地震概论13改过.ppt

绪论绪论第三节第三节 太阳系太阳系 地震概论地震概论1231. 从地心说到日心说从地心说到日心说 《《天体运行论天体运行论》》1543 阿利斯塔克阿利斯塔克 （（Aritarchus 公元前公元前310-230) “地心说体系地心说体系” 托勒玫（托勒玫（Ptolemaeus,85-165）） 本轮、均轮、等点本轮、均轮、等点 阿尔丰索国王阿尔丰索国王 顺行、逆行、留、水星金星的往返摆动顺行、逆行、留、水星金星的往返摆动 布鲁诺布鲁诺(Bruno,1548-1600)的无限宇宙的无限宇宙42. 太阳系的轨道特性太阳系的轨道特性ü 近圆性近圆性, e=(a2-b2)0.5/aü 同向性同向性ü 共面性共面性5 第第 谷（谷（Tycho Brahe 1546-1601））的的21年年 开普勒（开普勒（Kepler 1571-1630）） 8´ ´! 行星运动三大规律：行星运动三大规律：1. 行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一行星在椭圆轨道上运动，太阳位于其中一个焦点上个焦点上.2. 行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积等的面积.3. 行星公转周期的平方与轨道半长径的立方行星公转周期的平方与轨道半长径的立方成正比成正比.63. Titius-Bode 定则定则an+1/an=c~1.7；an =0.4+0.3 × 2 n-2 UA1UA=147.5 × 106km 表3.1 波得定律与观测值比较 行星 n 观测值 计算值水星 1 0.387 0.4金星 2 0.723 0.7地球 3 1.000 1.0火星 4 1.523 1.6（小行星） 5 2.7 2.8木星 6 5.203 5.2土星 7 9.52 10.0（天王星） 8 19.2 19.6（海王星） 9 30.2 38.8（冥王星） 10 39.5 77.2 **（ 上表中括号内为定律提出后发现）7§1781年. 德国天文学家赫歇尔(Herschel)发现天王星1801年11月. 谷神星丢失十年，根据41天移动了3度。

高斯预报2.77 UA.（意.皮亚齐 Piazzi） 智神、婚神、灶神 小行星带894.太阳太阳10光谱分析：光谱分析：73种元素，种元素，H：：71% ，，He：：26.5%，，O+C+N+Ne:2%;Mg,Ni,Si,S,Fe,Ca 0.14%. 光球层：光球层： 厚厚300km,5500oC, 0.01g/ cm3.色球层：色球层： 厚厚3000-5000km，，日全食时呈玫瑰红色，可日全食时呈玫瑰红色，可达达100万度万度K.日日 冕：冕： 最外层的稀薄等离子体太阳风大气层，最外层的稀薄等离子体太阳风大气层，d=10-12g/ cm3 . 100万万K,800km/s,400km/s黑黑 子：子： 直径直径2000-10000km，，4200oC，，具极强磁场；具极强磁场；对气候与生态变化的影响有对气候与生态变化的影响有11年周期年周期.耀耀 斑：斑： 在黑子群上空的亮点出现在色球层中，在黑子群上空的亮点出现在色球层中，n秒秒钟内可扩大成纤维云状物，直径钟内可扩大成纤维云状物，直径10万万km，，T 1.5万万-100万度万度.1112131415恒星的结局小于小于3个太阳个太阳——白矮白矮星星——冷却冷却——黑矮星黑矮星3-10个太阳质量个太阳质量——核炸超新星核炸超新星大于大于10个太阳质量个太阳质量——内炸，超新星，中子星内炸，超新星，中子星（脉冲星，（脉冲星，R<10km, V增大），黑洞增大），黑洞 He燃烧合成燃烧合成C,O,Ne,Mg,S,Si 抛出外壳抛出外壳 红巨星红巨星16超新星超新星 第二代星云第二代星云忙忙忙忙碌碌碌碌又又开开始始了了“臭蛋星云臭蛋星云”17形成中的形成中的臭蛋星云臭蛋星云185. 太阳系中的行星太阳系中的行星 体积体积 密度密度 卫星卫星 表面表面 主要元素主要元素类地行星类地行星 小小 大大 少少 固固 Fe,Mg,Si,K,Ca, Al,Ti,Ni类木行星类木行星 大大 小小 多多 非固非固 H,He,CH4,氨冰氨冰 水冰水冰19“伽利略” 于2003.9.21坠入木星大气层2021旅行者2号的旅程22旅行者2号对海王星的最后一瞥23先驱者号上的图形语言24太阳系九大行星（详见后多图）太阳系九大行星（详见后多图）25水星26金星27地球28火星29303132木星33 木木 星星•距距太太阳阳5.20AU，，平平均均半半径径是是地地球球的的11倍倍，，质质量量：：地地球球的的318倍倍，，所所有有其其他行星的他行星的2.5倍。

倍•平均密度平均密度1.33g/cm3；；•自自转转周周期期为为9小小时时50分分30秒（太阳系中最快）；秒（太阳系中最快）；3435木星结构木星结构•外层：分子氢外层：分子氢•往往下下：：液液体体氢氢，，在在云云顶顶以以下下10000公公里里处处，，液液体体氢氢的的压压力力是是1000000bar,温温度度为为6000K；；在在这这种种状状态态下下，，氢氢变变成成液液态态金金属属氢；氢；•在在金金属属氢氢中中，，氢氢原原子子被被分解成质子和电子；分解成质子和电子；•中中心心是是约约10个个地地球球质质量量的固体核的固体核3637383940414243木星的卫星木星的卫星•总数量：总数量：63颗颗（仅在（仅在2003年就年就发现有发现有23颗）颗）•伽利略卫星：伽利略卫星：4颗，颗，轨道的偏心率和轨道的偏心率和轨道倾角小，质轨道倾角小，质量比较大；量比较大；44土星454647天王星48海王星 旅行者旅行者 2号的发现号的发现•磁场，磁轴与自转磁场，磁轴与自转 轴的夹角约为轴的夹角约为50度；度；•海卫海卫1，海卫，海卫2之外之外 还有还有6颗卫星（呈碎颗卫星（呈碎 块状）块状）。

49 海卫海卫1 新发现的卫星新发现的卫星•直径 ：2720Km 直径 ：50-200km•表面：T=37K 阴暗的碎块•600km高处，T=300K 极冠极冠甲烷冰，氮冰 XY裂缝裂缝 山脉（无环形山），物质？山脉（无环形山），物质？50冥王星Ø1930年年2月月18日发现日发现 Ø黄赤交角黄赤交角17度度Ø 冥王星的表面冥王星的表面Ø 甲烷冰层覆盖甲烷冰层覆盖 密度密度2g/cm3Ø 直径直径14000-6000kmØ 卡戎卫星卡戎卫星515. 彗星彗星§慧核，慧发：慧核，慧发： 固体固体C,冰冻水，冰冻水，CH4,NH3等等§慧尾慧尾 CO+,N2+,CO2+5253汉朝马王堆帛书里对彗星的描绘汉朝马王堆帛书里对彗星的描绘54哈雷彗星55海尔—波普彗星56彗星的源？彗星的源？Oort 云云576. 陨石陨石587. 撞击的效果撞击的效果v 6500万年前，墨西哥尤卡坦半岛陨石坑万年前，墨西哥尤卡坦半岛陨石坑直径直径170km的洼地，陨石直径的洼地，陨石直径10-20km. 撞击的效果撞击的效果-恐龙绝灭恐龙绝灭.v 1908年年 通古斯通古斯v “苏梅克苏梅克—列维列维9号号”（（S-L9））彗星撞木彗星撞木星星 1993.3.23-3.25 1994.7.16 21个慧核个慧核59卫星图片墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑卫星图片墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑卫星图片科学家第一次清晰看到位于墨西哥尤卡坦半岛上的大陨石坑601993.3.25-1994.7.15慧木相撞前61哈勃空间望远镜观测到的哈勃空间望远镜观测到的S-L9彗星碎块（彗星碎块（21块）块）62S-L9彗核彗核C碰撞前后的木星红外图像碰撞前后的木星红外图像63彗核彗核K与木星撞击后火球从亮到暗的变化与木星撞击后火球从亮到暗的变化64慧木相撞痕迹6566月球上的撞击坑6768流星雨•1833年：带来知识启蒙的狮子座流星雨691966年：20世纪最眩的狮子座流星雨701999年：呈火球状的狮子座流星雨年：呈火球状的狮子座流星雨712002年：在英格兰观看到的狮子座流星雨年：在英格兰观看到的狮子座流星雨722002年：从太空观测到的狮子座流星雨年：从太空观测到的狮子座流星雨(11月月19日日)73空间观测计划空间观测计划 空间探测的参与者：观测天文学家，地空间探测的参与者：观测天文学家，地 质学家质学家. 仪器：仪器： 用照相望远镜搜索近地天体用照相望远镜搜索近地天体 电子光探测器电子光探测器目标：目标： 发现小行星使之偏离轨道发现小行星使之偏离轨道748. 角动量分配异常角动量分配异常 C=MVR=MωR2 0.135%~99.4%75 9. 太阳系起源假说及其发展太阳系起源假说及其发展•Kant-Laplace星云说星云说18世纪世纪Kant, 1755《自然通史和天体理论》《自然通史和天体理论》 Laplace, 1796《宇宙体系论》《宇宙体系论》 无法解释角动量分配异常无法解释角动量分配异常•灾变说和爆发说灾变说和爆发说•新星云说新星云说40年代，年代， О.Ю.Шмидт(前苏前苏)60年代，年代，F.Hoyle(英英) E.Schatzman(法法)76Laplace星云假说星云假说7710.地球的早期演化地球的早期演化• •地球的早期演化过程地球的早期演化过程地球的早期演化过程地球的早期演化过程 : : 大约在大约在4646亿前亿前, ,从太阳星云中分化出来的原始地球是一个近于球体的地从太阳星云中分化出来的原始地球是一个近于球体的地球球, ,温度很低温度很低, ,构成地球的各种物质混杂在一起构成地球的各种物质混杂在一起, ,没有明显的分层。

由于没有明显的分层由于原始地球的收缩和放射性元素衰变等原因原始地球的收缩和放射性元素衰变等原因, ,逐使地球内部温度升高逐使地球内部温度升高, ,使物使物质具有可塑性质具有可塑性, ,局部出现熔融状态局部出现熔融状态, ,并在重力作用下物质开始分异并在重力作用下物质开始分异, ,其中其中地核地核——地幔地幔——地壳组成固体地球水圈和大气圈对固体地球的形成和改地壳组成固体地球水圈和大气圈对固体地球的形成和改造也有着重要影响造也有着重要影响1.1.地核与地幔的分异地核与地幔的分异地核与地幔的分异地核与地幔的分异: : 尘埃向中心聚集的过程中，由于引力吸积能、放射性元素的衰变能及陨石的撞击等，会释放出大量的热量地球内部温度逐渐增高, 当温度高到一定程度,以致地内物质具有足够的可塑性时,就开始了重力作用下的分异过程78地核与地幔的分异地核与地幔的分异地核与地幔的分异地核与地幔的分异: : 地球内部物质发生部分熔融，硅酸物质具有低密度和和高熔点,铁和镍具有高密度和低熔点，出现了大规模的物质分异和迁移，形成了从里向外，物质密度从大到小的圈层结构铁、镍向中心聚集，形成地核；地核；较轻的硅酸盐物质形成地幔。

地幔79原原原原始始始始地地地地壳壳壳壳的的的的形形形形成成成成和和和和陆陆陆陆壳壳壳壳、、、、洋洋洋洋壳壳壳壳的的的的分分分分异：异：异：异：地地核核和和地地幔幔形形成成后后,地地球球表表层层是是熔熔融融的的在在距距今今40—46亿亿年年前前,表表层层开开始始冷冷却却分分异异,形形成成全全球球性性的的原原始始地地壳壳—大大陆陆地地壳壳在在距距今今30—40亿亿年年前前,类类地地行行星星都都受受到到星星子子撞撞击击, 在在受受撞撞击击的的集集中中区区域域下下,造造成成地地幔幔熔熔化化,并并发发生生玄玄武武岩岩喷喷发发,排排出出大大量量岩岩浆浆和和气气体体,从从而而改改变变原原始始地地壳壳的的成成分分,形形成成原原始始大大洋洋地地壳壳原原始始大大陆陆地地壳壳,由由于于部部分分熔熔化化、、再再次次活活化化和和岩岩浆浆侵侵入入等等作作用用,进进一一步步发发生生分分异异,形形成成由由变变质质岩岩岩岩浆浆组组成成的的下下地地壳壳和和由由花花岗岗闪闪长长岩岩组组成成的上地壳的上地壳80海洋和大气的形成：海洋和大气的形成：海洋和大气的形成：海洋和大气的形成：地球形成过程中形成原始大气，主要由一氧化碳、氢和水组成，已全部或大部溢出地球。

后来, 从地球内部溢出的气体形成“第二代”大气，主要成分是二氧化碳,一氧化碳、甲烷、氨和水, 称为还原大气地球内部的地幔分异作用、太阳辐射、绿色植物的光合作用等使还原大气中的许多气体被氧化或向空间散逸,有的转入到固体—液体地球, 逐渐演变成现代的氧化大气 地球形成过程中,星子碰撞后放出的水,火山岩浆活动产生的水,以及地球大气中凝聚的水, 流入海洋地壳(星子撞击坑),形成地球表面的海洋(水圈)81地球的早期演化地球的早期演化地球表层的变化地球表层的变化地球表层的变化地球表层的变化 ：：：：1. 进入地质时代以后,地球的圈层分异过程主要限于地壳和地表2. 地壳和地面的变化是各圈层相互作用的结果在外面受到水圈和大气圈的作用,在里面受到地幔的作用地表的变化,最明显的是海陆分布的变化海洋可以变成陆地,也可以变成高山,随着海洋变成陆地、甚至高山,沉积层变形,形成了褶皱,甚至出现断裂3. 地壳运动最明显的是火山和地震火山与地下的岩浆活动相联系,火山的熔岩来自地壳下部和地幔上部地震同地层断裂相联系,大陆地震主要发生在地壳的上部和中部火山和地震是地壳不停运动的剧烈表现形式,而海陆变迁则是地壳不停运动的缓慢表现形式。

4.造成地壳和地表变化的原因,除上述内力和外力外,还包括象地球自转速度变化的惯性力总之,这些力造成地球整体和各个圈层的变化,可统称为地球动力 82地球的早期演化地球的早期演化• •地球发展简史地球发展简史地球发展简史地球发展简史 :1.地球形成期(约46亿年前) 2.放射熔融期(41—45亿年前) 3.小天体碰撞期(41—39亿年前) 4.熔流外溢期(39—37亿年前) 5.板块构造发育期(37亿年前到现在) •决定地球演化的能量问题决定地球演化的能量问题 :1. 主要能量:主要能量来自引力势能和放射性衰变能引力势能包括吸积释放能、压缩释放能、分异释放能2. 主要能量的估计:吸积能估计为2.021032J,90﹪是在地球生长到Me/4(Me是地球质量)前释放; 压缩能估计为3.31031J分异能估计为1.41031J; 放射性衰变能,半衰期为108—1011年的部分,在地球46亿年的演化中,释放约1.51031—3.01031J3. 能量平衡: 通常为了计算地球温度,需将主要能量的产生、转移和消耗考虑进去,且涉及行星形成时间、地球物质热导率等因素,建立平衡方程。