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上Ch.3 地球的結構 (大氣結構 (大氣分層 (依溫度變化分層 ((平流層 (特性 (大氣水平流動), 高度 (頂端約50公里高), 熱源…
上Ch.3
地球的結構
大氣結構
推動大氣運動的能量
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地表輻射
地表隨時以紅外線形式向外輻射能量
大部分被大氣中的溫室氣體吸收，只有少部分散逸到太空
大氣也會向太空、地表發出紅外線輻射
長波輻射，以紅外線輻射為主
太陽輻射
推動大氣運動、天氣變化的主要能量
一部分被氣體分子、氣懸粒子與雲吸收，一部分被反射回外太空
短波輻射，以可見光輻射為主
最後大約有一半的太陽輻射被地表吸收
其他能量
地表能量也會以空氣對流，及水氣蒸發到高空、凝結釋放潛熱的方式把能量傳到大氣中
能量收支平衡
地球系統內各種能量的收支會維持平衡
大氣分層
依溫度變化分層
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平流層
高度
頂端約50公里高
特性
大氣水平流動
熱源
臭氧層吸收紫外線
中氣層
高度
頂端約85公里高
特性
空氣稀薄，無明顯天氣現象
大氣最低溫在中氣層頂
熱源
平流層釋出的熱量
對流層
高度
8~16公里
特性
對流旺盛
水氣豐富
厚度:夏季>冬季；赤道>高緯區
熱源
地表輻射
增溫層
特性
帶電粒碰撞大氣分子，產生極光
空氣稀薄，空氣分子溫度極高
熱源
大氣分子吸收太陽輻射
高度
85公里以上
依電離程度分層
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中性層
約60公里以下的大氣層，大多原子、分子呈電中性
電離層
中氣層上層(約60公里之上)呈電離現象，可幫助無線電波傳遞
依氣體混合狀態分層
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均勻層
從地面至85公里左右，組成成分以一定比例混合
不均勻層
高於85公里以上的大氣，氣體混合比例隨高度變化
氣壓
空氣分子的分布與氣壓變化
空氣分子在大氣層中的分布
地表處:空氣密度大，空氣柱長，氣壓大。
高空處:空氣密度小，空氣柱短，氣壓小。
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垂直方向的氣壓遞減率
地表處:氣壓遞減率較大
高空處:氣壓遞減率較小
定義:每上升單位高度，氣壓所遞減的量值。
氣壓基本概念
單位
標準大氣壓(atm):在緯度45度，溫度0℃的海平面處，高76cmHg所產生的壓力
百帕(hPa):氣象學常用的氣壓單位。1帕(Pa)=1牛頓/平方公尺。
定義
在大氣某高度上，單位面積上的空氣柱重量
海洋結構
海洋溫度
影響表層海水溫度
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湧升流
日照加熱
大洋環流
海洋分層
依鹽度變化分層
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深水層:深度800公尺以下
混合層:深度小於200公尺
斜鹽層:深度200~800公尺
溫鹽環流
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為深海帶來溶氧
輸送能量，調節大氣與海洋系統
將表層二氧化碳輸送至深海幫助碳循環
起點:北大西洋表層低溫高鹽海水下沉
依溫度變化分層
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深水層:深度800公尺以下
水溫穩定不變
混合層:深度小於200公尺
海水鹽度、溫度相似
中緯度地區混合層表溫隨季節不同有較明顯差異
直接吸收太陽輻射而加熱
斜溫層:深度200~800公尺
陽光無法傳遞能量至此，溫度驟降
海洋鹽度
海水鹽度單位與測量方式
傳統鹽度定義
每1000克海水所溶解物質的總克數
常用的鹽度單位
千分比
實用鹽度單位(PSU)
全球表層海水的鹽度分布
影響表層海水鹽度高低的變因
使鹽度上升:海水蒸發、海水結冰等
使鹽度下降:降水、融冰、河水注入等
全球表層海水鹽度比較
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極區
因大量融冰注入淡水，使表層海水鹽度與蒸發量減降水量較無直接關聯。鹽度比赤道更低。
副熱帶
中低緯有副熱帶高壓籠罩，蒸發作用旺盛
降水量小於蒸發量
鹽度偏高
蒸發量減降水量偏高
大洋邊緣
海水鹽度通常比大洋中央偏低
赤道
低壓系統盤踞，高溫多雨
降水量大於蒸發量
鹽度偏低
蒸發量減降水量偏低
地中海
蒸發量減降水量偏高，且為半封閉海域，鹽度可高達40‰
海水中總鹽量恆定
鹽類移入、移出維持平衡
海水組成
鹽類
陽離子
陰離子
純水
固體地球結構
地球內部的層圈結構
近地表的地球分層
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整體地球分層
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地核
成分
外核
液態鐵鎳
內核
固態鐵鎳
特性
外核形成地球磁場
地殼
特性
平均厚度:大陸地殼約35公里，海洋地殼約5~10公里
密度:大陸地殼<海洋地殼
成分
海洋地殼(玄武岩)
大陸地殼(花岡岩)
地函
成分
橄欖岩
特性
軟流圈(低速帶)地表下約80~220公里深因岩石部分熔融，地震波速降低
軟流圈之上的上部地函與地殼合稱岩石圈
固體地球的組成物質
沉積岩的沉積構造
波痕
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泥裂
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交錯層
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生痕
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粒級層
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層理
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變質岩
原岩受高溫、高壓作用，使礦物發生化學變化、或改變大小、形狀與排列方式所形成
葉理狀
非葉理狀
沉積岩
地球表面分布最廣的岩石，由沉積物經過成岩作用(壓密、膠結、再結晶)形成
化學沉積岩
溶解在水中的礦物質，因過飽和而產生化學沉澱作用所形成的沉積層
生物沉積岩
由生物遺骸所構成的岩石
碎屑沉積岩
由鬆散的沉積物經過壓密、膠結所形成
三大岩類比較
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火成岩
組成地殼最主要的岩石，由岩漿冷卻而成的岩石
依冷卻位置分
火山岩
岩漿噴發至地表，冷卻速度快，結晶顆粒小
深成岩
岩漿在深處冷卻，冷卻速度慢，結晶顆粒大
岩石循環
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岩石與礦物
礦物:天然生成的均質固體，無機作用形成，具有一定化學組成與結晶構造
岩石:由一種或多種礦物的聚合體所構成
地震觀測
表面波:傳播速度最慢，僅在地表傳遞
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雷利波(LR):質點在平行於震波傳播的垂直面上，沿著橢圓形軌跡震動
洛夫波(LQ):質點沿著水平面產生和波傳播方向垂直的運動
體波
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S波:橫波，傳播速度次之，僅在固體中傳遞
P波:縱波，傳播速度最快，可在固、液、氣體中傳播
