总之，气态、液态、固态三相物质共 存互相转化的地球表层，形成了一个特殊 的物质流、能量流运动和转换系统，强化 了各组成要素之间的相互制约性、共生性 和整体性，系统的组织水平越来越高级、 越来越复杂，加速了演化与发展。使之质 地区别于地球其圈层，形成了自己独特的 性质。
（二）地球表层是内外力相互作用的场所
现代地理科学的主要任务就是研究智 慧圈的空间结构、发展演化和它与其他圈 层的关系。
中国南极中山站
中山石
中国特色储油罐
中山站全景
建筑多由集装箱拼装
指向祖国的方向标
各 圈 层 是 相 互 渗 透 的 统 一 体
岩石圈、水圈、大气圈、生物圈、 智慧圈的划分不是绝对的、彼此隔绝的， 而是相互渗透，紧密联系，我中有你， 你中有我的关系，而且，这些圈层也不 仅限于地球表层范围，但这五个圈层是 地球表层基本的组成部分，它们的有机 联系和相互作用构成了地球表层系统。
地光的来临，往往预示着大震很快就要发生了，如果此时 能够迅速果断地采取一些避震措施，是有可能躲开地震灾害的。 例如1975年2月4日海城地震前，一列从大连开往北京的客车， 在行驶途中司机突然发现列车前方有大片紫红色的耀眼亮光， 司机马上联想到可能是地光，于是采取措施，紧急停车，列车 刚刚停稳，大地震就发生了，从而避免了一场车翻人亡的重大 事故。
大气的垂直分层
地球束缚引力小 空气质点往外跑
中间层顶到五百 氧原吸紫增温快
气温初稳后升热 只因层中臭氧多 水平流动天气好 高空飞行很适合
对流旺盛近地面， 纬度不同厚度变； 高度增来温度减， 只因热源是地面； 天气复杂且多变， 风云雨雪较常见.
电 离 层
上冷下热 高空对流
大气的作用
（1）对地面的影响 保护地球的体温 ---- “保温被” 形成水循环 ---- “永动机” 改变地表形态 ---- “雕塑师”
而后在1912年德国地理学家魏格纳发表论文， 引证古生物化石的证据系统地阐述了大陆移动的地 质历史过程。但是在科学水平还较低的当时，只能 做为一种假说存在，而且引起很多非议。
现代科学的发展，板块学说很有力地解释了大 陆漂移说法的正确性。
2.水圈 即指地球表层中的各种水体。包括海洋、
河流、湖泊、冰川及岩石孔隙中的地下水。
分层
类别
厚度
比例
沉积岩圈
组成
硅铝层 硅镁层
高山高原
较厚 29％ 2km
有 有
大洋底部
较薄 71％ －4km 较薄（无） 有
60年代后，地质力学认为岩石圈的构造是由板块组成的。
1858年在巴黎出版了一本名叫《揭开创造的神 秘》的书，地理学家施奈德以其丰富的想像力，发 现地球各大陆似乎原来是连成一体的，他并用石炭 纪时北美洲和欧洲植物化石几乎一致的事实作了说 明。
莫霍面 古登堡面
外部圈层的组成及相互关系：
组成：包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈等，其中生 物圈占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。 关系：各个圈层之间没有明显的分界，相互吸引、相互 制约，形成人类赖以生存和发展的自然环境。
二、地球表层 的结构
1.岩石圈一般地指
地球表层的固体岩石 部分，包括地壳全部 和上地幔顶部（软流 层以上），由坚硬的 岩石组成的圈层部分。
层 质的引力和其他天体对地球表层物质的引力。
的
崩塌、滑坡、泥石流、河流的侵蚀、
能
搬运作用、冰川运动、潮汐等
量 来 源
3、太阳辐射能，它是水、空气运动，岩石风化， 土壤形成和生命活动的基本能源 。
4、其它能源，如陨石堕落的机械能、各种宇宙 线所放射的能量。
（一）人类对能量运动的认识
在任何与外界隔绝的孤立系统中，不论发生 什么变化或过程，能量的形式可以转换，但能量 的总和恒定不变。
年 射太
阳 总
、
辐
水
面
从全球范围来讲，因科里奥 利力的作用，大气无法从赤道直 达极地，而在经线方向上形成三 大环流系统，在地面上形成行星 风系，即信风带、西风带和极地 东风带。
由于地形、城 乡、大陆上水与陆 地受热差异而形成 各种地方性的局部 环流，如山谷风、 城乡环流、湖岸风 等
B 水圈 水体吸收太阳辐射，以水汽的形式克服地球引力，
－－能量守衡与转换定律
恩格斯
19世纪自然科学 三大发现
能量守衡与转换定律 细胞学 进化论
（二）太阳在地球表层的转换
1.太阳能在无机界的转换
A 50 30％被大气散射和云层反射
太
％ 损
1％－3％的紫外线被原子氧和臭氧吸收
阳 失 17％－19％被水汽、尘埃和云中水滴吸收 辐
射 50
进％
入到
大达
气
地 面
绿色植物固定太阳能以后，通 过食物链逐级转化，每级转化基本 按1/10定律进行。生物死亡后，其 残体由微生物分解为无机成分，还 原土壤，一部分被植物吸收，一部 分不能被微生物完全分解的动植物 则形成化石燃料，存储地下。
人类在太阳能转换过程中起着极其重要的作用。一方面 人类通过各种技术提高农作物的产量，以固定更多太阳能。 同时操作食物链使固定的太阳能向利于人类发展的方向转化。 另一方面，人类动用地质时代自然界储存与地下的太阳能， 将化石燃料作为现代工业的主要来源，使储存地下的太阳能 返回大气中。
月球太阳等
引起地球的周期性弹性形变，其中以海
天体对地表 洋潮汐最为明显，是又一种引力能转化为动
物质的吸引 能的形式。
由于适度的引力才使地球既能吸引适量的水和
大气，又不过分浓重；使动植物既能稳定生活，又 可以自由运动和生长，使流质和松散物质发生运动 又不脱离地表，形成千姿百态、生机勃勃的世界。
三、地球表层的物质循环
东太平洋
海底 热源
海洋 对流
海底火 山喷发
厄尔 尼诺
总之，地球内部热能除转化为地壳运动、海
水运动的动能以外，还造成地表高低起伏，转化 为潜在的势能，形成引力差异，在一定条件下转 化为物质才能够产生由高向低运动的动能。
引力能
地球对地表 物质的吸引
以潜在的势能存在，总是力图使地球上 的物质运动处于稳定状态，在其他力的触发 下，它释放出来的能量是地表物质运动的能 源之一，转化为滑坡、泥石流、冰川、河流、 瀑布等 运动的动能。
地球上的水循环
指海洋水、陆地水和大气水之间的互相转换和运动 海洋与陆地之间（最重要的循环）
陆地与陆地上空之间
海洋和海洋上空之间
意义：使陆地上的水不断得到补充
海陆间循环
3.大气圈 即地球的气体部分。下界可视为海陆表面，
向上分为不同层次。
大气的组成及其作用
A 大气的组成 干洁空气、水汽、固体杂质
氧21% 氮78%
风化
界面上造成了彼此相异的热力学特性
“热岛效应”
异质机制：是指气体、液体、固体三相之间物质组成和结构功 能之间明显差异所产生的特殊效应。
特点
异质有利于调节和促进物质和能量的流动和转换。与地球 内部和外层空间那种相对均一的同质系统相比，进化速度相当 惊人。
大石围——世界第二大天坑
重庆奉节小寨天坑 地缝景区的地下暗河
（2）对生物和人类的影响
“生命之本”
4.生物圈 即地球上所有的生物及其生存环境的总和。
地球圈层 生物圈
外层
热层
中间层 平流层 对流层 水圈 土壤圈 硅铝层 硅美层 地幔 外核 内核
大气圈
地壳 上部 地核
岩石圈
5.智慧圈 指人类及人类的生存环境的总和。又
称技术圈、人类圈 。
智慧圈的概念的重大意义就在于，它 对人类出现以后地球演化的质的飞跃作出 了科学概括，将人类创造的环境作为地球 表层特殊的、独立的部分来认识，承认人 类的巨大地质作用。
蒸发到大气中，在大气环流的作用下形成水循环，雕刻 地貌形态、形成海水密度场、洋流运动等。
C 陆地 太阳能是岩石风化和土壤发育的动力。季节、昼夜
气温的变化促进了岩石的物理风化；另外由于温度的提 高，使岩石、土壤的化学活性增加，氧化还原反应更强， 相当多的热能转化为地球化学过程的化学能。
2.太阳能在有机界的转换
其他气体1% 氩、CO2、O3
B 大气各成分的作用
大气组成
主要作用
主要 N2
干 洁
成分
O2
空 次要 CO2
气 成分 O3
生物体的基本成分
维持生物活动的必要物质
植物光合作用的原料；对地面保温 吸收紫外线，使地球上的生物免遭 过量紫外线的伤害
水汽
成云致雨的必要条件；对地面保温
固体杂质
成云致雨的必要条件
（三）地球内部热能、引力能在地球表层的转换
热能
地下热能是由地球组成物质的放射性元素蜕变产 生的。是火山、地震、岩浆活动、地壳运动的能量来 源。形成地表的轮廓，决定海陆分布与地势起伏。
突变 地 壳 运 动
渐变
海底发现的陆生动物化石 陆地发现的海生动物化石
地热除转化为地壳运动的动能外，也通过水体或 陆地间接增温空气，对气候产生影响。
第二节
地球表层的能量 转换和物质循环
一、地球表层的特征 二、地球表层的能量转换 三、地球表层的物质循环
一、地球表层的特征
（一）地球表层是物质三态存在和相互作用的场所
界面机制：界面之间的物质密度发生急剧突然的 变化
白河两岸景佳幽， 碧水悬崖万古留。
疑是龙池喷瑞雪， 如同天际挂飞流。
不须鞭石渡沧海， 直可乘槎问斗牛。
欲识林泉真乐趣， 明朝结伴再来游。
2008年5月12日13点56分天水市 秦州区南廓寺出现百年罕见“佛光” （地光：一种电磁现象）。天水市市 民李忠用佳能相机拍下了此景。
由地震引起的发光现象，称之为地光。地震发生前为什么 会产生地光呢？研究结果表明，当地震快发生时，由于地下岩 石发生破裂、错断，岩石间产生相对摩擦滑动等而产生一种电 磁效应作用，从而造成一个较大范围的放电现象，并沿着断裂 缝隙通向大气层，在低空引起大气电离和发光现象。