地球的形状和大小PPT课件.ppt

1、自然地理学地理信息与旅游学院地理信息与旅游学院王岽王岽-mail：Tel:13855065215 Physical Geography地球的地球的形状形状地球的形状，顾名思义，地球的形状，顾名思义，是是“球球 ”形的。形的。不过，对于不过，对于“球球”形的形的认识却曾经历了一个相认识却曾经历了一个相当漫长的过程。当漫长的过程。第二节第二节 地球的形状和大小地球的形状和大小地球的自然表面地球的自然表面 我国春秋时期，我国春秋时期，“天圆地方说天圆地方说”（盖天说）。（盖天说）。东汉张衡，浑天仪东汉张衡，浑天仪大地是球体。大地是球体。天圆地方天如斗笠 地如覆盘 护持神毗瑟拿护持神毗瑟拿化身为大海龟

2、海化身为大海龟，海龟的硬壳背上站着龟的硬壳背上站着几头大象，大象驮几头大象，大象驮着半圆形的大地，着半圆形的大地，大象动一动便引起大象动一动便引起地震。海龟又站在地震。海龟又站在作为水的象征的眼作为水的象征的眼镜蛇身上。半圆形镜蛇身上。半圆形的大地中央须弥山的大地中央须弥山耸峙，日月绕山运耸峙，日月绕山运行，当日投入山后，行，当日投入山后，就呈现黑暗之夜。就呈现黑暗之夜。活动：你能提出哪些现象活动：你能提出哪些现象说明地球是个球体呢？说明地球是个球体呢？o站得高看得远站得高看得远o由远驶近的船只，总是先看见船的桅杆，再看到船身。当人们由远驶近的船只，总是先看见船的桅杆，再看到船身。当人们观看

3、一艘驶离港口的大船时，可以看到它渐渐地消失在水平线观看一艘驶离港口的大船时，可以看到它渐渐地消失在水平线下。下。o月食时地球的影子月食时地球的影子o坐飞机旅行所见坐飞机旅行所见o北方和南方的星座高度不同北方和南方的星座高度不同o站得高看得多o假设地球是平的，会发生怎样的情况呢？船去桅杆最后消失，船来桅杆最先出现，如站得再高一些，刚刚消失的桅杆又看到了，站得高，看得远#在篮球表面和木板表面上移动的铅笔，其长度和铅笔头 位置的变化有什么不同？为什么会这样？ABCD探究活动#注意观察铅笔的长度和铅笔头位置的变化。ABCD现象：从A到B：从C到D：观察不到铅笔头、长度变短仍观察到铅笔头，长度不变o公元

4、前公元前6 6世纪，古希腊几何学家毕达哥世纪，古希腊几何学家毕达哥拉斯拉斯(Pythagoras)(Pythagoras)认为只有圆形的才认为只有圆形的才是完美的是完美的,提出了大地是球形的概念提出了大地是球形的概念.两世纪后两世纪后,亚里斯多德亚里斯多德(Aristotle)(Aristotle)观察月食时，观察月食时，发现地球在月球上的投影是圆弧形，推断地球发现地球在月球上的投影是圆弧形，推断地球的形状为球形。他还结合许多日常生活中的现的形状为球形。他还结合许多日常生活中的现象象,作了进一步论证，支持这一学说作了进一步论证，支持这一学说,称为地圆称为地圆说。说。第一次科学地论证了地球是个球

5、体。第一次科学地论证了地球是个球体。月 食月食现象月食现象:太阳太阳月球月球地球地球 张衡认为：张衡认为：“浑天如鸡浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地子。天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹里有水，天之包地，犹壳之裹黄壳之裹黄。”1519-1522年（葡）麦哲伦好望角麦哲伦海峡麦哲伦船队从西班牙出发环绕地球航行麦哲伦船队从西班牙出发环绕地球航行,麦哲伦的船队成功地进行了环球航行，首次环球航行的成功，在实践上第一次证实了大地是球形的，第一次证实了全球海洋是一个整体。这使地理学发生了一场真正的革命。大大o又一世纪后又一世纪后

6、亚历山大的亚历山大的埃埃拉托斯特尼拉托斯特尼(Eratosthenes)(Eratosthenes)采用在两采用在两地观测日影的办法，首次地观测日影的办法，首次推算出地球子午圈的周长。推算出地球子午圈的周长。o这是人类第一次用数学推这是人类第一次用数学推理的方法证明大地为球形。理的方法证明大地为球形。地球是球形这个概念的出现，可上地球是球形这个概念的出现，可上溯到公元前五、六世纪。当时，希腊的溯到公元前五、六世纪。当时，希腊的毕达哥拉斯毕达哥拉斯学派的哲学家只是从球形最学派的哲学家只是从球形最美的观念出发产生这一概念的。美的观念出发产生这一概念的。亚里士亚里士多德多德根据月食时月球上地影是一

7、个圆，根据月食时月球上地影是一个圆，第一次科学地论证了地球是个球体。中第一次科学地论证了地球是个球体。中国早在战国时期，哲学家惠施已提出地国早在战国时期，哲学家惠施已提出地球是球形的看法，第一个明确主张的是球是球形的看法，第一个明确主张的是张衡张衡。公元前三世纪，古希腊的地理学家公元前三世纪，古希腊的地理学家埃拉埃拉托斯特尼托斯特尼成功地用三角测量法测量了阿成功地用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长。斯旺和亚历山大城之间的子午线长。一一 地球的形状及地理意义地球的形状及地理意义1、地球的形状、地球的形状 地球的自然表面并非光滑，珠穆朗地球的自然表面并非光滑，珠穆朗玛峰与马里亚纳海

8、沟之间的高差达近玛峰与马里亚纳海沟之间的高差达近20km。通过天文大地测量、地球重力测量、通过天文大地测量、地球重力测量、卫星大地测量等精密测量，发现：卫星大地测量等精密测量，发现：地球并不是一个正球体，而是一个地球并不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。地球的形状：两极稍扁、赤道略鼓的球体两极稍扁、赤道略鼓的球体赤道半径：赤道半径：6378千米千米两极半径：两极半径：6357千米千米赤道半径与两极半径之差：赤道半径与两极半径之差：赤道半径与两极半径之差：赤道半径与两极半径

9、之差：2121千米千米千米千米椭球体最大半径在赤道上；椭球体最大半径在赤道上；椭球体最大半径在赤道上；椭球体最大半径在赤道上；由于地球两极扁平，那里地面曲率由于地球两极扁平，那里地面曲率由于地球两极扁平，那里地面曲率由于地球两极扁平，那里地面曲率比赤道地面曲率小比赤道地面曲率小比赤道地面曲率小比赤道地面曲率小扁率扁率=a-b/a(表表1-3)地地球球的的扁扁率率 国际主要的椭球参数 椭球名称 年代 长半径/m 扁率 附注德兰勃（Delambre）1800 6375653 1：334.0 法国埃弗瑞斯（Everest）1830 6377276 1：300.801 法国贝塞尔（Bessel）184

10、1 6377397 1：299.152 英国克拉克（Clarke）1841 6378206 1：294.0978 英国克拉克（Clarke）1880 6378249 1：293.0459 英国海福特（Hayford）1910 6378388 1：297.0 1942年国际第一个推荐值克拉索夫斯基 1940 6378245 1：298.3 苏联1967年大地坐标系 1967 6378160 1：298.247 1971年国际第二个推荐值1975年大地坐标系 1975 6378140 1：298.257 1975年国际第三个推荐值1980年大地坐标系 1979 6378137 1：298.257

11、1979年国际第四个推荐值 我国在我国在1953年以前，使用年以前，使用海福特海福特椭球体参数，椭球体参数，1953后后改用改用克拉索夫斯基克拉索夫斯基椭球体参数。椭球体参数。1978年开始，我国决定在年开始，我国决定在西安对地球重新定位。目前新出版的地图使用西安对地球重新定位。目前新出版的地图使用GRS1980。而大地测而大地测量中所谓量中所谓的地球，的地球，是指一种是指一种以平均平以平均平面表示的面表示的平滑封闭平滑封闭曲面，即曲面，即大地水准大地水准面。面。椭球体的曲面与大地水准面的差异椭球体的曲面与大地水准面的差异o大地水准面以海平面为基准，在大陆部分，它大地水准面以海平面为基准，在大

12、陆部分，它因重力减小而上升，在海洋部分又因重力增大因重力减小而上升，在海洋部分又因重力增大而下降。所以，大地水准面实际是一个不规则而下降。所以，大地水准面实际是一个不规则的起伏表面。的起伏表面。椭球体的曲面与大地水准面的差异椭球体的曲面与大地水准面的差异从通过两极、垂直于赤道的断面看，呈梨从通过两极、垂直于赤道的断面看，呈梨形地球形地球o看起来，地球形状像一只梨子：它的赤道部看起来，地球形状像一只梨子：它的赤道部分鼓起，是它的分鼓起，是它的“梨身梨身”；北极有点放尖，；北极有点放尖，像个像个“梨蒂梨蒂”；南极有点凹进去，像个；南极有点凹进去，像个“梨梨脐脐”，整个地球像个梨形的旋转体，因此人，

13、整个地球像个梨形的旋转体，因此人们称它为们称它为“梨形地球梨形地球”。沿赤道的断面看，也不是圆形，而是卵圆形，沿赤道的断面看，也不是圆形，而是卵圆形，长轴方向的赤道直径比其他方向要长长轴方向的赤道直径比其他方向要长427m.o南极凹进南极凹进24m,北极高出北极高出14m,从赤道到从赤道到60S之间高出基准面，而自赤道至之间高出基准面，而自赤道至45N之间又低于之间又低于基准面。基准面。2、地球形状的地理意义、地球形状的地理意义 由于地球是圆的，使太阳的正午高度角有由于地球是圆的，使太阳的正午高度角有规律的从南北纬规律的从南北纬23.5之间向两极减少。之间向两极减少。o 不同纬度太阳高度角不同

14、热量差异不同纬度太阳高度角不同，热量差异o 黄赤交角的存在，正午太阳高度角随纬向分黄赤交角的存在，正午太阳高度角随纬向分异，季节发生变化异，季节发生变化o 自然现象的地带性分异自然现象的地带性分异黄黄赤赤交交角角o黄赤交角的度数大小与回归线的度数相等黄赤交角的度数大小与回归线的度数相等,与极与极圈的度数互为余角。圈的度数互为余角。即南、北极圈度数即南、北极圈度数=90黄赤交角黄赤交角 o黄赤变大就意味着回归线度数变大，回归线度黄赤变大就意味着回归线度数变大，回归线度数变大后，回归线之间的数变大后，回归线之间的热带当然范围变大。热带当然范围变大。寒带是指极圈至极点之间，黄赤变大后寒带是指极圈至

15、极点之间，黄赤变大后极圈纬极圈纬度就变小度就变小，极圈至极点之间的范围也就变大了，极圈至极点之间的范围也就变大了，所以所以寒带变大寒带变大。因此，热带寒带范围随黄赤大小而变，温带相因此，热带寒带范围随黄赤大小而变，温带相反。反。o如果黄赤交角扩大，那么热带的范围就扩大，如果黄赤交角扩大，那么热带的范围就扩大，同样极圈为同样极圈为90黄赤交角黄赤交角。o那么极圈范围为那么极圈范围为90N（90黄赤交角）黄赤交角）=黄赤交角也随之扩大，所以决定因素在黄黄赤交角也随之扩大，所以决定因素在黄赤交角，黄赤交角扩大，热带扩大，赤交角，黄赤交角扩大，热带扩大，极圈扩极圈扩大大，温带缩小。，温带缩小。二二 地

16、球大小及地理意义地球大小及地理意义1 1、大小大小赤道半径赤道半径 6378.14km极半径极半径 6356.755km平均半径平均半径 6371.11km赤道周长赤道周长 40076.604km质量质量5.976*1024 kg平均密度平均密度5.515 gm/cm3平均日距平均日距149,600,000 km 埃拉托色尼测定地球的周长埃拉托色尼测定地球的周长5K希腊里（注希腊里（注:1希希腊里腊里157.5m）7度度12分分计算得出地计算得出地球连长球连长25200希腊希腊里，约折合里，约折合为为39375公公里。里。考虑了地势起伏和道考虑了地势起伏和道路弯曲等因素，对资路弯曲等因素，对资

17、料提供的里程数据，料提供的里程数据，平均减去了平均减去了115，来加以订正，来加以订正，修订后修订后为为39360公里公里这样就这样就大大提高了地图的精大大提高了地图的精度和资料的准确性。度和资料的准确性。其他测量o公元公元723年，我国唐代天文学家一行（张遂），曾指导测量队，年，我国唐代天文学家一行（张遂），曾指导测量队，在河南省黄河南北的平原地带也进行了一次大规模的测地工作，在河南省黄河南北的平原地带也进行了一次大规模的测地工作，测得纬度一度的距离为唐制测得纬度一度的距离为唐制351里里50步。此距离与现代理论算步。此距离与现代理论算出的仅差出的仅差20.7公里。堪称为是世界上最早的地球纬

18、度一度弧长公里。堪称为是世界上最早的地球纬度一度弧长的测量。的测量。随着科学技术的发展，人类的测地方法日臻完善。在现代，除随着科学技术的发展，人类的测地方法日臻完善。在现代，除用大地测量方法外，科学家们还可通过测量人造卫星轨道，将用大地测量方法外，科学家们还可通过测量人造卫星轨道，将更精确地测定地球的大小。更精确地测定地球的大小。o从从1980年起，国际上所采用的地球大小参考数值（如赤道半年起，国际上所采用的地球大小参考数值（如赤道半径值为径值为6378137米，地球扁率为米，地球扁率为1/298.257），就是通过），就是通过大地测量、人造卫星测量等互相配合，而取得的地球大小精确大地测量、人

19、造卫星测量等互相配合，而取得的地球大小精确值。值。地球质量质量o英国科学家卡文迪西英国科学家卡文迪西(Cavendish,17311810)在在1798年实验成功把地球的质年实验成功把地球的质量给量出来量给量出来。o地球的半径已知，体积可求，若知道地球的密度，地球的半径已知，体积可求，若知道地球的密度，利用利用质量密度质量密度体积体积，就可以算出地球的质，就可以算出地球的质量量？o万有引力，可以用以下公式计算：万有引力，可以用以下公式计算：F=GmM/r2,即即 万有引力等于引力常量乘以两万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代

20、表代表引力常量，其值约为引力常量，其值约为6.6710的负的负11次方单位次方单位 Nm2/kg2。为英国科学家。为英国科学家 卡文迪许西通过扭卡文迪许西通过扭秤实验测得。秤实验测得。卫星大地测量学卫星大地测量学o卫星大地测量学是指研究利用人造地球卫星进行地卫星大地测量学是指研究利用人造地球卫星进行地面点定位以及测定地球形状、大小和地球重力场的面点定位以及测定地球形状、大小和地球重力场的理论和方法的学科。用于大地测量的卫星有些装有理论和方法的学科。用于大地测量的卫星有些装有各种仪器，如闪光灯、无线电发射机、雷达测高仪、各种仪器，如闪光灯、无线电发射机、雷达测高仪、重力梯度仪和卫星跟踪卫星的测量系统等。重力梯度仪和卫星跟踪卫星的测量系统等。o卫星大地测量在原理上分为几何法和动力法。卫星大地测量在原理上分为几何法和动力法。o研究发现地球半径存在年变化（研究发现地球半径存在年变化（a）http:/ 吸引大气，形成大气圈吸引大气，形成大气圈 保温，减小温差保温，减小温差 减小紫外辐射，保护地球生物减小紫外辐射，保护地球生物第二节题目第二节题目1.大地水准面大地水准面2.理解地球形状和大小及其带来的理解地球形状和大小及其带来的意义意义?