环境地学-2地球环境系统.ppt
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1、2-地球环境系统,1,2 地球环境系统目录,2.1 地球环境系统的外围空间太阳系2.2 地球-月球系统及其运动2.3 地球环境系统及其演化2.4 地球环境系统中的物质和能量2.5 地球环境系统与人类社会的相互关系2.6 思考题与个案分析,2-地球环境系统,2,2.1 地球环境系统的外围空间太阳系,2.1.1 太阳系概况,太阳系是由恒星太阳、行星及其卫星、小行星、矮行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。太阳是太阳系的中心天体,占太阳系总质量的99.86%,其他天体都在太阳的引力作用下绕其公转。,2-地球环境系统,3,按照2006年在布拉格召开的国际天文学联合会(IAU)新的定义,太阳系中
2、共计有八大行星,按距太阳远近排列依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,按照最新的行星定义,原来的行星冥王星被降级为矮行星。,2-地球环境系统,4,图2-1 太阳系组成结构示意图(冥王星被降级为矮行星),2-地球环境系统,5,2.1.2 太阳的物质组成和结构,太阳是一个炽热的气体球,在广阔的恒星世界中,太阳是一颗中等质量的壮年星。根据天文观测得知,日地平均距离为1.496 108 km,太阳的平均半径为6.69 105 km,是地球赤道半径的109倍;太阳体积约为地球体积的130104倍。,2-地球环境系统,6,太阳常数是指在日地平均距离处,地球大气层顶垂直太阳光束方向的单位
3、面积、单位时间所接受到的太阳辐射能。据20世纪60年代的测量结果,太阳常数为1373 W/m2,据此推算的太阳表面平均温度为6000 K。,2-地球环境系统,7,太阳大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层。,太阳的X射线图像 太阳的可见光图像,2-地球环境系统,8,太阳黑子是指光球上经常可以看到许多黑色斑点,是光球表面剧烈旋涡状气流形成的局部强磁场区域,是光球活动的重要标志。太阳黑子在光球表面的大小、多少、位置和形态等时刻都在变化,其变化对地球环境系统变化具有重要的影响。,2-地球环境系统,9,2.1.2 行星及其运动 人类经过千百年的探索,到16世纪著名天文学家哥白尼建立了日心学说,随后人
4、们才逐渐认识到:地球是绕太阳公转的行星之一,而包括地球在内的八大行星则构成了一个围绕太阳运动的行星系。,2-地球环境系统,10,八大行星可归为三类:类地行星,包括水星、金星、地球、火星等体积和质量都较小,密度大,卫星少的行星;巨行星,包括木星、土星,其特征是体积和质量大,密度小,卫星多;远日行星,包括天王星、海王星,其特征介于前两者之间。,2-地球环境系统,11,八大行星都在接近同一平面的近圆形的椭圆轨道上,朝同一方向绕太阳公转,即行星的轨道运动具有共面性、近圆性和同向性,只有水星稍有偏离。太阳的自转方向也与行星的公转方向相同。,2-地球环境系统,12,行星围绕太阳的运动,都遵循开普勒三大定律
5、:行星沿椭圆轨道运动,太阳位于椭圆的一个焦点上;在行星绕太阳运动的过程中,它的向径(行星与太阳的连线)在单位时间所扫过的面积相等;行星公转周期T的平方与行星轨道长半径的立方成正比。,2-地球环境系统,13,2-地球环境系统,14,行星围绕太阳公转的运动状态可以用以下5个轨道参数来描述:轨道长半径a和短半径b 轨道偏心率e 轨道倾角i 升交点黄经 近日点角距,2-地球环境系统,15,图2-4 行星公转轨道要素示意图,2-地球环境系统,16,根据2006年国际天文学联合会的新定义,同样具有足够质量、呈圆球形,但不能清除其轨道附近其他物体的天体被称为“矮行星”。冥王星被降级为一颗矮行星。,2-地球环
6、境系统,17,小行星是指主要分布于火星和木星轨道之间,围绕太阳旋转的为数众多的小天体。大多数小行星的体积都很小,是形状不规则的石块或碎屑物质。目前已登记在册和编了号的小行星已超过8000颗。,2-地球环境系统,18,彗星是绕太阳运行的一种微小天体,是由冰冻着的各种杂质、尘埃组成云雾状的斑点。彗星的质量很小,大的彗星的质量约为1020 kg,即不及地球质量的1/104;小彗星的质量不到1012kg,不及月球质量的1/(100108)。,2-地球环境系统,19,2.2 地球-月球系统及其运动,月球概况 地球是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序为太阳系的第三颗行星。地球有一个天然卫星月球,二
7、者组成一个天体系统地月系统。,2-地球环境系统,20,月球直径约为3476 km,是地球的3/11;月球体积只有地球的1/49,月球质量约为7.351019 t,约为地球质量的1/81,可见,月球平均密度为3.341g/cm3,约为地球平均密度的60.5%。月球表面的重力加速度为1.622m/s2,相当于地球表面重力加速度的1/6。,2-地球环境系统,21,月球围绕地球公转的轨道是一个椭圆,地球位于椭圆的一个焦点上,月球绕地球公转方向与地球绕太阳公转的方向相同,即由西向东转。月球轨道的偏心率(e)为0.054 9,近地点平均距离为363 300 km,远地点平均距离为405 500 km。,2
8、-地球环境系统,22,图2-5 地球与月球运动图解,2-地球环境系统,23,月食和日食是特殊的天象,也是短暂而无明显危害的自然现象,它们的发生都与月球、地球、太阳三者的相对运动密切相关。,2-地球环境系统,24,图2-6 日蚀过程示意图,2-地球环境系统,25,图2-7 2007年8月28日的月全食的全过程,2-地球环境系统,26,图2-8 月蚀过程示意图,2-地球环境系统,27,2.2.2 地球自转,地球自转就是地球绕其本身轴线做的旋转运动。其自转运动的方向在北半球来看呈现逆时针方向,也就是自西向东。太阳从东方升起也正是由于地球向这个方向自转的结果。,2-地球环境系统,28,图2-9 恒星日
9、与太阳日的比较图(E表示地球,F表示恒星),2-地球环境系统,29,地球自转使地球表面对称地出现两个线速度和角速度都为零的点,它们被分别称为南极点和北极点,两者的连线就是地轴。经过南北两个极点并与地表相交的大圆,称为经线圈;所有的经线圈都被南北极点等分为两个相对的半圆,称为经线。,2-地球环境系统,30,地球的自转使得地球表面不同区域都能周期性地接受太阳辐射,从而缓和了地球表面环境变化的时空梯度,为生物生存创造了适宜的气压、温度、湿度等气候条件;地球自转对沿海地区潮汐涨落具有重要的阻尼与缓和作用;地转偏向力对地球环境系统中的物质运动有重要的影响。,2-地球环境系统,31,2.2.3 地球公转,
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