第二节 地球的形状和大小

1.1 地球的自然表面 我国春秋时期，“天圆地方说”（盖天说）。 东汉张衡，浑天仪——大地是球体。

公元 2 世纪，古希腊托勒密，地心说，大地是宇宙的中心。 毕达格拉斯和亚里斯多德在两千多年前就确信地球是圆的。但直到公元前 200 年，才由古希腊学者埃拉托色尼量算出地球的周长。

护持神毗瑟拿化身为大海龟，海龟的硬壳背上站着几头大象，大象驮着半圆形的大地，大象动一动便引起地震。海龟又站在作为水的象征的眼镜蛇身上。半圆形的大地中央须弥山耸峙，日月绕山运行，当日投入山后，就呈现黑暗之夜。

地球的自然表

面

地球的自然表面并非光滑，珠穆朗玛与马里亚纳海沟之间的高差达近 20km 。

通过天文大地测量、地球重力测量、卫星大地测量等精密测量，发现：

地球并不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。

1.2 地球的形状及其地理意义

大地水准面

重力等位面

地球物理表面

大地体

对地球形体的一级逼近

一个假想的与静止海水面相重合的重力等位面，以及这个面向大陆底部的延伸面。它是高程测量中正高系统的起算面。

地球重力场

地球重力场是地球的一种物理属性。表征地球内部、表面或外部各点所受地球重力作用的空间。根据地球重力场的分布，可以研究地球内部结构、地球形状以及对航天器的影响。

国家重力基准

大地水准面的意义：

1. 由略微不规则的大地水准面包围的大地体，是地球形状的很好近似。它不仅表达了大部分自然表面的形状，而且大地水准面以上多出的质量几乎就是陆地下缺少的质量。 2. 大地水准面包围的大地体表面存在一定的起伏波动，这对大地测量或地球物理学均具有研究价值，可应用重力场理论来进行研究。制图学中则可忽略不计，因为对所有制图业务，均可把地球当作正球体看待。 3. 于大地水准面是实际重力等位面，因此人们才可能通过测量仪器，获得相对于大地水准面的海拔高度。

1.3 地球体的数学表面

旋转椭球体（地球椭球体）——地球的数学表面——对地球形体的二级逼近。

地球椭球体三要素：长轴 a ，短轴 b ，扁率： f＝（ a－b ） /a

将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上——地球椭球体定位——对地球形体的三级逼近。

局部定位的地球椭球体，称为参考椭球体。 地球椭球体定位：在天文大地测量中首先选取一个对一个国家比较适中的大地测量原点，并从此点出发通过事先布设的三角网点进行几何测量和大地经纬度测量，逐一求出各网点的 N 和垂线偏差，再以上述的测量结果将事先设置的地球椭球面位置调整到最理想的位置上。这种定位，相对于全球而言，只能是局部定位。局部定位的地球椭球体，称为参考椭球体，国际上有多种大地测量原点和参考椭球。

扁率 =a-b/a

国际主要的椭球参数

椭球名称 年代 长半径 /m 　扁率 　附注

德兰勃（ Delambre ） 1800 6375653 1 ： 334.0 　 　法国埃弗瑞斯（ Everest ） 1830 6377276 1 ： 300.801 　　法国贝塞尔（ Bessel ） 1841 6377397 1 ： 299.152 　 　英国克拉克（ Clarke ） 1841 6378206 1 ： 294.0978 　 　英国克拉克（ Clarke ） 1880 6378249 1 ： 293.0459 　 　英国海福特（ Hayford ） 1910 6378388 1 ： 297.0 1942 年国际第一个推荐值克拉索夫斯基 1940 6378245 1 ： 298.3 　苏联1967 年大地坐标系 　 1967 6378160 1 ： 298.247 1971 年国际第二个推荐值1975 年大地坐标系 　 1975 6378140 1 ： 298.257 1975 年国际第三个推荐值1980 年大地坐标系 　 1979 6378137 1 ： 298.257 1979 年国际第四个推荐值

我国在 1953 年以前，使用海福特椭球体参数， 1953 后改用克拉索夫斯基椭球体参数。 1978 年开始，我国决定在西安对地球重新定位。目前新出版的地图使用 GRS1980 。

http://xx.dgjy.net/58/zonghe/sucai/eluosi/page_01.htm

梨形地球的概念• 看起来，地球形状像一只梨子：它的赤

道部分鼓起，是它的“梨身”；北极有点放尖，像个“梨蒂”；南极有点凹进去，像个“梨脐”，整个地球像个梨形的旋转体，因此人们称它为“梨形地球” 。其实地球确切地说，是个三轴椭球体。

• 地球形状的地理意义 由于地球是圆的，使太阳的正午高度角有规律的从南北纬 23.5° 之间向两极减少。太阳辐射使地表增暖的幅度也按同样的的方向降低，从而造成了地球上热量的带状分布和所有与地表热状况相关的自然现象（气候、植被、土壤等）的地带性分布

http://www.hfzx.com.cn/kejian/dili/upfiles/5.swf

地球的大小及其地理意义埃拉托色尼利用地球的曲率测量了地球的大小： 6月 21 日 中午太阳位于塞伊尼城的头顶，同一时间，阳光却在亚历山大城形成 7.5°的影子。 由于知道两城之间的距离和在 　亚历山大城影子的长度，所以埃拉托色尼计算出了地球的 　　　大小。

质量 5.976*1024 kg赤道半径 6,378.14 km平均密度 5.515 gm/cm3平均日距 149,600,000 km

地球大小的环境意义是：• 气候方面• 水方面• 生物方面的影响

思考题 :

1.什么是自然地理学 , 它的研究对象是什么 ?

2. 自然地理学的内容和研究意义 ?

3. 自然地理学的性质 ?

4. 行星运动的共同特征是 ?

5. 大地水准面的意义 ?

6. 地球形状和大小的意义 ?