自然地理學(xué)教案

自

八然、、

地

理

學(xué)

（第四版）

高等教育出版社

內(nèi)容提要

本書在簡要介紹地球和地殼基本知識(shí)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(huán)境中的地位和相互作用,引導(dǎo)學(xué)生確立自然地理環(huán)境整體性理念。本次修訂仍保持了、二、三版的基本框架,但對(duì)具

體內(nèi)容進(jìn)行了更新，反映學(xué)科新面貌。本書特點(diǎn)是以綜合視角觀察和認(rèn)識(shí)自然,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。本書除適合高校地

球科學(xué)各專業(yè)作為基礎(chǔ)課程教材使用外，還可供環(huán)境、生態(tài)等有關(guān)科研、教學(xué)人員閱讀。

前言

本書的主要讀者對(duì)象是地理學(xué)各專業(yè)學(xué)生。在教學(xué)計(jì)劃中，自然地理學(xué)課程起若先行課、基礎(chǔ)課的作用。它既擔(dān)負(fù)著向?qū)W

生介紹自然地理學(xué)在地理科學(xué)體系中的地位和作用的任務(wù),也擔(dān)負(fù)著闡述自然地理學(xué)的特征，并且適當(dāng)介紹地貌學(xué)、氣候?qū)W、

水文地理學(xué)、植物地理學(xué)、土壤地理學(xué)等分支學(xué)科的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識(shí)的任務(wù)。I司時(shí)還必須幫助學(xué)生從表面上看起來雜亂無

章的知識(shí)堆砌中跳出來，認(rèn)識(shí)自然地理環(huán)境的整體性,認(rèn)識(shí)個(gè)自然要素的變化可能使其他要素甚至整個(gè)自然地理環(huán)境也隨之

發(fā)生相應(yīng)變化，從而建立人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的觀念。本書第一、二、三版被許多院校地理系及相關(guān)專

業(yè)廣泛選作本科生教材，并被指定為碩士、博士生入學(xué)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(yōu)秀地理著作二等獎(jiǎng)。第三版共印刷19次，并于2005年作為參評(píng)內(nèi)容之一獲國家級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

按照教學(xué)大綱要求，本書仍保持了一、二、三版的基本框架，但對(duì)具體內(nèi)容進(jìn)行了更新。例如：

一、改變以往孤立地介紹天文知識(shí)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(duì)地理環(huán)境有顯著影響的宇

宙一仃星因素，如近年廣受關(guān)注的仃星、小仃星、招星、月球?qū)Φ乩韷木车目赡苡懊鞯取?/p>

二、強(qiáng)化部門自然地理堂節(jié)間的聯(lián)系，適當(dāng)壓縮有關(guān)內(nèi)容.部門自然地理內(nèi)容之間缺乏有機(jī)聯(lián)系，是同類教材最常見的弊

病.修訂中適當(dāng)壓縮了地殼、水圈等章節(jié)內(nèi)容。某些綜合性強(qiáng)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(xì)的介紹。

三、生動(dòng)闡述學(xué)科要義、激發(fā)學(xué)生興趣?？菝悍ξ妒且徊糠掷砜平滩牡耐ú?。本書力圖以優(yōu)美、生動(dòng)、活潑的語言，科學(xué)

而準(zhǔn)確地闡述自然地理學(xué)的要義，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，

四、更新內(nèi)容、反映學(xué)科新面貌,近年來自然地理學(xué)及其分支學(xué)科在理論'研究手段和應(yīng)用方面都有較大的發(fā)屣，修訂中

更新r數(shù)據(jù)、采用了新觀點(diǎn)，力圖反映現(xiàn)代自然地理學(xué)的學(xué)科水平。

對(duì)自然地理學(xué)和相關(guān)專業(yè)學(xué)生而言,部門自然地理知識(shí)與理論是不可或缺的基礎(chǔ)。缺乏足夠全面的部門自然地理學(xué)素養(yǎng)根

本不可能形成對(duì)自然地理環(huán)境的整體觀念即系統(tǒng)觀念。因此在教學(xué)中這部分內(nèi)容少不得，淺不得。而課時(shí)有限和學(xué)科分工決定，

這部分內(nèi)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(xué)教材除了應(yīng)恰當(dāng)?shù)匕盐詹块T自

然地理內(nèi)容的分量外，更也要的是時(shí)時(shí)不忘綜合。綜合是自然地理學(xué)的生命力和固有特征，是課程設(shè)罰的初哀，也是我們努力

實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

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(shù)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(zhí)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(tǒng)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(dòng)，謹(jǐn)此一并致謝。

本書不可避免存在一些缺點(diǎn)甚至錯(cuò)誤，我們真誠地歡迎批評(píng)、指正。

編者

2007年6月10日

緒論

一、自然地理學(xué)的研究對(duì)象和分科

(-)地理學(xué)

地球表面是人類賴以生存的環(huán)境。其范圍是陋著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展而不斷擴(kuò)大的。在古代,海洋并未包括在人類

環(huán)境他國內(nèi)，隨著航海事業(yè)的發(fā)展，海洋才成為人類活動(dòng)的環(huán)境?，F(xiàn)在，由于航天事業(yè)的發(fā)展，人類環(huán)境已超出地球表層，進(jìn)

入了高空和宇宙空間，從而出現(xiàn)了“空間環(huán)境”的概念。然而，地理環(huán)境和人類環(huán)境是兩個(gè)不盡相同的概念。

地理學(xué)是研究地理環(huán)境的科學(xué)，即只研究地球表層這一部分的人類環(huán)境，所謂地球表層，實(shí)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(nèi)部的地球表層，地球表層內(nèi)存在著人類社會(huì)及各種地理要素，具有獨(dú)特地理結(jié)構(gòu)和形式。

地理環(huán)境可分為自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)文化環(huán)境二類.自然環(huán)境由地球表層中無機(jī)和有機(jī)的、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的自然界各

種物質(zhì)和能量組成，具有地理結(jié)構(gòu)特征并受自然規(guī)律控制。自然環(huán)境根據(jù)其受人類社會(huì)干擾的程度不同，又可分為兩部分：一

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

山、大荒漠、大沼澤、熱帶雨林、某些自然保護(hù)區(qū)、人類活動(dòng)較少的海域等。二是人為環(huán)境或次生自然環(huán)境,即那些經(jīng)受人類

直接影響和長期作用之后，自然面貌發(fā)生重大變化的地區(qū),如農(nóng)村、工廳、城鎮(zhèn)等地區(qū)。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(tài)已發(fā)生較大變化，也應(yīng)屬于人為環(huán)境之列。人為環(huán)境的成因及其形式的多樣性，決定于人類

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

境.

經(jīng)濟(jì)環(huán)境是指自然條件和自然資源經(jīng)人類利用改造后形成的生產(chǎn)力地域綜合體，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)等各

種生產(chǎn)力實(shí)體的地域配置條件和結(jié)構(gòu)狀態(tài)。生產(chǎn)力實(shí)體具有二重性,從自然屬性來評(píng)價(jià).這種地域特征屬于人為環(huán)境：從技術(shù)

經(jīng)濟(jì)角度考察，這種地域則屬于經(jīng)濟(jì)環(huán)境或經(jīng)濟(jì)地理環(huán)境。

社會(huì)文化環(huán)境包括人口、社會(huì)、國家、民挨、民俗、語言、文化等地域分布特征和組成結(jié)構(gòu)，還涉及各種人群對(duì)周圍事物

的心理感應(yīng)和相應(yīng)的社會(huì)行為。社會(huì)文化環(huán)境是人類社會(huì)本身構(gòu)成的一種地理環(huán)境。

上述三種地理環(huán)境分別以某種特定實(shí)體為中心，由具有一定地域關(guān)系的各種事物的條件和狀態(tài)構(gòu)成。三種地理環(huán)境在地域

上和結(jié)構(gòu)上相互重疊、相互聯(lián)系，從而構(gòu)成統(tǒng)一整體的地理環(huán)境。

系統(tǒng)論認(rèn)為，現(xiàn)實(shí)世界是由規(guī)模大小不同、復(fù)雜程度各異、等級(jí)高低有別、彼此交錯(cuò)也疊并互相轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)組成的一個(gè)有序網(wǎng)

絡(luò)系統(tǒng)。人們可以從不同角度，根據(jù)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)把客體分為一系列層次，每個(gè)層次就是一個(gè)等級(jí)的系統(tǒng)。此級(jí)別系統(tǒng)是

由比它低一級(jí)的子系統(tǒng)組成：而其本身又是更司級(jí)系統(tǒng)的一部分。因此,系統(tǒng)和子系統(tǒng)的關(guān)系是整體與部分之間的關(guān)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(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完成一定的整體功能，形

成集體效應(yīng)，并起著協(xié)同作用。在系統(tǒng)層序中，有些層次間關(guān)系較密切,有些層次間則可能出現(xiàn)質(zhì)變。根據(jù)其層序組合的順變

可以把各級(jí)層次分為不同的組織水平。

依據(jù)上述觀點(diǎn)討論地理學(xué)的研究對(duì)象和分科，可將地理學(xué)分為三個(gè)主要組織水平和相應(yīng)學(xué)科：①研尢整個(gè)地理環(huán)境綜合特

征的，稱為綜合地理學(xué)：②分別研究自然地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)文化環(huán)境的為粽合自然地理學(xué)、綜合經(jīng)濟(jì)地理學(xué)和綜合人

文地理學(xué)：③分別研究上述三種環(huán)境中各要素的學(xué)科統(tǒng)稱部門地理學(xué)，例如部門自然地理學(xué)、司:門經(jīng)濟(jì)地理學(xué)和部門人文地理

學(xué).

上述劃分被陳傳康稱為地理學(xué)的"一:分法"（自然地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、人文地理學(xué)）和“:.層次”（統(tǒng)一地理學(xué)、綜合

地理學(xué)、部門地理學(xué)）。此外，在地理學(xué)分科中還應(yīng)考慮“三重性”的觀點(diǎn)，即首先是理論地理學(xué)研究,即對(duì)基本的原理和方

法論進(jìn)行重點(diǎn)削述：其次是應(yīng)用地理學(xué)研究；第三是區(qū)域地理學(xué)研究，即對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行具體描述。三號(hào)的內(nèi)容和重點(diǎn)雖不同，

卻同樣重要，而且是相互關(guān)聯(lián)的。

（二）自然地理學(xué)的研究對(duì)象

前面已經(jīng)指出，自然地理學(xué)研究地球表層的自然地理環(huán)境.這個(gè)“表層”是具有獨(dú)特的物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和一定厚度的圈層，

在地理文獻(xiàn)中稱為“地理圖”、“地理殼”、“景觀殼”或“地球表層”.

地球構(gòu)造具有分層性，即整個(gè)地球是由一系列具有不同物理化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)圖層所構(gòu)成。例如，地球外部程罩的大氣圈.

還可再分為對(duì)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(gòu)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(zhì)，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(diǎn)：一是高空和地球內(nèi)部的圈層呈獨(dú)立的環(huán)狀分布：二是地球表面附近各網(wǎng)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(jié)構(gòu)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(lián)系和相互作用，通過水循環(huán)、大氣循環(huán)、生物循環(huán)、地

質(zhì)循環(huán)等進(jìn)行若夏雜的能址轉(zhuǎn)化和物質(zhì)交換.在物質(zhì)能見轉(zhuǎn)化和交換過程中，還伴隨巖信息傳輸，從而形成個(gè)完整、有序的

自然地理系統(tǒng)。該系統(tǒng)還從地球內(nèi)部和外層空間輸入定的能顯和物質(zhì)，以維持其各級(jí)分和各區(qū)域間的有序結(jié)構(gòu)，并保持其平

衡狀態(tài)。

人類是干擾和控制自然地理系統(tǒng)的?個(gè)重要因素。在人類作用下，現(xiàn)代自然環(huán)境已經(jīng)發(fā)生不同程度的變化，許多地區(qū)在天

然環(huán)境背景下變?yōu)槿藶榄h(huán)境。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，人類活動(dòng)如果遵循自然界的客觀規(guī)律，人類就受益于自然界，人與自然環(huán)境的關(guān)

系就比較協(xié)調(diào)或和諧，一些自然資源就可得到不斷更新；相反，資源就會(huì)受到破壞，環(huán)境質(zhì)量卜降，生態(tài)失調(diào)，人類必將受到

自然界的懲罰。

總之，自然地理學(xué)的研究對(duì)象包括天然的卻人為的自然地理環(huán)境，它具有一定組分和結(jié)構(gòu)，分布于地球表層并構(gòu)成一個(gè)地

理圈.

（三）自然地理學(xué)的分科

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

研究自然地理環(huán)境各組成要素的稱為部門自然地理學(xué)。它們包括該系統(tǒng)兩級(jí)組線水平的研究。

部門自然地理學(xué)包括氣候?qū)W、地貌學(xué)、水文地理學(xué)、土壤地理學(xué)、植物地理學(xué)、動(dòng)物地理學(xué)等。它們以組成自然環(huán)境的某

一要素為具體研究對(duì)象，若正研究這個(gè)要素的組成、結(jié)構(gòu)、時(shí)空動(dòng)態(tài)、分布特征和規(guī)律，雖然部門自然地理學(xué)各有分工，但是

每一個(gè)研究對(duì)象的存在和發(fā)展變化，都是以整體的自然地理環(huán)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(xué)中的分支是更低一級(jí)的層次。

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

闡明這個(gè)環(huán)境整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，形成機(jī)制、地域差異和發(fā)展規(guī)律。

根據(jù)“三重性”觀點(diǎn)，無論部門自然地理學(xué)或綜合自然地理學(xué)都需要對(duì)其基本原理與方法、實(shí)際應(yīng)用及具體區(qū)域等方面進(jìn)

行研羯

二、自然地理學(xué)的任務(wù)

自然地理學(xué)的任務(wù)包括：①研究各自然地理要素（氣候、地貌、水文、土壤、植被和動(dòng)物界等）的特征、形成機(jī)制和發(fā)展

規(guī)律：②研究各自然地理要索之間的相互關(guān)系，彼此之間物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)過程,從整體上闡明其變化發(fā)展規(guī)律：③

研究自然地理環(huán)境的空間分異規(guī)律,進(jìn)行自然地理分區(qū)和土地類型劃分,闡明各級(jí)自然區(qū)和各種土地類型的特征和開發(fā)利用方

向；④參與自然條件和自然資源評(píng)價(jià)；⑤研究人為環(huán)境（受人類干擾、控制的自然地理環(huán)境）的變化特點(diǎn)、發(fā)展動(dòng)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(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系

作為地理學(xué)分科的自然地理學(xué)與地理學(xué)的其他分科有密切關(guān)系。區(qū)域經(jīng)濟(jì)地理研究必須與區(qū)域自然地理研究結(jié)合進(jìn)行.自

然地理研究如果能考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)開發(fā)的耍求,則可更好地為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù).

自然地理學(xué)與其他地學(xué)學(xué)科和生物科學(xué)也有密切關(guān)系。部門自然地理學(xué)便是自然地理學(xué)與相鄰科學(xué)之間的邊緣學(xué)科。例如.

地貌學(xué)是自然地理學(xué)與地質(zhì)學(xué)的邊緣學(xué)科，氣候?qū)W是自然地理學(xué)與氣象學(xué)的邊緣學(xué)科，植物地理學(xué)是自然地理學(xué)與植物學(xué)的邊

緣學(xué)科等。自然地理學(xué)正是通過部門自然地理學(xué)與其他地學(xué)學(xué)科或生物科學(xué)處于緊密聯(lián)系之中。

當(dāng)代環(huán)境污染的產(chǎn)重性以及人們保護(hù)和改善環(huán)境的迫切性，導(dǎo)致一門新的綜合性學(xué)科即環(huán)境科學(xué)的形成。它匯集了自然科

學(xué)、技術(shù)科學(xué)及社會(huì)科學(xué)，共同對(duì)這個(gè)新領(lǐng)域進(jìn)行綜合研究.自然地理學(xué)也責(zé)無旁貸參與其中。環(huán)境科學(xué)具有涉及面廣、綜合

性強(qiáng)、學(xué)科交叉與滲透較多等特點(diǎn)，并曾一度例市于污染物在環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、環(huán)境頗量變化、污染物的生物效應(yīng)對(duì)人體健

康的影響及其控制和改善方法等研究?，F(xiàn)己進(jìn)而研究與人類活動(dòng)有關(guān)的環(huán)境破壞問題，諸如水土流失、土壤鹽硬化、風(fēng)沙危害、

大自然保護(hù)、環(huán)境規(guī)劃和管理等問題。其中許多問題與地理學(xué)有關(guān)，于是出現(xiàn)環(huán)境地學(xué)——環(huán)境科學(xué)與地學(xué)的邊緣科學(xué)。自然

地理學(xué)既可運(yùn)用自己的原理和方法研究環(huán)境問題，也可以從中得到促進(jìn)和提高,使木門學(xué)科更具有生命力。

四、本書的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)

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

而不采用《普通自然地理學(xué)》名稱，是因?yàn)榧瓤砂阉斫鉃閷W(xué)習(xí)自然地理學(xué)的入門基礎(chǔ)課，也可理解為專門研究地理圈本身一

般規(guī)律的學(xué)科。

本R內(nèi)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(guān)系：另?方面還專門分出?克論述綜合自然地理學(xué)的基本概念和基本理論,力求使讀者對(duì)整個(gè)自然地理學(xué)有全面的了解。

此外，對(duì)自然資源、環(huán)境問題、生態(tài)系統(tǒng)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(gè)行星,67個(gè)衛(wèi)星和至少50萬個(gè)小行星，還有少數(shù)彗星(圖1-1)。8個(gè)行星中，距太陽最遠(yuǎn)的海王星，約為

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

算在內(nèi)，則太陽系直徑將達(dá)到6X10N?8X10N個(gè)天文單位，HP9X10*12-12X10*12kmo8個(gè)行星按其物理性質(zhì)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(zhuǎn)速度慢，衛(wèi)星數(shù)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(zhuǎn)速度快，衛(wèi)星數(shù)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(zhì)比較

赤道半徑或情密度空衛(wèi)屜數(shù)

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(wèi)星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，具有以下幾個(gè)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(gè)平面上，對(duì)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(zhuǎn)：除金星和天王星外，其余行星自轉(zhuǎn)方向也自西向東，即與公轉(zhuǎn)方向相同。

④除天王星外，其余行星的赤道面對(duì)軌道面的傾斜都比較小.

⑤絕大多數(shù)衛(wèi)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(shù)衛(wèi)星，包括土星環(huán)在內(nèi)，公轉(zhuǎn)方向均與母星公轉(zhuǎn)方向相同。有關(guān)行星軌道運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)見表12。

?1-2行星軌道運(yùn)動(dòng)誨料

軌道半長軸平均軌逋速度

行單公轉(zhuǎn)冏期偏心率對(duì)黃道而儲(chǔ)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(guān)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(wèi)星。

(一)行星

行星是繞太陽系運(yùn)動(dòng)、自身不發(fā)光卻能反射陽光的大體“自1930年以來.人們已經(jīng)習(xí)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(xué)聯(lián)合會(huì)第26屆大會(huì)改變了這情況,大會(huì)認(rèn)為太陽系的行星必須符合三個(gè)條件：第」在繞

太陽運(yùn)動(dòng)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(zhì)量,能依靠自身的引

力使形狀呈近似球形；第三，內(nèi)部不發(fā)生核聚變反應(yīng)。大會(huì)據(jù)此確認(rèn)，太陽系只有8個(gè)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(yuǎn)的順序介紹。

1.水星(Mercury)

水星赤道半徑2440km,密度5.43g/cm3,質(zhì)量僅為地球的5.53%,軌道半長軸5791XlOYhm,相當(dāng)于0.38個(gè)天文單位，

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

徑1800?1900km、部分處于熔融狀態(tài)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(huán)形山.

也有直徑達(dá)1300km的盆地?？諝鈽O稀薄，主要由氫(42%)、鈉(42%)和氧(15%)組成.晝夜溫差極大，白晝可達(dá)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(zhì)量約為地球的81.5%：軌道半長軸1)820.9X10,4km,相當(dāng)于0.72

個(gè)天文單位：金星是太陽系內(nèi)唯一的自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方向相反的行星。公轉(zhuǎn)周期僅224.701d,而自轉(zhuǎn)周期長達(dá)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(dá)11270m,85%的表面為熔巖(玄武

巖)覆盅。至少已發(fā)現(xiàn)10萬個(gè)以上火山。表面大氣以C02占絕對(duì)優(yōu)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(dāng)于地球海洋1000m深處的壓力。濃密的大氣層之外還有厚達(dá)20?30km濃硫酸云層。金星內(nèi)部有一

直徑3000km的鐵核，表面則有厚而堅(jiān)硬的外殼。金星沒有磁場，沒有衛(wèi)星，表面不存在液態(tài)水，當(dāng)然也不可能有生命。關(guān)于這

個(gè)被稱為“太陽系的地獄”的行星從前是否有過生命乃至高級(jí)生物，一直存在爭論，短時(shí)間內(nèi)恐難達(dá)成共識(shí)。

3.地球(theearth)

本書其他章節(jié)將詳細(xì)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(zhì)量僅為地球的11%；公轉(zhuǎn)軌道半長軸1.5237

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

床，長達(dá)4000km、深約8km的巨大山谷和高達(dá)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(jīng)常處于

低溫狀態(tài)，其地表平均溫度僅為-63七，而最低濕度則達(dá)T23C。有證據(jù)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(gè)行星完全是一個(gè)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(zhì)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(gè)鐵、硅質(zhì)內(nèi)核，其溫度高達(dá)30000C,但表面是氣態(tài)，主要由80%

的氫、18%的空和微量甲烷、紀(jì)、碳、氧等組成，因此，常被稱為氣態(tài)行星，也有人認(rèn)為其表面為液態(tài)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(zhuǎn)一周需11.86年，但臼轉(zhuǎn)速度非?？?，恒星日長僅為9h50min。木

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

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

的光環(huán)；擁有16顆衛(wèi)星：內(nèi)部有熱核反應(yīng)，被認(rèn)為正向恒星發(fā)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(zhì)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(gè)扁球體。軌道半長軸為9.539天文單位，恒星日長lOhMmin,公轉(zhuǎn)

周期為29.458年。內(nèi)部有直徑2000km的巖石碳，由這個(gè)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(rèn)為是一個(gè)液態(tài)吁星.表面濕度約為T40C,因?yàn)榫嗵栠b遠(yuǎn)，即使熨季也很寒冷，但大氣比較

平靜。土星擁有23顆衛(wèi)星,是太陽系衛(wèi)星最多的行星，外部還有由無數(shù)小衛(wèi)星或冰塊構(gòu)成的7個(gè)環(huán)，其中A、B、C環(huán)為主環(huán).

D、E環(huán)為暗環(huán).F環(huán)和G環(huán)1979年才發(fā)現(xiàn).由于環(huán)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?yàn)槊芏戎挥?.24g/cm3,故質(zhì)量僅為地球的14.63倍：

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

赤道對(duì)軌道的傾角達(dá)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(qū)才有因自轉(zhuǎn)而形成的晝夜變化：緯度8°以上地區(qū)均以21年為周期分別處于長旺或長夜?fàn)顟B(tài).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(gè)九環(huán),但不I分明亮：磁場很奇特，不在星體中心而是偏離60°；

已發(fā)現(xiàn)17顆衛(wèi)星，但其中有2顆尚未命名。

8.海王星(Neptune)

海王星是一個(gè)典型的氣態(tài)行星，雖然擁有一個(gè)質(zhì)量與地球相近的石質(zhì)內(nèi)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(zhì)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(yuǎn)

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(fēng)和大風(fēng)暴，

最大風(fēng)暴時(shí)速可達(dá)2000km.有5條光環(huán)，但均較暗淡，磁場偏離星體中心，由于距離太陽太遠(yuǎn)，單位面積日照強(qiáng)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(fā)現(xiàn)8顆衛(wèi)星.

(二)康行星(d，arfplanet)

矮行星是指困繞太陽運(yùn)動(dòng)，自身引力足以克服其固體應(yīng)力而使自己呈網(wǎng)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(zhì)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(zhuǎn)周期247.9年，公轉(zhuǎn)方向與自轉(zhuǎn)方向相反。初發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們曾誤以為冥王星體積數(shù)倍于地球，而

實(shí)際上，其體積甚至比月球、木衛(wèi)一至木衛(wèi)四、上衛(wèi)六和海衛(wèi)一等衛(wèi)星還小。

冥王星軌道反常，有時(shí)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(diǎn)時(shí)才呈氣體。其衛(wèi)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(zhuǎn)周期560年,曾被認(rèn)為是太陽系第

十大行星。其行星地位最終未被確認(rèn)也是導(dǎo)致冥王星降級(jí)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(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)的一類質(zhì)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(fā)、

當(dāng)云和當(dāng)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(fā)分布于哲核四周，呈球形

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

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

埃和氣體組成。

依據(jù)彗星遠(yuǎn)日點(diǎn)的距離，可將彗星分為四個(gè)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(fā)現(xiàn)1600余稱彗星，其中600余顆被準(zhǔn)確計(jì)算出運(yùn)行軌道，但這只是學(xué)星的極小部分.據(jù)計(jì)算，在海

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

人們對(duì)于彗星存在不少誤識(shí)，以致長期把彗星當(dāng)做某種災(zāi)難的象征。近代則有人擔(dān)憂彗星可能碰撞地球.造成地極移動(dòng)，

改變地球運(yùn)動(dòng)速度，引起巨大潮汐和全球洪水泛濫，甚至認(rèn)為彗尾的“毒氣”可能污染大氣等。實(shí)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(zāi)難。至于彗尾掃過地球，則已發(fā)生過無數(shù)次，其含凱基和一氧化碳對(duì)地球高層大

氣的污染微不足道，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及工廠廢氣和汽車尾氣對(duì)城市的污染，根本不可能對(duì)人類造成危害。

值得特別注意的是，近年來有的科學(xué)家認(rèn)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(zhì)(冰)，彗星就非但不是所謂災(zāi)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(yùn)動(dòng)因眾多小天體的總稱。1766年德國天文學(xué)者提丟斯首先提出，1772年波得進(jìn)一步

完善了關(guān)于行星和太陽距離的經(jīng)驗(yàn)公式

n

Rn=a+bX2

式中：H=0.4；b=0.3：n=L2.3,???.

這個(gè)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(yīng)該有一個(gè)大行星。經(jīng)

過長期搜索，始終沒有發(fā)現(xiàn)這殿未知大行星，卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小行星帶，1801年，谷神星被發(fā)現(xiàn).1802年智神星被發(fā)現(xiàn),直到1854

年7月共發(fā)現(xiàn)30滁小行星.1868年，小行星數(shù)目突破100顆，1879年突破200顆，1890年突破300顆.至今己猿號(hào)的小行星

達(dá)2600余顆。據(jù)計(jì)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(shù)將達(dá)到50萬顆。

有關(guān)小行星起源的最初假說是爆炸說。爆詐說認(rèn)為，在提丟斯-波得定則規(guī)定的火星和木星間區(qū)域，原來確有個(gè)大行星。

該行星后來突然發(fā)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(tài)和運(yùn)動(dòng)凱跡也不符合爆炸理論，因此這一假說已被摒棄。

許多學(xué)者認(rèn)為，小行星的早期形成過程與其他行星并沒有本屆區(qū)別，只是我“行星胎”后期未能順利發(fā)行成為大行星。我

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

物質(zhì)如水、氨、甲烷等,土物質(zhì)如高熔點(diǎn)金屬氧化物及硅酸鹽之類，約占1%。在行星凝聚階段,木星區(qū)內(nèi)的小星子掠奪了小行

星區(qū)域99.9%的物施，因而這個(gè)區(qū)域不可能形成大行星,而只能形成為數(shù)眾多的“半成品工這就是著名的“半成品說:

人類關(guān)注小行星，是因?yàn)樾⌒行桥c地球的地理環(huán)境和人類本身都有密切關(guān)系。具體地說，就是小行星曾經(jīng)多次并可能再次

撞擊地球。

1978年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(dāng)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(xué)者推測該小行星

直徑為Uk<n,推擊點(diǎn)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(dòng)物死亡.

1976年3月8日發(fā)生在我國吉林的的石雨,后來也被證明是一個(gè)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(guān),撞擊中心在山東低山丘陵區(qū)。盡管國內(nèi)外均有大量小行星撞擊地球的報(bào)道或預(yù)測.

但人類完全不必要為此擔(dān)憂?？茖W(xué)家們的計(jì)算我明，5X104t級(jí)的隕石撞擊地球的概率為10X104年一次；直徑10km.質(zhì)做

1X10-12t的小行星撞擊地球的概率則為IX1L8年一次。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)條件下，人類完全有能力準(zhǔn)確預(yù)測并事先消除撞擊危

險(xiǎn)。

《四)衛(wèi)星與月球

1.衛(wèi)星(Satellite)

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

金星外,其他行星都有衛(wèi)星，其中土星的衛(wèi)星多達(dá)23個(gè)，天王星和木星的衛(wèi)星分別為17個(gè)和1C個(gè)。衛(wèi)星形態(tài)多種多樣,大小

差別懸殊，大的如土衛(wèi)六、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四直他都超過5200km.土衛(wèi)六還是太陽系唯一有大氣的衛(wèi)星，大氣密度甚至遠(yuǎn)大于地

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

并可能與地球一樣存在板塊活動(dòng)。有的衛(wèi)星(如天衛(wèi)五)體積不大而地形且雜，有高達(dá)24km的山峰。太陽系8個(gè)行星H前已知

共有67顆衛(wèi)星。矮行星男主星也有衛(wèi)星。

2.月球(Moon)

月球是地球唯的天然衛(wèi)星，赤道半徑為1738.2km相當(dāng)丁地球半徑跑27.28%；極半徑比赤道半徑短4km：質(zhì)星為

7.35X10'22t,相當(dāng)于地球質(zhì)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(diǎn)至少造成了三種直接后果：?是月空永遠(yuǎn)黑暗，沒有風(fēng)云雷雨等天氣現(xiàn)象：二是月面溫度

變幅巨大，在陽光照射下最高溫度可達(dá)127C,而夜間溫度可降至-183T；三是在缺乏大氣層保護(hù)的情況下月面經(jīng)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(gòu)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(huán)形il尤其分布廣泛。人類比較了解

的“月海”，實(shí)際上是由玄武巖構(gòu)成的平原.

月球沿巖一個(gè)橢圓形軌道圍繞地球白西向東運(yùn)動(dòng),軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)為405500km,近地點(diǎn)為363300km,目前月地平均距離為

384401km,并正以每年3.8cm的距離遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)的周期為一個(gè)月，但是這里的“月”有三種含義：月心連續(xù)兩次通過地心與日心連線的時(shí)間稱為朔里月，

時(shí)間是29dl2h44min3s；月心連續(xù)兩次到達(dá)同一恒星方向?yàn)?7d7h43minll.4s,叫做恒星月：月心連續(xù)兩次通過黃道與白道兩交

點(diǎn)之一需時(shí)27d5h0min35.8s,則稱交點(diǎn)月

在繞地球運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，月球還以一個(gè)恒星月為周期繞月軸自轉(zhuǎn).由于月球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)“同步”，月球總是以同一面對(duì)著地球.

月球既有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，同時(shí)又眼圈地球繞太陽運(yùn)動(dòng)，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(dāng)月球阻擋陽光照射地域時(shí),就發(fā)生口食：當(dāng)?shù)厍蜃钃?/p>

陽光照射月球時(shí),則發(fā)生月食。但是,月球?qū)Φ乩憝h(huán)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(xué)家們或認(rèn)為月球與地球具有相同的起源，或認(rèn)為是地球的引力俘獲了月球使之進(jìn)入現(xiàn)在的軌■道，或主張?jiān)虑蛟堑厍?/p>

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

所宣揚(yáng)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(jīng)有一個(gè)很長的時(shí)期，人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，一切天體都繞地球運(yùn)行。直到1543年，哥白尼的《天體運(yùn)行論》發(fā)

表，“日心學(xué)說”創(chuàng)立，這個(gè)錯(cuò)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(gè)小點(diǎn),?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(wǎng)形軌道繞太陽運(yùn)行.太陽處在橢例的焦點(diǎn)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(gè)位置稱為近日點(diǎn)。7月初離太陽最遠(yuǎn)，距離約為152l0X10~4km,這個(gè)位置則稱遠(yuǎn)日點(diǎn)。日地平均距離為14960Xl(T4km,

此數(shù)字被確定為一個(gè)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(zhì)交換保持著密切的聯(lián)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(dāng)于燃燒4000X10'4t煤所產(chǎn)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(dòng)力，推動(dòng)/地球表層的幾乎全部自然地理過程,使地理環(huán)境得以形成和有序發(fā)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(fù)原子,兩者經(jīng)碰撞成為臭氧。正是這個(gè)臭氧層作為“遮光板”，阻擋了99%的紫外光

達(dá)到地面,從而維護(hù)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(xiàn)代通信成為可能。人類社會(huì)

最重要的能源水能、風(fēng)能、煤和石油，或由太陽能直接轉(zhuǎn)化而成，或經(jīng)過有機(jī)體長期枳累和化不化過程轉(zhuǎn)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(duì)地域磁暴、極光及大氣分子的離子

化等都產(chǎn)生影響。每年約有l(wèi)oooxioNt隕石和宇宙塵降落到地球表面，成為地球質(zhì)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(zhì)點(diǎn)和熱量逸散到宇宙空間.由于太陽活動(dòng)水平、地磁變化和太陽宇宙線耶件，地球周圍空間3?4個(gè)地

球半徑范圍內(nèi),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(xiàn)潮汐,就更為人們所熟悉了.

§第二節(jié)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(nèi)容，即人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的個(gè)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?nèi)フJ(rèn)識(shí)地球的形狀和大小,但人類認(rèn)識(shí)地球形狀和大小的歷史過程卻相當(dāng)復(fù)雜，并且始終充滿了唯物論和

唯心論的斗爭。

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

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

的半球：古希臘人認(rèn)為大地是由?條大洋河(RiverofOcean)環(huán)繞的陰盾；古俄羅斯人認(rèn)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(rèn)為這個(gè)方形大地是從西北向東南傾斜的。

隨著生產(chǎn)力、科學(xué)技術(shù)和航海交通的發(fā)展，人類的活動(dòng)范囤逐漸擴(kuò)大，視野日益開闊，大地的球形觀念也隨之形成。在西

方，畢達(dá)哥拉斯學(xué)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(xué)者亞里士多鐫，在我國，早在公元前

2000年就出現(xiàn)過大地球形的傳說，而第一個(gè)明確主張大地球形的則是東漢時(shí)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?！?/p>

但是,只是在經(jīng)歷/15世紀(jì)末和16世紀(jì)初的地理大發(fā)現(xiàn)之后，尤其是環(huán)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(jià)地理大發(fā)現(xiàn)的豐功偉績，認(rèn)為這才是真正發(fā)現(xiàn)了地球。從“非球”到“球形”，是人類認(rèn)識(shí)

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(gè)近似觀念。19世紀(jì)以來，人們進(jìn)一步知道了地球是一個(gè)赤道突出、

兩極扁平的橢球體；20世紀(jì)末葉，有些人認(rèn)為地球?qū)嶋H上是個(gè)“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(zhǔn)面。所以，通常所說的地球形狀就

是大地水準(zhǔn)面的形狀。

人類早就掌握了大地球形的簡單證據(jù)。例如，一個(gè)人沿南北方向旅行時(shí)，發(fā)現(xiàn)熟悉的星星在地平線上的高度不斷變化，一

些星出現(xiàn)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(shí)，出現(xiàn)在月球表面的

地影總呈圓形：U出前和日落后天空中出現(xiàn)喀百光等。后來,科學(xué)的發(fā)展提供了更豐富的證據(jù),人們的認(rèn)識(shí)也隨之不斷深化.

精密測量結(jié)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(shí)了地球不是正球體，而是一個(gè)兩極比

較扁平、赤道部分相對(duì)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(yīng)于前者的圓半徑，比相應(yīng)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(jì)莫a=一

測定地球扁率的工作早在18世紀(jì)就己開始.19世紀(jì)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(xié)會(huì)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(shù)據(jù).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(wèi)星出現(xiàn)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(lián)合會(huì)決議采用人造地球衛(wèi)星提供的最新數(shù)據(jù)。桶球體的有關(guān)數(shù)據(jù)如表1-3所示。

表1-3橢球體的有關(guān)數(shù)據(jù)

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(lián)合會(huì)（1971）637816063567551/298.25

在太陽系的8個(gè)行星中，地球的扁率是相當(dāng)小的?；鹦?、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(shí)地反映了地球的形狀，但是橢球體曲面與大地水準(zhǔn)面仍然有一些微小的差異。大地水準(zhǔn)面以

海平面為基準(zhǔn)，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(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)不規(guī)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(zhǔn)面，且以兩極的偏離幅度最大（圖14）。

圖I-4地球的形狀

（據(jù)Jocoby）

虛緩代表蛹球體.實(shí)線表示地球?qū)嶋H形狀

人造衛(wèi)星提供的信息使人們獲得了對(duì)大地水準(zhǔn)面的嶄新認(rèn)識(shí)。長期以來，人們把大洋表面看做一個(gè)平緩的、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)橢

球面,其實(shí)地球洋面上至少各有三個(gè)較大的隆起區(qū)和拗陷區(qū)"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(qū)和加利福尼亞以西海面,分別凹進(jìn)112.64m和56m.

這些拗陷區(qū)直柱都在3005000km同