第一章总论第一节地球概况

一、地球的形状和大小

（一）对地球形状、大小的认识

人类在长期生产实践中，对于地球形状的认识经历了反复曲折的过程。当初人们确认地球的形状为圆球形，这是一个认识上的进步，有人比喻为第一级近似。到 18 世纪末，人们普遍认识到地球为极轴方向扁缩的椭球，这是第二级近似。为了数学上计算方便，人们用“旋转椭球体”这一几何形体来代表地球的形状。所谓旋转椭球体是将一个椭圆以它的短轴为轴旋转而成的球体。地球因自转而变扁，这符合逻辑和事实，但地球不是流体，所以旋转椭球体的光滑表面并不完全和地球真实形状一致。地球表面有大陆和海洋，地势有高有低，其形状是非常不规则的。后来通过重力测量采用“大地水准体”（Geoid）这个概念来代表地球的形状（图 1-1），这是第三级近似。大地水准体是指由平均海面所封闭的球体形状。海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面，这个曲面叫大地水准面。由于地球表面有 71％为海洋所占据，所以在一定程度上讲，大地水准面代表了地球的形状，而且这个面是一个实际存在的面。但它仍然是介于旋转椭球体和地球真实形状之间的一个中间形态。

近年来，由于人造卫星等空间技术的发展，大大地推动了关于地球形状的深入研究，取得了一些新的数据。概括说来，有以下几个方面的认识：（1）大地水准面不是一个稳定的旋转椭球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可达 100m 以上；（2）地球赤道横截面不是正圆形，而是近似椭圆形，长轴指向西经 20°和东经 160°方向，长短轴之差为 430m；（3）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。用夸大了的比例尺来看，这一形状是一个近似“梨”的形状（图 1-2）。这一认识是到目前为止对于地球认识的一个新阶段。这种认识说明地球的形状及反映这种形状的内部物质状态还未达到稳定平衡状态。当然，今后卫星测量还必须结合大地测量、重力测量和天文测量等综合手段，才能获得进一步精确的数据。

（二）地球的形状和大小的最新数据（1975 年 9 月，国际大地测量学和地球物理学联合会第 18 届年会推荐和 1980 年公布的部分大地测量常数值， 后者带*号）：

地球赤道半经（α）：6378137m* 地球极半经（с）：6356752m*

赤道标准重力加速度（γe）：（978032±1）×10-5m/s2

（三）地球的其它数据 地球平均半经：6371km 子午线周长：40008.08km 赤道周长：40075.24km

地球的面积：51000 万 km2*

海洋面积：36100 万 km2，占地球总面积的 70.8％ 陆地面积：14900 万 km2，占地球总面积的 29.2％ 地球的体积：10830 亿 km3*

地球的质量：5.976×1027g* 地球的平均密度：5.517g/cm3

物体脱离的临界速度：11.2km/s 赤道上点的线速度：465m/s

地球沿轨道运动的平均速度：29.78km/s 大陆最高山峰（珠穆朗玛峰）：8846.27m

大陆平均高度：825m 海洋最深海沟：-11034m 海洋平均深度：-3800m

大陆和海洋的平均高度：-2448m（即全球表面无起伏，将被 2448m 厚的海水所覆盖）

从以上数据中，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这道圆周线带内；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。