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第三章 地球的結構 (大氣的結構 (氣壓 (定義 (在大氣某一高度上,單位面積上的空氣柱重量), 公式 (空氣柱高度h*空氣柱(平均)密度d),…
第三章 地球的結構
大氣的結構
能量收支
太陽輻射
一部分被氣體分子、雲吸收,另一部分反射回外太空
推動大氣運動及天氣變化的主要能量
一半的太陽輻射被地表吸收
短波輻射(可見光)
地表輻射
長波輻射(紅外線)
大部分被溫室氣體吸收,少數逸散外太空
大氣的分層
電離程度
中性層
對流層&平流層
自由電子較少,原子分子多是電中性
電離層
中氣層&增溫層
電離現象
幫助無線電波的傳遞
溫度變化
對流層
熱源:地表輻射
氣溫隨高度增加減少
每升高1公哩,降低6.5度c
對流強度越大越厚
夏季>冬季 赤道>高緯
天氣現象多在此發生
厚度8~16公里
平流層
熱源:臭氧層吸收紫外線
頂約50公里高
氣溫隨高度增加上升
大氣以水平流動為主
大氣臭氧濃度最高(25~30公里)
中氣層
熱源:平流層釋出的能量
頂約85公里高
氣溫隨高度增加下降
空氣稀薄幾無天氣現象
大氣最低溫(-90度c)於中氣層頂
増溫層
熱源:大氣分子吸收太陽輻射
85公里以上
氣溫隨高度增加上升
空氣稀薄,容易使能量大增,空氣分子溫度極高
極光(帶電粒子碰撞大氣分子)
氣體混合程度
不均勻層
中氣層&增溫層
受重力影響較大,混合比例隨高度變化
均勻層
對流層&平流層
大氣分子碰撞較頻繁,組成成分以一定比例混合
氣壓
定義
在大氣某一高度上,單位面積上的空氣柱重量
公式
空氣柱高度h*空氣柱(平均)密度d
標準大氣壓
緯度45度,溫度0(攝氏)的海平面氣壓
單位
百帕
1百帕=100帕
單位換算
1大氣壓=76公分汞柱重=1013百帕
密度越小,溫度越高,空氣柱重量越輕,壓力越小
越往高處,空氣柱越短,氣壓越低
海洋的結構
海水的鹽分
海水的組成
純水(96.5%)
鹽類(3.5%)
陽離子
岩石風化
鈉、鎂、鈣、鉀
陰離子
火山噴發
氯、硫酸根
總鹽量的恆定
移出
生物吸收成為骨骼外殼
化學沉澱
移入
河川、大氣、火山供給
鹽度
定義
1000公克海水所溶解物質的總克數
全球表層海水鹽度分布
赤道
鹽度偏低
降水量>蒸發量
副熱帶
鹽度偏高
副熱帶高壓籠罩
降水量<蒸發量
極區
大量注入淡水
鹽度比赤道更低
地中海
鹽度偏高
半封閉海域
大洋邊緣
河流注入淡水
鹽度比中央偏低
單位
千分比
用硝酸溶液得到氯離子濃度即可
因為海水比例固定
實用鹽度單位(PSU)
用溫鹽深儀量得海水導電度
鹽度愈高。導電度愈高
海水溫度
變因
大洋環流
暖流流經溫度較高
可從等溫線的彎曲趨勢判定洋流特性
調節赤道極區溫差
湧升流
帶來深層低溫海水,使溫度降低
秘魯外海
日照加熱
緯度越低,溫度越高
等溫線與緯度線大致平行
海洋的分層
溫度變化(淺-深)
低緯度明顯,高緯不明顯
混合層
吸收太陽輻射加熱
溫度鹽度相似
各地厚薄不一
中緯度表溫隨季節有較明顯差異
深水層
水溫穩定不變
斜溫層
溫度驟降,曲線傾斜
鹽度變化
與溫度結構相似
混合層
中低緯鹽度高
高緯夏季
融冰柱入鹽度偏低
高緯冬季
結冰鹽度升高
斜鹽層
缺乏蒸發作用,鹽度驟降
深水層
結冰鹽度上升
溫鹽環流
高緯度高密度(低溫高鹽)表面海水沉降,在中低緯度浮上海面
極緩慢
完成循環需要1000年以上
綜合溫鹽深儀的資料進行推斷
固體地球結構
研究方法
分析來自地球內部的岩石、礦物組成
隕石成分分析
岩礦高溫高壓實驗
地震波
傳播速度不同的特性(P波>S波)
P波(壓力波、縱波)
固態、液態、氣態都能傳遞
S波(剪力波、橫波)
僅可在固態中傳遞
層圈結構
地殼
海洋地殼
5~10公里
玄武岩
大陸地殼
35公里
花崗岩
大陸地殼密度>海洋
地函
橄欖岩
軟流圈
可塑性高、波速降低
岩石圈
莫氏不連續面
地震波速度突然增加
古氏不連續面
P波降低、S波不通過
地核
外核:液態鐵鎳
內核:固態鐵鎳
固體地球的組成物質
岩石與礦物
岩石
由礦物組成
性質取決
構成礦物的物理
化學與結晶構造性質
聚合排列的性質
礦物
有一定化學組成與結晶構造
自然作用形成的固態無機物
火成岩
組成地殼最主要
火山岩
岩漿噴發至地表形成
冷卻速度快,顆粒小
流紋岩(酸)、安山岩(中)、玄武岩(基性)
深成岩
岩漿在深處冷卻
冷卻速度慢、顆粒大
花崗岩(酸)、閃長岩(中)、輝長岩(基)、橄欖岩(超基性)
酸性顏色淺、鐵鎂含量少、岩石密度小、二氧化矽含量多、岩將較黏滯
沉積岩
地表分布最廣
種類
碎屑沉積岩
壓密膠結而成
礫岩-砂岩-粉砂岩-泥岩(顆粒大-小)
化學沉積岩
過飽和、化學沉澱
生物沉積岩
構造
層理
主要構造
因沉積物成分、顆粒、顏色變化產生
交錯層
相鄰沉積層的層理相互交錯
粒級層
沉積物顆粒由下往上變細
波痕
生痕構造
深成岩
高溫高壓產生化學變化形成
葉理
礦物產生平行排列
分類
葉理狀
頁岩、片岩-片岩
頁岩、片岩、花崗岩-片麻岩 變質度高
頁岩-板岩(原岩-變質岩) 變質度低
非葉理狀
石灰岩-大理岩
石英砂岩-石英岩
玄武岩-角閃岩
橄欖岩-蛇紋岩