第三章 地球的结构与组成

3.1 地球的形状和大小

人类对于地球形状的认识也是逐渐提高的，古人由于科学技术条件的限制，对地球的认识比较肤浅。我国先民从北斗七星常年绕北极星旋转的关系和一望无际的大地，就得出了“天圆地方”的概念。古希腊的哲学家泰勒斯在公元前600年左右曾提出了地球为一圆盘的设想，公元前550年左右，毕达哥拉斯就提出了地球是圆球形的概念。到了17～18世纪，人们开始使用较为精确的三角测量法，终于认识到地球并不是一个理想的球体。虽然地球的表面高低起伏，但这些地形的变化对于地球来讲是微不足道的，从人造卫星获得的地球照片可以看出，地球的边缘是近似光滑的（图3-1）。

图3-1 人造卫星获得的地球照片

由于地球存在自转，且自转速度较大，旋转离心力的作用使地球的物质发生从两极向赤道方向的运动，使地球近似于旋转椭球体，赤道半径比两极半径略大（表3-1）。

表3-1 地球的基本数据

地球的形状是椭球体的概念只是初步接近地球形状的事实，由于地球在自转和公转中还会受到各种力的影响，地球的表面形态是非常复杂的。地球体是最接近于现代地球形状的一个概念。假设在风平浪静的大洋水域，大洋水体在重力的作用下会形成一个稳定的表面，这个表面与重力的指向垂直，且重力处处相等，即重力位表面。如果把这一假想的表面延伸到大陆下面，则构成了一个全球封闭的近似球面，这就是地球体的表面。换言之，地球体是与大洋水面相一致的重力位表面。地球体的形态看起来像个鸭梨，根据人造卫星的资料分析，地球南极与标准旋转椭球体相比约缩进30m，北极则凸出约10m（图3-2）。地球体的形态和地球固体表面的形态有比较大的差别（图3-3），二者不能混为一谈。

图3-2 地球体形态示意

图3-3 将固体表面高差扩大5倍的地球形态

地球的表面形态高差变化很大（图3-4），基本上可以分为陆地与海洋两大部分。大陆约占地球表面的29.2%，平均高度为0.86千米，最高点为珠穆朗玛峰，高达8844.43米；大洋的面积约占地球表面的70.8%，平均深度为3.9千米，最深点在马里亚纳海沟，深度为11034米（图3-5）。如果将地球表面抹平，则地球表面将位于海平面以下2.44千米的深度。

图3-4 横切喜马拉雅山的东半球剖面

图3-5 地球表面各高程累积分布