CHƯƠNG I: ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN ĐẠI CƯƠNG

vàng, da cam và đỏ. Màu sắc phần lớn các ngôi sao trong Ngân hà nằm trong sáu

bậc quang phổ từ nóng nhất đến lạnh nhất kí hiệu B, A, F, G, K, và M.

Mặt trời là một ngôi sao, sinh ra cách đây xấp xỉ 4,6 tỷ năm, có đường kính

1390000 km, khoảng cách trung bình đến Trái đất 149000000 km, có cấu tạo như

sau:

- Nhân: tập trung phần lớn khối lượng và là nơi tạo ra năng lượng được Mặt

trời phát sáng, được nghiên cứu trên phương diện lý thuyết dựa trên nhận thức đã

biết về khối lượng, khối lượng riêng, nhiệt độ bề mặt vùng cấu trúc, cũng như sự

chuyển dịch các lớp không khí của nó, áp suất tại tâm đạt tới một tỷ lần áp suất khí

quyển.

- Quang cầu: là lớp từ đó năng lượng từ nhân trung tâm được giải phóng và

cũng là nơi ánh sáng được phát đi. Nhiệt độ trung bình của quang cầu chừng

5800oK, độ dày lớp này vào khoảng 1000 km và phân tích quang phổ quang cầu

cho biết trong thành phần cấu tạo của lớp này có chừng trên sáu mươi nguyên tố

khác nhau.

- Sắc cầu: lớp trên quang cầu, mặt đáy là 5800oK, đỉnh từ 10000 đến

20000oK, chiều dày 500 - 1400 km, khối lượng riêng nhỏ, tạo bởi các đám mây hiđrô, màu đỏ, nhìn rõ khi có nguyệt thực.

- Tán Mặt trời: là lớp vỏ đẹp nhất được nhìn thấy khi nguyệt thực toàn

phần, chiều dày 1,2 triệu km, thay đổi mãnh liệt khi vết đen hoạt động. Độ sáng

tương đương với Mặt trăng, nhiệt độ 1,5 triệu độ K, không bức xạ nhiều nhiệt.

1.2. Hệ Mặt trời

1.2.1. Cấu tạo

Hệ Mặt trời gồm: một thiên thể lớn ở trung tâm, đó là Mặt trời, xung quanh

có các thiên thể nhỏ hơn: các hành tinh, vệ tinh, các tiểu hành tinh, các sao chổi,

thiên thạch và một lượng khí giữa các hành tinh.

1.2.2. Vận động chính

- Vận động cùng Hệ Ngân hà trong Vũ trụ (27,35 ngày/vòng).



- Vận động tịnh tiến trong Hệ Ngân hà cùng các bộ phận khác của Hệ Mặt

trời, vận tốc là 230 km/s về phía sao chức nữ.

1.2.3. Các hành tinh và các tiểu hành tinh

- Hành tinh: là những khối vật chất rắn, hình cầu quay xung quanh Mặt trời.

Có tám hành tinh chính: sao Thuỷ, Kim, Trái đất, Hoả, Mộc, Thổ, Thiên vương,

Hải vương.

- Tiểu hành tinh: là những khối vật chất rắn không có hình dạng nhất định

quay xung quanh Mặt trời cùng hướng với các hành tinh. Có khoảng 40000 tiểu

hành tinh, phần lớn chuyển động trong khoảng không giữa sao Hoả và sao Mộc.

- Vệ tinh: là những khối vật chất quay xung quanh một hành tinh.

Hành tinh, tiểu hành tinh, vệ tinh có quy luật chuyển động trong hệ Mặt trời

như sau:

+ Quỹ đạo có hình Elip gần tròn.

+ Tất cả đều chuyển động tịnh tiến quanh Mặt trời theo chiều thuận thiên

văn.

+ Trừ sao Thuỷ, các hành tinh khác đều tự quay quanh trục của mình cũng

theo chiều thuận thiên văn.

Các tiểu hành tinh có tâm sai (đến 0,83) và độ xích vĩ (42 độ) hơn hẳn các

hành tinh.

1.2.4. Hai nhóm hành tinh

- Kiểu Trái đất : sao Thuỷ, sao Kim, Trái đất và sao Hoả

Kích thước, khối lượng nhỏ nhưng tỷ trọng lớn.

Không có khí quyển hoặc lớp khí quyển rất mỏng, khối lượng không đáng

kể so với khối lượng của hành tinh.

- Kiểu Mộc tinh: sao Mộc, Thổ, Thiên vương, Hải vương chúng có kích

thước, khối lượng lớn, tỷ trọng nhỏ, tự quay nhanh, độ dẹt lớn.



1.2.5. Thiên thạch và sao chổi

- Sao chổi: là những khối vật chất nhẹ trong hệ Mặt Trời khi xuất hiện trên

bầu trời vào ban đêm, bao giờ cũng kéo theo một cái đuôi (dải ánh sáng dài) gần

giống như một cái chổi. Sao chổi có hai bộ phận đầu là một khối sáng chói, đuôi

là một đám mây hơi xoè dần về phía sau tạo thành một dải ánh sáng mờ. Đuôi sao

chổi bao giờ cũng có hướng ngược chiều với hướng Mặt trời. Sao chổi càng tiến

gần đến Mặt trời đuôi càng dài và càng hiện rõ.

- Thiên thạch: là những khối vật chất rắn nhỏ bay trong khoảng không giữa

các hành tinh. Khi đi vào lớp khí quyển của một hành tinh nào đó sẽ bị hút khiến

tốc độ và ma sát tăng cao (40 - 60 km/s), phần lớn thiên thạch bốc cháy tạo thành

sao băng hay sao đổi ngôi. Nếu không bốc cháy hết vì quá lớn, chúng rơi xuống

tạo tiếng nổ lớn, tạo hố sâu, rộng (2200 tấn, vang xa hơn 1000 km). Thành phần

cấu tạo gồm các nguyên tố có mặt trong bảng tuần hoàn Men-đê-leep nhưng chủ

yếu là các kim loại (sắt và ni-ken) hay các loại đá.

Bảng 1.1 Đặc điểm các hành tinh hệ Mặt trời

Khoảng

Nhóm

hành



Hành tinh



tinh

Kiểu

Trái

đất

Kiểu

Mộc

tinh



Khối



Thời gian



lượng



tự quay 1



(so với



vòng



Trái đất)



quanh trục



0,052

0,82

1,00

0,11

318,0

95



2859

4484



cách

trung bình

đến Mặt

Thuỷ tinh

Kim tinh

Trái đất

Hoả tinh

Mộc tinh

Thổ tinh

Thiên

Vương tinh

Hải Vương

tinh



trời

59,2

108,0

149,6

214,0

776

1420



Thời gian chuyển



Số



động 1 vòng



vệ



quanh Mặt trời



tinh



58 ngày

243,2 ngày

23 h 56’

24 h 37’

8 h 50’

10h 40’



88,0 ngày

224,70 ngày

365,25 ngày

686,98 ngày

164332,59 ngày

10759,21 ngày



0

0

1

2

16

19



15



17 h 15’



30685,00 ngày



15



17



15 h 8’



60188,00 ngày



6



2. Hình dạng, kích thước và cấu tạo của Trái đất

2.1. Hình dạng

- Trong thời cổ đại: theo trường phái của Pi-ta-go cho rằng: quả đất có dạng

vật chất hoàn hảo nhất nên hình dạng của nó cũng là hình dạng hoàn hảo nhất đó

là hình cầu. Chính A-rix-tôt (thế kỉ thứ IV trước Công nguyên) lần đầu tiên đã đưa

ra được chứng cứ khoa học về hình cầu của Trái đất khi ông quan sát hiện tượng

nguyệt thực. Thế nhưng mãi đến thế kỉ XVII từ sau chuyến đi biển vòng quanh thế

giới (1619- -1621) của Ma-ge-llan người ta mới thật tin là Trái đất có dạng hình

cầu.

- Thế kỉ XVII phát hiện hình dạng Trái đất không phải là hình cầu hoàn hảo

mà là khối cầu dẹt ở hai cực (E-llep soid) được chứng minh qua thí nghiệm của

Ri-cher (1672), ở xích đạo đồng hồ quay chậm hơn ở Pa-ri mỗi ngày 2'28'' là do

bán kính ở xích đạo lớn hơn. Kết luận: khối cầu của Trái đất không phải là khối

cầu hoàn hảo mà là một khối cầu dẹt ở hai cực (E-llíp soid).

- Thế kỉ thứ XIX Su-bent (Nga) đã phát hiện hình E-llip của Trái đất không

chỉ dẹt ở hai cực mà còn dẹt ở xích đạo. Độ dẹt ở xích đạo rất nhỏ khoảng 1/30000

đường kính của Trái đất.

* Hình dạng Gê-ô-it của Trái đất

Quan niệm về hình dạng của Trái đất là một khối cầu hay một khối E-llip

soid đã phản ánh nhận thức của con người trong những giai đoạn khác nhau của

khoa học.

Với những số liệu trắc địa ngày càng nhiều đặc biệt là số liệu do các vệ tinh

nhân tạo cung cấp. Ngày nay, người ta rút ra kết luận: Trái đất có hình dạng rất đặc

biệt đó là hình dạng Qủa địa cầu hay hình Ge-oid (bề mặt hình Ge-oid không trùng

với bề mặt khối E-llip soid nhưng thực tế cũng không sai biệt với nó bao nhiêu).

Nguyên nhân: do sự tự quay quanh trục của Trái đất và sự phân bố vật chất

nặng nhẹ khác nhau trong nội bộ Qủa đất. Những nơi tích tụ vật chất nặng thì bề

mặt Qủa đất bị lún xuống gần tâm hơn. Những nơi tích tụ vật chất nhẹ thì bề mặt



Trái đất lồi lên xa tâm hơn tạo thành bề mặt lồi lõm luôn luôn thẳng hướng với

trọng lực.

2.2. Kích thước

Các số liệu đo tính chính xác nhất về kích thước của Trái đất đã được nhà

trắc địa học Xô Viết F.N.Kraxôpxki công bố năm 1942 là:

Bán kính xích đạo a: 6378,160 km

Bán kính cực b: 6356,777 km

Độ dẹt ở cực: (a- b) : a = 1/ 298 hay 21,36 km

Độ dẹt ở xích đạo: 1/ 30000 hay 213 m

Chiều dài đường xích đạo (chu vi): 40075,7 km

Chiều dài vòng kinh tuyến: 40008,5 km

Diện tích bề mặt Trái đất: 510,2 triệu km2

Thể tích:1083 tỷ m3

2.3. Ý nghĩa địa lí của hình dạng và kích thước Trái đất

Do Trái đất có dạng hình cầu nên Mặt trời không thể chiếu sáng một lúc

cho mọi nơi trên Trái đất mà chỉ một nửa được chiếu sáng là ban ngày và một nửa

chìm trong bóng tối là ban đêm cùng với sự tự quay quanh trục của Trái đất làm

cho nhịp điệu ngày đêm liên tục xảy ra, lớp vỏ địa lí đã điều hoà nhiệt độ.

Các tia sáng chiếu xuống xích đạo tạo góc nhập xạ 90 o từ xích đạo về 2 cực

thì góc nhập xạ nhỏ dần. Vì vậy, năng lượng Mặt trời mà mặt đất tiếp thu được

giảm dần từ xích đạo về 2 cực tạo nên sự phân bố tương tự của chế độ nhiệt. Đó là

nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành các vành đai khí hậu và tính địa đới của

các yếu tố địa lí. Dạng hình cầu đối xứng qua mặt phẳng xích đạo hình thành hai

nửa cầu bán cầu Bắc và Nam.

Do có dạng hình cầu, Trái đất chứa được lượng vật chất tối đa và nhờ có

khối lượng, kích thước tương đối nên Trái đất đã hình thành và di chuyển xung

quanh nó một lớp khí quyển. Điều này vô cùng quan trọng vì nó quyết định khả



năng xuất hiện và tồn tại sự sống trên bề mặt Trái đất cũng như tạo điều kiện để

diễn ra các quá trình trong vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trên Trái đất.

2.4. Cấu tạo của Trái đất

Nghiên cứu sự thay đổi của sóng địa chấn lan truyền trong lòng Trái đất,

người ta đã biết được Trái đất có cấu trúc gồm nhiều lớp.

2.4.1. Lớp vỏ Trái đất

Vỏ Trái đất là lớp vỏ mỏng bao bọc bên ngoài của Trái đất có độ dày dao

động từ 5 km (ở đại dương) đến 70 km (ở lục địa). Thành phần vật chất của lớp vỏ

Trái đất chủ yếu gồm hy-đrô, si-líc, nhôm, sắt, can-xi, na-tri. Lớp vỏ Trái đất có

cấu tạo không đồng nhất có hai kiểu chính là:

Kiểu vỏ lục địa: có cấu tạo ba tầng là các tầng trầm tích, gra-nít và ba-zan.

Kiểu vỏ đại dương: có cấu tạo hai tầng là các tầng trầm tích và ba-zan,

trong đó tầng trầm tích rất mỏng.

Ngoài ra còn có kiểu vỏ chuyển tiếp thường quan sát thấy ở các khu biển

rìa lục địa hoặc biển nội địa.

Vỏ Trái đất chỉ chiếm khoảng 15% về thể tích và khoảng 1% trọng lượng

của Trái đất nhưng có vai trò rất quan trọng đối với thiên nhiên và đời sống con

người.

2.4.2. Lớp man-ti

Dưới vỏ Trái đất cho tới độ sâu 2900 km là lớp man-ti (còn gọi là bao man-ti).

Lớp này gồm hai tầng chính. Càng vào sâu, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng

thái vật chất của bao man-ti có sự thay đổi quánh dẻo ở tầng trên và rắn ở tầng dưới.

Vỏ Trái đất và phần trên cùng của lớp man-ti (đến độ sâu 1000 km) vật chất

ở trạng thái cứng người ta thường gộp vào gọi chung là thạch quyển. Thạch quyển

di chuyển trên một lớp mềm của bao man-ti như các mảng nổi trên mặt nước.



2.4.3. Nhân Trái đất

Nhân Trái đất là lớp trong cùng dày khoảng 3470 km. Ở đây nhiệt độ và áp

suất lớn hơn so với các lớp khác, từ 2900 km đến 5100 km là nhân ngoài, nhiệt độ

khoảng 5000oC, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atm, vật chất tồn tại trong trạng thái

lỏng. Từ 5100 km đến 6370 km là nhân trong, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atm vật

chất ở trạng thái rắn. Thành phần vật chất chủ yếu của nhân Trái đất là những kim

loại nặng như ni-ken (Ni), sắt (Fe) nên gọi là nhân NiFe.

3. Các chuyển động của Trái đất và hệ quả của nó

3.1. Chuyển động tự quay quanh trục và hệ quả của nó

3.1.1. Chuyển động tự quay quanh trục



Hình 1.1 Chuyển động tự quay quanh trục của Trái đất

Các nhà thiên văn học cổ đại đều cho Trái đất là trung tâm của Vũ trụ, Mặt

trời và các vì sao đều quay quanh Trái đất sinh ra ngày và đêm. Quan niệm đó

được nhà thiên văn học Ptô-lê-mê lập thành học thuyết "Thuyết địa tâm hệ". Cuối

thế kỉ XV Cô-Per-nic (Ba Lan) đã nhận thức đúng đắn về các vận động của Trái

đất và vị trí của Trái đất trong hệ Mặt trời, lập nên học thuyết "Nhật tâm hệ".

Năm 1851, Nhà vật lý người Pháp (Foucallt) đã dùng một con lắc nặng 28

kg dài 40m treo trong cung điện Pantheon ở Pa-ri để làm một thí nghiệm nổi tiếng

chứng minh hiện tượng tự quay của Trái đất. Ông đã để dưới con lắc một bàn cát

và cho quả lắc dao động theo một hướng nhất định. Sau một thời gian, mặt phẳng



dao động của quả lắc hình như chuyển hướng và vạch trên bàn cát những đường

chéo với đường thẳng vạch ban đầu, những đường chéo đó chuyển dần từ đông

sang tây. Theo nguyên lý cơ học thì mặt phẳng dao động của quả lắc không bao

giờ bị đổi hướng, vậy điều đó chứng tỏ Trái đất tự quay quanh trục theo hướng

ngược lại tức là từ tây sang đông. Trái đất quay một vòng hết 23h56'4''(một ngày

đêm).

Bảng 1.2 Tốc độ góc quay của Trái đất

Vĩ độ

Vận tốc quay (m/s)



0o

464



20o

437,7



40o

355,4



60o

232



90o

0



3.1.2. Hệ quả

3.1.2.1. Sự luân phiên ngày, đêm

Hình khối cầu của Trái đất luôn được Mặt trời chiếu sáng một nửa, còn một

nửa không được chiếu sáng, vì thế sinh ra ngày và đêm. Tuy nhiên, do Trái đất tự

quay quanh trục nên mọi nơi ở bề mặt Trái đất đều lần lượt được Mặt trời chiếu

sáng rồi lại chìm trong bóng tối, gây nên hiện tượng luân phiên ngày và đêm. Nhịp

điệu ngày đêm kế tiếp làm cho sự phân phối bức xạ Mặt trời trên bề mặt Trái đất

được điều hoà. Sự chênh lệch nhiệt độ không lớn giữa ngày và đêm có ý nghĩa rất

lớn về mặt địa lí nói chung và khí hậu nói riêng.

3.1.2.2. Mạng lưới toạ độ trên Trái đất

Sự vận động tự quay quanh trục đã tạo cơ sở cho việc xây dựng mạng lưới

toạ độ để xác định vị trí các địa điểm. Khi tự quay các điểm trên bề mặt Trái đất

đều di chuyển vị trí chỉ có hai điểm quay tại chỗ đó là hai cực: cực Bắc và cực

Nam.

Đường thẳng tưởng tượng đi qua tâm Trái đất được gọi là trục Trái đất,

Trục nghiêng với mặt phẳng hoàng đạo một góc 66o33'.

Vòng xích đạo là vòng tròn lớn thẳng góc với trục Trái đất chia Trái đất

thành hai nửa: nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam.

Vĩ tuyến là những vòng tròn song song với đường xích đạo.



Vĩ độ là số đo tính bằng độ, phút, giây (dọc theo các đường kinh tuyến) từ

các địa điểm trên bề mặt Trái đất đến đường xích đạo.

Kinh tuyến là đường thẳng nối hai cực của Trái đất .

Hai đường kinh tuyến nối với nhau tạo thành một vòng tròn đi qua hai cực

gọi là vòng kinh tuyến.

Kinh độ là độ dài của cung trên một vĩ tuyến, từ một địa điểm nhất định

trên bề mặt Trái đất đến kinh tuyến gốc.

3.1.2.3. Giờ trên Trái đất và đường chuyển ngày quốc tế

Hình 1.2 Các múi giờ trên Trái đất



Trái đất có hình khối cầu và tự quay quanh trục từ tây sang đông nên trong

cùng một thời điểm, người đứng ở các kinh tuyến khác nhau sẽ nhìn thấy Mặt trời

ở độ cao khác nhau. Do đó, các địa điểm thuộc kinh tuyến khác nhau sẽ có giờ

khác nhau đó là giờ địa phương hay giờ Mặt trời. Để tiện cho việc tính giờ và giao

dịch quốc tế, người ta chia đều bề mặt Trái đất thành 24 múi giờ, mỗi múi giờ rộng

15 độ kinh tuyến. Các địa phương nằm trong cùng một múi sẽ thống nhất một giờ,

đó là giờ múi. Giờ ở múi số 0 được lấy làm giờ quốc tế hay giờ GMT.



Vậy giờ chính thức của múi giờ là giờ địa phương của kinh tuyến đi qua

giữa múi giờ, về nguyên tắc vẫn là đường thẳng dọc theo kinh tuyến. Trong thực tế

trên đất liền đường này ngoằn ngoèo nên được điều chỉnh theo biên giới quốc gia.

Đối với các nước hẹp ngang, múi giờ lấy theo giờ kinh tuyến đi qua thủ đô nước

đó (Việt Nam kinh tuyến 105oĐ đi qua Hà Nội thuộc múi giờ số 7) còn một số

quốc gia có lãnh thổ rộng nhưng chỉ dùng một giờ chung cho cả nước như Trung

Quốc, một số nước khác lại chia ra nhiều múi giờ như: Liên Bang Nga, Ca-na-đa.

Do quy ước tính giờ, nên múi giờ số 0 trùng với múi giờ 24. Giả sử múi giờ

số 0 là 12 giờ thì múi giờ 24 sẽ là 12 giờ nhưng ở hai ngày khác nhau. Vì vậy,

người ta quy định lấy kinh tuyến 180o ở giữa múi giờ số 12 trên Thái Bình Dương

làm đường chuyển ngày quốc tế. Nếu đi từ phía tây sang phía đông qua kinh tuyến

180o thì lùi lại một ngày lịch, còn đi từ phía đông sang phía tây qua kinh tuyến

180o thì tăng lên một ngày lịch.

3.1.2.4. Hiện tượng lệch các hướng chuyển động (lực Cô-ri-ô-lit)



Hình 1.3 Sự lệch hướng chuyển động của các vật thể trên bề mặt Trái đất

Khi Trái đất tự quay quanh trục, mọi địa điểm thuộc các vĩ độ khác nhau ở

bề mặt Trái đất (trừ 2 cực) đều có vận tốc dài ngắn khác nhau và hướng chuyển

động từ tây sang đông. Do vậy, các vật thể chuyển động trên bề mặt Trái đất sẽ bị

lệch so với ban đầu (vì phải giữ nguyên chuyển động thẳng hướng theo quán tính).



Lực làm lệch hướng đó được gọi là lực Cô-ri-ô-lit. Ở bán cầu Bắc vật chuyển động

bị lệch về bên phải. Ở bán cầu Nam bị lệch về bên trái theo hướng chuyển động.

Tại xích đạo độ lệch bằng 0, độ lệch tỷ lệ với sin của vĩ độ. Độ lệch tỷ lệ với tốc

độ chuyển động nhưng không ảnh hưởng đến độ lớn của nó.

Lực Cô-ri-ô-lit tác động mạnh tới hướng chuyển động của các khối khí, các

dòng biển, dòng sông, đường đạn bay trên bề mặt Trái đất.

3.2. Trái đất chuyển động xung quanh Mặt trời và hệ quả của nó

3.2.1. Chuyển động xung quanh Mặt trời

- Trái đất chuyển động tịnh tiến xung quanh Mặt trời theo một quỹ đạo có

hình E-líp gần tròn, theo chiều từ tây sang đông.

- Thời gian Trái đất chuyển động quanh Mặt trời một vòng là 365 ngày 5h

48'46".

- Tốc độ chuyển động trung bình của Trái đất quanh Mặt trời là 29,8 km/s.

Nhưng khi Trái đất đến gần Mặt trời nhất thường vào ngày 3 - 1 (điểm cận nhật)

lực hút của Mặt trời lớn nhất, khi đó tốc độ chuyển động của Trái đất quanh Mặt

trời là 30,3 km/s. Còn khi Trái đất ở xa Mặt trời nhất, thường vào ngày 5 -7 (điểm

viễn nhật), lực hút của Mặt trời rất nhỏ, tốc độ chuyển động của Trái đất quanh

Mặt trời là 29,3 km/s.

- Khi chuyển động trên quỹ đạo, trục Trái đất luôn nghiêng so với mặt

phẳng quỹ đạo một góc là 66o33' và không đổi phương.