第三篇地 球 與 宇 宙

PAGEPAGE62第三篇地球與宇宙第１章地球概貌與物質(zhì)組成１－１地球概貌地球的形狀球形及其形成機制我們所居住的大地是球形的，所以才把它叫做地球。這是地球和宇宙中所有其他較大星球在面貌上的共同特征。地球和其他星球為什么都呈球形？它們的形成機制是什么？這是學(xué)生在學(xué)習(xí)這一課時常常提出來的疑問。這個問題比較復(fù)雜，簡略地說，主要是由于這類天體都具有較大的質(zhì)量和自引力，在其形成和演化過程中都有一個融熔過程和不停地自轉(zhuǎn)運動等一些因素共同作用的結(jié)果。原始認識由于地球是一個巨大球體，人們在同一時間內(nèi)只能看到它的一小部分，這樣，大地給人的感覺好像是平的?；谶@種認識，人們就容易產(chǎn)生“天圓如張蓋，地方如棋局”的“天圓地方”的錯誤觀念，而球形的概念卻不易形成。這是人類對地球形狀的原始認識。第一次飛躍由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人的活動范圍不斷擴大，發(fā)現(xiàn)許多事實都說明大地不是平的，地球是球形的。這些事實是：●地平線的形狀呈圓形。它的可見半徑隨觀測者的升高而增加，升得越高看得越遠?！裥薪奈矬w從地平線之下逐漸升現(xiàn)，遠離的物體從地平線之上逐漸隱沒?！裨率硶r月面上的地影邊緣呈圓弧形。特別是麥哲倫環(huán)球航行一周的事實，更證明大地是個球形的。這種從“平的”到“圓的”是人類對地球形狀認識的第一次飛躍。第二次飛躍因為人的認識總是不斷發(fā)展的。到１７世紀中葉以后，從實踐中又發(fā)現(xiàn)下列一些事實：●人們經(jīng)精確測定得出，地球赤道半徑為６３７８．２千米，極半徑為６３５６．８千米，兩者相差約２１千米?！裢晃矬w，在兩極最重，在赤道最輕。根據(jù)計算，１０００克重的物體，由赤道帶到兩極，要加重５．２克。類似上述事實也不少，這都充分說明地球不是一個正球體，而是一個赤道隆起、兩極扁平的橢球體。這種從“球形”到“橢球形”是人類對地球形狀認識的第二次飛躍。第三次飛躍近些年來，通過人造衛(wèi)星對地球形狀和大小的更精確的測定，發(fā)現(xiàn)地球赤道并不是一個正圓，赤道最大半徑和最小半徑相差２６５米，而且地球北極比幾何圓突起１５．２４米，而南極比幾何圓凹下３０米。這樣，地球的形狀則是一個不規(guī)則的橢球體。這種從“橢球體”到“不規(guī)則橢球體”是人類對地球形狀認識的第三次飛躍，也是人類對地球形狀的最新認識。但是，這種差值和由于高山深谷所造成的地面起伏，與巨大的地球半徑相比，都是微不足道的，所以從空中觀看，地球仍是一個圓球形。地球的模型———地球儀人們仿照地球的形狀，按一定比例把它縮小制成的地球模型就是地球儀。地球儀的表現(xiàn)形式不同，常見的有平面的、立體的和網(wǎng)狀的，各有各的用途。盡管地球儀的表現(xiàn)形式不一，但它們都具有地軸、兩極、赤道、經(jīng)線和經(jīng)度、緯線和緯度等作為球面坐標的基本要素。地軸·兩極·赤道地球總是繞著自己的軸不停地旋轉(zhuǎn)著。我們把地球自轉(zhuǎn)的軸叫做地軸。這個軸是假想的，其實在地球內(nèi)部根本就沒有一個具體的軸存在。地軸同地球表面相交的兩點叫做兩極。其中對著北極星的一端是地球北極，另一端是地球南極。在地球儀上，距南、北兩極相等的大圓圈叫做赤道。它把地球劃分為南、北兩個半球。經(jīng)線和經(jīng)度在地球儀上連接南、北兩極的線，叫做經(jīng)線，也叫子午線。經(jīng)線指示南北方向，所有經(jīng)線都等長，并匯集南、北兩極。兩條正相對的經(jīng)線形成一個經(jīng)線圈，也叫子午圈。經(jīng)線是表示經(jīng)度的線。某一地點的經(jīng)度就是該地點的經(jīng)線平面與本初子午面的夾角。國際上規(guī)定，把通過英國倫敦格林尼治天文臺原址的那一條經(jīng)線定為０°經(jīng)線，也叫本初子午線。從０°經(jīng)線算起，向東、西各分做１８０°，以東的１８０°叫做東經(jīng)，以西的１８０°叫做西經(jīng)。東、西經(jīng)１８０°同在一條經(jīng)線上，那就是１８０°經(jīng)線。西經(jīng)２０°和東經(jīng)１６０°的經(jīng)線圈把地球劃分為東西兩個半球。緯線和緯度在地球儀上，同赤道平行的線叫做緯線。緯線指示東西方向，并且都自成圓圈，稱為緯線圈。最大的緯線圈是赤道，全長約４萬千米。越往兩極，緯線圈越小，到了兩極，緯線圈就縮成一點了。緯線是表示緯度的線。某一地點的緯度，就是該地點的鉛垂線與赤道面所夾的角度。緯度從赤道算起，把赤道定為０°，由赤道向南、北兩極各分做９０°。赤道以北的叫做北緯，赤道以南的叫南緯。北緯９０°就是北極，南緯９０°就是南極。根據(jù)緯度大小的不同，把緯度分成低緯（０°～３０°）、中緯（３０°～６０°）和高緯（６０°～９０°）。經(jīng)緯網(wǎng)經(jīng)線和緯線相互交織所構(gòu)成的網(wǎng)格叫做經(jīng)緯網(wǎng)。反映這種網(wǎng)格的地球儀叫做經(jīng)緯網(wǎng)地球儀。經(jīng)緯網(wǎng)是地球儀和地圖的骨架，利用它可以確定地球上任何一個地點的準確位置。例如，我國首都北京，位于北緯３９°５７′，東經(jīng)１１６°２８′。又如，船舶在茫茫的大海中航行，它無論到了什么地方，都可以利用經(jīng)緯網(wǎng)來確定所在位置，萬一失事，人們可火速前往營救。地球內(nèi)部構(gòu)造地球的內(nèi)部是由地殼、地幔和地核幾個圈層構(gòu)成的。熾熱的巖漿就產(chǎn)生在地殼下部和地幔的頂部。地殼地殼是地球表面的一個薄層，是由堅硬的巖石組成的。它的厚度在大陸上為３０～７０千米，在洋底只有５～１５千米。地幔地幔位于地殼和地核之間，所以又叫中間層。它的厚度約有２８００多千米，是一個厚層。這里溫度高，壓力大，能通過地震波（橫波），是固態(tài)的。但這種在高溫高壓條件下的過熱固態(tài)物質(zhì)，只要壓力減輕就會流動。再加上這里放射物質(zhì)的熱力作用，在地殼下部和地幔頂部就形成一個軟流層，一般認為它可能就是巖漿源地。巖漿的溫度很高，熾熱的巖漿噴出地表，就是火山爆發(fā)了。地核地核是地球的核心。它是一個巨大的核，半徑約有３０００多千米。通過地震波得知，地核分為內(nèi)核和外核兩部分，外核是液態(tài)的，內(nèi)核是固態(tài)的。一般認為，地核是由鐵鎳構(gòu)成的金屬核。教學(xué)建議●讓學(xué)生觀看從月球上拍攝的地球照片，以這種最先進的方法了解地球的形狀。●讓學(xué)生觀看地形地球儀或兩半球地形圖，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察分析，說出地球上水陸分布特點：水陸分布不均，大洲和大洋大小不等，大陸多呈三角形，隔海相望的兩岸輪廓多呈凹凸對應(yīng)之勢（特別是大西洋兩岸最為典型）?！駥W(xué)習(xí)人類對地球形狀的認識歷史時，教師要引導(dǎo)學(xué)生很好地認識人類對地球形狀認識的三次飛躍，以形成科學(xué)不斷發(fā)展的觀點。●教師要動手制作一個經(jīng)緯網(wǎng)地球儀和一個立體剖面地球儀，用以說明地球坐標和地球內(nèi)部構(gòu)造，同時，讓學(xué)生用廢舊乒乓球在其上畫出經(jīng)線、緯線、赤道和兩極，以建立經(jīng)緯網(wǎng)概念。１－２地球上的巖石和土壤巖石是由礦物構(gòu)成的，礦物又是由元素構(gòu)成的，巖石、礦物和元素都是地殼的組成物質(zhì)，而且是相互聯(lián)系、密不可分的，所以，在學(xué)習(xí)巖石之前，首先應(yīng)該了解組成地殼的元素和礦物。地殼中的元素和礦物組成地殼的元素到目前已發(fā)現(xiàn)９０多種組成地殼的化學(xué)元素。人們采用化學(xué)分析方法分析了大量的巖石，按照它們重量的百分比，計算出組成地殼的主要化學(xué)元素是：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀和鎂。這８種元素一共占地殼總重量的９７％以上。其中氧約占一半，硅約占１４，鋁約占１１２。這三種元素共占地殼總重量的８０％以上，所以氧、硅、鋁是組成地殼的三大元素，因而在地殼中有大量的氧化物和硅鋁巖類。組成地殼的礦物地殼中的化學(xué)元素常常結(jié)合成化合物或單質(zhì)，這種由數(shù)種或一種構(gòu)成的化合物或單質(zhì)就是礦物。例如，金剛石和石墨就是一種元素組成的，黃鐵礦和赤鐵礦則是由兩種元素組成的，而且，絕大多數(shù)礦物都是由兩種或兩種以上的元素組成的，以一種元素構(gòu)成的礦物并不多見。礦物在地球上的分布十分廣泛，幾乎到處可見。例如，人類吃的鹽、做鉛筆心的石墨、制玻璃的石英、煉鐵用的鐵礦石等等，都是礦物。地球上的巖石巖石是由一種或幾種礦物組成的，如花崗巖是由長石、石英、云母組成的，石灰?guī)r主要是由方解石組成的。巖石按其成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。巖漿巖巖漿巖是由地下的熾熱巖漿上升侵入到地殼中或噴出地表，因溫度降低逐漸冷卻而形成的。巖漿侵入到地殼中逐漸冷卻而形成的巖漿巖叫做侵入巖，如著名的花崗巖。巖漿噴出地表逐漸冷卻而形成的巖漿巖叫做噴出巖，如玄武巖、浮石等。巖漿巖多呈塊狀，沒有層理，這是這種巖石的基本特點。沉積巖沉積巖有的是由原來的各種巖石經(jīng)過風(fēng)化、侵蝕、搬運和沉積逐漸形成的，有的是生物死亡后由生物遺骸堆積而成的。組成沉積巖的礫、砂、土和生物遺骸等物質(zhì)，開始是疏散的，后來經(jīng)過長期的硬結(jié)成巖作用，礫石變成了礫巖，沙子變成了砂巖，黏土變成了頁巖等等。沉積巖大多具有明顯層理，呈層狀。在沉積巖層中常常含有當(dāng)時生存的生物遺體（骨骼、貝殼、枝葉）或遺跡（足跡、蟲穴），后來形成了化石?；怯涗浀厍蜓葑儦v史的“見證人”，是研究地球歷史的寶貴資料。變質(zhì)巖變質(zhì)巖是由原來深埋地下的巖漿巖或沉積巖在高溫、高壓條件下改變了原來的巖石性質(zhì)和面貌而形成的。例如，砂巖經(jīng)過變質(zhì)作用形成石英巖，石灰?guī)r變成了大理巖，花崗巖變成了片麻巖。由于變質(zhì)巖是在強大壓力下形成的，所以多呈板狀和片狀。巖石不僅是良好的建筑材料，而且有的巖石也是礦產(chǎn)，如石灰?guī)r，它不僅是建筑石材，也是制造水泥的工業(yè)原料?？梢姡瑤r石在生產(chǎn)建設(shè)中具有重要價值。此外，不容忽視的是：巖石還能治病，具有藥用價值。據(jù)查，在《本草綱目》中記載可以入藥的巖石和礦物竟有２１７種之多。地球上的土壤土壤的物質(zhì)組成土壤是陸地表面具有一定肥力、能夠生長植物的疏松表層。它是由礦物質(zhì)、有機質(zhì)、水分和空氣四種物質(zhì)組成的。礦物質(zhì)即成土母質(zhì)，是由巖石風(fēng)化物形成砂粒、粉砂和細小黏粒的固體顆粒，在土壤組成物質(zhì)中所占比重最大，是土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦物質(zhì)分解后，能把其中的磷、鉀、鈣、鎂等一些養(yǎng)分元素釋放出來，供植物生長需要。因此，礦物質(zhì)是土壤礦物養(yǎng)分的主要來源。土壤有機質(zhì)多集中在土壤表層，顏色深暗，是由動植物殘體和施入土壤中有機肥料經(jīng)微生物分解而形成的，稱做腐殖質(zhì)。它在土壤中的含量雖然不高，卻是重要的有機養(yǎng)分，可以極大地提高土壤肥力，是衡量土壤肥力的重要標志。土壤水分叫做土壤溶液。它和土壤空氣都貯存在土壤孔隙中，兩者共計約占土壤體積的一半。它們是液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)，具有很大的流動性，而且兩者所占的比例隨外界條件的變化而此消彼長。土壤中水分增多時，空氣就減少，造成土中氧氣不足，影響植物生長；相反，則會造成水分和養(yǎng)分供應(yīng)不足，植物則會枯萎。所以，只有土壤中水分和空氣所占比例適度，才有利于植物生長。土壤的形成土壤是由巖石轉(zhuǎn)化而來的，其形成過程叫做成土過程。這一過程大致是：風(fēng)化巖石經(jīng)過風(fēng)化作用破碎，形成顆粒大小不一的砂子、粉砂和黏粒。這些風(fēng)化碎屑物，就是成土母質(zhì)。它表層疏松，具有蓄水性和透氣性，還有一些無機養(yǎng)分，這樣就使一些自養(yǎng)微生物和從空氣中能吸取氮素的微生物著生，這是成土過程的開始。微生物作用在微生物的作用下，成土母質(zhì)中有了一些有機養(yǎng)分，于是一些低等植物開始出現(xiàn)。在微生物和低等植物的作用下，成土母質(zhì)中的有機質(zhì)逐漸增加，肥力逐漸提高，進而形成原始土壤。植物作用原始土壤已經(jīng)初步具備組成土壤的各種物質(zhì)，能夠生長一些草本和木本植物。這樣，在高等植物的作用下，土壤中的有機質(zhì)進一步增多，于是形成可供耕耘的自然土壤———生土。熟化生土經(jīng)過人類開墾、耕作、施肥、灌溉，逐漸熟化，使生土變?yōu)槭焱?，熟土變?yōu)榉释?，成為穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的耕作土壤。從上述成土過程可見，成土母質(zhì)是形成土壤的物質(zhì)基礎(chǔ)，生物在成土過程中起主導(dǎo)作用，氣候和人類活動對土壤的形成和熟化也有重要影響。教學(xué)建議●將各種不同巖石混在一起，讓學(xué)生根據(jù)巖石的顏色、結(jié)構(gòu)、形狀、質(zhì)地等鑒別出哪些是巖漿巖，哪些是沉積巖，初步掌握鑒別這兩大主要巖類的能力，并能說出花崗巖、玄武巖、浮石、礫巖、砂巖、頁巖和大理巖幾種常見巖石的名稱。為此，教師應(yīng)盡可能多采集這幾種常見巖石標本，把它們陳列起來，學(xué)習(xí)時組織學(xué)生觀看。●讓學(xué)生觀看石英、云母、長石、金剛石、石墨、黃鐵礦、赤鐵礦等常見有用礦物標本。為此，教師平時要注意搜集，也要把它們陳列起來?！窨刹捎煤娓煞ńM織學(xué)生進行土壤有機質(zhì)和土壤水分的實驗。取來的新土烘干時發(fā)出的異味越濃，說明土壤有機質(zhì)含量越大；新土烘干后根據(jù)減輕的重量，即可了解土壤水分的含量。●讓學(xué)生調(diào)查當(dāng)?shù)貛r石、土壤被破壞的情況，提出保護巖石、土壤的措施，以培養(yǎng)學(xué)生對巖石、土壤的愛護，使他們對地球物質(zhì)充滿感激之情，增強其環(huán)境意識。

１－３地球上的水地球上有豐富的水，全球約有３４的面積被水覆蓋著，因此，地球有“水的行星”之稱。地球上的水主要是由海洋水和陸地水兩大部分組成的。海洋水海洋水的儲量約為１３３８００萬立方千米，占地球上水總儲量的９６．５３％，是地球上最重要的水體。海水的鹽度海水中溶解許多鹽類物質(zhì)，其中氯化鈉最多，占７０％，氯化鎂次之，占１４％，因此海水既咸又苦，這是海洋水的突出特點。海水中所含鹽類物質(zhì)很多，如果把全世界海水中鹽類物質(zhì)都分離出來，可以使全世界的陸面增高１５０米。人們把每１０００克海水中所含鹽類物質(zhì)的總量叫做鹽度，通常用‰表示。海水中平均鹽度為３５‰，但由于海水所處的自然環(huán)境不同，各個海域的鹽度高低也不一樣。海水鹽度的高低主要取決于降水量和蒸發(fā)量的大小，有無淡水河注入和流經(jīng)洋流的寒暖對鹽度高低也有一定影響。因此，如果某一海域降水量多，蒸發(fā)量小，河流注入多并有暖流經(jīng)過，其鹽度必低；反之，則鹽度必高。在赤道附近的洋面，降水豐沛，降水量大于蒸發(fā)量，所以鹽度低；而在南北回歸線附近的洋面，降水稀少，蒸發(fā)量大于降水量，所以鹽度高。這樣，大洋表面的鹽度分布規(guī)律是：從南北半球的副熱帶海域向低緯和高緯海域逐漸降低。世界上鹽度最高的海域是紅海，鹽度高達４０‰。這是因為紅海位于副熱帶高壓帶控制下，降水稀少，蒸發(fā)旺盛，幾乎沒有淡水河注入等因素造成的。世界鹽度最低的海域是波羅的海，鹽度只有１０‰。這是由于那里降水量大于蒸發(fā)量，并有大量的淡水河注入的結(jié)果。

圖３－９世界洋面鹽度的分布規(guī)律海水的鹽化海水中的鹽類是從哪里來的？對于這個問題，人們一般認為是河流在流經(jīng)過程中不斷地溶解巖石和土壤中的鹽類，當(dāng)這種河水注入海洋時，便把溶解的鹽類帶到海洋中，而使海水鹽化了。帶有鹽類的河水注入海洋后，海水不斷蒸發(fā)，鹽類便不斷地積累起來。這樣久而久之，海水就越來越咸了。這種說法叫做海水鹽化的外因說。它雖然已被大多數(shù)人所認同，但地球上有些大湖，如貝加爾湖，多年來承受著陸地鹽類物質(zhì)的注入，也沒有變咸。這一現(xiàn)象，對海水鹽化的外因說卻提出了挑戰(zhàn)。人們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，紅海、東非大裂谷以及我國新疆境內(nèi)的一些鹽湖的鹽分濃度都不是均勻分布的，而是集中分布在斷裂活動的部位。這表明鹽分可能是裂縫從地下涌上來的，是內(nèi)生的。但這種說法并未得到大多數(shù)人的贊同。陸地水陸地水按其空間分布的不同，可分為地表水和地下水。地表水按其形態(tài)的不同，又可分為液態(tài)水和固態(tài)水。液態(tài)水主要是河水和湖泊水，固態(tài)水即冰川。河水河水是流動在河槽中的動態(tài)水，通常稱為河流。河流多發(fā)源于高山或高原之上，注入湖泊或大海。河水的來源，叫做河流補給。河水最主要的補給是雨水，世界上絕大多數(shù)河流都以雨水補給為主，這種河流的水位和流量受降水的季節(jié)變化影響很大。在高山永久積雪地區(qū)，冰川融水是河流補給的主要形式。山地湖泊有的也成為河流源地，如我國的松花江就發(fā)源于長白山天池。地下水是河水補給的最穩(wěn)定來源，這種補給受外界影響很小。一條河流常常是多種水源補給的，單一補給的河流很少見。河流有的注入內(nèi)陸湖泊，有的注入大海。前者叫做內(nèi)流河，后者叫做外流河。河流按流經(jīng)地區(qū)的地形差異，可分為山地河流和平原河流。前者河道窄，河谷深，落差大，水流急，多瀑布、奇峰、怪石、蒼松、翠柏，美麗壯觀，景色宜人，多成為旅游勝地；而后者河道彎曲，河谷寬闊，地勢平坦，沃野千里，多成為重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，對人類生存有重要價值。湖泊水湖泊水是陸地表面天然蓄水洼地的水體，通稱湖水。湖水的化學(xué)成分有很大差異，有的湖水是淡水，而有的湖水是咸水。人們把湖水中含鹽量少于０．３％的叫做淡水湖；湖水含鹽量在０．３％～２．４７％的叫做半咸湖；含鹽量在２．４７％以上的稱為咸水湖。淡水湖中的水可以飲用，咸水湖水不能飲用。但咸水湖中的水含有豐富的鹽類物質(zhì)，如食鹽、鉀鹽、蘇打、天然堿等等。淡水湖既有河水注入，又有湖水流出，湖水有進有出，所以叫做排水湖。相反，咸水湖只有河水注入，卻沒有湖水流出，湖水有進無出，所以叫做非排水湖或內(nèi)陸湖。冰川水在高緯度和高山地區(qū)，氣候嚴寒，終年為冰雪所覆蓋。這些冰雪經(jīng)積壓和重新結(jié)晶形成冰川冰。冰川冰在壓力和重力作用下，沿山谷或坡面緩緩移動，就形成冰川，冰川融化后成為冰川水。冰川按其空間分布和特點可分為大陸冰川和山岳冰川兩種。大陸冰川主要分布在南極大陸和格陵蘭島。這種冰川面積大，冰層厚，呈盾狀，運動十分緩慢，每天只移動幾厘米。當(dāng)它進入海中就形成海上冰山，對航海造成很大威脅。山岳冰川主要分布在亞歐大陸的高山地區(qū)，我國的西南山地是世界著名的山岳冰川區(qū)。山岳冰川與大陸冰川不同，面積小，冰層薄，呈條帶狀，運動速度較大陸冰川稍快。冰川水是地球上淡水資源的主體，約占地球淡水資源總儲量的６８．７％，是地球上的“固體水庫”。它全部融化后世界洋面將上升６５米。冰川水對解決干旱地區(qū)的淡水短缺問題具有重要價值。地下水地下水是埋藏在地下土層和巖層空隙中的水體。它是由雨水下滲、砂隙水汽凝結(jié)和地下巖漿冷卻形成的。儲存地下水的土層、砂層和透水巖層叫做含水層或蓄水層。和含水層相反，由黏土和不透水巖層組成的地層叫做隔水層。地下水從含水層流出地表就成為泉，它可以形成河流的源地。通過打井，可把地下水取出，供生產(chǎn)和生活需用。水的循環(huán)自然界的水以各種不同方式，通過各個環(huán)節(jié)和過程，在大陸內(nèi)部、海上和海陸之間，日夜不停地進行著循環(huán)運動。水的這種運動，叫做水的循環(huán)。海陸間循環(huán)海陸間循環(huán)是海洋和陸地之間的水循環(huán)。這一循環(huán)的過程是：海面的水受熱蒸發(fā)成水汽后，上升到高空被風(fēng)輸送到陸地上空冷卻，形成降水。降落到地面的水形成地下和地表徑流，回歸海洋。這一循環(huán)的速度較快，河水平均每１６天就可以更新一次。這對促進水資源的更新和再生具有重要意義。海上循環(huán)海上循環(huán)是海面受熱，海水蒸發(fā)成水汽后，上升到高空冷卻凝結(jié)，形成降水，又降落到海面上。這一循環(huán)不與陸地發(fā)生聯(lián)系，所以叫做海上內(nèi)循環(huán)，簡稱海上循環(huán)。它是海水自行更新的一種循環(huán)運動。內(nèi)陸循環(huán)內(nèi)陸循環(huán)是發(fā)生在大陸內(nèi)部的水循環(huán)。這一循環(huán)的過程是：地面、水面受熱蒸發(fā)和植物蒸騰形成水汽上升到高空，冷卻凝結(jié)形成降水，仍降落在陸地之上，所以稱之為內(nèi)陸循環(huán)。它是陸地上的水自行更新的一種循環(huán)運動。因為內(nèi)陸的水量有限，所以這一循環(huán)的降水量很小。水的污染和保護珍貴的水資源地球上所有的水體，雖然都可以稱做水資源，但海水和咸水湖水都是咸的，不能直接為人類所利用，所以通常所說的水資源，是指淡水資源而言的。在淡水資源中，冰川和深層地下水也是難于利用的，因此狹義的水資源是指目前易于為人類利用的河水、淡水湖水和淺層地下水。這些水體只占淡水資源的０．３％，是極其珍貴的。水的污染僅有的珍貴水資源日益受到嚴重污染。工礦區(qū)排出的廢水、城鎮(zhèn)民用污水、農(nóng)田排出的含農(nóng)藥水，是造成水污染的主要污染源。天然水雖然有一定的自凈能力，少量的污染物在水中會被溶解、擴散、稀釋或發(fā)生沉淀，能降低污染濃度，水質(zhì)可能變好。但當(dāng)污染物過量，超過水的自凈能力時，水質(zhì)就會變壞，以致發(fā)黑、發(fā)臭，導(dǎo)致魚類死亡，甚至使水生生物滅絕。水的保護為了防止水污染，保護水資源，首先要嚴格控制工廠排放污水。排放污水的濃度必須符合國家規(guī)定的排放標準，超標排放的必須依法處理。要推廣在廠內(nèi)使廢水凈化的工藝技術(shù)，使廢水經(jīng)過處理達到用水標準后，再連續(xù)循環(huán)使用。這樣，可使有害物質(zhì)不致流入江河污染水資源。在大城市和工礦區(qū)，應(yīng)建造集中統(tǒng)一的大型污水處理廠，以接納工廠排出的廢水和民用污水，進行無害處理后，再排放到江河中去，以使水資源免受污染。教學(xué)建議●觀看地球儀或世界地形圖，讓學(xué)生了解地球上水的組成和分布，認識地球確實是一個“水的行星”?！窠M織學(xué)生調(diào)查當(dāng)?shù)厮Y源狀況，包括水資源的來源（河水、淡水湖水、地下水或冰雪融水）和供水情況（能否滿足生產(chǎn)和生活需要）等?！裼^看干旱地區(qū)龜裂的土地和枯黃莊稼的照片，并讓學(xué)生討論“如果沒有水，地球?qū)鯓拥摹?，以激發(fā)學(xué)生愛護水資源的環(huán)境意識?！裼^賞江、河、湖、沼、急流、瀑布等水域景觀照片，以培養(yǎng)學(xué)生熱愛大自然的情操，并通過觀賞這種自然美景對學(xué)生進行美育教育，陶冶孩子們的心靈。當(dāng)然，如果有條件帶領(lǐng)學(xué)生到大自然里親自看一看這種美景，教育效果會更好?！窠M織學(xué)生調(diào)查當(dāng)?shù)厮Y源的污染情況，主要包括污染源（廢水、垃圾、農(nóng)藥、清潔劑等）和被污染程度。這種活動應(yīng)在教師指導(dǎo)下，以學(xué)生科學(xué)活動小組的形式進行，并應(yīng)取得當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的指導(dǎo)和協(xié)助。最后應(yīng)把調(diào)查結(jié)果向有關(guān)部門匯報，并提出治理污水、保護水資源建議。這對培養(yǎng)學(xué)生愛水、節(jié)水的環(huán)境意識具有重要意義。１－４地球上的大氣大氣的組成和分層大氣的組成大氣是由氮、氧、二氧化碳、臭氧、水汽和固體雜質(zhì)等物質(zhì)組成的。氮占空氣體積的７８％，是組成生物體的基本成分。氧占２１％，是生命活動的必需物質(zhì)。二氧化碳是綠色植物進行光合作用的基本原料，還具有保溫作用。臭氧的含量雖然很少，但它是地球生命的保護傘，能使人類和生物免遭紫外線的傷害。水汽和固體雜質(zhì)是地球上成云致雨所必需的?？梢姡M成大氣的各種物質(zhì)與人類的關(guān)系都是非常密切的。大氣的垂直分層大氣的厚度約有３０００千米，包圍著地球，形成一個巨大圈層，它就是大氣圈。依據(jù)溫度、密度和大氣運動狀況，可把大氣圈劃分為對流層、平流層、中間層、熱層和外層五個圈層。其中近地面的對流層與人類關(guān)系最為密切，地球上的風(fēng)、云、雨、雪等天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層里。

圖３－１１大氣的垂直分層空氣存在的證明空氣雖然是由各種具體物質(zhì)組成的氣體，但這種氣體是無色、無味和透明的，是一種看不見、摸不著、嗅不到的氣體。這樣的氣體物質(zhì)怎樣證明它的客觀存在呢？證明空氣存在的事例有許多。例如，把“空”杯子口朝下壓入水中，如使杯子直立，就不往水面冒氣泡；如使杯子傾斜，就往水面冒氣泡。這證明杯子里有空氣存在。再如，先把干火柴放在塑料盒蓋內(nèi)，置于水槽的水面上，用玻璃杯扣于其上，緩緩把它往下壓到水底。然后再緩緩提起水杯，待塑料盒浮到水面后取出火柴，火柴沒有沾水，一劃就著。這說明杯子里有空氣占據(jù)著，水進不去，火柴濕，點不著。這個證明空氣存在的小實驗，既說明問題，又很有趣。大氣的熱力———氣溫大氣熱力的來源太陽輻射是大氣熱力的最主要來源。太陽是一個巨大而熾熱的氣體球，它不斷地向宇宙放射能量，這就是太陽輻射。太陽每分鐘向地球輻射的能量，大約相當(dāng)于燃燒４億噸煤所產(chǎn)生的熱量。大氣的熱力雖然來自太陽輻射，卻不是太陽輻射直接把大氣曬熱的，而是先曬熱地面，然后地面再把熱量輻射到大氣中，使大氣增溫的。所以，地面輻射是大氣的直接熱源。一天之中，正午１２時太陽輻射最強，但一日的最高氣溫并不出現(xiàn)在正午，而是出現(xiàn)在午后２時前后，究其原因就在這里，即大氣主要是間接受熱的。世界各地的氣溫高低，主要取決于太陽輻射的強弱，即太陽高度角的大?。柟庵鄙浠蛐鄙洌Q定的。太陽高度角大（直射或接近直射），太陽輻射經(jīng)過的路徑短，地面受熱面積小，損失的熱量既少，熱力又集中，所以氣溫就高。反之，則低。地球五帶的溫度差異就是這個原因造成的。氣溫及其觀測空氣的冷熱程度叫做氣溫。氣溫隨緯度和高度的不同而不同，又隨季節(jié)而變化，所以氣溫的觀測必須在統(tǒng)一規(guī)定的高度上進行。我國現(xiàn)行氣象觀測規(guī)范規(guī)定為１．５米。觀測氣溫的儀器是普通溫度表，還有專門觀測最高溫度和最低溫度的溫度表。氣溫的觀測要在太陽曬不著并且空氣流通的地方進行，因此，觀測氣溫的儀器應(yīng)放在一個專門制作的百葉箱中。百葉箱的構(gòu)造既要能防日照又要通風(fēng)，百葉箱的門要向北開，就是為了避免太陽直接照射儀器。百葉箱要用油漆涂成白色，以防吸熱過多，影響箱內(nèi)氣溫。氣溫觀測一般每天進行三次：８時、１４時、２０時。最高最低氣溫的觀測只在２０時進行。觀測時要做觀測記錄。根據(jù)觀測資料，可以得出日平均氣溫、月平均氣溫和年平均氣溫。百葉箱要安放在氣象園中，學(xué)校應(yīng)該有這樣一個氣象觀測園地。大氣的水平運動———風(fēng)風(fēng)的成因大氣有重量，對地面所有物體的各個方面都產(chǎn)生很大壓力，這種壓力叫做大氣壓，簡稱氣壓。由于空氣密度大小不同，對地面所產(chǎn)生的壓力大小也不一樣，所以大氣壓力有大?。捍蟮慕懈邭鈮?，簡稱高壓；小的叫低氣壓，簡稱低壓。低壓是由于空氣膨脹上升，密度變小，重量減輕，所以壓力變?。桓邏簞t相反，所以壓力變大。可見，空氣上升地區(qū)就會出現(xiàn)低壓，空氣下沉地區(qū)就會出現(xiàn)高壓?？諝獾纳颠\動，有熱力因素，也有動力因素，但前者是主要的。熱力因素是引起大氣運動的根本原因。由于兩地的熱力差，就會導(dǎo)致兩地的氣壓差，因而引起空氣的水平運動?？諝鈴母邏簠^(qū)流向低壓區(qū)，就形成了風(fēng)。兩地的氣壓差越大，風(fēng)力也就越大；反之，風(fēng)力就越小。風(fēng)的觀測風(fēng)的觀測包括風(fēng)向和風(fēng)速兩個方面。觀測風(fēng)向和風(fēng)速要用測風(fēng)器。如果沒有這種儀器，也可用蒲福風(fēng)級表的地面征象來估計風(fēng)速。風(fēng)向的觀測比較簡單，可根據(jù)炊煙或旗來測定。風(fēng)的觀測，每天要進行三次，根據(jù)觀測表格做好觀測記錄。①方位②風(fēng)向標③風(fēng)級④風(fēng)壓板蒲福風(fēng)級表風(fēng)力等級名稱地面征象風(fēng)速（公里／小時）０無風(fēng)煙直上０１軟風(fēng)煙能表示風(fēng)向４～５２輕風(fēng)樹葉有微響６～１１３微風(fēng)樹葉及細小枝條搖動不息１２～１８４和風(fēng)小樹枝搖動１９～２９５清勁風(fēng)有時小樹搖擺３０～３９６強風(fēng)大樹枝搖動４０～５０７疾風(fēng)全樹搖動５１～６１８大風(fēng)可折斷樹枝６２～７４９烈風(fēng)瓦片從屋上落下７５～８６１０狂風(fēng)樹連根拔起８７～１０１１１暴風(fēng)大范圍的破壞１０２～１１６１２颶風(fēng)巨大的破壞１１７＋大氣的降水3水汽的凝結(jié)大氣中含有的水汽發(fā)生凝結(jié)才有可能降水，即空氣潮濕時才有可能下雨或下雪?？諝獾臐駶櫝潭染褪菨穸龋ㄏ鄬穸龋?，可用濕度計（購置或自制）來測定，也可從相對濕度表中查出。例如，濕球溫度為２４℃，干濕球溫度差為５℃，則相對濕度為６５％。這時，空氣不干也不濕。空氣的相對濕度達到１００％時，就成為飽和空氣。如果水汽再增加或空氣上升冷卻，會促使飽和空氣達到過飽和，空氣中容納不下的水汽，在凝結(jié)核———空氣中的塵埃———參與下，便凝結(jié)成小水滴———云，進而以雨、雪、雹等形式降落到地面，這就是大氣降水。相對濕度表濕球溫度（℃）干濕球溫度差（℃）１２３４５６７８９１０２１９１９３７５６８６２５６５１４６４２３８２２９１９３７６６９６３５９５２４７４３３９２３９２９４７６７０６４５８５３４８４４４０２４９２９４７７７０６５５９５４４９４５４１２５９２９４７７７１６６６０５５５０４６４２雨和雪的成因雨和雪是大氣降水最常見的形式。在溫帶地區(qū)，夏季降雨，冬季降雪。可見，雨和雪的成因同大氣溫度有密切關(guān)系。“雨從云中來”，有云才能下雨。如果氣溫在０℃以上時，云是由無數(shù)小水滴組成的，小水滴相互碰撞合并，逐漸變大，當(dāng)增大到空氣托不住時，就落下來成為雨。因為小水滴也有大小，較大水滴下降得快，較小水滴下降得慢，所以較大水滴在下降過程中就能“吃掉”許多較小水滴而變得更大。另外，云中的水滴受上升氣流的推動，大小水滴相互碰撞，小水滴也會被大水滴“吞掉”而變得更大。當(dāng)大水滴的重力超過空氣浮力時，便降落到地面形成降雨。降雨有大雨、中雨和小雨，這主要是由于空氣中水汽含量多少而決定的。降雨有的來得急，有的來得緩；有的歷時長，有的歷時短；有的只下雨不刮風(fēng)，有的風(fēng)雨交加，甚至出現(xiàn)狂風(fēng)暴雨和閃電雷鳴。這些都是由于降雨類型不同引起的。雪是以雪花的形式降落到地面上的固體降水。雪花的形狀千姿百態(tài)，但其基本形狀是六角形。這是因為雪花是在冰晶的基礎(chǔ)上，由水汽凝華而成的。冰的原始細小結(jié)晶體以六角形為最多，所以雪花的基本形態(tài)就成為六角形。雪花從高空飄落下來，如果近地面的氣溫在０℃以上，雪花就會融化，由降雪變?yōu)榻涤?；如果近地面的氣溫在０℃左右，雪花沒有全部融化就降落到地面之上，這種降水就叫做雨夾雪；如果近地面氣溫在０℃以下，雪花就不會融化，這就是下雪了。雪花在飄落過程中，相互碰撞，如果氣溫稍高、濕度較大，有些雪花就會粘在一起，形成鵝毛狀的小雪團，飄然而下。人們把這樣的降雪形象地稱為“鵝毛大雪”。降水的觀測降水的觀測包括降水形式和降水量兩個方面。降水形式有雨、雪、雹等，可用目測。降水量的觀測要用雨量器，它是由貯水瓶、水桶、漏斗和量筒所組成。降水量用“毫米／日或時”表示。固體降水液化后再測定。云量的觀測云量即云對藍天的遮蓋程度，按云量多少可分晴天、少云、多云和陰天。云量占天空０％～２０％，陽光充足，稱為晴；云量占天空３０％～５０％，陽光較充足，稱為少云；云量占天空６０％～８０％，陽光不充足，稱為多云；云量占天空９０％～１００％，不見或少見陽光，稱為陰。云量可用目測。天氣的變化和預(yù)報天氣的變化大氣經(jīng)常在運動著和變化著。大氣在短時間內(nèi)的變化叫做天氣。天氣是變化多端的，時而陰，時而晴，時而風(fēng)，時而雨，甚至一天之內(nèi)也會出現(xiàn)幾種不同的天氣。天氣變化是由于運動著的低壓（氣旋）、高壓（反氣旋）、氣團和鋒面活動等天氣因素而引起的。在奔騰的空氣海洋里，形成一些大大小小的空氣旋渦，即低壓區(qū)（氣旋）和高壓區(qū)（反氣旋）的不斷更替。氣流從四周向中心流動的空氣旋渦是低壓區(qū)（氣旋），在這里由于空氣輻合上升，容易成云致雨，所以在它的控制下多陰雨天氣。相反，氣流從中心向四周流動的空氣旋渦是高壓區(qū)（反氣旋），在這里由于空氣輻散下沉，不能成云致雨，所以在它的控制下，多晴朗干旱天氣。地球上廣大地區(qū)經(jīng)常受冷暖空氣———冷氣團和暖氣團———交替影響著。冷氣團移來時，可使天氣變冷；暖氣團移來時，可使天氣變暖。特別是冷暖氣團相遇交鋒時，會形成鋒面，在鋒面一帶，暖空氣上升，會凝結(jié)成云致雨，形成陰雨天氣，這種降雨叫鋒面雨。鋒面過后，天氣轉(zhuǎn)晴，如被冷氣團控制，天氣變冷；如被暖氣團控制，天氣變暖?？梢?，天氣變化雖然無常，但也是有規(guī)律可循的，是可以預(yù)測的。天氣預(yù)報根據(jù)天氣變化規(guī)律，運用各種觀測手段預(yù)測未來的天氣變化，叫做天氣預(yù)報。全國大范圍的天氣預(yù)報，由中央氣象臺做出；省區(qū)的天氣預(yù)報，由省氣象臺做出；鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級的則由農(nóng)村氣象站，根據(jù)省氣象臺的天氣預(yù)報進行補充預(yù)報，這種天氣預(yù)報叫做單站補充天氣預(yù)報。一個學(xué)校所能做的就是這種天氣預(yù)報。進行單站補充天氣預(yù)報的基本方法是：收看預(yù)報收看中央和省區(qū)氣象臺的天氣預(yù)報電視廣播，以了解大范圍的天氣情況。觀天、看物和看儀器觀天，即觀察天象，如天空出現(xiàn)“風(fēng)圈”“鉤鉤云”等，預(yù)示天要刮風(fēng)或下雨?？次?，即觀察物象，如“缸穿裙”、“山戴帽”、“燕低飛”、“蛇過道”等，預(yù)示天將下雨?？磧x器，即觀察氣象要素在氣象儀器上的反映，如氣壓下降，溫度升高，預(yù)示天將變壞，等等。總結(jié)群眾經(jīng)驗，運用天氣諺語例如，“日暈三更雨，月暈午時風(fēng)”，“天上出現(xiàn)鉤鉤云，三日雨淋淋”，“燕子低飛，蛇過道，螞蟻壘窩雨要到”等等。這是千百年來人們在生產(chǎn)和生活實踐中，對當(dāng)?shù)靥鞖庾兓?guī)律的總結(jié)，它對做好單站補充天氣預(yù)報是很有價值的。大氣的污染和保護球上如果沒有大氣，地球?qū)⑼虑蛞粯?，也變成一個“萬籟俱寂”的死的世界。所以，空氣對人類和生命的重要意義，是不言而喻的。正因為如此，人們都非常關(guān)注大氣的污染和保護。大氣的污染和危害大氣污染，主要是由于人類向大氣中排放有害氣體和粉塵，破壞了大氣環(huán)境而引起的。燃燒、毀林與溫室效應(yīng)由于燃煤向大氣中排放二氧化碳，毀林又降低了森林吸收二氧化碳的功能，因而導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度增加，而使全球變暖。觀測表明，近百年來全球平均氣溫上升０．７℃。這樣就會使極冰融化，海水面上升，淹沒沿海低地，給人類帶來危害，氟氯烴與臭氧層的破壞由于使用冰箱和空調(diào)，向大氣中排放氟氯烴有害氣體，使大氣中的臭氧總量減少，破壞了臭氧層，導(dǎo)致到達地面的紫外線增加，給人類和生物帶來了危害。二氧化硫與酸雨由于燃煤和石油，不斷向大氣中排放二氧化硫等酸性氣體，造成酸雨，而使河水、土壤酸化，危害魚類和作物生長，而且腐蝕建筑物，危害人體健康。粉塵使空氣污濁由于工礦、家庭做飯和取暖，向大氣中排放大量粉塵，而使空氣變得渾濁，導(dǎo)致光線不足，空氣不潔，影響人的健康和植物生長。大氣的保護措施針對大氣污染源，大氣的保護應(yīng)采取以下措施：減少二氧化碳和粉塵排放量提高燃煤技術(shù)，提倡利用新能源，以電代煤，以沼氣代煤，減少二氧化碳和粉塵的排放量，防止全球變暖和空氣濁化。提倡使用無氟冰箱和空調(diào)器逐漸禁止向大氣中排放氟氯烴有害氣體以保護臭氧層。減少二氧化硫排放量發(fā)展?jié)嵜杭夹g(shù)，提倡燃燒無硫煤，以減少二氧化硫等酸性氣體的排放，控制酸雨的形成。集中供熱嚴控?zé)焿m排放，以減少空氣中的粉塵含量，凈化空氣，改善大氣環(huán)境。教學(xué)建議●要做好空氣存在的實驗、水汽凝結(jié)實驗和熱空氣上升產(chǎn)生風(fēng)的實驗。根據(jù)各校具體情況，可采用教師演示實驗、學(xué)生課堂分組實驗和學(xué)生課外個人實驗幾種不同形式。如有條件，盡可能讓學(xué)生進行課堂分組實驗，這種實驗有明顯的優(yōu)越性，較教師演示實驗和課外學(xué)生個人實驗，對培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力，要有效得多。進行這種實驗時，教師要做好巡回指導(dǎo)和實驗總結(jié)?！褚龊脷鉁?、風(fēng)、云量和降水的觀測活動。這種活動應(yīng)在氣象園內(nèi)進行。氣象園要建在平坦空曠、四周沒有高大建筑和樹木的地方。場地四周要設(shè)柵欄，場內(nèi)要用淺草鋪地，并設(shè)小路。場內(nèi)設(shè)備，除百葉箱外，還應(yīng)有觀測氣溫、風(fēng)、降水等儀器（這些儀器有的可以自制）。氣象觀測活動，以小組活動為最好，教師要予以具體指導(dǎo)，同時還應(yīng)取得當(dāng)?shù)貧庀笈_（站）的協(xié)助。根據(jù)觀測結(jié)果，如有可能還要讓學(xué)生做出當(dāng)?shù)氐臍鉁?、風(fēng)向、風(fēng)速、云量、降水等簡易的天氣預(yù)報。●讓學(xué)生觀看災(zāi)害性天氣圖片或錄像。災(zāi)害性天氣主要有臺風(fēng)、龍卷風(fēng)、暴雨、洪澇、干旱、寒潮等。這些災(zāi)害性天氣在不同地區(qū)會造成不同的災(zāi)害。學(xué)生通過觀看這些災(zāi)害性天氣圖片或錄像之后，可以產(chǎn)生抗災(zāi)意識。同時教師對各種災(zāi)害性天氣的成因和防災(zāi)、抗災(zāi)舉措，也應(yīng)做簡要的說明?！窠M織學(xué)生調(diào)查當(dāng)?shù)乜諝馕廴厩闆r，并提出保護建議?？諝馕廴局饕怯捎谌祟惿a(chǎn)和生活活動向大氣中排放有害氣體和粉塵，破壞了大氣環(huán)境而引起的。為此，教師應(yīng)組織學(xué)生調(diào)查當(dāng)?shù)乜諝馕廴驹矗⑻岢霰Ｗo建議。這對培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境意識，愛護我們的地球，具有重要的教育意義。第２章地殼變動與地球運動２－１地球的內(nèi)力作用與地殼變動引起地殼變動和地貌變化的力量，一是來自地球內(nèi)部，另一個是來自地球外部。來自地球內(nèi)部的力量叫做地球的內(nèi)力作用，它是由地球內(nèi)部熱能而引起的，表現(xiàn)為火山、地震、褶皺、斷層和板塊運動等等。內(nèi)力作用是企圖從地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)上使地面形成巨大起伏?；鹕交鹕降膰姲l(fā)地球內(nèi)部的熾熱巖漿具有很大的活動性，而且地殼又給它以巨大壓力，在這種高溫高壓條件下，它就會沿著地殼的薄弱地帶噴出地表，這就形成了火山噴發(fā)?；鹕降膰姲l(fā)，有的寧靜，有的猛烈。前者稱為寧靜式噴發(fā)，后者稱為爆烈式噴發(fā)，兩者具有不同的噴發(fā)特點。火山噴出物火山噴出的物質(zhì)叫做火山噴出物，有氣體、液體和固體三種。氣體噴出物除水汽外，還有氯化物、硫化物和二氧化碳等氣體。液體噴出物就是熾熱的巖漿，為半流動體，稱為熔巖流。固體噴出物有火山灰、火山沙、火山礫、火山彈（巨大石塊）等，它們常常堆積或形成高大的火山錐。火山的類型火山按其活動情況可分為活火山、死火山和休火山三種。這三種火山雖各具特點，但不是絕對的，而是就目前情況相對而言的。火山的分布世界上的火山主要分布在環(huán)太平洋和亞歐大陸南部兩個地帶上。前者叫環(huán)太平洋火山帶，這里有三百多座活火山，約占全球活火山的６０％以上，是世界最大的火山帶；后者叫地中?！柴R拉雅火山帶，是世界第二大火山帶，這里有活火山十余座?；鹕降膰姲l(fā)改變了地球面貌。它雖然給人類帶來了巨大災(zāi)難，但也給人類帶來肥沃的火山灰土和硫磺等有用礦物。地震地震概況地震是巖石圈在內(nèi)力作用下突然發(fā)生破裂的現(xiàn)象。地球內(nèi)部發(fā)生地震的地方叫做震源。同震源正對著地面的那一點，叫做震中。震中到震源的距離，就是震源深度。震源深度小于７０千米的叫淺源地震；震源深度在７０～３００千米的叫中源地震；震源深度在３００～７００千米的叫深源地震。震源深度淺，對地面所造成的危害大；反之，所造成的危害就小。地震的大小用震級來表示，其范圍為１～８．５級。震級小于２．５級的叫無感地震；由２．５到５級的叫有感地震；５級以上的叫破壞性地震。地震對地面所造成的破壞程度，用地震烈度來表示，由１°到１２°。震級與烈度不同，一次地震只有一個震級，卻有多個烈度。但兩者有密切聯(lián)系，震級越大，烈度也就越大；震級越小，烈度也就越小。地震類型及其成因地震主要有火山地震和構(gòu)造地震。前者是由火山爆發(fā)引起的，它波及的范圍小，發(fā)生的次數(shù)少，所造成的危害也較小。后者是由巖層斷裂、地質(zhì)構(gòu)造上出現(xiàn)巨大變化而產(chǎn)生的，所以又叫斷裂地震。它波及的范圍廣，發(fā)生的次數(shù)多，所造成的危害也最大。地球上所發(fā)生的地震，絕大多數(shù)都是這種地震，約占地震總次數(shù)的９０％以上。地震的分布地震和火山是兩種有著緊密聯(lián)系的自然現(xiàn)象，它們在地球上的分布也基本上是一致的。地震的分布也主要集中在環(huán)太平洋和地中?！柴R拉雅山脈兩個地帶。環(huán)太平洋地震帶集中了全世界８０％以上的淺源地震、幾乎全部的中源和深源地震，是世界上最主要的地震帶。地中海—喜馬拉雅地震帶，地震活動也很強烈，特別是它多發(fā)生在陸地上，破壞性也很大，是世界第二大地震帶。褶皺和斷層巖層的變形和變位巖層最初是按沉積順序水平疊置著的，都是水平層。后來，由于地殼變動，而使原來的水平巖層遭到破壞。在山的斷崖處，我們常常會看到，有的巖層彎曲，有的巖層斷裂，出現(xiàn)了巖層的變形和變位。使巖層變形和變位的力量，主要是由于地殼運動對巖層所施加的壓力和張力。壓力就是對巖層所施加的擠壓作用，張力與壓力相反，是對巖層所施加的引張作用，因而導(dǎo)致巖層的變形和變位，發(fā)生了褶皺和斷層。巖層褶皺是由擠壓作用形成的，巖層斷裂主要是由引張作用產(chǎn)生的。但擠壓作用超過巖層對彎曲的抵抗能力時，也會使巖層斷裂。這是由于巖石性質(zhì)和外界條件變化而引起的。圖３-２１巖層的變形和變位褶皺和褶皺山褶皺雖然是各式各樣的，但其基本形式是背斜和向斜。背斜在形態(tài)上是向上彎曲，巖層由中心向外側(cè)傾斜。被剝蝕露出后，可以看出老巖層在中間，新巖層在兩側(cè)。向斜在形態(tài)上是向下彎曲，巖層自兩側(cè)向中心傾斜。被剝蝕后，可以看出新巖層在中間，而老巖層在兩側(cè)，巖層排列與背斜相反。在地形上，背斜常形成山嶺，而向斜常形成谷地。但背斜頂部由于張力作用，易被侵蝕，反而成為谷地，而向斜槽部卻因擠壓作用，巖層堅實，不易侵蝕，反而成為山嶺，這種現(xiàn)象是不少見的。背斜和向斜是相互聯(lián)系、相互依存著的，一起一伏，從而形成褶皺山。在地殼運動劇烈、水平擠壓作用大的地區(qū)，常常是由許多小的背斜和向斜又組合成更大一級的大背斜和大向斜，形成一個既寬又長的巨大的褶皺山脈，如喜馬拉雅山脈就是如此。這樣高大的褶皺山脈，在地球上并不是到處可見的，主要分布在亞歐大陸南部和美洲大陸西部。著名褶皺山脈有喜馬拉雅山、阿爾卑斯山、落基山和安第斯山等。斷層和塊狀山斷層是巖層失去連續(xù)性的斷裂變位現(xiàn)象。斷層主要是由引張和擠壓作用形成的。由于斷層作用，地表出現(xiàn)許多斷裂地塊。這些地塊有的上升，有的下降，上升的部位形成山嶺，下降的部位形成溝谷。這種因斷層作用所形成的塊狀山體，叫做塊狀山，也叫斷層山。塊狀山一般邊線平直，多懸崖峭壁，如我國的廬山、泰山、華山等，都是著名的旅游勝地。由斷層作用所形成的溝谷，叫做地溝或裂谷，如世界最著名的東非大地溝，也叫東非大裂谷。如果地溝里充滿了水，就是斷層湖了，如世界最深的貝加爾湖，我國的滇池和洱海等都是有名的斷層湖。由斷層作用所形成的塊狀山和溝谷，組成一個高低不平的山區(qū)，叫做塊狀山地。板塊運動說新地球觀世界上沒有什么永恒不變的東西。組成地殼的局部巖層在變動，不斷地產(chǎn)生火山、地震、褶皺和斷層，引起地殼的垂直起伏運動；地殼的整體，包括陸殼和洋殼，也在不斷地運動著，它們不僅有垂直起伏運動，在“原地踏步”，而且還有水平運動，能夠“移行千里”。例如：歐洲與美洲的距離，平均每年增加６５厘米；印度次大陸平均每年向北移動９厘米。所以，應(yīng)該去掉過去那種所謂的“固定的大陸”和“固定的大洋”等“固定論”的陳舊觀點，建立起陸塊（陸殼）和海底（洋殼）都在移動著的“活動論”新觀念，樹立起新的地球觀，重新認識我們的地球，即地殼不僅有垂直運動，還有水平運動，而且還以水平運動為主。這對正確認識地殼變動，是具有重要意義的。板塊運動說板塊運動說是新地球觀的核心。這個學(xué)說通過大量事實認為：組成地殼的巖石圈并不是一個整體，而是被一些活動帶所割裂，形成許多不連續(xù)的單元，稱為“板塊”，陸殼和洋殼都以板塊形式漂浮在“軟流層”之上，不停地運動著。因此，有人就把這個學(xué)說叫做板塊運動說。按照這個學(xué)說，可以把全球的巖石圈劃分為六大板塊：亞歐板塊、非洲板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊。其中，太平洋板塊全是海洋，其他板塊既有陸地又有海洋。后來，人們又作進一步劃分，把大板塊劃分為次一級的小板塊。在板塊的內(nèi)部，地殼比較穩(wěn)定，是地殼的安定區(qū)；但在板塊的邊緣，地殼變動劇烈，成為板塊的活動帶。板塊活動帶就是板塊的邊界線，其中包括板塊的生長邊界和板塊的消亡邊界。前者是板塊的張裂區(qū)，主要分布在海上，是新海底的誕生地；后者是板塊的擠壓區(qū)，有的分布在陸塊之間，有的分布在陸塊和洋塊之間，是老海底的消亡區(qū)。在板塊張裂區(qū)，常常形成新的海洋或裂谷，如大西洋、東非裂谷等。在板塊擠壓區(qū)，常常形成高大山脈或海溝，如喜馬拉雅山脈、太平洋西部海溝等等?？梢姡鍓K活動帶是地殼變動最為劇烈的地帶，在這個地帶上，火山、地震、褶皺、斷層活動頻繁，世界上的高大山脈、深海溝和大海嶺都分布在這里。當(dāng)今地球上的海陸的形成和分布，陸地和海底的地貌格局，火山、地震、褶皺、斷層的形成機制，都是板塊運動的結(jié)果，這些已成為世人的共識。教學(xué)建議●做好模擬火山實驗。這個實驗應(yīng)由教師進行模擬演示實驗，讓學(xué)生觀看。教師可用土豆泥表示地表巖層，番茄醬表示形成巖漿的物質(zhì)，把厚層土豆泥覆蓋番茄醬上，然后加熱（這種熱力表示地?zé)幔?，促使番茄醬升溫。當(dāng)其溫度所產(chǎn)生的壓力超過土豆泥所給予的壓力時，番茄醬則會噴出以示火山噴發(fā)?！褡龊媚M地震實驗。教師做模擬演示實驗，讓學(xué)生觀看。教師可選用易彎曲和斷裂的木板表示地層，用雙手從兩側(cè)拖壓，而使木板彎曲，當(dāng)壓力超過木板彎曲承受能力時必須折斷，以示地震的發(fā)生?！褡寣W(xué)生觀看唐山地震、神戶地震等圖片或錄像，使他們了解地震給人類帶來的災(zāi)難，并教育學(xué)生提高防震和抗震意識?！裨诘卣鸲喟l(fā)區(qū)的學(xué)校，還應(yīng)組織學(xué)生進行模擬避震演習(xí)和討論地震發(fā)生時緊急避震的方法。在演習(xí)和討論過程中，教師應(yīng)向?qū)W生介紹一些地震測報和地震發(fā)生時緊急避震的方法，以增強學(xué)生防震、抗震和避震知識和能力。●讓學(xué)生觀看大西洋兩岸（特別是非洲和拉丁美洲兩岸）凹凸對應(yīng)的情況，并讓他們猜測非洲和拉丁美洲兩塊大陸從前可能是什么情況，以使學(xué)生認識板塊運動說的可信性，培養(yǎng)他們樹立現(xiàn)代的新地球觀。２－２地球的外力作用與地貌變化由內(nèi)力作用所形成的高山、深谷等構(gòu)造地貌，只是地表形態(tài)的“毛坯”，它還要由外力作用進行再塑造，才能使地表形態(tài)更加多姿多彩。外力作用來自地球外部，它是由太陽熱能而引起的，表現(xiàn)為風(fēng)化作用、流水作用、風(fēng)力作用和冰川作用等等。外力作用是企圖從地球外部形態(tài)上，把由內(nèi)力作用所造成的地面巨大起伏夷為平地。但由于內(nèi)力作用從未停息片刻，所以它的愿望永遠不能實現(xiàn)。實際上，今天的地表形態(tài)乃是長期以來地球內(nèi)力和外力作用同時進行的結(jié)果。風(fēng)化作用與地貌地表的巖石，白天被太陽曬熱膨脹，夜間冷卻收縮。特別是在日溫差大的沙漠地區(qū)，這種熱脹冷縮變化尤為強烈。白天巖石表面受熱溫度上升很快，但內(nèi)部溫度上升得很慢，于是巖石表面受熱膨脹，產(chǎn)生張力，遂與內(nèi)部巖石發(fā)生層狀裂隙。到夜晚，巖石表層很快冷卻收縮，但內(nèi)部散熱慢，冷卻收縮得也慢，因而巖石表層發(fā)生破裂。這樣，就使巖石表層一層一層地逐漸剝落下來。雨水滲入到巖石裂縫后，對巖石產(chǎn)生多方面的破壞作用：一是沖走巖屑；二是溶解巖石中的可溶性物質(zhì)；三是冰凍脹裂，而使微小裂縫逐漸變大。這樣，樹木就會生長在石縫里。由于樹根能楔入巖石裂縫的深處，而使巖石破裂。同時，植物根腐爛后還能分泌一種有機酸，它對巖石也有很大的腐蝕作用，可以加速巖石的崩潰?？諝庖步?jīng)常腐蝕著巖石，特別是空氣中的氧氣所起的氧化作用尤為強烈。如果空氣流動起來形成風(fēng)，它又能吹走巖屑，加速巖石破碎進程。因此，無論如何，堅硬的巖石在這種熱力、水分、生物和空氣的作用下，也會逐漸破碎的，這種作用叫做風(fēng)化作用。由于長期的風(fēng)化作用，最后就使堅硬的巖石變成松散的碎屑風(fēng)化物，殘留地表，形成風(fēng)化殼。而巖石內(nèi)部未被風(fēng)化作用剝落部分，多呈球狀殘留地表，形成球狀風(fēng)化地貌。圖３-２４巖石的風(fēng)化和風(fēng)化地貌流水作用與地貌地球上有眾多的河流，它蘊藏著巨大能量，能夠“移山填?！保且钠酱蟮仄鸱哪苁?，對改變地面形態(tài)有很大作用。一條河流，通常都根據(jù)流經(jīng)地區(qū)的地貌變化和水文特征，把它劃分為上、中、下游三個河段，各河段的流水對改變地表形態(tài)的作用也不一樣。上游段多流經(jīng)山區(qū)，落差大，水流急，以侵蝕作用為主，特別是下蝕作用尤為強烈，常?？坛伞埃帧毙秃庸?，簡稱“Ｖ型谷”。因此上游段多峽谷、急流和瀑布。流水侵蝕作用的大小，與流量、流速成正比，與河床巖性也有一定關(guān)系。中、下游段多流經(jīng)丘陵和平原地區(qū)，流水作用以搬運和沉積為主，即把從上游侵蝕下來的碎石和沙子等碎屑物搬運到低洼地方。當(dāng)落差變小，流速減慢，便沉積下來形成各種流水沉積地貌。在山口處會沉積成沖積扇，在河口處會沉積成三角洲，在整個中、下游的低洼地帶能沉積成形狀不一和大小不等的沖積平原。流水的搬運與沉積作用也有大小，這主要取決于河流的流量和含沙量。流水的侵蝕、搬運和沉積作用，是相互聯(lián)系、密切協(xié)作的“移山填?！毕到y(tǒng)工程。一塊有棱有角的石塊，由于長途在河底滾動和相互撞擊，會逐漸變成光滑的卵形石頭，人們把它形象地稱為鵝卵石。這樣的石頭，在河流中下游的河灘上到處可見。它是流水侵蝕、搬動和沉積作用的綜合體現(xiàn)。流水的這種作用，直到河流落差為零，把高山夷為平地時才能罷休。流水中含有二氧化碳，它對石灰?guī)r等易溶性巖石具有很大的溶解作用。因此，在石灰?guī)r分布地區(qū)可以形成奇特的石林、溶洞等各種石灰?guī)r地形。特別是在石灰?guī)r溶洞中，還能看到由石灰?guī)r溶液沉積成的鐘乳石、石筍、石柱等更為奇特、美麗和壯觀的景象。石灰?guī)r地形又叫喀斯特地形，在我國分布很廣。廣西的桂林山水、云南的路南石林以及宜興等地的石灰?guī)r洞都是中外聞名的旅游勝地。圖３-２６石灰?guī)r洞風(fēng)力作用與地貌風(fēng)有力量，也能產(chǎn)生很大能量，特別是在干旱少雨、植被稀少、地面裸露的地方，它更有“用武”之地，能夠顯示威力，所以它是夷平干旱地區(qū)地面起伏的能手。風(fēng)能把地面的松散土沙甚至碎小石塊吹起和吹走，形成風(fēng)蝕洼地。同時它所夾帶的碎石和沙粒像銼一樣磨蝕著巖石，可以把巖石磨蝕成奇特的風(fēng)蝕蘑菇和風(fēng)蝕柱等風(fēng)蝕地貌。這些就是風(fēng)力侵蝕作用。被風(fēng)化和風(fēng)力侵蝕下來的土粒和沙子還能被風(fēng)吹起，當(dāng)風(fēng)速減小或遇到石塊、灌木叢阻擋時，夾帶的沙子和土粒便沉積下來，形成沙丘和黃土。這便是風(fēng)的搬運和沉積作用。沙丘是沙漠地區(qū)基本的地貌形態(tài)。如果沒有植被的阻礙，它會在風(fēng)力作用下移動，形成流動沙丘。這種沙丘能淹沒農(nóng)田、草場和村莊，破壞交通，對人類危害很大。因此，控制沙丘移動，保護農(nóng)田、草場、村莊和道路，是人類改造自然的一個重要方面。特別是我國沙漠地區(qū)廣大，危害嚴重，更應(yīng)加強這項工作。風(fēng)化作用、流水作用和風(fēng)力作用，它們在地球上的不同地段，發(fā)揮著各自的絕技，以使地面變得平平坦坦。但內(nèi)力作用卻反其道而行之?？梢?，內(nèi)力和外力是一對矛盾。地球已有４６億年的歷史，目前的地殼結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)就是４６億年來內(nèi)力和外力不斷斗爭、相互作用的結(jié)果。在整個地殼變動的歷史長河中，始終貫穿著內(nèi)力和外力對立統(tǒng)一過程，這就是地殼變動和地貌變化的辯證法。教學(xué)建議●讓學(xué)生觀看溶洞、鐘乳石、石筍、石柱的圖片，猜測其成因。學(xué)生猜不出時，教師可從形成這種地貌的物質(zhì)———石灰?guī)r———的性質(zhì)、二氧化碳氣和流水作用等方面進行啟發(fā)引導(dǎo)，以使他們初步了解為什么在石灰?guī)r地區(qū)，由于流水的溶蝕作用而形成這種奇特地貌?！褡寣W(xué)生觀看鵝卵石、石蘑菇的圖片，猜測其成因。鵝卵石和石蘑菇是兩種不同外力作用的產(chǎn)物。它們的形成原因比較簡單，前者是由于流水作用，后者是由于風(fēng)力作用而形成的。對此，學(xué)生是會猜測到的，教師稍加引導(dǎo)即可。如有條件，帶領(lǐng)學(xué)生到大自然里實地看一看這種地貌，效果會更好?！裼蒙潮P、噴壺模擬流水作用實驗。對此，在本章的“活動與案例———流水作用的實驗活動”中已有具體說明，故從略?！褡寣W(xué)生查閱有關(guān)資料或訪問當(dāng)?shù)乩先?，了解人類活動對地表形態(tài)變化的影響。對此教師應(yīng)向?qū)W生表明人類活動對地表形態(tài)變化影響不大，但隨生產(chǎn)力水平的不斷提高，其影響在逐漸增大，如填海造田、開挖河道、修筑堤壩等。２－３地球運動的基本形式地球在不停地運動著，它一方面繞軸自轉(zhuǎn)，另一方面繞日公轉(zhuǎn)，這是地球運動的兩種基本形式。地球的自轉(zhuǎn)地球怎樣自轉(zhuǎn)地球圍繞自己的軸———地軸———的旋轉(zhuǎn)運動，叫做地球自轉(zhuǎn)。古時，人們多以為天上的日月星辰都圍繞大地旋轉(zhuǎn)，主張“天動地靜”說。直到１６世紀，偉大的波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了“天體運行論”力主“地動”說。從此，地球運動才逐漸被人們所認識。繞軸運動是地球自轉(zhuǎn)的基本特點。地軸是連結(jié)地球南北兩極并通過地心的假想軸。實際上，在地球里面并沒有這樣一個具體的軸存在。地球繞軸旋轉(zhuǎn)時，地軸并不是直立著的，而是有２３°２６′的傾斜，即地球是“斜著身子”自轉(zhuǎn)的，這是地球自轉(zhuǎn)的又一特點。由于地軸傾斜，產(chǎn)生了許多與地理有關(guān)的后果。地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東。從北極上空觀察，它的自轉(zhuǎn)方向是逆時針的；從南極上空觀察，則是順時針的。地球自轉(zhuǎn)的角速度，大約每小時１５°。除兩極不動外，全球各地自轉(zhuǎn)的角速度都相等。地球自轉(zhuǎn)的線速度，赤道最快，從赤道向兩極逐漸變慢，到了兩極就靜止不動了。地球自轉(zhuǎn)的線速度還隨高度和深度而變化?？罩械木€速度大于地面，地面的線速度大于地下。在赤道一帶每上升或下降１００米，線速度每小時就要增減２６米。地球自轉(zhuǎn)一周所需時間叫做地球自轉(zhuǎn)周期。它是一個恒星日，而不是一個太陽日。恒星日，是地球同一子午圈連續(xù)兩次經(jīng)過某恒星的時間間隔，為２３時５６分４秒。一個恒星日地球整整自轉(zhuǎn)了一圈———３６０°，所以它是地球自轉(zhuǎn)的真正周期。太陽日是地球同一子午圈連續(xù)兩次經(jīng)過太陽中心的時間間隔，平均為２４小時。由于地球自轉(zhuǎn)的同時還公轉(zhuǎn)，每日平均繞日公轉(zhuǎn)５９′，所以當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)了３６０°，完成一個恒星日之后，還必須再自轉(zhuǎn)由公轉(zhuǎn)造成的５９′角距，才能完成一個太陽日。這樣，一個太陽日地球就自轉(zhuǎn)了３６０°５９′，因此它不是地球自轉(zhuǎn)的真正周期。地球自轉(zhuǎn)的證明擺動變向擺振具有這樣一個特性，就是擺動平面在擺動期間力圖保持其原來的方向。如圖３－２９，把一個長擺掛在一個有可能使其自由擺動的兩根柱子支撐著的橫梁上，使其擺動平面指向某顆恒星和掛長擺的兩根柱子，經(jīng)過一定時間后，擺動平面雖然仍然指向那顆恒星，但和兩根柱子產(chǎn)生了一定偏離，形成一個角度。如果在北極，經(jīng)過６小時，擺動平面和兩根柱子就會形成９０°的角度。因為恒星是相對不動的，擺動平面仍然指向它。很明顯，擺動的變向不是擺振的真正變向，而是地球自轉(zhuǎn)的結(jié)果。它是地球自轉(zhuǎn)的有力證明。擺動變向的實驗，是法國物理學(xué)家傅科首先進行的，這是人類首次從擺動變向這一事實中間接地看到了地球自轉(zhuǎn)這個真理。水平運動物體方向的偏轉(zhuǎn)地球上水平運動的物體，無論朝著哪個方向運動，都要和直線方向發(fā)生偏離。在北半球向右偏轉(zhuǎn)，簡稱“右偏”；在南半球向左偏轉(zhuǎn)，簡稱“左偏”。這種現(xiàn)象也是地球自轉(zhuǎn)的結(jié)果，成為地球自轉(zhuǎn)的又一有力證明。我們知道，根據(jù)慣性原理，任何運動物體都力圖保持其原來的運動速度和方向。如果地球不自轉(zhuǎn)，它的運動方向?qū)⑴c慣性方向相一致，是一直向前的。但由于地球自轉(zhuǎn)，水平運動物體的方向遂與慣性方向發(fā)生偏離，而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象是法國科學(xué)家科里奧利首先發(fā)現(xiàn)的。地球自轉(zhuǎn)偏向力對氣流、河流、洋流等氣體和流體物質(zhì)運動方向有較大影響。地球橢球體的形成地球的赤道半徑比極半徑約長２１千米，它的形狀是一個兩極略微扁平，赤道稍有突起的橢球體。對于這一現(xiàn)象，英國偉大的物理學(xué)家牛頓早就預(yù)言了。他說，由于地球自轉(zhuǎn)，必然導(dǎo)致地球成為一個橢球體。這是因為，地球自轉(zhuǎn)必然驅(qū)使地球上高緯度物質(zhì)向低緯度一帶移動，而導(dǎo)致地球赤道一帶隆起，兩極扁平，形成橢球體。地球這個橢球體，既是地球自轉(zhuǎn)的結(jié)果，又是地球自轉(zhuǎn)的有力證明。地球的公轉(zhuǎn)地球怎樣公轉(zhuǎn)地球除了繞軸自轉(zhuǎn)以外，還繞日運動。地球的這種運動，叫做地球公轉(zhuǎn)。地球和太陽是相互吸引、相互繞轉(zhuǎn)的，只是由于兩者質(zhì)量相差太懸殊，而使地球繞太陽運動。地球公轉(zhuǎn)的路線叫做地球軌道，全長９４０００萬千米。地球軌道的形狀與其他八大行星公轉(zhuǎn)軌道是一樣的，也呈橢圓形，太陽位于其中的一個焦點上面。因此地球在公轉(zhuǎn)過程中，日地距離不斷變化著。地球在軌道上距離太陽最遠的一點，叫做遠日點，這時日地距離為１５１８７００００千米；相反，距離太陽最近的一點，叫做近日點，這時日地距離為１４７０３００００千米。地球在公轉(zhuǎn)軌道上，每年７月初通過遠日點，１月初通過近日點。由于地軸有２３°２６′傾斜，所以地軸和公轉(zhuǎn)軌道面有６６°３４′的夾角。而且在地球公轉(zhuǎn)過程中，無論位于軌道的任何一點上，地軸傾斜方向不變，始終指向北極星，地軸在軌道上做平行移動?？梢姡厍蚴恰靶敝碜印惫D(zhuǎn)的，這是地球公轉(zhuǎn)的又一特點。地球公轉(zhuǎn)的方向和自轉(zhuǎn)方向一樣，也是自西向東的。這種旋轉(zhuǎn)方向，從北天極上空觀察是逆時針的，從南天極上空觀察是順時針的。這是九大行星繞日運行的共同特點。地球公轉(zhuǎn)的速度也有角速度和線速度之分。地球公轉(zhuǎn)的平均角速度，大約每日１°；地球公轉(zhuǎn)的平均線速度，每秒約３０千米。在近日點公轉(zhuǎn)的速度較快；在遠日點公轉(zhuǎn)的速度較慢；由近日點向遠日點運行時，逐漸變慢；由遠日點向近日點運行時，逐漸變快。這是地球公轉(zhuǎn)速度變化的基本規(guī)律。地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，是個恒星年，而不是回歸年。恒星年是地球在公轉(zhuǎn)軌道上連續(xù)兩次通過某一恒星的時間間隔，為３６５日６時９分１０秒。在此期間，地球恰好公轉(zhuǎn)了３６０°，所以恒星年是地球公轉(zhuǎn)的真正周期?；貧w年是太陽在黃道上連續(xù)兩次通過春分點的時間間隔，為３６５日５時４８分４６秒。在此期間，地球只公轉(zhuǎn)了３５９°５９′１０″，不足３６０°，不夠一圈，所以回歸年不是地球公轉(zhuǎn)的真正周期，這是春分點每年向西移動（退行）５０″的角距所造成的。

恒星周年視差

地球公轉(zhuǎn)的證明恒星周年視差哥白尼發(fā)現(xiàn)了地球圍繞太陽轉(zhuǎn)的真理后，他的老師第谷由于沒有看到恒星周年視差而感到疑惑。哥白尼死后大約３００年，有人真的發(fā)現(xiàn)了恒星周年視差現(xiàn)象，地球圍繞太陽轉(zhuǎn)的真理得到了進一步證實。如圖３－３５，我們先在Ａ點觀測Ｃ星，記下Ｃ星的方位Ｃ１；６個月后，地球轉(zhuǎn)到Ｂ點，再在同一時刻觀測Ｃ星，記下Ｃ星的方位Ｃ２。由此得出Ｃ星的方位差∠ＡＣＢ，這個方位差角的一半∠α，即恒星Ｃ的周年視差，好像Ｃ星一年里在天上繞一個小圈子。這不是Ｃ星在天上的周年移動，而是地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果，是地球公轉(zhuǎn)的有力證明。黃道星座的周年更替有十二個著名星座分布在黃道所經(jīng)過的天球大圓上，它就是黃道十二宮。它們是：白羊座、金牛座、雙子座、巨蟹座、獅子座、室女座、天秤座、天蝎座、人馬座、摩羯座、寶瓶座、雙魚座。這十二個星座分別與一年１２個月的夜晚相對應(yīng)，每個月的夜晚更換一座，一年更替一遍。因為組成星座的天體都是恒星，它們是相對不動的，所以黃道星座的周年更替不是恒星的移動，而是地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果，也是地球公轉(zhuǎn)的有力證明。北斗翻身北斗，即北斗七星。北斗的斗柄指向，隨季節(jié)而變化。對此，我國古人早已指出：“斗柄指東，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。”北斗七星是恒星，在天上是相對不動的。斗柄指向的變化，不是北斗七星在天上的轉(zhuǎn)動引起的，而是地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果。這是因為天上的方向是地上方向的反映，天地方向是一致的。如圖３３６，當(dāng)?shù)厍蜻\行到春季位置時，斗柄就指東；運行到夏季位置時，斗柄就指南；運行到秋季位置時，斗柄就指西；運行到冬季位置時，斗柄就指北了。十分明顯，這是由于地球公轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的“北斗翻身”。斗柄指向隨季節(jié)而變化，這是地球公轉(zhuǎn)的又一有力證明。太陽周年視運動地球圍繞太陽轉(zhuǎn)，這是千真萬確的。可是從地球上看，好像太陽圍繞地球轉(zhuǎn)動，這不是太陽的真實運動，而是地球以一年為周期圍繞太陽轉(zhuǎn)動的結(jié)果。我們把由于地球公轉(zhuǎn)而引起的太陽圍繞地球的轉(zhuǎn)動，叫做太陽周年視運動。如圖３－３７，Ｓ代表太陽，圖內(nèi)圈的ａ，ｂ，ｃ，ｄ代表地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)在軌道上的四個不同位置；圖外圈的Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ表示由于地球公轉(zhuǎn)而引起的太陽在天球上的四個不同位置，它就是黃道?？梢?，黃道就是太陽周年視動路線。地球公圍軌道ａｂｃｄ是真實存在的，為行星繞日運行的“第三跑道”；而黃道ＡＢＣＤ是根本不存在的，而是地球公轉(zhuǎn)的結(jié)果。十分明顯，太陽周年視運動乃是地球公轉(zhuǎn)的反映，它全面地、真實地反映了地球是怎樣公轉(zhuǎn)的，是最富說服力的地球公轉(zhuǎn)的證明。教學(xué)建議●讓學(xué)生討論：用什么方法證明地球在自轉(zhuǎn)？這是在本課程標準中對地球與宇宙單元教學(xué)提出的較高要求。學(xué)生在討論中可能出現(xiàn)討論不下去的局面，向教師提出疑難。為此，教師要做好地球自轉(zhuǎn)證明的知識儲備。證明地球自轉(zhuǎn)的事實很多，如晝夜交替、擺動變向、落體東偏、水平運動物體方向的偏轉(zhuǎn)、地球橢球體的形成等，在本書中大多做了介紹，教師可選用學(xué)生易于接受的事實，進行通俗的解說?！褡寣W(xué)生討論：用什么方法證明地球公轉(zhuǎn)？這個問題在課程標準中雖然沒有明確提出，但學(xué)生在討論地球自轉(zhuǎn)證明時，很可能會提出這個相關(guān)問題。為此，教師也要做好地球公轉(zhuǎn)證明的知識儲備。證明地球公轉(zhuǎn)的事實也很多，如四季循環(huán)、恒星周年視差、黃道星座的周年更替、北斗翻身、太陽周年視動、太陽視徑的周年變化等，在本書中也大多做了介紹。如果學(xué)生提出這個問題，教師也要選用學(xué)生易于接受的事實，做通俗的解說?！竦厍蜻\動比較抽象費解，在教學(xué)中必須加強直觀性，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)易于想像的教學(xué)情境。為此，要通過多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及傳統(tǒng)的天文大掛圖和模擬演示實驗等方面來實現(xiàn)。特別是簡單易行的模擬演示方

法，更易于收效（見“晝夜交替”和“四季循環(huán)”的模擬實驗）。２－４地球運動引起的自然現(xiàn)象地球自轉(zhuǎn)引起的自然現(xiàn)象晝夜交替晝夜的成因在人類對天和地的漫長的認識史中，關(guān)于晝夜的成因，很長時間沒有得到解決。從古人的種種猜想，一直到托勒密的地心說，長達４０００余年，人們一向認為太陽圍繞地球轉(zhuǎn)，地球是靜止不動的，都把晝夜成因弄錯了。直到１５４３年，偉大的天文學(xué)家哥白尼提出“日心說”之后，才真相大白，糾正了過去的錯誤認識，人類才弄清了晝夜的成因。由于地球是個既不發(fā)光，又不透明的受光天體，而太陽則是一個能發(fā)光的射光天體，基于這兩種天體的不同性質(zhì)和地球的不停地自轉(zhuǎn)，就產(chǎn)生了晝夜交替現(xiàn)象。晝半球、夜半球和晨昏線由于太陽光線的定點照射，遂把地球分成晝半球和夜半球：地球向著太陽的半球，叫做晝半球；背著太陽的半球，叫做夜半球。晝半球和夜半球的分界線，叫做晨昏線，也叫晨昏圈。太陽光線是平行光線，射在晝半球中心點的太陽高度為９０°；而射在晨昏線上的太陽高度則為０°。晨昏線把地球各緯圈分成晝弧和夜弧，晝弧即白晝所占據(jù)的緯線弧長度，夜弧即黑夜所占據(jù)的緯線弧長度，兩者合計為一個緯線圈———３６０°。它們的大小除赤道外均不相等，并隨季節(jié)變化而此增彼減。晝弧和夜弧是測定各地晝夜長短的依據(jù)，是很有用處的。圖３－３９晝半球、夜半球和晨昏球時間的演變地方時地方時就是根據(jù)太陽和本地子午線所定出的地方時刻。地球自西向東自轉(zhuǎn)，東邊比西邊先見日出。時間的演變，是東早而西晚。地球２４小時自轉(zhuǎn)一周（３６０°），每小時轉(zhuǎn)過經(jīng)度１５°。這樣，在同一瞬間，經(jīng)度不同的世界各地時刻都不一樣。只要經(jīng)度相差１５°，時間就相差１小時。假如世界各地都使用地方時，就會給交通、通訊等方面造成許多不便。區(qū)時為了解決地方時的弊端，統(tǒng)一時間標準，國際上決定了劃分時區(qū)，采用區(qū)時。即每隔經(jīng)度１５°算做一個時區(qū)，把全球按經(jīng)度劃分成２４個時區(qū)。這樣，把無數(shù)個地方時統(tǒng)一為２４個，這就極大地簡化了地球上時間的計算，使用起來就方便多了。各時區(qū)都以本區(qū)中央經(jīng)線的地方時作為全區(qū)使用的共同時刻，故稱為區(qū)時。例如，北京位于東八區(qū)，東經(jīng)１２０°是東八區(qū)的中央經(jīng)線，因此“北京時間”就是采用東經(jīng)１２０°的地方時，即東八區(qū)的區(qū)時。實際上，時區(qū)的界線并非機械地按經(jīng)度劃分的，而是參照各國的行政區(qū)劃或自然界線來劃分的。例如，根據(jù)世界時區(qū)的劃分，我國由西到東可劃分為五個時區(qū)。為了使用上的方便，我國現(xiàn)在一律采用北京所在的東八區(qū)的區(qū)時作為全國統(tǒng)一的標準時間，這就是“北京時間”。地球公轉(zhuǎn)引起的自然現(xiàn)象由于地軸傾斜，地球“斜著身子”公轉(zhuǎn)，因而引起了太陽直射點在南北回歸線之間的往復(fù)運動，進而導(dǎo)致正午太陽高度和晝夜長短的變化，最后形成了四季、節(jié)氣和五帶。正午太陽高度變化太陽光線與地平面的交角，叫做太陽高度。太陽高度是用角度來表示的，故稱為太陽高度角，簡稱太陽高度。在一天里，惟有正午的太陽高度才具有季節(jié)上的實際意義。正午太陽高度是隨緯度不同和季節(jié)變化而有規(guī)律地變化著。在同一緯度，正午太陽高度隨季節(jié)而變化。例如，北京（北緯３９°５４′），夏至日正午太陽高度最大，為７３°３２′，而冬至日最小，為２６°４０′。在同一季節(jié)，正午太陽高度隨緯度而變化。二分日，赤道正午太陽高度最大，由赤道向兩極逐漸變??；夏至日，北回歸線正午太陽高度最大，從北回歸線向南、北逐漸變??；冬至日，南回歸線正午太陽高度最大，從南回歸線向南、北逐漸變小。這是正午太陽高度變化的基本規(guī)律。這種變化對各地的晝夜長短、氣溫高低和季節(jié)變化都有重要意義。晝夜長短變化地球上，從空間來講，除了赤道之外，從時間來講，除了二分之外，晝夜長短都有變化。夏至日太陽直射北回歸線，北半球晝長夜短，北極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象。而南半球則相反，晝短夜長，南極圈內(nèi)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象。冬至日太陽直射南回歸線，北半球晝短夜長，北極圈內(nèi)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象。而南半球則相反，晝長夜短，南極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象。二分日太陽直射赤道，全球晝夜相等，均為１２小時。不同緯度最長晝與最長夜時間表最長晝與最長夜時間０°１２時０分１０°１２時３５分２０°１３時１３分３０°１３時５６分４０°１４時５１分５０°１６時９分６０°３４′２４時０分７０°２個月（約）８０°４個月（約）９０°６個月（約）四季四季的劃分地球上溫帶一年中的春夏秋冬四個季節(jié)，叫做四季。它是個半球性現(xiàn)象，南北半球季節(jié)相反，全球沒有統(tǒng)一的季節(jié)。四季又是個地帶性現(xiàn)象，只有溫帶才有明顯的四季變化。四季既是一種天文現(xiàn)象又是一種氣候現(xiàn)象，所以四季的劃分既要考慮天文因素，又要考慮氣候因素，這兩者是緊密相連的。●根據(jù)天文因素劃分四季就是以“四立”作為四季的起止點。由立春到立夏為春季，由立夏到立秋為夏季，由立秋到立冬為秋季，由立冬到翌年立春為冬季。這樣劃分四季具有明顯的天文含義，是我國傳統(tǒng)的劃分四季的方法。但這種劃分四季方法，與溫帶北方地區(qū)的氣候不太相符?！窀鶕?jù)氣候因素劃分四季就是根據(jù)各地氣溫的實際情況而劃分的四季。具體來說，就是根據(jù)“候均溫”———一候（５日）的平均氣溫———劃分的四季。候均溫高于２２℃的時期為夏季，低于１０℃的時期為冬季，介于兩者之間的時期為春、秋二季。這樣劃分的四季，具有明顯的氣候標志，與各地氣溫實際相符合，但沒有明顯的天文標志。●天文、氣候因素兼顧劃分四季就是把天文因素和氣候因素結(jié)合起來，進行劃分四季。這樣劃分的四季是：春季，由春分到夏至，包括３月、４月、５月三個月；夏季，由夏至到秋分，包括６月、７月、８月三個月；秋季，由秋分到冬至，包括９月、１０月、１１月三個月；冬季，由冬至到翌年春分，包括１２月、１月、２月三個月。這樣劃分的四季，基本上作到了既有天文標志，又有氣候標志，歐美各國多采用這種劃分四季的方法。四季的循環(huán)四季以一年為周期，有規(guī)律地循環(huán)著。夏至日，太陽直射北回歸線上。這時，北半球晝長夜短，由于太陽高度最大，日照時間又長，所以獲得的熱量最多，形成了炎熱的夏季，而南半球相反。夏至日是太陽北移達到極限的時候，此后開始南移。到了秋分日，太陽直射赤道，此時，南北半球所獲得的熱量相等，溫度適中，晝夜等長。北半球形成了秋季，南半球形成了春季。此后太陽仍繼續(xù)南移。到了冬至日，太陽直射南回歸線上。這時，北半球夜長晝短，太陽高度最小，日照時間又短，所獲得的熱量最少，形成了寒冷的冬季。而南半球相反。冬至日是太陽南移達到極限的時候，此后轉(zhuǎn)為北移。到了翌年的春分日，太陽又直射在赤道上。這時，南北半球所獲得熱量又相等，溫度適中，晝夜等長，北半球形成春季，南半球形成秋季。此后太陽仍繼續(xù)北移，到了夏至日又直射北回歸線上。這時，北半球又形成了夏季，而南半球又出現(xiàn)了冬季。由夏到秋，由秋到冬，由冬到春，由春又到夏，四季就是這樣年復(fù)一年地循環(huán)著。節(jié)氣節(jié)氣就是二十四節(jié)氣的簡稱，它是我國勞動大眾和歷法家的杰出創(chuàng)作，早在２０００多年前的漢朝就出現(xiàn)了。節(jié)氣的成因和四季相同。所謂節(jié)氣，實際上就是四季變化的再分段，所以節(jié)氣的劃分就是把一年中地球在軌道上的位置變化（即太陽在黃道上的位置變化）所引起的地面氣候和晝夜長短的變化規(guī)律與全過程，分成二十四個階段，每段相隔半個月，分別列在１２個月里。劃分節(jié)氣的具體方法是：把地球軌道（或黃道）的一圈（３６０°）分成２４份，每份１５°為一個節(jié)氣，合成二十四節(jié)氣。每個月有兩個節(jié)氣，在月初的叫做節(jié)氣，在月中（偏下）的叫做中氣。但在習(xí)慣上，通稱節(jié)氣。十二個節(jié)氣是：立春、驚蟄、清明、立夏、芒種、小暑、立秋、白露、寒露、立冬、大雪、小寒。十二個中氣是：雨水、春分、谷雨、小滿、夏至、大暑、處暑、秋分