南京大学mooc认识地球-思考题

1 地球科学研究的对象、内容和方法。

地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。

地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层各种作用、各种现象及其成因等。

地球是个大系统，对地球的研究需要遵循的法则有三，一是简单确定法则：大自然的复杂表象应该有一个更为简单的确定法则。二是可操作原则：用物理守衡定律描述系统的守衡偏差，用已知事物的加减法演绎出未知事物。三是可分解原则：将复杂系统分解成简单子系统。

实际运用：1. 寻找、开发和利用自然资源；2. 保护和改善自然环境；3. 预报和减轻自然灾害。

随着科学技术的发展和进步，地球科学的研究方法也会得到不断的补充和推进。现主要有：（1）野外调查；（2）仪器观测；（3）大地测量；（4）航空航天和遥感技术；（5）实验室分析、测试与科学实验；（6）历史比较法；（7）综合分析；（8）电子计算机技术应用等。

2 相比于其他星球，地球具有哪些特点使它适合人类居住？

（1）地球所处的光照条件比较稳定；

（2）地球处于一个比较安全的宇宙环境中；

（3）地球与太阳的距离适中；

（4）地球的体积和质量适中，其引力使气体聚集在地球周围，才有了我们所必须的氧气；（5）地球内部的变化形成海洋，有了水循环才有了人类需要的水。

1.大爆炸理论是根据哪些证据来建立的？

（1）美国天文学家哈勃发现了宇宙中普遍存在着的红移现象，即以某一星体为观察点，其他星体都在后退，也即远离该星体，这说明宇宙在不断膨胀，是大爆炸理论的重要依据。（2）彭齐亚斯和威尔逊偶然地观测到弥漫在全空间的微波背景辐射，这种辐射以相同的强度从空间的各个方向射向地球，且对它的测量表明，它的有效温度大约比绝对零度高3度，这温度虽然很低，但也能说明宇宙形成初期温度极高，这一点支持了大爆炸理论。

2. 如何用H-R.图来推测太阳的命运?

H-R图中绝大多数恒星聚集在一条从左上到右下的带状区域中，此区域称主序带，带上的星称主序星，温度高的恒星光度强，温度低的恒星光度弱，恒星一生大部分在主序带度过，赫罗图中右上方的恒星光度强，表面温度低，因其体积极大，称为红巨星或超巨星，而在左下方的星恰相反，体积小温度高光度弱，它们是白矮星。在H-R图上，当太阳内部的氢燃料耗尽后，就会向右上角迁移，从主序星变成红巨星或超巨星，当其内部的氦燃料也烧完后，就会向左下角移动，变成一个白矮星。

3. 如何用大爆炸理论解释宇宙中的元素分布?

在宇宙的早期，温度极高，在100 亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体

系在不断膨胀，结果温度很快下降。中子开始失去自由存在的条件，质子与中子或其他质子结合，形成较重的元素；后又形成了氦等更重的化学元素，就是从这一时期开始形成了各种元素。温度进一步下降到100 万度后，早期形成化学元素的过程结束。

4. 如何用冷凝模型来解释太阳系中行星的分布和结构?

原始太阳呈一团中央隆起的不停自转的圆盘状星云，星云团由炽热的气体组成，其成分大致接近今天的太阳。当温度下降一定温度时，原始太阳星云冷凝和聚积，行星开始逐渐生长。在冷凝、生长过程中，行星内部重的物质下沉，轻的物质上浮，于是逐渐形成了现在地球的圈层结构。

1. 地球的年龄是如何测定的？

目前为止最为科学的测年方法是同位素测年法：基本原理是：假设岩石形成时，含有一定量的具放射性的母体同位素，随时间的流逝，该母体同位素蜕变，其含量逐渐减少，蜕变后形成的子体同位素则逐渐增多，只要测定母体同位素与子体同位素之比，则该比值就可作为岩石形成以来的时间的尺度。由于陨石和地球同时形成，测量陨石的年龄即可推算出地球的年龄。1969年，马文和伍德测出的阿连德陨石年龄基本符合理论推出的地球年龄。

其他方法如达尔文通过测算河谷的侵蚀速率，乔利通过测算海洋变咸的速率，开尔文着眼地球冷却的过程，霍姆斯在卢瑟福的铀铅时钟的基础上根据地壳中铀铅元素的丰度做出的测算，然而以上这些测算方法都存在不小的缺陷与不合理之处。

2. 为什么用球粒陨石作地球的参照模型？

球粒陨石的结构和成分和橄榄岩一样。球粒陨石中铁的比例和其余物质的比例就像地球的铁

质地核和地幔中铁与其他物质的比例，因此可以说球粒陨石与地球结构成分最为相近，因而成为地球的参照模型。

3. 你知道哪些测定地质体年龄的方法?

放射性同位素法、相对年代法（古生物地层法）。冰雪沉积、树木年轮、海洋沉积、石笋堆积和湖泊沉积的记录

1. 从地震波传播图上解释p波影区形成原理。

地幔与地核之间的古登堡面，是地球内部最显著的一个不连续面。P波到了这个界面上，由于由固体地幔进入液体地核，类似于光的折射，入射角大于折射角，使P波急剧改变行进方向，使地面上在105°-140°距离范围内接收不到直达的P波，即形成P波的影区。

2. 解释p波、s波和面波在固体地球介质中的传播特点。

P波：介质质点发生震动的方向与波的传播方向一致。可通过固体、液体和气体。速度大于S波。

S波：介质的质点发生震动的方向与波的传播方向相垂直，即靠介质的剪切变形来传播，因而只能通过固体而不能通过液体和气体介质。速度只有P波的一半。

面波：主要在地表传播，能量最大，波速约为3.8千米/秒。面波的传播既可以引起地表上下的起伏，也可以使地表做横向的剪切。

3. 解释莫霍面、古登堡面的性质和意义。

莫霍面：地壳和地幔的分界线。位于地下33KM, 经过莫霍面时纵波速度由7.6公里/秒急

增到8.1公里/秒，横波由4.2公里/秒增至4.6公里/秒。

古登堡面：是地幔与地核的分界面。位于地下2900KM, 经过古登堡面时纵波速度由13.64公里/秒，突然降为8.1公里/秒，而横波由7.3公里/秒至此完全消失。

1.板块构造理论建立的证据主要有哪几条？

1) 南美和非洲、印度和澳大利亚的地层两两相似，以及大西洋两岸所共有的地质现象证明大陆曾经是拼合在一起的。人们从各个大陆不同时代的地层里测出几千个古磁极的位置，连接任一大陆不同时期的古磁极的线，就是那个大陆的视极移曲线。将各大陆视极移曲线比较，调整的结果也表明，在2 亿年前的所有大陆曾共同组成一个单一的大陆——泛大陆

2) 科学家们曾经在今天非洲, 南美洲和印度等地的低海拔、低纬度地区发现了很多处冰川作用的痕迹。

3) 人们通过声纳测深发现大西洋中央存在一个宽阔的洋中脊。1956 ～1960 年间，美国和英国的海洋考察队用深部记录仪探索这个海洋中脊系统，发现它不仅正好位于大西洋和印度洋的中央，并且在大洋洲和南极洲之间与太平洋西部的洋中脊相连。科学家发现洋中脊中部为裂谷，而且洋中脊系统的整个脉络都和一些长达数十至数百千米的地表断裂带彼此交错。

4) 人们发现深海玄武岩不但有反向磁化现象，而且正反磁化岩石还组成一种很窄而平行的磁异常图案，每一异常宽约30 公里，大约向北向延伸1000 公里左右。

5) 太平洋的很多海底山和火山岛呈线状排列。地质研究已经证明，这些呈链状分布的岛屿和海底山并不是由同期的火山活动引起的。科学家将其解释为在岩石圈板块移动过程中，板块上不同的点因地幔中称为“ 热点” 的加热而发生部分重熔，因而形成了海底火山链。

2.解释洋中脊、俯冲带、转换断层、的性质和意义。