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太陽系八大行星之一

地球表面

地球表面 地球(Earth)是太陽系中由內及外的第三顆行星,是太陽系中直徑、質量和密度最大的類地行星,地球自西向東自轉,同時圍繞太陽公轉,距太陽約1.496億千米[1]

地球表面積5.1億平方公里,其中71%為海洋,29%為陸地,在太空上看地球呈藍色[2]

。地球內部有核、幔、殼結構,地球外部有水圈、大氣圈以及磁場[3]

。地球赤道半徑6378.137千米,極半徑6356.752千米,平均半徑約6371千米,赤道周長大約為40076千米,呈兩極稍扁、赤道略鼓的不規則的橢圓球體[4] 。 快速導航 :詞條圖冊知乎精選

中文名 :地球

別稱 :蓋亞(Gaia)

質量 :5.965×10^24kg

直徑 :12756千米

逃逸速度 :11.2km/s(≅39,600 km/h)

自轉周期 :23h56min4s

外文名 :Earth

分類 :行星

平均密度 :5507.85kg/m³

表面溫度 :15攝氏度(59華氏度)

反照率 :0.367

赤經 :未定義

展開:概況

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名稱來源

地球(太陽系八大行星之一)

地球這個名字來源於對大地形狀的認識,最早可以追溯到古希臘學者亞里士多德從球體哲學上「完美性」和數學上的「均衡性」提出「地球」這個名稱和概念。

西方人常稱地球為蓋亞,這個詞有「大地之神」、「眾神之母」的意思。

地球是太陽系從內到外的第三顆行星,也是系中直徑、質量和密度最大的類地行星。住在地球上的人類又常稱呼地球為世界。

環境介紹

地球環境

宇航員眼裡的地球

地球屬於銀河系之中的太陽系,處在金星與火星之間,是太陽系中距離太陽第三近的行星,有一顆天然衛星。地球是發現第一個具有生命個體的行星。

地球所處的地球環境是指以地球為中心的宇宙環境,可以從宏觀和微觀兩個層面理解。宏觀層面上是指地球在天體系統中所處的位置,即地月系—太陽系—銀河系—總星系;微觀層面上是指地球在太陽系中所處的位置。在無限的宇宙空間中,地球只不過是滄海一粟,它處在永不止息的運動中。

內部環境

不少地球物理專家認為,地球的現有重量是6兆噸的百萬倍,假如地球內部不是空的,它的重量應遠不止此。

宇航員拍攝地球夜景

地球的現有重量為6兆噸的百萬倍說法有一定的爭議,測量地球的重量不能僅憑几個數學公式來計算,也不能夠拋開太陽對地球的引力作用。地球的引力,導致地球表面物質重量的產生,計算地球的重量單位不能套用地球表面物質的重量算法及單位。應當依據太陽系本身,對各大行星的引力作用係數,產生的太陽系物質重量單位,才能夠計算出地球的實際重量。地下王國之說,引發了科學界一場有關「地球空洞說」的激烈爭論,結果如何,只能拭目以待。但是它啟發了地表人,當地球氣候發生驟變或其它地表災難發生時,地表人轉入地下或許比移居外星球更具現實意義。

地球的空洞學說缺少科學證據,在地球形成的過程中,地球內部的洞穴空間成因有兩種:其一,地幔岩漿的頻繁活動導致了造山運動,從而形成了自然的岩石空洞現象。其二,在人類億萬年的發展過程中,為了避免大自然的傷害而開鑿的地下洞穴。由於地震的頻繁發生,對於居住在洞穴的人類來說,其傷害將會大於地表層。人類不可能長期的生存在地下,地球的空洞學說是一種杜撰現象,沒有任何的理論依據。

素顏照

太空看的地球是一個美麗的球體,但是由於地心引力的作用,它並不是一個完美的圓球。事實上,赤道周圍也因此向外隆起,形成一個「備用輪胎」結構。事實上,地球的兩極長度比赤道要短,因此也沒辦法形成球體。地球的極半徑是6356.89公里,而赤道半徑是6378.38公里。

天文學專家說,地球確實不是一個正宗的球體。而地球之所以長成這樣,是由於它不僅要繞着太陽公轉,同時還要自轉,地球的表面既有陸地,又有水,為了保持內部的引力平衡,在各方「爭鬥」下,就長成了這個怪模樣。

起源演化

地球起源 地球起源學說

依據地球形成的位置,地球起源分為兩大學派:傳統學派認為地球是在太陽系內形成的;現代學派認為地球是在太陽系外形成的。

像太陽系起源一樣,認為地球是在太陽系內形成的可劃分為三派:分出說也叫災變說、

模擬的地球俯拍圖 廣闊而寧靜

捕獲說、共同形成說也叫星雲說。

現代學派觀點:地球是在太陽系外宇宙空間形成的,在運行到太陽附近時被太陽捕獲,成為繞太陽轉動的行星。

地球起源

地球起源於太陽系之外的宇宙空間,在很多億年前,地核捕獲熔融物質、塑性物質、固態物質、氣體和液體形成地球。

地球演化

在地球演化過程中,發生一些天文與地質事件,將事件的時間段叫做地質時期。

在不同的地質時期,地質作用不同,特徵不同。 在各地質時期,在與地球相關的宇宙空間及太陽系和地球所發生的大事件,在地球自身、地殼運動、地層、岩石、構造、古生物、古地磁、古冰川、古氣候等多方面都留下了記錄。

將地球歷史劃分為:地球形成時期、地殼形成時期、進入太陽系前時期、進入太陽系時期、地月系形成時期、新生時期。

地質時期與特徵表

地質


時期


特 征

(界)

(宇)

同位素

年齡

Ma

地球形成時期【始古宙(宇)】

這一時期是由地核俘獲宇宙高溫熔融物質和少量塑性物質、固態物質、氣體和液體開始的,到地表熔融物質凝固形成地球最原始的外殼的一段地質時間。

在太陽系外的宇宙空間,由鐵鎳物質組成的地核俘獲宇宙高溫熔融物質和少量塑性物質、固態物質、氣體和液體,在地核外形成高溫熔融物質巨厚層。

地核與高溫熔融物質間形成內過渡層。

地球外表溫度降低,熔融物質凝固,形成地球最原始的外殼。

外殼與高溫熔融物質間形成外過渡層。高溫熔融物質形成液態層。

在這一地質時期,地球形成分層結構,由內向外:地核、內過渡層、液態層、外過渡層、外殼。

在地球表面,由於熔融物質凝固和收縮,形成張裂、溝谷、高山。由於宇宙天體撞擊,在地表形成大坑窪地。

地殼形成時期【太古宙(宇)】

這一時期是由地表熔融物質凝固形成地球最原始外殼開始到有沉積岩形成的一段地質時間。

地殼和地球熔融物質凝固形成的外殼是不一樣的。

地殼是由火山岩、沉積岩、變質岩和隕石共同組成的地球外殼,是地球經過長期演化後而形成的。

在這一地質時期:

隨着溫度降低,熔融物質凝固過程中產生的水和俘獲的水流動匯聚到張裂溝谷與大坑窪地中,形成地球上最初的水域海洋和湖。產生的氣和俘獲的大氣留在地球表面,形成大氣圈。

由於地核俘獲宇宙物質的不均,地表各處溫度高低不同產生大氣流動。

在地殼形成時期,有了水和大氣,產生了風化、剝蝕和搬運作用,開始形成沉積岩。

進入太陽系前時期【元古宙(宇)】

這一時期是地殼已經形成到地球進入太陽系前的一段地質時間。

這是一段沒有陽光的地質時期。

在這一段的前期,地殼的風化、剝蝕、搬運和沉積作用強,高山被剝低,在溝谷和坑窪地中沉積了巨厚的原始沉積。

在這一段的後期,地殼活動變弱,地表溫度漸漸降低,到了冰點以下,形成全球性的冰川。

在生物界,降落在地球上的原核生物開始復活和繁殖。由於沒有陽光,其他降落到地球上的植物和動物處於休眠狀態。

進入太陽系時期【顯生宙(宇)】

這一時期是太陽捕獲地球,地球進入太陽系成為行星而開始的。地球進入到了有陽光的顯生宙時期,是古生代的開始。

地球產生繞太陽的公轉和自轉。

現在的地球黃道面在太陽赤道面附近,二者夾角很小。地球傾斜在軌道上運行,地軸的傾斜方向與黃道面的夾角為66°34′,即地球的赤道面與黃道面的夾角為23°26′,如下圖所示。

地軸與黃道面夾角示意圖

地球是在和太陽赤道面大約23°26′夾角方向運行(如下圖所示)被太陽捕獲,變成繞太陽旋轉的行星。

地球被捕獲時示意圖

形成公轉和自轉。形成時,地軸和軌道面是垂直的,地軸和太陽赤道面夾角大約為66°34′。

太陽系和其他星系一樣,在星系演化趨勢作用下,地球由形成時的軌道面向太陽赤道面方向移動了23°26′,並已移動到太陽赤道面附近(如下圖所示)。

地球軌道演化示意圖

在太陽系演化過程中,在無其他天體引力作用情況下,繞轉星球的軌道形狀不變,自轉軸的傾斜方向和傾斜角度不變。

地球由被太陽捕獲時,地軸和軌道面是垂直的,和太陽赤道面夾角大約為66°34′。由於地球軌道面向太陽赤道面方向移動了23°26′,因此形成現在的地球赤道面與黃道面夾角為23°26′。

地球被太陽捕獲時地軸和軌道面是垂直的,地球兩極終年無太陽光照,地球無四季。隨着地球軌道面向太陽赤道面演化移動,地軸發生在軌道面上的傾斜,地球有了一年四季變化。

在這一地質時期,地球有了太陽的光照,形成了繞太陽的公轉和自轉,有了晝夜的變化。

在地球的內部,地核或內球偏向太陽引力的反方向,不在地球中心。

在地殼,由於地球自轉形成由兩極向赤道的離心力;在太陽引力作用下,由於地球自西向東轉動,地殼物質形成自東向西和由兩極向赤道方向的運動。形成高山、高原,形成溝谷窪地和平原。

冰川融化。

在生物界,開始爆發式出現即開始復活。

在岩石建造上,出現大量的灰岩。

3.2.5. 地月系形成時期【中生 代(界)】

這一時期是月球被地球捕獲形成地月系而開始的,地球進入到了中生代時期。

月球繞地球轉動,使地球的引力場、磁場發生了變化。在月球引力所形成的晃動作用下,地球的外球發生了旋轉,形成地極和磁極的移動。

在生物界,動物和植物都發生了重大的變異或進化,形成高大的樹木和出現大型的動物。

3.2.6. 新生時期【新生代(界)】

彗星的組成物即有岩石又有冰和大氣。在冰里存在着各種生物。

在這一地質時期,地球增加了水、大氣和新的生物物種。

原有的生物發生變異或進化。

地球開始有了高級生物。

地球結構

近100年地球變化對比圖讓人震驚

地球的礦物和生物等資源維持了全球的人口生存。地球上的人類分成了大約200個獨立的主權國家和地區,它們通過外交、旅遊、貿易和戰爭相互聯繫。人類文明曾有過很多對於這顆星球的觀點,包括神創造人類、天圓地方、地球是宇宙中心等。

地球是上百萬種生物的家園,包括人類。地球是人類所知宇宙中唯一存在生命的天體。地球誕生於45.67億年前,而生命誕生於地球誕生後的10億年內。從那以後,地球的生物圈改變了大氣層和其他環境,使得需要氧氣的生物得以誕生,也使得臭氧層形成。臭氧層與地球的磁場一起阻擋了來自宇宙的有害射線,保護了陸地上的生物。地球的物理特性,和它的地質歷史和軌道,使得地球上的生命能周期性地持續。地球預計將在15億年內繼續擁有生命,直到太陽不斷增加的亮度滅絕地球上的生物圈。

地球的表面被分成幾個堅硬的部分,或者叫板塊,它們以地質年代為周期在地球表面移動。地球表面大約71%是海洋,剩下的部分被分成洲和島嶼。液態水是所有已知的生命所必須的,但並不在所有其他星球表面存在。地球的內部仍然非常活躍,有一層很厚的地幔,一個液態外核和一個固態鐵的內核。

地球會與外層空間的其他天體相互作用,包括太陽和月球。當前,地球繞太陽公轉一周所需的時間是自轉的366.26倍,這段時間被叫做一恆星年,等於365.26太陽日。地球的地軸傾斜23.4°(與軌道平面的垂線傾斜23.4°),從而在星球表面產生了周期為1恆星年的季節變化。月球是唯一的天然衛星,也是地球的衛星,誕生於45.3億年前的月球,造成了地球上的潮汐現象,穩定了地軸的傾角,並且減慢了地球的自轉。大約38到41億年前,後期重轟炸期的小行星撞擊極大地改變了表面環境。

固體地球結構表

地球圈層名稱

深度

(公里)

地 震

縱波速度

(公里/秒)

地 震

橫波速度

(公里/秒)

密度(克/立方厘米)

物 質

状 态

一級

分層

二級

分層

傳統

分層



地 殼

地 殼

0—33

5.6—7.0

3.4—4.2

2.6—2.9

固態物質

外過渡層

(上)

上地幔

33—980

8.1—10.1

4.4—5.4

3.2—3.6

部 分

熔融物質

外過渡層

(下)

下地幔

980—2900

12.8—13.5

6.9—7.2

5.1—5.6

液態—固態 物 質

液 態 層

外地核

2900—4700

8.0—8.2

不能通過

10.0—11.4

液態物質


內 過

度    层

過度層

4700—5100

9.5—10.3


12.3

液態—固態 物 質

地 核

內地核

5100—6371

10.9—11.2


12.5

固態物質

軌道參數

遠日點距離

152,097,701.0 km(1.016 710 333 5 AU)

近日點距離

147,098,074.0 km(0.983 289 891 2 AU)

軌道半長軸

149,597,887.5 km(1.000 000 112 4 AU)

軌道半短軸

149,576,999.826 km(0.999 860 486 9 AU)

軌道周長

924,375,700.0 km(6.179 069 900 7 AU)

軌道偏心率

0.016 710 219

平均公轉速度

29.783 km/s(107,218 km/h)

最大公轉速度

30.287 km/s(109,033 km/h)

最小公轉速度

29.291 km/s(105,448 km/h)

軌道傾角

0(7.25°至太陽赤道)

升交點赤經

348.739 36°

近日點輻角

114.207 83°

衛星

1個(月球)

特徵參數 橢圓率

0.003 352 9

平均半徑

6,372.797 km

赤道半徑

6,378.137 km

兩極半徑

6,356.752 km

縱橫比

0.996 647 1

赤道圓周長

40,075.13 km

子午圈圓周長

40,007.86 km

平均圓周長

40,041.47 km

表面積

510,067,866 km^2

陸地面積

148,939,100 km^2(29.2 %)

水域面積

361,126,400 km^2(70.8 %)

體積

1.083 207 3×10^12 km^3

質量

5.9742×10^24 kg

平均密度

5,515.3 kg/m^3

赤道表面重力加速度

9.780 1 m/s^2(0.997 32 g)

宇宙速度

11.186 km/s(39,600 km/h)

恆星日

0.997 258 d(23.934 h)

赤道旋轉速率

465.11 m/s

軸傾斜

23.439 281°

北極赤經

未定義

赤緯

+90°

反照率

0.367

平均表面溫度

287 K(14 ℃)

最大表面溫度

331 K(57.7 ℃)

最小表面溫度

184 K(-89.2 ℃)

大氣參數 大氣壓強

101.3 kPa(海平面)

78.084%

20.946%

0.934%

二氧化碳

0.0381%

地球運動

自轉 地球(太陽系八大行星之一)

地球繞地軸的旋轉運動,叫做地球的自轉。地軸的空間位置基本上是穩定的。它的北端始終指向北極星附近,地球自轉的方向是自西向東;從北極上空看,呈逆時針方向旋轉。

地球自轉一周的時間,約為23小時56分4秒,這個時間稱為恆星日;然而在地球上,感受到的一天是24小時,這是因為選取的參照物是太陽。由於地球自轉的同時也在公轉,這4分鐘的差距正是地球自轉和公轉疊加的結果。天文學上把感受到的這1天的24小時稱為太陽日。地球自轉產生了晝夜更替。晝夜更替使地球表面的溫度不至太高或太低,適合人類生存。

地球自轉的平均角速度為每小時轉動15度。在赤道上,自轉的線速度是每秒465米。天空中各種天體東升西落的現象都是地球自轉的反映。人們最早就是利用地球自轉來計量時間的。研究表明,每經過一百年,地球自轉速度減慢近2毫秒,它主要是由潮汐摩擦引起的,潮汐摩擦還使月球以每年3~4厘米的速度遠離地球。地球自轉速度除長期減慢外,還存在着時快時慢的不規則變化,引起這種變化的真正原因尚不清楚。

公轉 地球繞太陽的運動,叫做公轉。從北極上空看是逆時針繞日公轉。地球公轉的路線叫做公轉軌道。它是近正圓的橢圓軌道。太陽位於橢圓的兩焦點之一。每年1月3日,地球運行到離太陽最近的位置,這個位置稱為近日點;7月4日,地球運行到距離太陽最遠的位置,這個位置稱為遠日點。地球公轉的方向也是自西向東,運動的軌道長度是9.4億千米,公轉一周所需的時間為一年,約365.25天。地球公轉的平均角速度約為每日1度,平均線速度每秒鐘約為30千米。在近日點時公轉速度較快,在遠日點時較慢。地球自轉的平面叫赤道平面,地球公轉軌道所在的平面叫黃道平面。兩個面的交角稱為黃赤交角,地軸垂直於赤道平面,與黃道平面交角為66°34',或者說赤道平面與黃道平面間的黃赤交角為23°26',由此可見地球是傾斜着身子圍繞太陽公轉的。

行星質量

卡文迪許認為地球的質量約為5.96×10^24千克 地球的赤道半徑ra=6378137m≈6378km,極半徑

宇航員拍攝地球夜景 rb=6356752m≈6357km,扁率e=1/298.257,忽略地球非球形對稱,平均半徑r=6371km。在赤道某海平面處重力加速度的值ga=9.780m/s,在北極某海平面處的重力加速度的值gb=9.832m/s,全球通用的重力加速度標準值g=9.807m/s,地球自轉周期為23小時56分4秒(恆星日),即T=8.616×10^4s。

如果把地球看成質量均勻,並且忽略其它天體的影響,可以通過如下途徑計算地球的質量。

方法一、在赤道上,地球對質量為m的物體的引力等於物體的重力與隨地球自轉的向心力之和,則為5.984×10^24kg ;

方法二、在北極,不考慮地球自轉,則計算為5.954×10^24kg ;

方法三、把地球看作質量均勻的球體,忽略自轉影響,半徑取平均值,重力加速度取標準值。則為5.965×10^24kg;

月地距離r月地=3.844×10^5km,月球公轉周期為27天7小時43分11秒(恆星日),即T月≈2.361×10^6s,月球和地球都看做質點,設月球質量為m月。

方法四、為6.220×10^24kg。

溫度

地核的溫度大約是6880℃,比太陽光球表面溫度(5778K,5505 °C)要高。地球上最高溫度發生在氫彈爆炸中。一次爆炸能達到100000000℃,這溫度是太陽表面溫度的16667倍,比太陽核心的溫度(1400萬攝氏度)高多了。 地球上最冷的地方在哪裡?北半球的「冷極」在西伯利亞東部的奧伊米亞康,1961年1月的最低溫度是-71℃。南半球的「冷極」在南極大陸,1960年8月24日氣溫為-88.3℃。

電性

帶負電

原因:地球自西向東旋轉,而地磁場外部是從磁北極指向磁南極(即南極指向北極),所成的環形電流與地球自轉的方向相反,所以是帶負電的。

形狀 科學家經過長期的精密測量,發現地球並不是一個規則球體,而是一個兩極部位略扁赤道稍鼓的不規則橢圓球體,誇張地說,有點像「梨子」,稱之為「梨形體」。地球的赤道半徑約長6378.137Km,這點差別與地球的平均半徑相比,十分微小,從宇宙空間看地球,仍可將它視為一個規則球體。如果按照這個比例製作一個半徑為1米的地球儀,那麼赤道半徑僅僅比極半徑長了大約3毫米,憑着人的肉眼是難以察覺出來的,因此在製作地球儀時總是將它做成規則球體。

結構 直到17世紀哥白尼時代人們才明白地球只是一顆行星。

地球,當然不需要飛行器即可被觀測,然而直到二十世紀才有了整個行星的地圖。由空間拍到的圖片應具有合理的重要性;舉例來說,它們大大幫助了氣象預報及暴風雨跟蹤預報。

地球由於不同的化學成分與地震性質被分為不同的岩層(深度:千米):

0 ~45 地殼

50 ~ 400上地幔

400 ~ 650過渡區域

650 ~2700下地幔

2700 ~ 2892 layer D"層

2880 ~ 5150 外核

5140 ~ 6378 內核

地殼的厚度不同,海洋處較薄,大洲下較厚。內核與地殼為實體;外核與地幔層為流體。不同的層由不連續斷面分割開,這由地震數據得到;其中最有名的有數地殼與上地幔間的莫霍面-不連續斷面了。

地球的大部分質量集中在地幔,剩下的大部分在地核;所居住的只是整體的一個小部分(下列數值×10e24千克):

大氣 = 0.0000052

海洋 = 0.0014

地殼 = 0.026

地幔 = 4.043

外地核 = 1.835

內地核 = 0.09675

從太空看到地球怪異壯觀景象:巨型五角星

地核可能大多由鐵構成(或鎳/鐵),雖然也有可能是一些較輕的物質。地核中心的溫度可能高達7500K,比太陽表面還熱;下地幔可能由硅,鎂,氧和一些鐵,鈣,鋁構成;上地幔大多由olivene,pyroxene(鐵/鎂硅酸鹽),鈣,鋁構成。知道這些金屬都來自於地震;上地幔的樣本到達了地表,就像火山噴出岩漿,但地球的大部分還是難以接近的。地殼主要由石英(硅的氧化物)和類長石的其他硅酸鹽構成。就整體看,地球的化學元素組成為:

37.6% 鐵

29.5% 氧

15.2% 硅

12.7% 鎂

2.4% 鎳

1.9% 硫

0.05% 鈦

地球是太陽系中密度最大的星體。

其他的類地行星可能也有相似的結構與物質組成,當然也有一些區別:月球至少有一個小內核;水星有一個超大內核(相當於它的直徑);火星與月球的地幔要厚得多;月球與水星可能沒有由不同化學元素構成的地殼;地球可能是唯一一顆有內核與外核的類地行星。值得注意的是,有關行星內部構造的理論只是適用於地球。

不像其他類地行星,地球的地殼由幾個實體板塊構成,各自在熱地幔上漂浮。理論上稱它為板塊說。它被描繪為具有兩個過程:擴大和縮小。擴大發生在兩個板塊互相遠離,下面湧上來的岩漿形成新地殼時。縮小發生在兩個板塊相互碰撞,其中一個的邊緣部份伸入了另一個的下面,在熾熱的地幔中受熱而被破壞。在板塊分界處有許多斷層(比如加利福尼亞的San Andreas斷層),大洲板塊間也有碰撞(如印度洋板塊與亞歐板塊)。有八大板塊:

北美洲板塊 - 北美洲,西北大西洋及格陵蘭島

南美洲板塊 - 南美洲及西南大西洋

南極洲板塊 - 南極洲及沿海

亞歐板塊- 東北大西洋,歐洲及除印度外的亞洲

非洲板塊- 非洲,東南大西洋及西印度洋

印度與大洋洲板塊 - 印度,澳大利亞,新西蘭及大部分印度洋

Nazca板塊 - 東太平洋及毗連南美部分地區

太平洋板塊 - 大部分太平洋(及加利福尼亞南岸)

還有超過二十個小板塊,如阿拉伯,菲律賓板塊。地震經常在這些板塊交界處發生。繪成圖使得更容易地看清板塊邊界。

地球的表面十分年輕。在50億年的短周期中(天文學標準),不斷重複着侵蝕與構造的過程,地球的大部分表面被一次又一次地形成和破壞。這樣一來,除去了大部分原始的地理痕跡(比如星體撞擊產生的火山口)。於是,地球上早期歷史都被清除了。地球至今已存在了45到46億年,但已知的最古老的石頭只有40億年,連超過30億年的石頭都屈指可數。最早的生物化石則小於39億年。沒有任何確定的記錄表明生命真正開始的時刻。71%的地球表面為水所覆蓋。地球是行星中唯一一顆能在表面存在有液態水(雖然在土衛六的表面存在有液態乙烷與甲烷,木衛二的地下有液態水)的行星。液態水是生命存在的重要條件。海洋的熱容量也是保持地球氣溫相對穩定的重要條件。液態水也造成了地表侵蝕及大洲氣候的多樣化,這是在太陽系中獨一無二的過程(很早以前,火星上也許也有這種情況)。

地球的大氣是由77%的氮,21%氧,微量的氬、二氧化碳和水組成。地球初步形成時,大氣中可能存在大量的二氧化碳,但是幾乎都被組合成了碳酸鹽岩石,只有少部分溶入了海洋或給活着的植物消耗了。現在板塊構造與生物活動維持了大氣中二氧化碳到其他場所再返回的不停流動。大氣中穩定存在的少量二氧化碳通過溫室效應對維持地表氣溫有極其深遠的重要性。溫室效應使平均表面氣溫提高了35℃(從凍人的-21℃升到了適人的14℃);沒有它海洋將會結冰,而生命將不可能存在。

地球衛星

月球俗稱月亮,也稱太陰。在太陽系中是地球唯一的天然衛星。月球是最明顯的天然衛星的例子。在太陽系裡,除水星和金星外,其他行星裡面都有天然衛星。月球的年齡大約有46億年。月球有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼平均厚度約為60-65公里。月殼下面到1000公里深度是月幔,它占了月球的大部分體積。月幔下面是月核,月核的溫度約為1000度,很可能是熔融狀態的。月球直徑約3476公里,是地球的1/4。體積只有地球的1/49,質量約7350億億噸,相當於地球質量的1/81,月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。

月球表面有陰暗的部分和明亮的區域。早期的天文學家在觀察月球時,以為發暗的地區都有海水覆蓋,因此把它們稱為「大海」。著名的有雲海、濕海、靜海等。而明亮的部分是山脈,那裡層巒疊嶂,山脈縱橫,到處都是星羅棋布的環形山。位於南極附近的貝利環形山直徑295公里,可以把整個海南島裝進去。最深的山是牛頓環形山,深達8788米。除了環形山,月面上也有普通的山脈。高山和深谷疊現,別有一番風光。

月球的正面永遠都是向着地球。另外一面,除了在月面邊沿附近的區域因天秤動而中間可見以外,月球的背面絕大部分不能從地球看見。在沒有探測器的年代,月球的背面一直是個未知的世界。月球背面的一大特色是幾乎沒有月海這種較暗的月面特徵。而當人造探測器運行至月球背面時,它將無法與地球直接通訊。

月球約一個農曆月繞地球運行一周,而每小時相對背景星空移動半度,即與月面的視直徑相若。與其他衛星不同,月球的軌道平面較接近黃道面,而不是在地球的赤道面附近。

相對於背景星空,月球圍繞地球運行(月球公轉)一周所需時間稱為一個恆星月;而新月與下一個新月(或兩個相同月相之間)所需的時間稱為一個朔望月。朔望月較恆星月長是因為地球在月球運行期間,本身也在繞日的軌道上前進了一段距離。

因為月球的自轉周期和它的公轉周期是完全一樣的,地球上只能看見月球永遠用同一面向着地球。自月球形成早期,地球便一直受到一個力矩的影響引致自轉速度減慢,這個過程稱為潮汐鎖定。亦因此,部分地球自轉的角動量轉變為月球繞地公轉的角動量,其結果是月球以每年約38毫米的速度遠離地球。同時地球的自轉越來越慢,一天的長度每年變長15微秒。

月球對地球所施的引力是潮汐現象的起因之一。月球圍繞地球的軌道為同步軌道,所謂的同步自轉並非嚴格。由於月球軌道為橢圓形,當月球處於近地點時,它的自轉速度便追不上公轉速度,因此可見月面東部達東經98度的地區,相反,當月處於遠地點時,自轉速度比公轉速度快,因此可見月面西部達西經98度的地區。這種現象稱為經天秤動。

嚴格來說,地球與月球圍繞共同質心運轉,共同質心距地心4700千米(即地球半徑的2/3處)。由於共同質心在地球表面以下,地球圍繞共同質心的運動好像是在「晃動」一般。從地球北極上空觀看,地球和月球均以逆時針方向自轉;而且月球也是以逆時針繞地運行;甚至地球也是以逆時針繞日公轉的。

很多人不明白為甚麼月球軌道傾角和月球自轉軸傾角的數值會有這麼大的變化。其實,軌道傾角是相對於中心天體(即地球)而言的,而自轉軸傾角則相對於衛星。

月球的軌道平面(白道面)與黃道面(地球的公轉軌道平面)保持着5.145 396°的夾角,而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球並非完美球形,而是在赤道較為隆起,因此白道面在不斷進動(即與黃道的交點在順時針轉動),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期間,白道面相對於地球赤道面(地球赤道面以23.45°傾斜於黃道面)的夾角會由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之間變化。同樣地,月球自轉軸與白道面的夾角亦會介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球軌道這些變化又會反過來影響地球自轉軸的傾角,使它出現±0.002 56°的擺動,稱為章動。

白道面與黃道面的兩個交點稱為月交點--其中升交點(北點)指月球通過該點往黃道面以北;降交點(南點)則指月球通過該點往黃道以南。當新月剛好在月交點上時,便會發生日食;而當滿月剛好在月交點上時,便會發生月食。

月球背面的結構和正面差異較大。月海所占面積較少,而環形山則較多。地形凹凸不平,起伏懸殊最長和最短的月球半徑都位於背面,有的地方比月球平均半徑長4公里,有的地方則短5公里(如范德格拉夫窪地)。背面未發現「質量瘤」。背面的月殼比正面厚,最厚處達150公里,而正面月殼厚度只有60公里左右。

地球(太陽系八大行星之一) 地球(太陽系八大行星之一) 月球本身並不發光,只反射太陽光。月球亮度隨日、月間角距離和地、月間距離的改變而變化。平均亮度為太陽亮度的1/465000,亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時亮度平均為-12.7等(見)。它給大地的照度平均為0.22勒克斯,相當於100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個良好的反光體,它的平均反照率只有7%,其餘93%均被月球吸收。月海的反照率更低,約為6%。月面高地和環形山的反照率為17%,看上去山地比月海明亮。月球的亮度隨而變化,下表以滿月亮度為100,列出不同月齡時的亮度值。從中可以看出,滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。

由於月球上沒有大氣,再加上月面物質的熱容量和導熱率又很低,因而月球表面晝夜的溫差很大。白天,在陽光垂直照射的地方溫度高達+127℃;夜晚,溫度可降低到-183℃。這些數值,只表示月球表面的溫度。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度,這種測量表明,月面土壤中較深處的溫度很少變化,這正是由於月面物質導熱率低造成的。

從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼厚60~65公里。月殼下面到1,000公里深度是月幔,占了月球大部分體積。月幔下面是月核。月核的溫度約1,000℃,很可能是熔融的,據推測大概是由Fe-Ni-S和榴輝岩物質構成。

地球演化

46億年前,地球誕生了。地球演化大致可分為三個階段。第一階段為地球圈層形成時期,其時限大致距今4600至4200Ma【百萬年】。剛剛誕生時候的地球與今天大不相同。根據科學家推斷,地球形成之初是一個由熾熱液體物質(主要為岩漿)組成的熾熱的球。隨着時間的推移,地表的溫度不斷下降,固態的地核逐漸形成。密度大的物質向地心移動,密度小的物質(岩石等)浮在地球表面,這就形成了一個表面主要由岩石組成的地球。

地球(太陽系八大行星之一)

第二階段為太古宙,元古宙時期。其時限距今4200至543Ma。地球自不間斷地向外釋放能量。由高溫岩漿不斷噴發釋放的水蒸氣,二氧化碳等氣體構成了非常稀薄的早期大氣層---原始大氣。隨着原始大氣中的水蒸氣的不斷增多,越來越多的水蒸氣凝結成小水滴,再匯聚成雨水落入地表。就這樣,原始的海洋形成了。

第三階段為顯生宙時期,其時限由543Ma至今。顯生宙延續的時間相對短暫,但這一時期生物及其繁盛,地質演化十分迅速,地質作用豐富多彩,加之地質體遍布全球各地,廣泛保存,可以極好的對其進行觀察和研究,為地質科學的主要研究對象,並建立起了地質學的基本理論和基礎知識。

為了證明生命起源與地球,人們在不斷通過實驗和推測等研究方法,提出各種假設來解釋生命誕生。1953年美國青年學者米勒(Stanley L.Miller)在實驗室用充有甲烷(CH4),氨氣(NH3),氫氣(H2)和水(H2O)的密閉裝置,以放電,加熱來模擬原始地球的環境條件,合成了一些氨基酸,有機酸和尿素等物質,轟動了科學界。這個實驗的結果更具說服力地表明,早期地球完全有能力孕育生命體,原始生命物質可以在沒有生命的自然條件下產生出來。

一些有機物質在原始海洋中,經過長期而又複雜的化學變化,逐漸形成了更大,更複雜的分子,直到形成組成生物體的基本物質---蛋白質,以及作為遺傳物質的核酸等大分子物質。在一定條件下,蛋白質和核酸等物質經過濃縮,凝聚等作用,形成了一個由多種分子組成的體系,外面有了一層膜,與海水隔開,在海水中又經歷了漫長,複雜的變化,最終形成了原始的生命。

總之,地球的演變使得生命誕生於地球。

地球年齡

NASA航拍地球各地夜景

科學家對地球的年齡再次進行了確認,認為地球產生要遠遠晚於太陽系產生的時間,跨度約為1.5億年左右。這遠遠晚於此前認為的30-4500萬年。此前科學家通過太陽系年齡計算公式算出了太陽系產生的時間為55.68億年前,而地球產生的年齡要比太陽系晚30億年到45億年左右,大約為25.48億年前左右。在2007年時,瑞士的科學家對此數據進行了修正,認為地球的產生要在太陽系形成的6200萬年之後。

地球和月亮的成因得到了大部分科學家的認可,是由於兩顆金星水星大小的行星發生了相撞,進而產生了現在的地球和月球。科學家們通過放射性元素的衰變進而對地球和月球的年齡進行測算,不過由於當時科學技術並未像今天這樣發達,所得出的數據也並非完全準確。

科學家一般是通過同位元素鉿182和鎢182兩种放射元素來計算地球和月球年齡的。鉿182的衰變期為900萬年,衰變之後的同位素為鎢182,而鎢182則是地核的組成部分之一。科學家們認為在地球形成時,幾乎所有的鉿182元素全部已經衰變成了鎢182。僅有極少量存在。

正是這微量的鉿182才能夠幫助科學家測算地球的真實年齡。尼爾斯研究所的教授說道:「所有的鉿完全衰變成鎢需要50-60億年的時間,並且都會沉在地核,而新的表明,地球和月球上地幔含有的元素量高於太陽系,而經過測算時間大約為1.5億年左右。」

時代劃分

序號

史前時代

距今單位:億年

主要事件

1

冥古宙、隱生代

45.7

地球出現

2

原生代

41.5

地球上出現第一個生物——細菌

3

酒神代

39.5

古細菌出現

4

早雨海代

38.5

地球上出現海洋和其他的水

5

太古宙、始太古代

38

地球的岩石圈、水圈、大氣圈和生命形成

6

古太古代

36

藍綠藻出現

7

中太古代

32

原核生物進一步發展

8

新太古代

28

第一次冰河期

9

元古宙、成鐵紀

25

10

層侵紀

23

11

造山紀

20.5

12

古元古代、固結紀

18

13

蓋層紀

16

14

延展紀

14

15

中元古代、狹帶紀

12

16

拉伸紀

10

羅迪尼亞古陸形成

17

成冰紀

8.50

發生雪球事件

18

新元古代、埃迪卡拉紀

6.3

多細胞生物出現

19

顯生宙、古生代、寒武紀

5.42

寒武紀生命大爆發

20

奧陶紀

4.883

魚類出現;海生藻類繁盛

21

志留紀

4.437

陸生的裸蕨植物出現

22

泥盆紀

4.16

魚類繁榮;兩棲動物出現;昆蟲出現;種子植物出現;石松和木賊出現

23

石炭紀

3.592

昆蟲繁榮;爬行動物出現;煤炭森林;裸子植物出現;爬行動物出現

24

中生代、二疊紀

2.99

二疊紀滅絕事件,地球上95%生物滅絕;盤古大陸形成

25

三疊紀

2.51

恐龍出現;卵生哺乳動物出現

26

侏羅紀

1.996

有袋類哺乳動物出現;鳥類出現;裸子植物繁榮;被子植物出現

27

白堊紀

0.996.

恐龍的繁榮和滅絕、白堊紀-第三紀滅絕事件,地球上45%生物滅絕,有胎盤的哺乳動物出現

28

新生代

0.655

到現在

地球未來

英宇航員出書公開罕見地球俯瞰照片

地球的未來與太陽有密切的關聯,由於氦的灰燼在太陽的核心穩定的累積,太陽光度將緩慢地增加,在未來的11億年中,太陽的光度將增加10%,之後的35億年又將增加40%。氣候模型顯示抵達地球的輻射增加,可能會有可怕的後果,包括地球的海洋可能消失。

地球表面溫度的增加會加速無機的二氧化碳循環,使它的濃度在9億年間還原至植物致死的水平(對C4光合作用是10 ppm)。缺乏植物會導致大氣層中氧氣的流失,那麼動物也將在數百萬年內絕種。而即使太陽是永恆和穩定的,地球內部持續的冷卻,也會造成海洋和大氣層的損失(由於火山活動降低)。在之後的數十億年,表面的水將完全消失,並且全球的平均溫度將可能達到70°C。

太陽,在它演化的一部分,在大約50億年後將成為紅巨星。模型預測屆時的太陽直徑將膨脹至現在的250倍,大約1天文單位(149,597,871千米)。地球的命運並不很清楚,當太陽成為紅巨星時,大約已經流失了30%的質量,所以若不考慮潮汐的影響,當太陽達到最大半徑時,地球會在距離太陽大約1.7天文單位(254,316,380千米)的軌道上,因此,地球會逃逸在太陽鬆散的大氣層封包之外。然而,絕大部分(如果不是全部)現在的生物會因為與太陽過度的接近而被摧毀。可是,最近的模擬顯示由於潮汐作用和拖曳將使地球的軌道衰減,也有可能將地球推出太陽系。

地球人口

地球(太陽系八大行星之一)

從資源與人類的關係以及環境與人類的關係看,地球上的人口有一個數量限制:人口數量=適合人類居住的面積/個體生產和生活所需要的場地。用公式表示為:X =S/s=aS。其中X為人口的數量,S為適合人類居住的面積,s為每個個體生產和生活所需要的場地,a=1/s,為常數。上式X=aS可稱之為人口定律。

從生產和生活所需的角度看,人類每個個體生產和生活所需要的場地為1500平方米。從人口定律公式X=aS和地球上適合人類居住的面積與每個個體生產和生活所需要的場地為1500平方米,可算出地球人口上限。

現代人口普查是指在國家統一規定的時間內,按照統一的項目、統一的表格和統一的填寫方法,對全國人口普遍地、逐戶逐人地進行調查登記。它是一種有嚴密組織領導、有周密計劃、用科學方法進行的大規模社會調查。美國從1790年開始進行人口普查,是最早進行人口普查的國家。

聯合國人口普查的內容共有36個項目,包括人口遷移、家庭、生育率、死亡率、教育、經濟、住房等特徵。有些國家的人口普查項目更多。例如,美國1980年有65項,加拿大1981年有69項,印度1981年有40項,菲律賓1980年有41項。

人口普查信息具有法律效力。它的作用可概括為以下三方面:(1)制定政策,分配選舉名額,擬訂建設計劃。例如美國憲法規定每10年進行一次人口普查,以便準確分配眾議院議席,按人口比例確定每州議員人數和聯邦政府給各州的經費。(2)用於研究人口的地區分布、生育、死亡、增長、性別、年齡、城鄉、職業、文化等特徵。(3)通過普查得到的人口數量、分布、年齡、性別等方面的信息,確定對住房設備、食物、衣着、文娛設施、醫藥等的供應、商業網點的布設、商品和勞力的分配等。

人口普查信息僅是數字地球龐大信息家族的一個小小的成員。數字地球可將人口普查信息以及其他地球空間數據融於一體,如將人口信息按部門、行政單元統一存檔管理,並通過互聯網與地物空間特徵(如地物影像)相呼應。通過數字地球,人們可瀏覽地球上某一國家或地區的系列電子地圖(如地形、水系、土地利用、人口分布等)和說明文字,並獲得有關人口及其居住空間的詳細信息,包括總人口、男女比例、文化程度、民族、職業、經濟、教育、商業、醫療衛生、公共福利、就業和社會保險等。通過訪問個人主頁,可獲得包括照片在內的詳細信息。

人口普查信息被廣泛用於人口分析和預測。科學家通過解譯高分辨率衛星影像可獲得城市地面建築物信息,並估算出居民點的人口數量。衛星遙感、地理信息系統和互聯網技術支撐下的數字地球,具有強大的分析、評價和模擬能力。例如,美國加利福尼亞地區彭德爾頓的科學家通過收集地形、土壤類型、年降雨量、植被、土地利用及土地所有權等信息,可模擬出不同人口增長對生物多樣性的影響。又如,通過人口普查數據,可模擬出城市人口的動態增長、人口分布和人口遷移。像「三峽工程」這樣的大型工程項目中的移民問題,都可藉助數字地球的網絡功能、互操作以及地理信息系統技術來解決。

地球節日

英宇航員出書公開地球俯瞰照片

1970年4月22日,在太平洋彼岸的美國,人們為了解決環境污染問題,自發地掀起了一場聲勢浩大的群眾性的環境保護運動。在這一天,全美國有10000所中小學,2000所高等院校和2000個社區及各大團體共計2000多萬人走上街頭。人們高舉着受污染的地球模型、巨畫、圖表,高喊着保護環境的口號,舉行遊行、集會和演講,呼籲政府採取措施保護環境。這次規模盛大的活動,震撼朝野,促使美國政府於70年代初通過了水污染控制法和清潔大氣法的修正案,並成立了美國環保局。從此,美國民間組織提議把4月22日定為「地球日」,它的影響隨着環境保護的發展而日趨擴大並超過了美國國界,得到了世界許多國家的積極響應。

「地球日」誕生後20年中,世界範圍內的環境保護工作取得了很大的進展。1972年6月,聯合國召開了具有劃時代意義的人類環境會議,1973年,成立了聯合國環境規劃署,許多國家都相繼成立了環境保護管理機構和科研機構,環境保護被提上了許多國家政府的重要議事日程,環境問題受到了公眾的普遍關注。在許多重大的國際會議上,環境保護也成為重要議題之一,如1989年召開的44屆聯大、不結盟國家首腦會議、英聯邦國家首腦會議、西方七國首腦會議等都討論了環境問題,並通過了關於環境保護的決議或宣言。這說明環境保護已成為國際政治和國際關係的「熱點」。越來越多的政治家、科學家、有識之士都強烈的認識到,環境污染和生態惡化會使社會的文明進程受到巨大阻礙。

由於環境保護問題已成為國際政治的熱點,1990年的地球日活動組織者們決定,要使1990年的地球日成為第一個國際性的地球日,以促使全球億萬民眾都來積極地參與環境保護。為此,地球日活動的組織者致函中國、美國、英國三國領導人和聯合國秘書長,呼籲以1990年4月22日為目標日期,舉行高級環境會晤,為締結多邊條約奠定基礎。呼籲各國採取積極步驟,達成協議,以阻止和扭轉全球環境惡化趨勢的發展。同時呼籲全世界願意致力保護環境,進行國際合作的政府,在本國舉辦「地球日」20周年慶祝活動。

慶祝「地球日」20周年活動的呼籲,得到了五大洲各國和各種團體的熱烈響應和積極支持。美國總統布什宣布,把4月22日作為美國法定的地球日,並呼籲公民積極投身到改善環境的行動中去。「1990年地球日」協調委員會主席丹尼斯·海斯事先拜訪了倫敦、巴黎、羅馬、波恩、布魯塞爾等地的活動小組,並得到明確的答覆,同意將1990年的地球日作為國際地球日進行紀念。亞洲、非洲、美洲的許多國家和地區也都積極響應,組織紀念活動。眾多的國際組織,如國際學生聯合會、青年發展與合作協會等,也都表示大力支持和積極參與「地球日」20周年紀念活動。1990年4月22日這一天,全世界有100多個國家舉行了各種各樣的環境保護宣傳活動,參加入數達幾億人。從那時起,「地球日」才具有國際性,成為「世界地球日」。

世界地球日活動旨在喚起人類愛護地球、保護家園的意識,促進資源開發與環境保護的協調發展。中國從20世紀90年代起,每年4月22日都舉辦世界地球日活動。

愛護地球

如今人類的破壞活動,遍布全球,呼籲社會各界建立健全法律保護地球資源。因為沒有地球就沒有人類,沒有水就沒有生命,所以要從身邊做起:

1用完水後,要擰緊水龍頭。

地球(太陽系八大行星之一)

2不要亂扔電池,因為一顆紐扣電池就會污染600噸水!

3牢記「人來燈開,人走燈滅」。

4多用節能燈

5節約用紙。節日用短信、微信、電子郵件......祝福。一張紙雙面寫,廢紙要回收。

6垃圾分類:能賣拿去賣,有害單獨放,乾濕要分開。

......

別讓眼淚成為地球最後一滴水,別讓哭啼聲成為地球最後一點生機!

16詞條圖冊 1 / 3 地球地球 宇航員眼裡的地球宇航員眼裡的地球 模擬的地球俯拍圖 廣闊而寧靜模擬的地球俯拍圖 廣闊而寧靜 近100年地球變化對比圖讓人震驚近100年地球變化對比圖讓人震驚 從太空看到地球怪異壯觀景象:巨型五角星從太空看到地球怪異壯觀景象:巨型五角星 NASA航拍地球各地夜景NASA航拍地球各地夜景 英宇航員出書公開罕見地球俯瞰照片英宇航員出書公開罕見地球俯瞰照片 英宇航員出書公開地球俯瞰照片英宇航員出書公開地球俯瞰照片 參考資料: 1. 地球「素顏照」曝光 長相似土豆全身「青春痘」

詞條標籤: 行星 科學

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參考來源