《地球的形狀和大小》PPT課件

自 然 地 理 學(xué)地 理 信 息 與 旅 游 學(xué) 院王 崠 -mail： Tel:13855065215 Physical Geography 地 球 的 形 狀 地 球 的 形 狀 ， 顧 名 思 義 ，是 “ 球 ” 形 的 。不 過 ， 對 于 “ 球 ” 形 的認(rèn) 識 卻 曾 經(jīng) 歷 了 一 個(gè) 相當(dāng) 漫 長 的 過 程 。第 二 節(jié) 地 球 的 形 狀 和 大 小 地 球 的 自 然 表 面 我 國 春 秋 時(shí) 期 ， “ 天 圓 地 方 說 ” （ 蓋 天 說 ） 。 東 漢 張 衡 ， 渾 天 儀 大 地 是 球 體 。 天 圓 地 方 天 如 斗 笠 地 如 覆 盤 護(hù) 持 神 毗 瑟 拿化 身 為 大 海 龜 ， 海龜 的 硬 殼 背 上 站 著幾 頭 大 象 ， 大 象 馱著 半 圓 形 的 大 地 ，大 象 動 一 動 便 引 起地 震 。 海 龜 又 站 在作 為 水 的 象 征 的 眼鏡 蛇 身 上 。 半 圓 形的 大 地 中 央 須 彌 山聳 峙 ， 日 月 繞 山 運(yùn)行 ， 當(dāng) 日 投 入 山 后 ，就 呈 現(xiàn) 黑 暗 之 夜 。 活 動 ： 你 能 提 出 哪 些 現(xiàn) 象說 明 地 球 是 個(gè) 球 體 呢 ？o 站 得 高 看 得 遠(yuǎn)o 由 遠(yuǎn) 駛 近 的 船 只 ， 總 是 先 看 見 船 的 桅 桿 ， 再 看 到 船 身 。 當(dāng) 人 們觀 看 一 艘 駛 離 港 口 的 大 船 時(shí) ， 可 以 看 到 它 漸 漸 地 消 失 在 水 平 線下 。o 月 食 時(shí) 地 球 的 影 子o 坐 飛 機(jī) 旅 行 所 見o 北 方 和 南 方 的 星 座 高 度 不 同o 站 得 高 看 得 多 o 假 設(shè) 地 球 是 平的 ， 會 發(fā) 生 怎樣 的 情 況 呢 ？ 船 去 桅 桿 最 后 消 失 ， 船來 桅 桿 最 先 出 現(xiàn) ， 如 站得 再 高 一 些 ， 剛 剛 消 失的 桅 桿 又 看 到 了 ， 站 得高 ， 看 得 遠(yuǎn) # 在 籃 球 表 面 和 木 板 表 面 上 移 動 的 鉛 筆 ， 其 長 度 和 鉛 筆 頭 位 置 的 變 化 有 什 么 不 同 ？ 為 什 么 會 這 樣 ？A B C D # 注 意 觀 察 鉛 筆 的 長 度 和 鉛 筆 頭 位 置 的 變 化 。A B C D 現(xiàn) 象 ： 從 A到 B： 從 C到 D： 觀 察 不 到 鉛 筆 頭 、 長度 變 短仍 觀 察 到 鉛 筆 頭 ， 長 度 不 變 o 公 元 前 6世 紀(jì) ， 古 希 臘 幾 何 學(xué) 家 畢 達(dá) 哥拉 斯 (Pythagoras)認(rèn) 為 只 有 圓 形 的 才 是完 美 的 ,提 出 了 大 地 是 球 形 的 概 念 . 兩 世 紀(jì) 后 ,亞 里 斯 多 德 (Aristotle)觀 察 月 食 時(shí) ， 發(fā)現(xiàn) 地 球 在 月 球 上 的 投 影 是 圓 弧 形 ， 推 斷 地 球 的形 狀 為 球 形 。 他 還 結(jié) 合 許 多 日 常 生 活 中 的 現(xiàn) 象 ,作 了 進(jìn) 一 步 論 證 ， 支 持 這 一 學(xué) 說 ,稱 為 地 圓 說 。第 一 次 科 學(xué) 地 論 證 了 地 球 是 個(gè) 球 體 。 月 食 月 食 現(xiàn) 象 :太 陽 月 球地 球 張 衡 認(rèn) 為 ： “ 渾 天 如 雞子 。 天 體 圓 如 彈 丸 ， 地如 雞 子 中 黃 ， 孤 居 于 天內(nèi) ， 天 大 而 地 小 。 天 表里 有 水 ， 天 之 包 地 ， 猶殼 之 裹 黃 。 ” 1519-1522年（ 葡 ） 麥 哲 倫好 望 角 麥 哲 倫 海 峽 麥 哲 倫 船 隊(duì) 從 西 班 牙 出 發(fā) 環(huán) 繞 地 球 航 行 , 麥 哲 倫 的 船 隊(duì) 成 功 地 進(jìn) 行 了 環(huán) 球 航 行 ， 首次 環(huán) 球 航 行 的 成 功 ， 在 實(shí) 踐 上 第 一 次 證 實(shí)了 大 地 是 球 形 的 ， 第 一 次 證 實(shí) 了 全 球 海 洋是 一 個(gè) 整 體 。 這 使 地 理 學(xué) 發(fā) 生 了 一 場 真 正的 革 命 。 大 o 又 一 世 紀(jì) 后 ,亞 歷 山 大 的 埃拉 托 斯 特 尼 (Eratosthenes)采用 在 兩 地 觀 測 日 影 的 辦 法 ，首 次 推 算 出 地 球 子 午 圈 的周 長 。 o 這 是 人 類 第 一 次 用 數(shù) 學(xué) 推理 的 方 法 證 明 大 地 為 球 形 。 地 球 是 球 形 這 個(gè) 概 念 的 出 現(xiàn) ， 可 上溯 到 公 元 前 五 、 六 世 紀(jì) 。 當(dāng) 時(shí) ， 希 臘 的畢 達(dá) 哥 拉 斯 學(xué) 派 的 哲 學(xué) 家 只 是 從 球 形 最美 的 觀 念 出 發(fā) 產(chǎn) 生 這 一 概 念 的 。 亞 里 士多 德 根 據(jù) 月 食 時(shí) 月 球 上 地 影 是 一 個(gè) 圓 ，第 一 次 科 學(xué) 地 論 證 了 地 球 是 個(gè) 球 體 。 中國 早 在 戰(zhàn) 國 時(shí) 期 ， 哲 學(xué) 家 惠 施 已 提 出 地球 是 球 形 的 看 法 ， 第 一 個(gè) 明 確 主 張 的 是張 衡 。 公 元 前 三 世 紀(jì) ， 古 希 臘 的 地 理 學(xué) 家 埃 拉托 斯 特 尼 成 功 地 用 三 角 測 量 法 測 量 了 阿斯 旺 和 亞 歷 山 大 城 之 間 的 子 午 線 長 。 一 地 球 的 形 狀 及 地 理 意 義 1、 地 球 的 形 狀 地 球 的 自 然 表 面 并 非 光 滑 ， 珠 穆 朗瑪 峰 與 馬 里 亞 納 海 溝 之 間 的 高 差 達(dá) 近20km。 通 過 天 文 大 地 測 量 、 地 球 重 力 測 量 、衛(wèi) 星 大 地 測 量 等 精 密 測 量 ， 發(fā) 現(xiàn) ： 地 球 并 不 是 一 個(gè) 正 球 體 ， 而 是 一 個(gè)極 半 徑 略 短 、 赤 道 半 徑 略 長 ， 北 極 略 突出 、 南 極 略 扁 平 ， 近 于 梨 形 的 橢 球 體 。 地 球 的 形 狀 ：兩極稍扁、赤道略鼓的球體赤 道 半 徑 ： 6378千 米兩 極 半 徑 ： 6357千 米 扁 率 =a-b/a(表 1-3)地球的扁率 國 際 主 要 的 橢 球 參 數(shù) 橢 球 名 稱 年 代 長 半 徑 /m 扁 率 附 注德 蘭 勃 （ Delambre） 1800 6375653 1： 334.0 法 國埃 弗 瑞 斯 （ Everest） 1830 6377276 1： 300.801 法 國貝 塞 爾 （ Bessel） 1841 6377397 1： 299.152 英 國克 拉 克 （ Clarke） 1841 6378206 1： 294.0978 英 國克 拉 克 （ Clarke） 1880 6378249 1： 293.0459 英 國海 福 特 （ Hayford） 1910 6378388 1： 297.0 1942年 國 際 第 一 個(gè) 推 薦 值克 拉 索 夫 斯 基 1940 6378245 1： 298.3 蘇 聯(lián)1967年 大 地 坐 標(biāo) 系 1967 6378160 1： 298.247 1971年 國 際 第 二 個(gè) 推 薦 值1975年 大 地 坐 標(biāo) 系 1975 6378140 1： 298.257 1975年 國 際 第 三 個(gè) 推 薦 值1980年 大 地 坐 標(biāo) 系 1979 6378137 1： 298.257 1979年 國 際 第 四 個(gè) 推 薦 值 我 國 在 1953年 以 前 ， 使 用 海 福 特 橢 球 體 參 數(shù) ， 1953后改 用 克 拉 索 夫 斯 基 橢 球 體 參 數(shù) 。 1978年 開 始 ， 我 國 決 定 在西 安 對 地 球 重 新 定 位 。 目 前 新 出 版 的 地 圖 使 用 G RS1980。 而 大 地 測量 中 所 謂的 地 球 ，是 指 一 種以 平 均 平面 表 示 的平 滑 封 閉曲 面 ， 即大 地 水 準(zhǔn)面 。橢 球 體 的 曲 面 與 大 地 水 準(zhǔn) 面 的 差 異 o 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 下 降 。 所 以 ， 大 地 水 準(zhǔn) 面 實(shí) 際 是 一 個(gè) 不 規(guī) 則的 起 伏 表 面 。橢 球 體 的 曲 面 與 大 地 水 準(zhǔn) 面 的 差 異 從 通 過 兩 極 、 垂 直 于 赤 道 的 斷 面 看 ， 呈 梨形 地 球o 看 起 來 ， 地 球 形 狀 像 一 只 梨 子 ： 它 的 赤 道 部分 鼓 起 ， 是 它 的 “ 梨 身 ” ； 北 極 有 點(diǎn) 放 尖 ，像 個(gè) “ 梨 蒂 ” ； 南 極 有 點(diǎn) 凹 進(jìn) 去 ， 像 個(gè) “ 梨臍 ” ， 整 個(gè) 地 球 像 個(gè) 梨 形 的 旋 轉(zhuǎn) 體 ， 因 此 人們 稱 它 為 “ 梨 形 地 球 ” 。沿 赤 道 的 斷 面 看 ， 也 不 是 圓 形 ， 而 是 卵 圓 形 ，長 軸 方 向 的 赤 道 直 徑 比 其 他 方 向 要 長 427m. o 南 極 凹 進(jìn) 24m,北 極 高 出 14m,從 赤 道 到 60S之 間 高 出 基 準(zhǔn) 面 ， 而 自 赤 道 至 45N之 間 又 低 于基 準(zhǔn) 面 。 2、 地 球 形 狀 的 地 理 意 義 由 于 地 球 是 圓 的 ， 使 太 陽 的 正 午 高 度 角 有規(guī) 律 的 從 南 北 緯 23.5 之 間 向 兩 極 減 少 。o 不 同 緯 度 太 陽 高 度 角 不 同 ， 熱 量 差 異o 黃 赤 交 角 的 存 在 ， 正 午 太 陽 高 度 角 隨 緯 向分 異 ， 季 節(jié) 發(fā) 生 變 化o 自 然 現(xiàn) 象 的 地 帶 性 分 異 黃赤交角 o 黃 赤 交 角 的 度 數(shù) 大 小 與 回 歸 線 的 度 數(shù) 相 等 ,與 極圈 的 度 數(shù) 互 為 余 角 。 即 南 、 北 極 圈 度 數(shù) =90 黃 赤 交 角 o 黃 赤 變 大 就 意 味 著 回 歸 線 度 數(shù) 變 大 ， 回 歸 線 度數(shù) 變 大 后 ， 回 歸 線 之 間 的 熱 帶 當(dāng) 然 范 圍 變 大 。 寒 帶 是 指 極 圈 至 極 點(diǎn) 之 間 ， 黃 赤 變 大 后 極 圈 緯度 就 變 小 ， 極 圈 至 極 點(diǎn) 之 間 的 范 圍 也 就 變 大 了 ，所 以 寒 帶 變 大 。 因 此 ， 熱 帶 寒 帶 范 圍 隨 黃 赤 大 小 而 變 ， 溫 帶 相反 。 o 如 果 黃 赤 交 角 擴(kuò) 大 ， 那 么 熱 帶 的 范 圍 就 擴(kuò) 大 ，同 樣 極 圈 為 90 黃 赤 交 角 。o 那 么 極 圈 范 圍 為 90 N（ 90 黃 赤 交角 ） =黃 赤 交 角 也 隨 之 擴(kuò) 大 ， 所 以 決 定 因 素在 黃 赤 交 角 ， 黃 赤 交 角 擴(kuò) 大 ， 熱 帶 擴(kuò) 大 ， 極圈 擴(kuò) 大 ， 溫 帶 縮 小 。 二 地 球 大 小 及 地 理 意 義1、 大 小赤 道 半 徑 6378.14km極 半 徑 6356.755km平 均 半 徑 6371.11km赤 道 周 長 40076.604km質(zhì) 量 5.976*1024 kg平 均 密 度 5.515 gm/cm 3平 均 日 距 149,600,000 km 埃拉托色尼測定地球的周長5K希 臘 里 （ 注 :1希臘 里 157.5m）7度 12分計(jì) 算 得 出 地球 連 長25200希 臘里 ， 約 折 合為 39375公里 ?？?慮 了 地 勢 起 伏 和道 路 彎 曲 等 因 素 ，對 資 料 提 供 的 里 程數(shù) 據(jù) ， 平 均 減 去 了 1 15， 來 加 以 訂 正 ，修 訂 后 為 39360公 里這 樣 就 大 大 提 高 了地 圖 的 精 度 和 資 料的 準(zhǔn) 確 性 。 其 他 測 量o 公 元 723年 ， 我 國 唐 代 天 文 學(xué) 家 一 行 （ 張 遂 ） ， 曾 指 導(dǎo) 測 量 隊(duì) ，在 河 南 省 黃 河 南 北 的 平 原 地 帶 也 進(jìn) 行 了 一 次 大 規(guī) 模 的 測 地 工 作 ，測 得 緯 度 一 度 的 距 離 為 唐 制 351里 50步 。 此 距 離 與 現(xiàn) 代 理 論算 出 的 僅 差 20.7公 里 。 堪 稱 為 是 世 界 上 最 早 的 地 球 緯 度 一 度弧 長 的 測 量 。 隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 人 類 的 測 地 方 法 日 臻 完 善 。 在 現(xiàn) 代 ， 除用 大 地 測 量 方 法 外 ， 科 學(xué) 家 們 還 可 通 過 測 量 人 造 衛(wèi) 星 軌 道 ， 將更 精 確 地 測 定 地 球 的 大 小 。o 從 1980年 起 ， 國 際 上 所 采 用 的 地 球 大 小 參 考 數(shù) 值 （ 如 赤 道 半徑 值 為 6378137米 ， 地 球 扁 率 為 1/298.257） ， 就 是 通 過大 地 測 量 、 人 造 衛(wèi) 星 測 量 等 互 相 配 合 ， 而 取 得 的 地 球 大 小 精 確值 。 地 球 質(zhì) 量o 英 國 科 學(xué) 家 卡 文 迪 西 (Cavendish, 17311810) 在 1798年 實(shí) 驗(yàn) 成 功 把 地 球 的 質(zhì)量 給 量 出 來 。o 地 球 的 半 徑 已 知 ， 體 積 可 求 ， 若 知 道 地 球 的 密 度 ，利 用 質(zhì) 量 密 度 體 積 ， 就 可 以 算 出 地 球 的 質(zhì)量 ？o 萬 有 引 力 ， 可 以 用 以 下 公 式 計(jì) 算 ：F=GmM/r2,即 萬 有 引 力 等 于 引 力 常 量 乘 以 兩物 體 質(zhì) 量 的 乘 積 除 以 它 們 距 離 的 平 方 。 其 中 G代 表引 力 常 量 ， 其 值 約 為 6.67 10的 負(fù) 11次 方 單 位 Nm2 /kg2。 為 英 國 科 學(xué) 家 卡 文 迪 許 西 通 過 扭秤 實(shí) 驗(yàn) 測 得 。 衛(wèi) 星 大 地 測 量 學(xué)o 衛(wèi) 星 大 地 測 量 學(xué) 是 指 研 究 利 用 人 造 地 球 衛(wèi) 星 進(jìn) 行 地面 點(diǎn) 定 位 以 及 測 定 地 球 形 狀 、 大 小 和 地 球 重 力 場 的理 論 和 方 法 的 學(xué) 科 。 用 于 大 地 測 量 的 衛(wèi) 星 有 些 裝 有各 種 儀 器 ， 如 閃 光 燈 、 無 線 電 發(fā) 射 機(jī) 、 雷 達(dá) 測 高 儀 、重 力 梯 度 儀 和 衛(wèi) 星 跟 蹤 衛(wèi) 星 的 測 量 系 統(tǒng) 等 。o 衛(wèi) 星 大 地 測 量 在 原 理 上 分 為 幾 何 法 和 動 力 法 。 o 研 究 發(fā) 現(xiàn) 地 球 半 徑 存 在 年 變 化 （ a）http:/ 2.地 理 意 義 吸 引 大 氣 ， 形 成 大 氣 圈 保 溫 ， 減 小 溫 差 減 小 紫 外 輻 射 ， 保 護(hù) 地 球 生 物 第 二 節(jié) 題 目1.大 地 水 準(zhǔn) 面2.理 解 地 球 形 狀 和 大 小 及 其 帶 來 的意 義 ?