(chǎn)生洶涌的海浪，稱海嘯。，產(chǎn)生洶涌的海浪，稱海嘯。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 2 2、潮汐潮汐

14、 指全球性海水周期性漲落現(xiàn)象。指全球性海水周期性漲落現(xiàn)象。 潮汐的引潮力主要是月球、太陽(yáng)對(duì)地潮汐的引潮力主要是月球、太陽(yáng)對(duì)地 球的引力和地球繞地月系質(zhì)心旋轉(zhuǎn)、繞太球的引力和地球繞地月系質(zhì)心旋轉(zhuǎn)、繞太 陽(yáng)公轉(zhuǎn)的慣性離心力的合力，所以引潮力陽(yáng)公轉(zhuǎn)的慣性離心力的合力，所以引潮力 主要包括太陽(yáng)地球間和地球月球間的主要包括太陽(yáng)地球間和地球月球間的 引潮力兩部分。太陽(yáng)由于距離地球太遠(yuǎn)，引潮力兩部分。太陽(yáng)由于距離地球太遠(yuǎn)， 其引潮力僅為月球的其引潮力僅為月球的46.646.6。 由潮汐引起的海面高度變化迫使海水由潮汐引起的海面高度變化迫使海水 作大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)稱為潮流。作大規(guī)模水平運(yùn)動(dòng)稱為潮流。 地球科學(xué)概

15、述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 是指大洋中沿一定是指大洋中沿一定 方向有規(guī)律移動(dòng)的海水。洋流可方向有規(guī)律移動(dòng)的海水。洋流可 分表層洋流和深層洋流。分表層洋流和深層洋流。 是海洋是海洋(或湖泊或湖泊)中載有中載有 大量懸浮物質(zhì)的高密度水下重力大量懸浮物質(zhì)的高密度水下重力 流。流。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖28 世界洋流略圖世界洋流略圖 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖29 水系和流域示意圖水系和流域示意圖 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈

16、層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 （三）冰川（三）冰川 。 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖214 新雪轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ｑ┖捅ū倪^程新雪轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ｑ┖捅ū倪^程 地球科學(xué)概述地球外部圈層 圖圖215 山谷冰川（祁連山）山谷冰川（祁連山） 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈層 地球科學(xué)概述地球外部圈