地球内部的主要物理性质包括密度、压力、重力、温度、磁性及弹塑性等。

（一）密度

根据万有引力公式可算出地球的质量为5.974×1021t，再利用地球体积可得出地球的平均密度为5.516g/cm3。但从地表岩石实测的平均密度仅为2.7～2.8g/cm3，可以肯定地球内部必定有密度更大的物质。

目前，对地球内部各圈层物质密度大小与分布的计算，主要是依靠地球的平均密度、地震波传播速度、地球的转动惯量及万有引力等方面的数据与公式综合求解而得出的。计算结果表明，地球内部的密度由表层的2.7～2.8g/cm3向下逐渐增加到地心处的12.51g/cm3，并且在一些不连续面处有明显的跳跃，其中以古登堡面（核-幔界面）处的跳跃幅度最大，从5.56g/cm3剧增到9.98g/cm3；在莫霍面（壳-幔界面）处密度从2.9g/cm3左右突然增至3.32g/cm3。各圈层物质密度的大小及变化见表3.1。

（二）压力

地球内部的压力是指不同深度上单位面积上的压力，实质上是压强。在地内深处某点，来自其周围各个方向的压力大致相等，其值与该点上方覆盖的物质的重量成正比。地内的这种压力又称为静压力或围压，按静压力平衡公式可表示为ρ=hρhgh（即静压力ρ等于某深度h和该深度以上的地球物质平均密度ρh与平均重力加速度gh的乘积）。

因此，地内压力总是随深度连续而逐渐地增加的。如果知道了地球内部物质的密度大小与分布，便可求出不同深度的压力值。例如，地壳的平均密度的2.75g/cm3，那么深度每增加1km，压力将增加约27.5MPa（MPa读兆帕，1MPa=106N/m2）。计算证明，压力值在莫霍面处约1200MPa、古登堡面处约135200MPa、地心处达361700MPa。地球内部各圈层的压力大小及变化情况见表3.1。

（三）重力

地球上的任何物体都受着地球的吸引力和因地球自转而产生的离心力的作用。地球吸引力和离心力的合力就是重力（gravity）。地球的离心力相对吸引力来说是非常微弱的，其最大值不超过引力的1/288，因此重力的方向仍大致指向地心。地球周围受重力影响的空间称重力场。重力场的强度用重力加速度来衡量，并简称为重力（单位为伽或毫伽：1Gal=1cm/s2=103mGal）。

地球表面各点的重力值因引力与离心力的不同呈现一定的规律性变化。根据万有引力定律（F=Gm1m2/r2），地球表面的引力与地球半径的平方成反比，而地球的形状接近于一个赤道半径略大、两极半径略小的扁球体。因此，地球两极的重力值最大，并向赤道减小，减小数值可达1.8Gal左右。依照离心力公式（C=mω2r），在角速度相同的情况下，地表各点的离心力与它到地球自转轴的垂直距离成正比。因此，离心力以赤道最大，可达3.4Gal，并全部用来抵消引力；向两极离心力逐渐减小为零，所以，在引力与离心力的共同引响下，重力值具有随纬度增高而增加的规律，赤道处重力值为978.0318Gal，两极为983.2177Gal，两极比赤道增加5.1859Gal。

在地球内部，重力因深度而不同。由于地球内部的惯性离心力变得更加微弱，故地球内部的重力可简单地看成是引力。地球大体上是一个由均质同心球层组成的球体，在这样的球体内部，影响重力大小的不是地球的总质量，而只是所在深度以下的质量。如质点位于地下2885km深处的核-幔界面上时，对质点具有引力的只是地核，而地壳与地幔对质点的引力因其呈圈层状而正好相互抵消。根据上述原理，利用地球内部的密度分布规律，便可求出地球内部不同深部的重力值。从地表到地下2885km的核-幔界面，重力值大体上随深度而增加，但变化不大，在2885km处达到极大值（约1069Gal）。这是因为地壳、地幔的密度低，而地核的密度高，以致质量减小对重力的影响比距离减小的影响要小一些。从2885km  到地心处，由于质量逐渐减小为零，故重力也从极大值迅速减小为零（参见表3.1）。

（四）温度

深矿井温度增高、温泉和火山喷出炽热的岩浆等等事实，都告诉我们地球内部是热的。温度在地球内部的分布状况称为地温场（geotermal  field）。

在地壳表层，由于太阳辐射热的影响，其温度常有昼夜变化、季节变化和多年周期变化，这一层称为外热层。外热层受地表温差变化的影响由表部向下逐渐减弱，外热层的平均深度约15m，最多不过几十米。在外热层的下界处，温度常年保持不变，等于或略高于年平均气温，这一深度带称为常温层。在常温层以下，由于受地球内部热源的影响，温度开始随深度逐渐增高。通常把地表常温层以下每向下加深100m所升高的温度称为地热增温率或地温梯度（geothermal  gradient）（温度每增加1℃所增加的深度则称为地热增温级）。世界上不同地区地温梯度并不相同，如我国华北平原约为1～2℃，大庆油田可达5℃。据实测，地球表层的平均地温梯度约为3℃；海底的平均地温梯度为4～8℃，大陆为0.9～5℃，海底的地温梯度明显高于大陆。

地温梯度是据地壳浅部实测所得的平均值，一般只适合于用来大致推算地球浅层（地壳以内）的地温分布规律，并不适用于整个地球内部。如果按平均100m增温3℃计算，至地壳底部地温将超过900℃，到地心将高达200000℃的惊人数值，在这样的温度条件下，地球内部除了地壳以外当绝大部分处于熔融甚至气体状态，这与地球内部绝大部分可以通过地震波横波（即主要为固态）的观测事实不符。实际上，地温梯度是随深度增加逐渐降低的。对于地球深部的温度分布，目前主要是根据地震波的传播速度与介质熔点温度的关系式推导得出的。根据目前最新的推算资料，在莫霍面处的地温大约为400～1000℃，在岩石圈底部大约为1100℃，在上、下地幔界面附近（约650km深处）大约为1900℃，在古登堡面（核幔界面）附近大约为3700℃，地心处的温度大约为4300～4500℃（见表3.1）。由于热具有从高温向低温传播的性质，所以地球内部的高温热能总是以对流、传导和辐射等方式向地表传播并散失到外部空间，通常把单位时间内通过地表单位面积的热量称为地热流密度（geothermal  heat  flow）。目前全球实测的平均地热流值为1.47×41.686mW/m2，大陆地表热流的平均值（1.46×41.686mW/m2）与海底的平均值（1.47×41.686mW/m2）基本相等。地表的不同地区地热流值并不相同，一般在一些构造活动的地区（如年青山脉、大洋中脊、火山、岛弧等）热流值偏高，而在一些构造稳定的地区热流值偏低。

地表热流值或地温梯度明显高于平均值或背景值的地区称为地热异常区。地热异常可以用来研究地质构造的特征，同时对研究矿产（如金矿、石油等）的形成与分布也具有重要作用。地热也是一种重要的天然资源，寻找地热田可用于发电、工业、农业、医疗和民用等。
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