地球系统科学概论复习资料

地球系统科学概论复习资料人类正面临着哪些全球性的重大问题人口爆炸、土地荒漠化、资源趋于枯竭、“温室效应”与全球变暖、臭氧屏蔽的破坏1.开普勒行星运动三定律椭圆定律(开普勒第一定律)开普勒第一定律，也称椭圆定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。面积定律(开普勒第二定律)开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。调和定律(开普勒第三定律)开普勒第三定律，也称调和定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。由这一定律不难导出：行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。2.臭氧特点、作用、危害、存在范围臭氧：臭氧是地球大气中一种微量气体，在常温常压下，稳定性极差，在常温下可自行分解为氧气。臭氧具有强烈的刺激性，吸入过量对人体健康有一定危害。臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫外线。主要由于在太阳短波辐射下，通过光化学作用，氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而形成的。有机物的氧化和雷雨闪电的作用也能形成臭氧。分布：大气中的臭氧随高度、纬度等不同而变化，近地面含量极少。它是在太阳紫外线辐射或闪电作用下，氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而成的气体。据观测，臭氧含量随高度的分布很不规则，近地面含量很少，从10km高度开始含量逐渐增加，12-15KM以上含量增加得特别显著，在20-30km高度处达最大值，再往上，含量又逐渐减少，到55km高度就极少了。造成这一现象的原因是由于在大气的上层中，太阳短波强度很大，使氧分子解离增多。因此，氧原子与氧分子相遇机会很少；即使臭氧在此处形成由于它吸收一定波长的紫外线，又引起自身分解，因此，在大气上层臭氧的含量不多。到20-30km处，既有足够的氧分子，又有足够的氧原子，这给臭氧的形成提供了条件，故称这一层为臭氧层。在低于这一层的空气中，太阳短波紫外线大大减少，臭氧分解也减弱，所以氧原子数量减少，以致臭氧形成减少。危害：①臭氧层被破坏后，其吸收紫外线的能力大大降低，使得人类接受过量紫外线辐射的机会大大增加了。一方面，过量的紫外线辐射会破坏人的免疫系统，使人的自身免疫系统出现障碍，患呼吸道系统传染性疾病的人数大量增加；另一方面，过量的紫外线辐射会增加皮肤癌的发病率。据统计，全世界范围内每年大约有10万人死于皮肤癌，大多数病例与过量紫外线辐射有关②它会影响农作物的生产。实验表明，过量的紫外线辐射会使植物叶片变小，减少了植物进行光合作用的面积，从而影响作物的产量同时，过量紫外线辐射还会影响到部分农作物种子的质量，使农作物更易受杂草和病虫害的损害③它会影响水生生态系统。研究结果表明，紫外线辐射的增加会直接引起浮游植物、浮游动物、幼体鱼类以及整个水生食物链的破坏。作用：臭氧能大量地吸收太阳紫外线，使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布，从而对地球大气环流和气候的影响起着重要作用。同时，还对地面上的生物起着保护作用，使之免遭紫外线的伤害，少量紫外线可以起到杀菌治病的作用。3.遥感，遥感常用波段遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术紫外线（0.3-0.38um），主要用于测定碳酸盐分布，对水面漂浮的油膜比对周围的水反射强烈，因此常用于对油污的检测。可见光(0.38–0.76um)，最常用的电磁波段，人眼对其有敏锐的感觉，成像方式多样，探测能力高。红外波段(0.76-1000um)，其性质与可见光类似，又称光红外，用于探测物体的热辐射能量，最大特点是具有昼夜工作的能力。微波(1-1000m)，穿透性好、不受云雾影响，对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定穿透力，又能夜以继日的工作。4.类地行星及其特点类地行星是以硅酸盐石作为主要成分的行星。类地行星的结构大致相同：一个主要是铁的金属中心，外层则被硅酸盐地幔所包围。它们的表面一般都有峡谷、陨石坑、山和火山。类地行星的大气层都是再生大气层，有别于类木行星直接来自于太阳星云的原生大气层。类地行星包括水星、地球、火星、金星，它们的物理性质与地球接近，质量小、密度大、中心有铁核，金属元素比例高名词解释：地球系统：地球系统指由大气圈、水圈、陆圈（岩石圈、地幔、地核）和生物圈（包括人类）组成的有机整体地球系统科学：地球系统科学就是研究组成地球系统的这些子系统之间相互联系、相互作用中运转的机制，地球系统变化的规律和控制这些变化的机理，从而为全球环境变化预测建立科学基础，并为地球系统的科学管理提供依据。岩石圈：地壳和上地幔顶部都是由刚性岩石组成，称为岩石圈生物圈：生物圈是生物及其占领空间的总称，是指地球上所有生态系统的统合整体，是地球的一个外层圈，其范围大约为海平面上下垂直约10公里。它包括地球上有生命存在和由生命过程变化和转变的空气、陆地、岩石圈和水。板块构造：板块构造认为，地球表层（岩石圈）是由厚度大约为100-150km的巨大板块构成，岩石圈分成若干板块，就像冰山在海洋中一样飘浮在玄武岩质的软流圈上，进行非常缓慢的移动数字模型：数字模型又称数字沙盘、数字沙盘系统等，它是以三维的手法进行建模，模拟出一个三维的建筑、场景、效果，可以在数字场景中任意游走、驰骋、飞行、缩放，从整体到局部再从局部到整体，无所限制。数字地球：一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统。地质年代：它包含两方面含义：其一是指各地质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代；其二是指各地质事件发生的距今年龄，由于主要是运用同位素技术，称为同位素地质年龄（绝对地质年代）地层层序律：在层状岩层的正常序列中，先形成的岩层位于下面，后形成的岩层位于上面。这一原理称地层层序律，也称叠覆原理。遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。既不直接接触物体本身，从远处通过各种传感器探测和接收来自目标体的信息，经过信息的传输及其处理分析，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术。GPS：利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS地理信息系统：它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。“3S”技术：3S技术是以遥感技术(RS)、地理信息系统(GlS)、全球定位系统(GPS)为基础,将RS、GlS、GPS三种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域(如网络技术、通讯技术等)有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术大气窗口：通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的电磁辐射波段称为大气窗口黑体：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体简答题及论述1.地球系统科学研究意义。人类正处在一个前所未有的紧要关头，近百年内，维持地球生命的环境正在迅速地恶化。人口爆炸、土地荒漠化、资源短缺、环境污染加剧、“温室效应”与全球变暖、臭氧屏蔽的破坏、森林锐减和物种加速灭绝、淡水资源短缺等威胁着人类的生存。从科学角度看，这些紧迫的环境问题实质上是有地球各层圈组成的统一系统，即地球系统各层圈相互作用产生的。为实现全球可持续发展，我们迫切需要统一的、系统的观点，从多时空的角度，认识地球的整体行为，从而有效地调控人与自然的关系。21世纪，地球系统科学将以全球性、统一性的整体观、系统观和多时空尺度，研究地球的整体行为。地球系统科学理论的构建，将使人类更好地认识所赖以生存的环境，促进自然资源、生态环境与社会经济的可持续发展，最大限度减少自然灾害、环境污染、生态破坏所造成的损失，更好地认识地球和管理地球补充：1.地球科学研究意义。理论意义：地球科学是一门理论性很强的自然科学.它承担着揭示整个地球的形成、演变规律的科学使命.它的研究对人类正确地认识自然界、建立辩证唯物主义世界观起着重要作用,对整个自然科学的发展也具有促进和推动作用.应用意义：1.地球科学在寻找、开发和利用自然资源中起着巨大作用。2.地球科学在指导人类如何适应、保护、利用和改造自然环境以及同各种自然灾害作斗争方面发挥着重要作用。3.有关自然环境的利用、改造和管理的研究,首先必须进行定性评价,地理学是这类定性评价的主要依据.4.人类正面临着一系列艰巨的、紧迫的、深广的、复杂的全球性环境问题，如大气与水体污染、气候异常、植被破坏、水土流失和土地沙漠化等，这些环境问题严重地威胁着人类的生存与发展。这些都与地球科学特别是环境地学有着密切关系，也是未来地球科学所面临的主要任务。2.大陆漂移学说的基本思想及证据大陆彼此之间以及大陆相对于大洋盆地间的大规模水平运动，称为大陆漂移。大陆漂移说认为，地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块，称之为泛大陆或联合古陆，中生代开始，泛大陆分裂并漂移，逐渐达到现在的位置。大陆漂移的动力机制与地球自转的两种分力有关：向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力。较轻硅铝质的大陆块漂浮在较重的黏性的硅镁层之上，由于潮汐力和离极力的作用使泛大陆破裂并与硅镁层分离，而向西、向赤道作大规模水平漂移。证据：①大西洋两岸的海岸线相互对应，特别是巴西东端的直角突出部分与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾非常吻合。②大西洋两岸的美洲和非洲、欧洲在地层、岩石、构造上遥相呼应。③相邻大陆，特别是大西洋两岸古生物群具有亲缘关系。④石炭纪－二叠纪时在南美洲、非洲中部和南部、印度、澳大利亚都发生过广泛的冰川作用。这些地区除南美洲和南极洲外，目前都处于热带或温带地区。与此同时，在北半球除印度以外的广大地区并未找到确切的晚古生代冰川遗迹，相反却见到许多暖热气候的生物化石。这表明上列出现古冰川的诸大陆在当时曾相连接，为一个统一的大陆。⑤现代科学的发展为大陆漂移提供更直接的证据：精确的大地测量的数据证实大陆仍在缓慢地持续水平运动；古地磁的资料表明许多大陆块现在所处的位置并不代表它初始位置，而是经过了或长或短的运移。3.板块构造学说的基本思想及不足在固体的地球上层，存在比较刚性的岩石圈及其下伏较塑性的软流圈；较刚性的岩石圈可分为若干大小不同的板块，它们在塑性较强的软流圈上进行大规模运移；海洋板块不断新生，又不断俯冲、消减到大陆板块之下；板块内部相对稳定，板块边缘由于相邻板块的相互作用而成为构造活动性强烈的地带；板块之间的相互作用控制了岩石圈表面的各种地质作用过程，同时也决定了全球岩石圈运动和演化的基本格局。不足：①板块的驱动力问题，一般认为驱动力来自地幔对流，但还缺乏地幔如何对流的直接证据②针对洋脊的横向断层错动的原因，马宗晋提出了板条结构理论③板块大地构造的早期情况有待进一步研究补充：阐述板块构造学说的诞生过程和主要思想理论及其对地质学理论的主要贡献。板块构造学说的诞生过程：1912年，魏格纳提出大地构造假说——大陆漂移说。但是大陆漂移的驱动力及许多相关问题没有解决，因此到了30年代，大陆漂移说逐渐消沉。二战后，由于科学技术的发达，人类对海洋的了解越来越多，获得了有关海洋的很多新资料，在这些新资料的基础上，科学家提出了海底扩张说。从60年代起，由于海洋科学和地球物理学的迅速发展，获得了大量的有利于大陆漂移的证据，使大陆漂移说复活。1967年，摩根等人把海底扩张说的基本原理扩大到整个岩石圈，并总结提高为对岩石圈的运动和演化的总体规律的认识，这种学说被命名为板块构造学说。总之，板块构造说是海底扩张说的发展和延伸，而从海底扩张到板块构造又促进了大陆漂移的复活。板块构造学说的主要思想：板块构造说认为，岩石圈相对于软流圈来说是刚性的，其下面是粘滞性很低的软流圈。岩石圈并非是一个整体，它具有侧向的不均一性。其次岩石圈板块是活动的。板块构造学说把全球岩石圈板块划分为六大板块，即太平样板块、欧亚板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。作为岩石圈活动带的板块边界可以归纳为三种类型，即拉张型边界、挤压型边界和剪切型边界。板块构造学说认为海洋从