全球环境变化地球系统科学

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1、宇宙环境系统宇宙与天体一、宇宙与天体人类对宇宙的不断探索！20世纪20年代，哈勃发现红移和蓝移现象膨胀宇宙三种形态：开宇宙、闭宇宙和临界宇宙人类的有限观测:150亿光年；宇宙中的天体：物质的存在形式（类星体、脉冲星、恒星、星云、行星、卫星、星际物质，以及黑洞等宇宙的特性宇宙的物质性（基本粒子（微子））宇宙天体结构的系统性宇宙的运动性（宇宙膨胀、天体运动，星体内部运动等）宇宙形成大爆炸理论150亿年前？90－100亿年前太阳、太阳系太阳的半径约70×104KM；是地球的109倍，太阳体积约1.4×1018KM3,是地球的130万倍。太阳的物质组成：H(78.4%),HE(19.8

2、%),其次为C,N,O和其他金属等。太阳的能量：太阳辐射，仅1/20亿为地球接受。E=mc24H+-----He4+2e++2v+r(2)太阳的大气结构太阳－炽热的气体火球内部稠密气体：中心区（核反应区）、辐射区、对流区外部稀薄气体：光球：太阳黑子、光斑；色球：耀斑、日饵；日冕：太阳风（3）太阳活动对地球的影响！地球环境系统地球环境的演化地球的年龄:地壳年龄约46亿，地球约50－70亿年地球的演化:固体圈层的形成和演化大气圈、水圈的形成和演化生物圈的形成和演化地质历史：地质年代表（表1－3－1）地球的结构一、地球的内部结构地壳：大洋6KM，大陆35KM,总平均16KM.康拉德面

3、把地壳上下分为硅铝层（不连续）和硅镁层地幔：莫霍面和古登堡面之间。地核：外核、过渡层和内核二、地球的外部结构地球的运动A、地球的自转自西向东，逆时针旋转（北极）恒星日、太阳日和太阴日地球自转速度：角速度和线速度，周期性变化（3－4月最慢，8月最快）B、地球自转的意义产生两极和赤道；形成昼夜变更；形成地方时；使水平运动的物体偏向产生潮汐摩擦阻力造成地球整体自转同局部运动的差异C、地球的公转恒星年和回归年（春分点）地球公转轨道－接近圆的椭圆；近日点、远日点，平均1.496×108KM（天文单位）黄道面－地球公转轨道面；黄赤交角（23。26‘）岁差（少公转59“.29）D、地球公转的

4、意义太阳直射点的周年变化（南北回归线）正午太阳高度的变化昼夜长短的变化（当地地理纬度和太阳直射点位置有关）四季和五带的划分参考书目：时间简史－从大爆炸到黑洞（史蒂芬霍金著，许明贤、吴忠朝译）地球－我们输不起的实验室（斯蒂芬.施奈德著）地球系统科学－－全球环境变化研究人类－环境系统－－永恒的主题人类－环境系统的演化生态圈、生物圈、智慧圈和人类圈人类研究地球环境研究的推动因素作为行星的地球用于实际利益的科学新的推动因素？全球环境变化（人类活动作用）作为行星的地球用于实际利益的科学全球环境变化地球系统科学：三个推动因素全球观点的出现过去几十年中三大重大发展向我们揭示：地球是各部分相

5、互作用的综合（整体）系统。对这一系统的研究应当超越学科界限。第一、很多传统学科自身的成熟性，促进了对于各学科间基本联系和相互依赖的认识。（海洋学、大气科学、地质学、生物学）第二、我们可以从空间对地球进行全球性的、大尺度的观察。地球科学研究必不可少的手段。同时，从空间观察地球还排除了国家政治界限，促进了地球上人类具有共同命运这一意识的形成，极大推进了目前全球环境变化的国际合作研究。第三、人类活动－人口、技术、经济的－－在导致全球环境变化中的作用日益增大。传统学科的成熟性，从空间对地球进行全球观察以及人类活动在全球变化中日益增长的作用促进了地球系统科学的发展。当今地球环境研究的新目

6、标：通过描述地球系统各部分及其相互作用的演化、运行，以及在所有时间尺度范围内将会怎样继续演化等，获得对整个地球环境系统的科学认识。在所有时间尺度上认识地球环境的演化。面临的挑战：发展预报未来几十年到百年内将发生的、由自然和人类活动引起的全球环境变化的能力。现在是采取行动的时候科学知识的成熟新技术的出现高度的世界性的政治意识和利益的形成科学家国际性努力的结果地球系统科学－－研究全球环境变化的新方法A：20世纪的地球科学研究工作回顾1905通过横越大西洋无线电传播揭示了电离层的存在1906对地球年龄进行了放射性年代测定1915提出大陆漂移假说：有证据但无机理1920创立冰期的米兰

7、柯维奇理论1930创立大气臭氧层的第一个综合性理论1948开始了数值天气预报1957国际地球物理年（IGY）开始和空间时代的开端1958探险l号发现范艾伦（VanAllen）辐射带1958开始对大气二氧化碳进行长期测量1959出版精确的北大西洋海底图1960首次获得地球的卫星影象60年代岩石圈板块结构和大陆漂移机制得到公认1971通过月球、岩石年龄测定确认地球一月球系统的年龄为45亿年1972发射用于进行陆面观测的1号陆地卫星70年代确认催化循环可导致平流层臭氧层破坏1977在海洋扩张中心地