第4篇 自然地理系统的基本能源.pptVIP

第四章 自然地理系统的基本能源 自然地理系统的能量基础分两大类： 1、“内生能”：地球的“内生能”则包括重力能和热能，以及构造应力能。 2、“外来能”：来自地球之外的能量；“外来能”除太阳能之外，主要是月球与太阳对地球的引潮力能。 第一节 地球内生能在自然地理系统中的作用 一、重力能 1、重力：地球上距地球质心为r的某点单位质量的质点将同时受到两个力的作用：一个是地球作用在该单位质点的引力F(r)，一个是该单位质点由于地球自转所承受的惯性离心力G(r) ，二力的矢量和称为地球在该点产生的重力矢量g(r)。 g(r)=F(r)+G(r) 地表重力随纬度的差异为：在赤道上r最大，引力F小，离心力G大，故重力P最小；在南、北极点，r最小，离心力G=0，重力P=F，其值最大。赤道上的重力约为极点重力的0.993倍。 一、重力能 2、重力能：是重力做功所具有的能量。 大地水准面是由静止的大洋海平面在陆地下面延伸构成的与重力方向处处垂直的一个封闭曲面。沿大地水准面移动物体时重力不做功，故该曲面是地球表面的重力等位面，又称重力等势面。 大地水准面作为一个等势面是一个起伏不规则的曲面。今以大地水准面作为计算陆地高程的基准面，以地球的平均重力（=9.8m/s2）为g值，基准面以上的大陆总势能Eh=mgh，计算得全球陆地的总势能力2.32×1024J。 3、重力能对于自然地理系统的意义 重力能对地球上的物质运动起着潜在势能的作用。 地球内部物质发生重力分异过程，导致重力能转化为构造应力能，对改变地壳内应力状态和地壳构造活动的形成具有根本性意义，而地壳构造活动又直接改变着地表的面貌。 重力能使地球保持着一定厚度和质量的大气圈，控制着环球不同规模的水分循环和地表固体物质的运移过程，并对内、外动力地貌的形成等一系列自然地理过程均起着关键性的控制、调整和平衡作用。 重力能或重力作用总是力图使地球上运动着的物质趋向于保持相对稳定，相对平衡的状态。 二、地热能 二、地热能 第二节 太阳能和引潮力在自然地理系统中的作用 一、引潮力 地球所受引潮力主要是月球和太阳对地球的万有引力与地球绕地月及日地公共质心运动产生的惯性离心力的合力。月球和太阳引潮力中又以月球的引潮力为主，它是太阳引潮力的2.18倍。 引潮力与重力相比较为微小，人们通常是很不易感觉的，但地球对这种力却有显著反应，最直观的反应便是海洋潮汐。 引潮力对水圈引起的“潮汐”称为“液体潮”，主要体现为海洋潮汐。世界大洋的平均引潮力可使海面垂直涨落约0.8m。 引潮力对固体地壳引起的“潮汐”称为“固体潮”，固体潮每天的变化十分规则。 引潮力对大气层引起的潮汐称为“气潮”，据估算，大气中由于月球引潮力所产生的能量，约为地表太阳能总量的3×10-8倍。 一、引潮力 1、海洋潮汐 海洋潮汐对自然地理环境的影响意义 引潮力对海洋的水平引力作用形成大规模短周期性海洋潮流，在浅海地区潮流对海底产生的摩擦作用，使地球的自转速度变慢，导致日长增加。 海洋潮汐的产生使海洋与大陆之间形成一个周期性被疏干的地带，称为“潮间带”。它的存在成为地球上海洋生物向陆地“进军”的“滩头阵地”，促成陆地生物的发展，改变了自然地理系统的组成与结构。 气潮：引潮力对大气层产生的潮汐作用，可使大气压力产生周期性变化，这种变化即为气潮。 对一些天气现象有重要影响，气潮在高空可形成50m/s的强风，从而影响全球高空气流。 月相变化引起的气潮对台风及飓风有影响。天气预报方面月相变化对气潮的影响也是一个值得考虑的因素。 气潮加强了大气圈内的物质循环，使天气变化复杂化。 固体潮:引潮力对固体地壳引起的“潮汐”。 固体潮使地面发生升降变动，地面的升降幅度理论上的最大值可大于50cm，一般则在30cm左右。 固体潮在地表产生的地球物理现象主要还有重力的变化，地倾斜的变化，地面两点间距离的相对变化，以及地球自转速度的变化等。 固体潮引起的重力和地形的变化，影响地壳运动的平衡，与地震的发生有一定联系。 二、太阳辐射能在自然地理系统中的作用 1、太阳辐射能的意义 太阳不断地向宇宙空间以电磁波的形式辐射巨大的能量，到达地球外界的太阳能每年为5.526×1024J。虽然这部分能量只占太阳总辐射能的22亿分之一，对于地球自然地理系统而言却是极其重要的能量。与其它进入自然地理系统的能量相比，太阳辐射能几乎成为使地球自然地理系统内所有地理过程得以运行的全部能源。 2、进入地球范围的太阳能的分配 进入地球范围的太阳能在地表和大气中作如下分配：以到达地球大气层顶