自然地理学概论.ppt

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1、第一部分 自然地理,自然地理学与地球表层系统岩石圈大气圈水圈生物圈圈层间的相互作用地理学应用,第一篇 自然地理学与地球表层系统,第一章 自然地理学与人类环境第二章 地球与地球表层环境第三章 地球表层环境与地球表层系统,第一章 自然地理学与人类环境,第一节 日常生活中的自然地理学问题第二节 自然地理学研究的研究对象、内容、目的与意义第三节 自然地理学的性质第四节 自然地理学与地球表层系统,自然地理学的研究对象,自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境（entironment）的区域特征、区域分异及其发生发展过程与变化规律为研究对象的。或者说，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然系统的区域

2、特征与空间分布、变化规律为研究对象的。,第一章,自然地理学的研究内容,（1）人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构及其区域分布规律。（2）人类赖以生存的地球表层自然环境的成因与变化规律。（3）人类赖以生存的地球表层自然环境系统的运行机制（物质循环、能量转换、信息传输）。（4）人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响。（5）地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控。,第一章,自然地理学研究的目的与意义,通过对地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控，达到保护环境、合理利用环境、与环境协调共处，从而保障社会的可持续发展。,第一章,自然地理学的性质,1.综合性：综合性是

3、指自然地理学多学科交叉、多要素融合的特性。2.区域性:区域性是地理学的本质特性,区域特征、区域联系与区域分异规律为自然地理学的主要研究对象。3.环境性：人类生存环境是地理学研究的主要对象与内容。4.系统性：地球表层环境就是一个系统，可以称之为地球表层系统。系统具有整体性、层次性、动态性与结构功能性。,第一章,自然地理学的定义(*),自然地理学就是用系统的、综合的、区域联系的观点与方法，去审视与研究人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构、区域分异特征、形成与变化规律，从而对其进行评估、预测、规划、管理、优化、调控的学科。,第一章,自然地理学与地球表层系统的关系,从系统科学的角度，可将地球作为

4、一个巨大的系统-地球系统，将研究地球系统的科学称之为地球系统科学。地球系统又可划分为地球表层系统与地球内部系统.地球表层系统又可划分为地表自然系统与地表人文系统。自然地理学是研究地表自然系统的核心学科。,第一章,自然地理学与其他学科的关系,地球表层自然系统是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈相互作用而构成的。研究大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的核心学科分别是大气科学、水文学、地质学与生物学。自然地理学，包含了这些学科的某些内容。从人类环境科学的角度来看，自然地理学是将这些内容有机地交叉、融合在一起，将人类生存环境作为一个完整的体系以及对各个区域的环境组合进行研究的。也可以说，自然地理学是大气科学、水

5、文学、地质学与生物学的交叉学科或边缘学科.,自然地理学与其他学科的关系,第一章,第二章 地球与地球表层环境,第一节 宇宙中的地球第二节 地外系统对地表环境的影响第三节 地内系统对地表环境的影响,宇宙与天体(Universe and Celestial Body)宇宙中的天体可分为：恒星(Star)、行星(Planet)、卫星(Satellite)、流星(Meteor)、彗星(Comet)、星云(Nebula)等。太阳和太阳系（Solar and Solar System）地球在天体中的位置,行星是自身不发光的，环绕着恒星的天体。一般来说行星需要具有一定的质量，行星的质量要足够的大，以至于它的形

6、状大约是圆球状，质量不够的被成为小行星。行星的名字来自于它们的位置在天空中不固定，就好像它们在行走一般。太阳系内的肉眼可见的5颗行星水星，金星，火星，木星，土 离太阳最近的行星是水星，以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。从行星起源于不同形态的物质出发，可以把九大行星分为三类：类地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及远日行星(天王、海王、冥王)。行星公转的轨道具有共面性、同向性和近圆性三大特点。所谓共面性，是指九大行星的公转轨道面几乎在同一平面上；同向性，是指它们朝同一方向绕太阳公转；而近圆性是指它们的轨道和圆相当接近,变化,第26届IAU（国际天文学会）大

7、会2500位天文学代表国际天文学对四个关于确定太阳系行星身份的草案进行投票表决后决定,IAU决定我们太阳系内的行星和其他天体按照下列方式划分为3个明确的类别（一号议案）(1)一颗行星是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转，(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近于圆球)形状，同时(c)清空了所在轨道上的其他天体。(2)一颗矮行星是一个天体，它满足(a)围绕太阳运转，(b)有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的(近于圆球)形状，(c)没有清空所在轨道上的其他天体，同时(d)不是一颗卫星。(3)其他围绕太阳运转的天体，卫星除外，统称为“太阳系小天体”。,在经历一周的争吵之

8、后，国际天文学会决定不再将1930年发现的冥王星列入太阳系行星之列，此次大会通过的新行星定义填补了一个世纪以来的空白。,而冥王星（直径只有2300公里，比月球还要小）与谷神星、卡戎星和2003UB313（齐娜星）一起，被归入矮行星，无缘行星行列。通过三号决议草案，冥王星在被定义为矮行星的基础上，又被认定为新一类海外天体的原型。,冥王星（左）及卡戎星的照片,按照上面的定义冥王星是一颗矮行星，并作为海外天体中一个新类别的原型。这类天体称为“plutonian objects”。1 八颗行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、和海王星。2 IAU将启动相应程序来界定天体属于矮行星还是其他

9、类别。3 目前这些包括大多数的太阳系小行星，大多数的海外天体（TNOs），彗星，和其他小天体。,宇宙中的地球(*),1.日地距离及其环境意义 距离1.496108km不近也不远，为生命的孕育创造了条件。,第二章,2.地球的形状及其地理意义形状:椭球体、梨形、桔子形 旋转椭球体 意义：1.不同纬度太阳高度角不同：热量差异 2.黄赤交角的存在，正午太阳高度角随纬向分异 季节发生变化。3.纬向地带性规律的形成。,3.地球大小及地理意义地球赤道半径=6378.14km 极半径=6356.755km 平均半径=6371.11km 面积=5.1亿km2 体积=10833亿km3 总质量=5.981027g

10、 经线周长=40008.55km 赤道周长=40076.604km,地理意义：1.引力适中，吸引大气、大气圈、水圈2.保温、减小温差3.减小紫外线辐射，保护地球生物,4.地球的运动及其环境效应地球的自转（Earths Rotation）地球绕地轴旋转，称为地球自转。,地球自转的地理意义产生昼夜更替；地球自转产生了地方时；地球自转产生了地转偏向力；日月引潮力作用.,地球的公转，地球按一定的轨道绕太阳运动，称为公转(Revolution)，周期为一年。Revolution:orbit around the sun;requires 365.24 days to complete at 107,28

11、0 kmph,公转周期,恒星年（Sidereal Year）：地球连续两次通过太阳平面另一恒星连线与地球轨道的交点所需时间。365d6h9m9.5s 回归年（Tropical Year）solar year：连续两次通过春分点的平均时间。365d5h48m46s,太阳视运动:太阳位于地球轨道面上,地球上看,太阳好象终年在这个平面上运动,这就是太阳的视运动.黄道(Ecliptic):太阳视运动的路线叫黄道。A plane including all points of Earths orbit termed the plane of the ecliptic.二分点(the Equinoxes)

12、:赤道和黄道相交的两个点称为春、秋二分点。春秋分日(Vernal/Autumnal Equinox)：南北半球各纬度上的白昼、黑夜等长，均为12小时。,Tropic 回归线 Cancer 巨蟹座Capricorn,摩羯(星)座,aphelion 远日点perihelion 近日点equinox 昼夜平分点solstice 至日,地球公转的地理意义：地球的公转导致季节的变化；地球的公转导致昼夜长短的变化；地球运动对地表温度调节、生命孕育的重要意义。,维持地表系统运行、地表环境发展的能量，主要来自太阳的辐射。太阳辐射作用于地表，由于地表接受的太阳辐射的差异，导致了行星风带的产生、季风的形成、水汽的

13、运移、洋流的产生以及风化作用的进行。,地外系统对地表环境的影响,1.能量的来源,2.引力的影响,太阳与太阳系行星引力的作用，使地球沿着自身固有的轨道运行，具有特定的运行周期与速度。由于太阳与月亮引力的作用，产生了地球上的潮汐现象。,第二章,地外系统对地表环境的影响,3.陨石撞击的环境效应,4.其他宇宙因素的影响,地表系统与地外系统之间，也存在着物质的交 换；太阳活动；太阳风。,改变了地表形态，造成陨石坑与环型山;陨石撞击导致地震;陨石撞击地球，导致地表环境的灾变;大的撞击还会导致岩石圈的破裂，引起板块分裂与运动。,第二章,1.能量的来源,地内系统对地表系统的影响,地内活动还对地表环境产生了一些

14、其他的影响。火山、地震；地核、地幔物质的运动与相变。,3.地内活动的其他环境效应,地内系统与地表系统在不断地进行着物质的交换。,2.物质的交换,尽管太阳辐射是地表系统运行与发展的主要能量来源，但地球内能也对地表系统与环境产生了不可忽视的作用与影响。,第二章,第三章 地球表层环境 与地球表层系统,第一节 地球表层系统的组成第二节 地球表层系统的结构第三节 地球表层系统的功能第四节 人类与地球表层环境,四大圈层(*),地球呈现出圈层构造，可以划分出内部圈层与外部圈层。内部圈层包括地壳、地幔、地核。,外部圈层包括岩石圈、大气圈、水圈、生物圈。岩石圈指地球表层由固体岩石组成的圈层；大气圈指环绕地球的由

15、气体组成的圈层；水圈指地球表层由各种形式存在的水组成的圈层；生物圈指地球表层所有活着的有机体组成的圈层。,第三章,地球表层系统的组成,地核,地幔,地壳,水/生物,大气,古登堡面,莫霍面,地球圈层结构,人在四大圈层中的地位,人是生物圈的一部分，又与一般的生物有着本质的区别。人类与四大圈层之间的关系以及人类在地球表层系统中的位置：,图表示了三重含义：（1）人类是生物圈的一部分，但又不同于一般的生物；（2）人类生存在四大圈层的交界面上，四大圈层是人类诞生与发展的环境；（3）人类对四大圈层均有着重要的作用与影响。四大圈层之间及其与人类相互作用、相互影响，构成了地球表层系统,第三章,生,物,圈,地球表层

16、系统的组成,圈层能量特征,阳光生命的火花、大气引擎大气水气循环、保护伞（陨石、射线）、温室（温控）、氧仓生物生生不息、孕育文明水 生命摇篮、时空分配地壳漂移板块、生命的基石地幔沸腾的岩浆（地幔对流）地核燃烧的锅炉（核聚变）,圈层与科学,太 空：天文学、（航天学）大气层：气象、气候学、（航空学）水：水文学、海洋学、（水利学）生 物：生物学、生态学（农、牧、林）地 表：地貌学、环境学（环境工程）地 下：地质学（矿产学、岩土工程）,幸运的地球,幸运的地球 太阳系中的位置球体大小、自转圈层美妙组合幸运的人 自然物质 氨基酸 单细胞 植物 动物 人类珍爱生命,三 大 界,自然界可以划分为无机界与有机界。

17、但人类在地球表层系统中的地位与作用，以及人类与自然环境之间的相互作用、相互影响，仅仅用无机界与有机界还难以表达清楚。用人文界来表示人类的地位与作用，以及人与自然环境之间的相互作用、相互影响。那么，地球表层系统是地球表层无机界、有机界与人文界相互作用、相互影响而构成的一个系统。,第三章,地球表层系统的组成,三 态,地球表层系统的组成,第三章,固、液、气三态转化过程中，实现物质循环、能量传递和转化,地球表层环境（系统）的结构(*),不同空间尺度的环境系统在空间上相互交叉、叠置，并且相互联系、相互作用。因此是多级嵌套。,1.垂直分层,垂直分层现象非常明显：从地核、地幔、地壳，到水圈、大气圈等；大气圈

18、又可分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。,2.水平分异,所谓水平分异，就是指在水平分布方面的差异与变化。,3.立体交叉,组成地表环境的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈，不是绝然分开的，而是相互交叉、相互渗透，在空间上构成了一个立体交叉的结构。,4.多级嵌套,第三章,地球表层系统的功能,对于系统来说，一般都具有物质传输、能量流动、信息传递的功能。垂直方向上，各个圈层之间、各个圈层内部的各个次级层次之间，都可能存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。水平方向上，大洋与大陆之间、大洋与大洋之间、大陆与大陆之间、地区与地区之间存在着物质的传输、能量的流动和信息的传递。生物圈与其他圈层之间也存在着物

19、质的传输、能量的流动和信息的传递。,1.物质传输、能量流动、信息传递,可以通过研究地表系统物质传输、能量流动和信息传递的过程与规律，来预测系统的可能变化，通过改变系统的物质流、能量流或信息流，来改变系统的结构与演化的趋势，从而达到对地表系统进行优化、调控的目的。,2.地球表层系统的可预测、可调控功能,第三章,人类与地球表层环境,1.地球表层环境对人类的作用与影响,地球表层环境的演化与人类的诞生人类是地球表层环境发展、演化、分异的产物地球表层环境的区域分异与三大人种的形成地球表层环境对人口分布的影响地球表层元素组成与人体健康自然灾害对人类的影响地球表层环境对社会发展的影响,第三章,地球表层元素组

20、成与人体健康,第三章,2.人类对地球表层环境的作用与影响,人类与地球表层环境,对环境的污染,改变地表环境的结构,改变地表环境演化的方向,改变了地表环境变化的速率,改变了地表环境的物质循环,改变了地表环境的能量平衡,对资源的消耗与破坏,人类的影响,第三章,人类与地球表层环境,3.人类与环境的协调发展,资源、环境、人口与可持续发展,中国二十一世纪议程议题,地理学研究的核心内容,资源的合理利用,人与环境的协调发展,自然灾害的防治,第三章,自然地理对象的认知要领,物质组成(矿物、岩石种类及其物理、化学性质差异）动力作用（地壳运动、火、水、风、生物)时间（过去、现在、将来）发育过程空间（地下、地表、陆地、海洋.）地理分布、形态与结构特征,