短轴之差为430m。
C.赤道面不是地球的对称面，从包含南北极的垂直于赤道平面的纵剖面来看，其形状与标准椭球体相比较，位于南极的南极大陆比基准面凹进24m；而位于北极的没有大陆的北冰洋却高出基准面14m。同时，从赤道到南纬60°之间高出基准面，而从赤道到北纬45°之间低于基准面。
（2）地球的形状和大小的最新数据
1975年第18届国际大地测量学和地球物理学联合会(IUGG)决定采用如下的地球形状基本参数：
赤道半径：6378.137km 极半径：6356.752km
平均半径：6371.012km 扁 率：f＝1︰298.2572220101 根据以上参数绘制的地球实测形状类似于一个略扁的梨形，赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加上表面凹凸不平，地球是一个不规则的旋转椭球体（三轴椭球体），但基本上仍是一个圆球。
（3）地球的其他数据
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地表面积：5.1007*10km赤道周长：40075.24km
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体积：1.0832*10km质量：2.5976*10g
从以上数据得知地球表面不仅海陆并存，而且地面起伏最大高差近20km。但若把地球缩小以3.2m为半径，画一道高1.5cm的圆周线带，则地表的最高点和最低点均可包括在该道圆周线带内；同时由于地球扁率只有1/298，无论是旋转椭球体、大地水准体或近似“梨”形体，从宏观上看地球仍然是近似球形的球体。 二、地球的物理性质
地球的物理性质主要是指地表以下的整个固体地球内部所具有的密度、压力、重力、磁性、温度（地热）、电性、弹塑性、放射性等物理特性。研究地球物理性质是人类探索地球奥秘，了解地球内部动力活动的要求和结果，是一个探索了很久但仍待深入的领域，研究方法除了直接通过深部地震资料和其它地球物理资料和表层探测之外，还可以通过高温高压实验和陨石等外星球物质的比较行星地质学的方法来推断和佐证。 1、地球的密度、压力和重力 （1）地球的密度
依据万有引力定律，可以推算出地球的质量，再根据体积就可以算出地球整体的平均密度p=5.517g/cm3，而地壳上部岩石的密度是可以直接测得的，其平均值是2.65g/cm3，由此推测地球内部必有密度更大的物质。
迄今为止地球深处的物质密度仍然不能直接测得，而是通过对地震波的研究来计算的，因为地震波传播的速度与物质密度密切相关。根据地震资料得知，地球密度是随着深度的加深而增大的，并且在地下若干深度处密度呈跳跃式变化，不同学者所给出的地球深处的密度资料
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是不完全相同的，但基本特征是相似的，推测地核部分密度可达13g/cm左右。
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地球内部物质的密度变化是有一定规律的，其总趋势是向深处增大，由地表的2.6g／cm，
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可增至地心的13.0g／cm，甚至更大，说明地球内部物质处于高密集状态，或者说有高密度的物质存在，或者是处于高压条件下，很可能两个因素都有影响。 （2）地球的压力
地球内部物质从总体上说是处于高压状态，岩石的重量是引起内部物质承压的主要原因。地
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球的压力是随深度递增的，地表岩石处于1个大气压(1.013×10dyn／cm)下，到了地球中
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心则可高达3.64×10dyn/cm)，相近于350万大气压，压力的作用可能导致地球深处物质存在状态的变化，也是引起地球某些内动力活动的原因之一。
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压力随深度的增加率：0－35km：压力较均匀地增大到1×10Pa，平均增加率为28.5×
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10Pa/km；35－2878km：压力从1×10Pa增大到150×10Pa，平均增加率为52×10Pa/km；
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2878－6371km：压力从150×10Pa增大到370×10Pa，平均增加率为63.4×10Pa/km。 （3）地球的重力
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①地球的重力：是指地球对地表和地内物质的引力。F＝m1m2/r
地球任何一点上的物质所受的重力是地球的万有引力和地球自转产生的惯性离心力的合力，由于离心力相对很小，只约等于万有引力的1／289，所以重力基本上就是引力，其方向也基本上指向地心。 ②重力的变化
重力在地球不同纬度和深度的变化是比较复杂的。 A.地表重力分布规律
地球表面的重力随着纬度的增加而增加，根据计算和实测，在赤道海平面上的重力值为978.0318伽，在两极海平面上的重力值为983.2177伽，在两极重力比赤道地区大0.53％，中纬度则逐渐过渡，该变化是有一定规律的。若将地球视为均质体，以海平面为基准可计算出不同纬度的标准重力值，国际上通常采用1967年提出的国际重力公式来计算：
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g=978.0318（1+0.0053024sinθ－0.0000058sinθ）g为重力（伽），θ为纬度
地球表面重力随着高度增加而减小，每升高1km,重力值减小0.31伽，减少量约为0.32％。 B.重力在地球内部的变化
影响重力大小的不是整个地球的总质量，而主要是所在深度以下的质量。由于地壳与地幔的密度都比较小，从地表到地下2900km的核幔界面，重力大体上是随深度增加而略有增加，但有波动。在核幔界面上，重力值达到极大(约1069伽)，再往深处去，各个方向上的引力趋向平衡，重力值逐渐减少，直至变小为零。 ③重力异常
A.理论重力值——正常重力
如果把地球看作一个理想的扁球体（旋转椭球体），并且内部密度无横向变化，所计算出的重力值，称理论重力值。地壳均衡说 B.重力异常——由于各地海拔高度、周围地形以及地下岩石密度不同、组成地壳物质成分的不同和结构差异，以致所测出的实际重力值不同于理论值，称为重力异常。 存在一些密度较大物质的地区，比理论值大的称重力正异常；存在一些密度较小物质的地区，比理论值小的称重力负异常。
在埋藏有密度较小物质（如石油、煤、盐等非金属矿产）的地区，常显示负异常；而埋藏有密度大物质（如铁、铜、铅、锌等金属矿产）的地区，就显示正异常。人们就可以通过重力测量，来圈定重力异常的区域，寻找那些引起重力异常的非金属和金属矿产，即地质勘查中常用的重力探勘方法。 C.自由空气异常
利用重力异常研究地质情况，必须对实测重力值一律校正至海平面高度，如果只考虑海平面与测点之间高差的影响，而未考虑海平面与测点之间物质的影响，称自由空气校正，经该校正后的重力值与理论重力值之差，称为自由空气异常。 D.布格异常
自由空气校正后的重力值还必须减去岩石对测点所产生的重力值，称为布格校正，布格校正后的重力值与理论重力值之差称为布格异常。布格异常应用最广，在文献中所看到的重力异常一般皆指布格重力异常。 E.我国的重力异常
a.青藏高原边缘和大兴安岭及太行山边缘有明显的“重力台阶”，说明地质情况有很大变化 b.丘陵及平原地带重力异常值较小，而青藏高原等地负异常值较大，甚至达到负400－
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500mGal，说明高原、高山地带在海平面以下的部分存在着某种补偿作用，从而抵消了高山、高原对重力的影响。
④重力在地球演化中的作用
重力对地球各圈层的形成、演化，主要起到了趋向平衡与稳定的作用。但同时又会在趋向均衡的过程中造成一些圏层间或圈层内部的相互作用。 2、地磁
人类很早就认识到了地球的地磁物理现象。中国人对磁石能吸铁认识得最早，约在公元前5世纪成书的《山海经》中，已有磁石及其产地的记载；在战国时期，即公元前5世纪至公元前3世纪前后，出现了用磁石制成能指示方向的司南；北宋时期(960－1127年)，发明了对世界文明影响极大的指南针，开始时指南针不是针，而是一条用铁片制成的“小鱼”。 （1）地磁场 ①地磁场概述
地球是一个巨大的磁性体，在它的周围空间形成了一个具一定范围的由强到弱的磁场。地磁场的两极在地理的南北极附近，但不是正南北，地磁轴与地球自转轴斜交所成的夹角现在约为11°30′。1965年实测的磁北极位于北纬75°50′和西经100°50′（加拿大北部巴瑟斯特岛上），磁南极位于南纬66°20′和东经140°（南极大陆边缘）；1980年实测的磁北极位于北纬78°12′、西经102°54′（加拿大北部），磁南极位于南纬65°30′，东经139°24′（南极洲）。 ②地磁三要素 A.磁偏角：指南针所表示的方向正是磁力线在水平面上的投影，与地理正北方向之间的夹角，即磁子午线与地理子午线之间的夹角，称为磁偏角。 磁偏角的大小和方向各地不同，如果磁力线方向在正北方向以东称为东偏，在正北方向以西称为西偏。我国东部地区磁偏角为西偏，甘肃洒泉以西地区为东偏。
B.磁倾角：指向南北的磁力线与地表的水平面之间，一般也是斜交的，在使用指南针时，表现为磁针一端的下垂及另一端的翘起，磁针北端与水平面的交角被称为磁倾角。
通常以磁针北端向下为正值，向上为负值。磁倾角随着地磁纬度的增加而增加，由地磁赤道到地磁北极，磁倾角由0°逐渐变为＋90°；由地磁赤道到地磁南极，磁倾角由0°逐渐变为－90°。
C.磁感应强度：为某地点单位面积上磁力大小的绝对值，是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量。
地磁场中磁力作用的方向，可以通过磁偏角、磁倾角来表现，但不能表示磁力作用的大小。磁感应强度必须用磁力仪来测定，一般以特斯拉作为计量单位。在地磁两极附近，磁感应的强度最大，可达70微特斯拉左右；在地磁赤道附近最小，约为30微特斯拉左右。
③地磁特点：地磁南北极和地理南北极的位置不一致，并且磁极的位置逐年都有变化；地面上每一点都可以从理论上计算出它的磁偏角和磁倾角；地球的磁场被压缩在一个固定区域内，呈彗星状。 （2）磁异常
磁异常：磁偏角和磁倾角与理论值不符时，叫做磁异常。
磁异常是地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场叠加在基本磁场之上。一个地点的磁异常可以通过对实测磁场强度进行变化磁场的校正，再减去基本磁场的正常值来求得。 地磁异常一般和地下存在带磁性及反磁性的物体有关。地壳内含铁较多的岩石和富含铁族元素（Fe、Ti、Cr等）的矿体常可引起正磁异常；膏盐矿床、石油、天然气储层、富水地层或富水的岩石破碎带常引起负磁异常。
利用局部的磁异常可以了解地下的地质情况，可用此方法进行地磁异常找矿、勘探工作以及
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利用地磁异常预测地震。
（3）古地磁学：通过研究在亿万年前所形成的岩石中保存下来的剩余磁性方向和大小来判断地球磁场方向的变化，可以配合其他方法探索地球的起源和发展历史。
1895年居里先生（P.Curie，1859－1906年）才揭开了磁场之谜。居里发现一些磁性材料在温度升高到一定程度的时候就会失去磁性，在温度降低到一定程度的时候，又会重新获得磁性。使物质失去或获得磁性的温度临界点，被命名为居里点。不同的物质各有自己的居里点。 地壳岩石的居里点一般为500－600℃，地壳内达到此温度的深度一般在20－30km(近代火山活动或喷泉地区，居里点深度常仅为5km左右)。只有在地表附近的岩石，才可以在地磁场的作用下，获得永久的磁性。
剩余磁性：在地质时期中，地表附近的岩石（处在居里点温度之下）都被当时的古地磁场所永久磁化，岩石中的这种磁性就称为剩余磁性。 地磁极是围绕地理极附近作小幅度周期性迁移的，从数千年以上的时间尺度来看，地磁极的平均位置可以看成与地理极基本上重合。根据该原理，可以把地质历史时期的古地磁极近似地当作古地理极。
磁倾角与古地理纬度换算公式：tg?=1／2tgI（式中I为磁倾角，?为地理纬度） 岩石在形成时期所产生的剩余磁化方向就可以用来大致确定古经线方向，用古磁倾角就可确定当时所处的古纬度。对我国华北与华南岩石样品进行古地磁测定，发现它们在5.5亿－4亿年时的古纬度都在赤道附近，后来才逐渐向北运移，到达现在的北纬20－40°的位置。 （4）地磁场翻转
在测定岩石的剩余磁场时，发现相当一些岩石的磁化方向与现在的地磁场方向相反，地磁场发生了180°的改变，原来的磁北极转变为磁南极，磁南极则变成了磁北极，这种现象被称为地磁极翻转或地磁场翻转。
20世纪40年代开始，由于军事上的需要对海底磁场进行了系统的观测，发现以大洋脊为中心，两侧对称地交替分布着正磁极性(磁极与现代的一致)与反磁极性(磁极与现代相反)的两类岩石；离扩张中心越远，岩石年龄越老——板块构造理论重要依据。 （5）地磁场的成因
①地球中心的大磁铁产生出磁场 但是居里先生的发现，使这个似乎完美的假说受到了挑战，因为使岩石获得或丧失磁性的居里点温度一般为500－600℃，而在岩石圈以下，温度已超过1000℃，地球的中心不应该有磁性。
②发电机电磁假说
地震波研究得出，地核的外部是液态，只要地核内原来存在着微弱的磁场，液态铁的非均匀运动就会发生扰动、旋涡，从而产生感应电流，不断增强原有电磁场，逐渐形成较稳定的地电磁场。
③地磁翻转假说 90年代以来，用数值模拟的方法，假设地球内核比液态外核转得快(例如每500年多转1圈)，经过几千年就可形成相对稳定的地磁场，而在一定时期之后其极性又可以翻转。1996年，宋晓东与里查兹通过对地震波的系统研究，提出内核比地幔每年转快1.1°的结论。 3、地热
（1）地热：储存在地球内部的巨大热能。 火山喷发、温泉和矿井随深度而增温等现象表明地球内部储有很大的热能，可以说地球是一个巨大的热库。调查研究发现，地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高的，地热增温现象是不均匀的。据地球物理资料推断，整个地球的平均温度约为2000℃。 （2）地温分层：地面以下按温度状况可分为三层
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A.变温层：0－30m，温度主要来自太阳热辐射引起的增温。地表不同纬度上不同季节中受到太阳辐射的角度不同，接受的热量也不同，在地表形成了一个温度变化的薄的圈层。
变温层温度随季节、昼夜的变化而变化，日变化影响深度较小，一般仅1－1.5m，年变化影响深度可达20－30m。
B.常温层：20－40m，从地表向下到达一定深度，其温度不随外界温度而变化，该深度叫常温层。常温层地温＝当地年平均温度，且常年保持不变。
C.增温层：30m以下，常温层之下，地温随深度增大而逐渐增加。
（3）地热梯度：地热增温级是在年常温层以下，温度每升高1℃时所增加的深度，单位是m/℃。地热增温级的平均数值是33m/℃
深度每增加l00m所升高的温度，称地温梯度，其单位是℃／l00m，平均3℃／l00m。 地温梯度在各地是有差异的，在我国华北平原的地温梯度为2－3℃/l00m，大庆地区为5℃/l00m。
地热增温的规律只适用于地壳部分或岩石圈，大陆地区常温层以下至30km深处，大致每加深33m，地温增高1℃；大洋底至15km深处，大致每加深15m，地温增高1℃。
在地下深处，由于受压力和密度等因素的影响，地温的增加趋于缓慢。通过多种间接方法测算，地下l00km温度约1300℃，1000km温度约2000℃，2900km温度约2700℃，地心高于3200℃。 （4）地热流 地热流值：地球内部热能是以传导、对流和辐射的方式向低温处传播的，即由地内流向地表，单位时间内通过单位面积的热量称为地热流值。
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地热流值单位：HFU＝4.1868×10J/cm·s
单位时间通过单位面积的热流量很小，全球平均地热流值为1.47HFU，但整个地球表面在一年中的放热量十分可观。
地热异常：某地实测热流值与地热平均值不符。地热流值大于2HFU
表现形式：点线面——温泉、热泉、沸泉、喷气孔、冒汽地面、热水湖－热田
地壳上热力资源分布是不均匀的，分布在陆地上的是两条著名的地热带：环太平洋带、地中海－喜马拉雅带。 （5）地热来源
地球内部热能的来源问题尚无完善的结论
地热的主要来源是由放射性元素衰变而产生的；也有一部分热能可能是由构造变动的机械能、化学能、重力能和地球旋转能转换而来的；还有人认为地热是地球形成时残余下来的，即“残余热学”。
（6）地热的利用：发电、旅游、灌溉、医疗
§2.地球的结构
地球是一个由不同状态与不同物质的同心圈层所组成的球体，可以分成内部圈层与外部圈层，即内三圈与外三圈，其中外三圈包括大气圈、水圈和生物圈，内三圈包括地壳、地幔和地核。
一、地球的外部圈层
在固体地球之外的三大圈层：大气圈、水圈和生物圈，统称为地球的外部圈层。外部圈层是与固体地球相伴而生的，是地球的重要组成部分，又是三个休戚相关但组成和特征都截然不同的三个圈层，共同演化，塑造着多姿多彩的地球。 1、大气圈
（1）概念与范围 ①概念
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