第五章 地球的結構 地球是前四顆岩質行星中最大的一個，也是太陽系中密度最大的 5-1 大氣的結構(向上1000公里) 第五章 地球的結構 地球是前四顆岩質行星中最大的一個，也是太陽系中密度最大的 5-1　大氣的結構(向上1000公里) 5-2　海洋的結構(向下數公里) 5-3　固體地球的結構(下達６３７１公里的地心)

5-1.1垂直氣溫分層 大氣層:因地球引力使得空氣聚集在地球周圍而成的。 １、主成分:氮、氧及氬外，尚有變動氣体例：二氧化碳、水氣 　２、分層（由溫度而分）：由下而上如下 　　　＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿ 對流層：離地１０公里以內的高空， 　　　　　其厚度隨緯度和季節不同而變。 　　　　　９０％水氣、四季、氣候變化皆發生於此層。 　　　　　溫度隨高度而減少（每升１km降６.5度） 平流層：又稱臭氧層；離地１０～５０km處 　　　　　氣溫由本層底部隨高度增加，先是變化極小，隨後則快速增溫 　　　　　距地２５公里的臭氧層可吸收太陽輻射中的紫外線 中氣層：５０～８５公里處，此層內氣溫隨高度升高而下降，因大氣對太陽輻熱能的吸收很少，此層內水氣極少，幾沒有雲。(-90℃) 增溫層：又稱電離層；距地８５～５５０公里處，溫度隨高度而增高，此層的溫度和太陽表面活動有關，當太陽表面活動增強時，溫度會增加很快，反之，則增加較慢。(1800℃) 外氣層：與星際間的過渡帶，外太空的起點。人造衛星多於此。空氣極稀薄，溫度隨高度很少變化。

垂直氣溫分層 高溫，但變化不大，空氣十分稀薄;外太空的起點 溫度隨高度減少平均每升高1公里，氣溫約下降6.5 ℃。 地表加熱大氣的底層，使接近地表的空氣受熱上升，而較高層的冷空氣則下沉而生對流 厚度8-16km隨緯度↑而↓ 地表加熱程度愈強則對流層厚度愈大 赤道區＞高緯度區 夏天＞冬天 電離、增溫 臭氧因吸收太陽輻射的紫外線，臭氧形成或分解，都會吸收太陽輻射中的紫外線，產生熱能，提高周圍大氣溫度，故使氣溫隨高度而增高。 大氣運動多為水平方向 溫度隨高度增加而增高 高 低

電離層 空氣稀薄，少許太陽輻射使空氣分子能量大增，因此氣体分子溫度也就變得很高了。 氮氣、氧氣等分子會吸收波長非常短的太陽輻射，生成許多電離子，形成了帶電的離子層 電離層中有許多游離的氣体粒子 吸收、反射電波訊號，因此電離層的狀況會影響長程通訊。 氣体粒子會受太陽輻射影響—例如:白天有太陽輻射提供游離的能量，所以有較多的粒子電離，因此電離層會出現日夜變化。而每逢日夜交替，電波發訊站也必須對於輸出訊號的強度進行調整。

氣壓的定義 垂直於單位面積上大氣柱的重量，稱之為氣壓。P=F/A 氣壓的單位常用百帕（hPa）表示: 1 hPa＝100牛頓／米2（N／m2）。 也可用毫巴（mb）表示:1mb＝1hPa 其與毫米水銀柱高度 （mmHg）的關係: 1 mb ＝ 0.75 mmHg，所以1mmHg≒1.333 hPa 1atm =76cmHg ≒1013hPa ≒1013mb=教室的桌子上站了50個人的重量=760torr ≒1.013「(bar)巴＝達因／平方公分） １Nt=100000達因

氣壓的垂直分佈 氣壓隨高度增加而降低，在離地5.5公里高度，氣壓約為海平面氣壓的一半。

全球海洋分布圖 海洋覆蓋地球約71％的表面積。 海受到陸地的影響超過洋 地中海 規模最大，跨過南、北半球 跨過南、北半球 黑海 紅海 南美洲 大多在南半球

鹽度的定義:海水中的溶解的無機鹽類的總量 鹽度（Salinity，一般均用S代表）﹕海水中的溶解物，包括無機鹽、有機化合物和氣体;其中占最大部分的是無機鹽類，它以離子狀態(註1)存於海水中，這些無機鹽類的總量稱為鹽度。 鹽度是重量千分比濃度，其單位為千分之一 (‰ )。 後來學者們逐漸改採PSU（Practical Salinity Unit）為單位，即所謂的實際鹽度單位，由導電度所推算出來的鹽度數值 世界各地大洋海水的鹽度範圍從34 ‰ 至37 ‰ 之間，平均鹽度:35 ‰左右。海水鹽度受到降雨量與蒸發量的影響，在熱帶和亞熱帶海域的蒸發率高，鹽度也稍高。溫帶海域則因蒸發率較低，所以鹽度也稍微低一些。 ______________________________________________________________________ 註1: 陽離子:來自岩石風化，地表水流逐漸溶解土壤，岩石中的陽離子雖然很少， 但隨著河水帶到海中累積起來 陰離子:來自於火山活動，陸上或海底的火山噴發氯、硫等陰離子，最後到海中累起來 海、陸間鹽分的交換: 海中的鹽分經由板塊運動再抬升到陸地上，隨河水運輸或火山噴發而帶到海中累積 兩者達平衡

補充: 河口、多雨及融冰的海域;加入淡水 鹽度便降低 加熱蒸發純水或純水結冰 鹽度增高 鹽度量測方法: 1、採水瓶: 河口、多雨及融冰的海域;加入淡水 鹽度便降低 加熱蒸發純水或純水結冰 鹽度增高 鹽度量測方法: 1、採水瓶: 預定深度採集海水 實驗室化學沉澱法(銀離子+氯離子生白色沉澱) 計算出氯化銀的固体量進而計算出鹽類含量 2、鹽溫深儀(CTD): 沉降至海底 快速記錄水溫及深度 利用導電度反推出鹽度

補充: 鹽度=0.03+1.8×氯度（簡寫為Cl‰） 化學滴定鹽度測定法﹕以硝酸銀為試液, 由氯化銀沉澱量反推氯 離子的量。

中緯度蒸發過大之孤立海面則可高達39‰（如地中海、紅海 ） 赤道 太平洋 大西洋 印度洋 大洋鹽度介於33~37 ‰ 降雨多或有河流注入之海面甚至可小於5 ‰ 中緯度蒸發過大之孤立海面則可高達39‰（如地中海、紅海 ） 表面海水的平均鹽度:北大西洋最高(35.5);南大西洋及南太平洋較少(35.2)，北太平洋最少(34.2)。 位於炎熱乾燥的沙漠陸地間，蒸作用使鹽度達41‰

海水溫度垂直分層 全球各地的海水鹽度頗為接近，但水溫有相當大的差異===主因緯度不同，所受日照量就有不同所致。 水表面的溫度範圍:-2~30℃之間;緯度愈低，海水表面愈高。 深海，因缺乏陽光的照射，所以愈深水溫愈低。 海水分為3層:混合層(100~200)、斜溫層(200~1000)、深水層(1000以上)

營養鹽的垂直分布 海水的苦味因氯化鎂、 鹼味因氯化鈉、易潮解因氯化鈣; 但部分鹽類是海洋生物賴以生存或生長不可缺少的物質，這些無機鹽類則稱為營養鹽。 營養鹽包括硝酸鹽及亞硝酸鹽、矽酸鹽、磷酸鹽。 營養鹽在海洋中的含量，會受生物消耗量的影響，隨深度的加大而增加。

溫 鹽 圖:區別不同的水團(p:75) 海水因受熱、蒸發、降水，以及所處緯度等因素影響，生成不同水團。 水團性質主要指海水的溫度及鹽度的不同。 １、黑潮水與南中國海水由不同的水團組成 ２、鹽度變化：溫度大於十五度時，黑潮水的較南中國海水大 ３、反之，小於十五度時，黑潮水的鹽度較南中國海小

地 殼－－莫氏不連續面－－上部地函 (含軟流圈) 鐵鎂多、玄武岩、較薄 矽鋁多、花岡岩、較厚 溫度較高、剛性較小

不連續面:不同性質的地層間，也會產生折射或反射現象，稱之 分層:利用地震波 不連續面:不同性質的地層間，也會產生折射或反射現象，稱之 上部地函:岩石和軟流圈 軟流圈:岩漿的家 橄欖石、輝石或其高壓同質異像体；厚度：２9００km 100km 三大岩類：火成岩、沉積岩及變質岩 莫氏不連續帶 過渡帶 古氏不連續帶 　　　：　　３４７１公里 由地震波知可分為： 鐵、鎳金屬

地震與地震波 成因：地層受力時發生變形，當變形所產生的應力超過本身強度時，地層便會錯動而發生地震。 地震波：地震發生時，釋放的能量以波的方式向外傳遞。依傳遞方式可分分為表面波(威力較大）與體波（分p 、S波）。 地震儀可將震波記錄下來。利用震波在地球內部傳遞，可以了解地下岩層的構造（地球內部分層），推斷地下的岩石性質與厚度，並能探勘地下蘊藏的石油與其他礦產。

地震儀原理

體 波 種類 P 波 (Primary Wave) S 波 (Secondary Wave) 性質 縱波（質點振動方向與波行進方向一致）； 體 波 種類 P 波 (Primary Wave) S 波 (Secondary Wave) 性質 縱波（質點振動方向與波行進方向一致）； 可穿越地球內部。 橫波（質點振動方向與波行進方向垂直）； 可穿越地球內部， 只能在固體中傳遞。 速度 最快 次之

講義p:3

地球內部P波與S波速度之分布 低速帶；軟流圈岩石具可塑性 無S波通過，呈液態。

講義p:4 關於地震波速: 1、地殼進入地函→地震波速_________ 2、地下(100-350km)的上部地函→p波和s波速急遽降低之處稱_________帶 因:地底溫度與地函岩石的熔點接近，使得部分岩石熔融，增加可塑性，易變形 又稱_________圈 3、過渡帶:因壓力增加，所以原子組織結構更緻，地震波速因此________。 4、古氏不連續面: p波和s波速急遽降低(p波:13→8km/sec; s波:7→____km/sec) 因: s波無法通過外地核，因而判斷外地核為______ 【註1】: s波不能在液体內傳播。

斷層引起地震 震央

岩石的分類：p:77 火成岩：由熔融的岩漿冷卻凝固而成，如玄武岩、安山岩、流紋岩、輝長岩、閃長岩及花崗岩。 沉積岩：由鬆散的沉積物固結而成，或由溶液所的化學沉澱而成。如礫岩、砂岩、頁岩、石灰岩 變質岩：任何岩石因溫度、壓力和化學環境的變化而改變其原有的礦物的種類、化學組成與岩石組織和結構所產生的岩岩。例：板岩、片岩、片麻岩、大理岩及石英岩。

候風地動儀 最早的地震儀（西元132年），東漢張衡發明