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热 忱 欢 迎 同 学 们 前 来 探求地球奥秘 感悟人生真谛 地球的物理性质 由于技术发展水平所限，目前还不具备直接观察地球内部的手段，可直观了解地球深部情况的钻孔目前最深也只有12km，因此对地球深处的认识，则主要靠地球物理的工作成果。通过对固体地球的重力、密度、压力、弹性、地热、地磁、放射性等物理性质变化规律的研究，来推测地球内部的物质成分、温度、压力状态等及其变化规律，并以此作为了解和划分地球内部圈层构造的依据。 地球的物理特征 内 容 提 要 一、地球的密度 根据地球的质量（5.974×1021 t）和体积（1.08×1012 km3）可求得地球的平均密度为5.516g/cm3。但地表岩石的密度为1.5-3.3g/cm3，平均2.67g/cm3；海水的平均密度为1.028g/cm3。据此可以断定，地球内部必有密度更大的物质。 目前尚无直接测量地球内部密度方法，而是根据地震波在地内的传播速度来推断的。目前公认的地内密度变化模型是由澳大利亚学者布伦（K·E·Bullen）推导的。因为它满足：1.与地球的平均密度相符；2.与地球绕其旋转轴的转动惯量相符；3.与地内地震波传播速度的深度变化曲线相符；4.与目前所知的地内物质成分相符。 根据布伦（1975年）推导的模型（图5-3）：地球随深度呈阶梯状递增，在400、650、900、2900、处有显著变化。地球表层2.7g/cm3；33km处为3.32g/cm3；2885km处由5.56g/cm3猛增至9.98g/cm3；6371km处（地心）达12.51g/cm3。 二、地球的压力 地球内部压力主要是上覆物质重量所形成的静压力，其大小与地内物质密度和重力有关。可用Ph=hρhgh来表达，其物理含义是地内某处的静压力（Ph)等于该处的深度（h）与其上覆物质平均密度（ρh ）及平均重力加速度的乘积。 地壳的平均密度为2.7g/cm3，深度每增加1km，压力增加27.5MPa。地下10km处的压力约为1kPa；33km处为12MPa；2885km处为135200MPa；地心处压力估计可达361700MPa。 三、地 球 的 重 力 重力概念 地球重力是指地球表面某一点所受的地心引力F和地球自转离心力C的合力。 重力方向 根据F＝Gm/R2，C＝mω2r可知： 地心引力以赤道最小，两极最大，而离心力以赤道最大，两极为零，离心力相对地心引力是很小的，即便在离心力最大的赤道上，离心力也只不过是该处地心引力的1/289。可见离心力只在很小程度上使重力小于地心引力，而重力方向仍大致指向地球的质量中心 三、地球的重力－地表重力场的变化 受重力影响的空间称为重力场。重力场中某一点的重力强度（即重力值）常以该点的重力加速度来表示，其常用单位是cm/s2。这个单位称为伽，它的千分之一则称为毫伽。 由于地心引力和离心力均随纬度而变化，故地球表面（大地水准面）赤道处的重力值最小，为978.0318伽，两极处的重力值最大，为983.2177伽，比赤道增加0.53%。即在赤道重1kg的物体在两极便为1005.3g。据此，1971年国际大地测量和地球物理协会通过大地水准面上某一点的重力值的计算公式： ｇ0＝978.0318（1＋0.0053024sin2ψ－0.000058sin22ψ） 式中 ｇ0――某一点海拔0m时的重力加速度。ψ――为地理纬度。该公式称为国际重力公式 三、地球的重力－重力校正与异常 国际重力公式是建立在地球为一均质体的假定基础之上的，所求得的重力值也是以海平面为基准的。由重力公式所求得的重力值称为正常重力值或理论重力值。实际上，由于地球物质分布不均匀，各处密度和分布状态不同，地形高低不同，由地面重力仪实测的重力值往往与正常重力值不一致。而人们所要了解的往往是地球内部密度的变化情况，因此，就要消除高度（根据重力g=Gm/r2计算以及实验测定，高度每升高1m，g值便减少0.3083毫伽）和地形（高出海平面而组成地形的物质也会形成引力）等因素对重力值所造成的影响，对实测重力值进行一定的折算，这个折算过程称为重力校正。其中消除高度对重力值影响的部分称为高程校正或自由空气校正；消除组成地形物质引力对重力值的影响的部分称为中间层校正；高程校正和中间层校正又合称为布格校正。其校正公式如下： ｇb＝ｇ＋（0.3083h－0.1119h）×10-3 式中 ｇb—布格校正重力值，伽；ｇ—实测重力值，伽；ｈ—测点高程，米；0.3083—高度每变化1m重力的变化量，毫伽；0.1119—密度为2.67g/cm3的1m高的岩石所产生的