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1、自然地理學,地理信息與旅游學院 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”形的認識卻曾經(jīng)歷了一個相當漫長的過程。,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,護持神毗瑟拿化身為大海龜，海龜?shù)挠矚け成险局鴰最^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，日月繞山運行，當日投入山后，就呈現(xiàn)黑暗之夜。,活動：
2、你能提出哪些現(xiàn)象說明地球是個球體呢？,站得高看得遠 由遠駛近的船只，總是先看見船的桅桿，再看到船身。當人們觀看一艘駛離港口的大船時，可以看到它漸漸地消失在水平線下。 月食時地球的影子 坐飛機旅行所見 北方和南方的星座高度不同 ,站得高看得多,假設地球是平的，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,# 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,探究活動,,,探究活動：,# 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：
3、 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,公元前6世紀，古希臘幾何學家畢達哥拉斯(Pythagoras)認為只有圓形的才是完美的,提出了大地是球形的概念.,兩世紀后,亞里斯多德(Aristotle)觀察月食時，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,作了進一步論證，支持這一學說,稱為地圓說。第一次科學地論證了地球是個球體。,月 食,,月食現(xiàn)象:,,張衡認為：“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
4、,,麥哲倫海峽,麥哲倫船隊從西班牙出發(fā)環(huán)繞地球航行,,麥哲倫的船隊成功地進行了環(huán)球航行，首次環(huán)球航行的成功，在實踐上第一次證實了大地是球形的，第一次證實了全球海洋是一個整體。這使地理學發(fā)生了一場真正的革命。,大,又一世紀后,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。 這是人類第一次用數(shù)學推理的方法證明大地為球形。,地球是球形這個概念的出現(xiàn)，可上溯到公元前五、六世紀。當時，希臘的畢達哥拉斯學派的哲學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)月食時月球上地影是一個圓，第一次科學地論證了地球是個球體。中國早在戰(zhàn)國時期，哲學家
5、惠施已提出地球是球形的看法，第一個明確主張的是張衡。 公元前三世紀，古希臘的地理學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)： 地球并不是一個正球體，而是一個極半徑略短、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,赤道半徑與兩極半徑之差：21千米 橢球體最大半徑在赤道上； 由于地球兩
6、極扁平，那里地面曲率 比赤道地面曲率小,,,,,,,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
7、國 海福特（Hayford） 1910 6378388 1：297.0 1942年國際第一個推薦值 克拉索夫斯基 1940 6378245 1：298.3 蘇聯(lián) 1967年大地坐標系 1967 6378160 1：298.247 1971年國際第二個推薦值 1975年大地坐標系 1975 6378140 1：298.257 1975年國際第三個推薦值 1980年大地坐標系 1979 6378137 1：298.257 1979年國際第四個推薦值,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
8、對地球重新定位。目前新出版的地圖使用GRS1980。,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，即大地水準面。,橢球體的曲面與大地水準面的差異,大地水準面以海平面為基準，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，大地水準面實際是一個不規(guī)則的起伏表面。,橢球體的曲面與大地水準面的差異,從通過兩極、垂直于赤道的斷面看，呈梨形地球,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”；北極有點放尖，像個“梨蒂”；南極有點凹進去，像個“梨臍”，整個地球像個梨形的旋轉(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
9、的赤道直徑比其他方向要長427m.,,南極凹進24m,北極高出14m,從赤道到60S之間高出基準面，而自赤道至45N之間又低于基準面。,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。 不同緯度太陽高度角不同，熱量差異 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 自然現(xiàn)象的地帶性分異,,黃赤交角,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 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然范圍變大。 寒帶是指極圈至極點之間，黃赤變大后極圈緯度就變小，極
10、圈至極點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。,,如果黃赤交角擴大，那么熱帶的范圍就擴大，同樣極圈為90黃赤交角 。 那么極圈范圍為90N（90黃赤交角）=黃赤交角也隨之擴大，所以決定因素在黃赤交角，黃赤交角擴大，熱帶擴大，極圈擴大，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/cm3 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
11、希臘里157.5m）,7度12分,計算得出地球連長25200希臘里，約折合為39375公里。,考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115，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確性。,其他測量,公元723年，我國唐代天文學家一行（張遂），曾指導測量隊，在河南省黃河南北的平原地帶也進行了一次大規(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，科學家們還可通過測量人造衛(wèi)星軌道，
12、將更精確地測定地球的大小。 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,英國科學家卡文迪西 (Cavendish, 17311810) 在1798年實驗成功把地球的質(zhì)量給量出來 。 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 ？ 萬有引力，可以用以下公式計算：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6.6710的負11次方單位 Nm2 /kg2。為英國科學家 卡文迪許西通過扭秤實驗測得。,衛(wèi)星大地測量學,衛(wèi)星大地測量學是指研究利用人造地球衛(wèi)星進行地面點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、雷達測高儀、重力梯度儀和衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星的測量系統(tǒng)等。 衛(wèi)星大地測量在原理上分為幾何法和動力法。 研究發(fā)現(xiàn)地球半徑存在年變化（a）,第二節(jié)題目,1.大地水準面 2.理解地球形狀和大小及其帶來的意義?,
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