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我们老说地球的结构特征,地球的结构特征就是圈层结构,分为内部圈层和外部圈层两大部分。
地球的内部圈层结构
地球的内部结构,无法直接观察。科学家主要通过对地震波的研究来了解地球的内部结构。地震波有纵波(P波)和横波(S波)之分。纵波的传播速度较快,可以通过固体、液体和气体传播;横波的传播速度较慢,只能通过固体传播。纵波和横波的传播速度,都随着所通过物质的性质而变化。当然这部分知识还可以用于解释地震的形成过程,等到《自然灾害》时我们再聊。
从地球内部地震波曲线图上,可以看出地震波在一定深度发生突然变化。这种波速突然变化的面叫不连续面。地球内部有两个不连续面:一个在大陆地面下平均33千米处,在这个不连续面下,横波和纵波的速度都明显增加,这个不连续面叫莫霍界面,1903年克罗地亚学者莫霍维奇发现,因此得名;另一个在地下约2900千米处,在这里纵波的传播速度突然下降,横波完全消失,这个面叫古登堡界面,1013年德国学者古登堡发现。以这两个界面为界,地球内部被划分为地壳、地幔和地核三个圈层。这一部分我一般直接画张示意图,边画边讲效果最好。
(一)地壳
地壳是地球表面一层由固体岩石组成的坚硬外壳,位于莫霍界面以外。地壳厚薄不一,海洋地壳薄,一般为5~10千米;大陆地壳厚,平均厚度为39~41千米,有高大山脉的地方地壳会更厚,最厚达70千米。
(二)地慢
地幔从莫霍界面直至2900千米深处的古登堡界面,占地球总体积的80%。根据地震波波速的变化,以1000千米深处为界,地幔分为上地幔和下地幔。上地馒的上部存在一个软流层,温度很高,岩石部分熔融,能缓慢流动。软流层是岩浆的主要发源地,地球板块的运动与之相关。
软流层的发现对于人类认识地球内部是具有里程碑的意义。它为地壳运动提供物理上的可能。魏格纳他老人家应该是最欣慰的。终于大家明白了地壳是在运动的。
上地馒顶部与地壳都由坚硬的岩石组成,合称岩石圈。这是这一节内容里最重要的地理概念,特别需要说明一点的是,地壳运动实际上就是岩石圈在软流层上运动,动力主要来自于软流层里岩浆的运动。
(三)地核
地核主要由铁和镍等金属组成,厚度约3400多千米。根据地震波的变化,可将地核分为外核和内核两层。外核是熔融状态的金属物质,外核液态物质的运动形成了地球的磁场。内核是一个密度极大的固体金属球,超强的压力将铁原子和镍原子紧紧挤压在一起。所以有人要问,在地球上最大的金属球在哪里?它就在地球内部,就是内核。
地球的外部圈层结构
地球的外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等。大气圈和水圈部分后面要一一详细介绍,就不用细讲了。
大气圈是由气体和悬浮物质组成的复杂系统,它的主要成分是氮气和氧气。大气圈笼罩着地球,使得地球上的温度变化和缓,同时提供了生物生存所必需的氧气。大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象,与人类息息相关。
水圈是地表和近地表的各种形态水体的总称,其主体是海洋,还包括陆地上的河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等。水是最活跃的自然环境要素之一,在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用,是人类和其他生物生存和发展所不可或缺的。
生物圈是地球表层生物的总称。地球生物的活动和影响范围虽然涉及大气圈、水圈和岩石圈,但多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈很薄的接触带中(地面以上100米到水面以下200米)。生物从环境中获取物质和能量,同时也在促进太阳能转化、改变大气圈和水圈组成、改造地表形态等方面起着重要作用。
提到生物圈,必须要说一下著名的生物圈2号,上个时间九十年代美国做的独立生存的实验,结果以失败告终。这个实验最大的成果就是证明地球生物圈的唯一性和不可复制性,需要人类好好的珍惜和保护。有人要问那生物圈1号呢?生物圈1号就是地球本身。
大气圈、水图、生物图与岩石圈相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。