地球的誕生!

太陽(yáng)系八大行星之一，國(guó)際名稱(chēng)為“該婭”(蓋婭(Gaea)，希臘神話中的大地之神，所有神靈中德高望重的顯赫之神。是希臘神話中最早出現(xiàn)的神，在開(kāi)天辟地時(shí)，由卡厄斯(Chaos)所生。她是宙斯的祖母，蓋婭生了天空，天神烏拉諾斯(Ouranos or Uranus)，并與他結(jié)合生了六男六女，十二個(gè)泰坦巨神及三個(gè)獨(dú)眼巨人和三個(gè)百臂巨神，是世界的開(kāi)始，而所有天神都是她的子孫后代。至今，西方人仍然常以“蓋婭”代稱(chēng)地球。 )，按離太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的次序數(shù)是第三顆。它有一顆天然的衛(wèi)星---月球，二者組成一個(gè)天體系統(tǒng)---地月系統(tǒng)。在中國(guó)神話中是被盤(pán)古開(kāi)辟，盤(pán)古死后他的身體便變成組成地球的山.水等。



地球自西向東自轉(zhuǎn)，同時(shí)又圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合使其產(chǎn)生了地球上的晝夜交替和四季變化(地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的速度是不均勻的)。同時(shí)，由于受到太陽(yáng)、月球、和附近行星的引力作用以及地球大氣、海洋和地球內(nèi)部物質(zhì)的等各種因素的影響，地球自轉(zhuǎn)軸在空間和地球本體內(nèi)的方向都要產(chǎn)生變化。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力使得球形的地球由兩極向赤道逐漸膨脹，成為目前的兩極稍扁,赤道略鼓的旋轉(zhuǎn)橢球體，極半徑比赤道半徑短約21千米。



阿波羅飛船在月球上看到地球是由一系列的同心層組成。地球內(nèi)部有核(地核)、幔(地幔)、殼(地殼)結(jié)構(gòu)。地球外部有水圈和大氣圈，還有磁層，形成了圍繞固態(tài)地球的美麗外套。



地球作為一個(gè)行星，遠(yuǎn)在56億年以前產(chǎn)生于原始太陽(yáng)星云。



地球的基本參數(shù)



扁率因子: 298.257



平均密度: 5.52克/厘米3



赤道半徑: ae = 6378****.49 米



極半徑: ap = 6356****.00 米



平均半徑: a = 6371****.00 米



赤道重力加速度: ge = 9.7803**** 米/秒2



平均自轉(zhuǎn)角速度: ωe = 7.2921**** × 10-5 弧度/秒



扁率: f = 0.0033****9



質(zhì)量: M⊕ = 5.9742 ×10^24 公斤



地心引力常數(shù): GE = 3.9860****8 ×10^14 米3/秒2



平均密度: ρe = 5.515 克/厘米3



太陽(yáng)與地球質(zhì)量比: S/E = 3329****.0



太陽(yáng)與地月系質(zhì)量比: S/(M+E) = 3289****.5



公轉(zhuǎn)時(shí)間: T = 365.2422 天



離太陽(yáng)平均距離: A = 1.4959**** × 1011 米



公轉(zhuǎn)速度: v = 11.19 公里/秒



表面溫度: t = - 30 ~ +45



表面大氣壓: p = 1013.250毫巴



表面重力加速度(赤道): 978.0厘米/秒2



表面重力加速度(極地): 983.2厘米/秒2



自轉(zhuǎn)周期: 23小時(shí)56分4.0096秒(平太陽(yáng)時(shí))



公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)徑: 1495****0千米



公轉(zhuǎn)軌道偏心率: 0.0167



公轉(zhuǎn)周期: 1恒星年



黃赤交角: 23度26分



地球海洋面積: 3617****0平方公里



地殼厚度: 80.465公里



地幔深度: 2808.229公里



地核半徑: 3482.525公里



表面積 : 5100****6平方公里



人們對(duì)于地球的結(jié)構(gòu)直到最近才有了比較清楚的認(rèn)識(shí)。整個(gè)地球不是一個(gè)均質(zhì)體，而是具有明顯的圈層結(jié)構(gòu)。地球每個(gè)圈層的成分、密度、溫度等各不相同。在天文學(xué)中，研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于了解地球的運(yùn)動(dòng)、起源和演化，探討其它行星的結(jié)構(gòu)，以至于整個(gè)太陽(yáng)系起源和演化問(wèn)題，都具有十分重要的意義。



地球各圈層結(jié)構(gòu)



地球圈層分為地球外圈和地球內(nèi)圈兩大部分。地球外圈可進(jìn)一步劃分為四個(gè)基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈;地球內(nèi)圈可進(jìn)一步劃分為三個(gè)基本圈層，即地幔圈、外核液體圈和固體內(nèi)核圈。此外在地球外圈和地球內(nèi)圈之間還存在一個(gè)軟流圈，它是地球外圈與地球內(nèi)圈之間的一個(gè)過(guò)渡圈層，位于地面以下平均深度約150公里處。這樣，整個(gè)地球總共包括八個(gè)圈層，其中巖石圈、軟流圈和地球內(nèi)圈一起構(gòu)成了所謂的固體地球。對(duì)于地球外圈中的大氣圈、水圈和生物圈，以及巖石圈的表面，一般用直接觀測(cè)和測(cè)量的方法進(jìn)行研究。而地球內(nèi)圈，目前主要用地球物理的方法，例如地震學(xué)、重力學(xué)和高精度現(xiàn)代空間測(cè)地技術(shù)觀測(cè)的反演等進(jìn)行研究。地球各圈層在分布上有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，即固體地球內(nèi)部與表面之上的高空基本上是上下平行分布的，而在地球表面附近，各圈層則是相互滲透甚至相互重疊的，其中生物圈表現(xiàn)最為顯著，其次是水圈。



大氣圈



大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層，它包圍著海洋和陸地。大氣圈沒(méi)有確切的上界，在2000 ~ 16000 公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下，土壤和某些巖石中也會(huì)有少量空氣，它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個(gè)組成部分。地球大氣的主要成份為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體。地球大氣圈氣體的總質(zhì)量約為5.136×1021克，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之0.86。由于地心引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度范圍內(nèi)，其中75%的大氣又集中在地面至10公里高度的對(duì)流層范圍內(nèi)。根據(jù)大氣分布特征，在對(duì)流層之上還可分為平流層、中間層、熱成層等。



水圈



水圈包括海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川和地下水等，它是一個(gè)連續(xù)但不很規(guī)則的圈層。從離地球數(shù)萬(wàn)公里的高空看地球，可以看到地球大氣圈中水汽形成的白云和覆蓋地球大部分的藍(lán)色海洋，它使地球成為一顆"藍(lán)色的行星"。地球水圈總質(zhì)量為1.66×1024克，約為地球總質(zhì)量的3600分之一，其中海洋水質(zhì)量約為陸地(包括河流、湖泊和表層巖石孔隙和土壤中)水的35倍。如果整個(gè)地球沒(méi)有固體部分的起伏，那么全球?qū)⒈簧钸_(dá)2600米的水層所均勻覆蓋。大氣圈和水圈相結(jié)合，組成地表的流體系統(tǒng)。



生物圈



由于存在地球大氣圈、地球水圈和地表的礦物，在地球上這個(gè)合適的溫度條件下，形成了適合于生物生存的自然環(huán)境。人們通常所說(shuō)的生物，是指有生命的物體，包括植物、動(dòng)物和微生物。據(jù)估計(jì)，現(xiàn)有生存的植物約有40萬(wàn)種，動(dòng)物約有110多萬(wàn)種，微生物至少有10多萬(wàn)種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在地質(zhì)歷史上曾生存過(guò)的生物約有5-10億種之多，然而，在地球漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，絕大部分都已經(jīng)滅絕了。現(xiàn)存的生物生活在巖石圈的上層部分、大氣圈的下層部分和水圈的全部，構(gòu)成了地球上一個(gè)獨(dú)特的圈層，稱(chēng)為生物圈。生物圈是太陽(yáng)系所有行星中僅在地球上存在的一個(gè)獨(dú)特圈層。



巖石圈



對(duì)于地球巖石圈，除表面形態(tài)外，是無(wú)法直接觀測(cè)到的。它主要由地球的地殼和地幔圈中上地幔的頂部組成，從固體地球表面向下穿過(guò)地震波在近33公里處所顯示的第一個(gè)不連續(xù)面(莫霍面)，一直延伸到軟流圈為止。巖石圈厚度不均一，平均厚度約為100公里。由于巖石圈及其表面形態(tài)與現(xiàn)代地球物理學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)有著密切的關(guān)系，因此，巖石圈是現(xiàn)代地球科學(xué)中研究得最多、最詳細(xì)、最徹底的固體地球部分。由于洋底占據(jù)了地球表面總面積的2/3之多，而大洋盆地約占海底總面積的45%，其平均水深為4000~5000米，大量發(fā)育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周?chē)由熘鴱V闊的海底丘陵。因此，整個(gè)固體地球的主要表面形態(tài)可認(rèn)為是由大洋盆地與大陸臺(tái)地組成，對(duì)它們的研究，構(gòu)成了與巖石圈構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)有直接聯(lián)系的"全球構(gòu)造學(xué)"理論。



軟流圈



在距地球表面以下約100公里的上地幔中，有一個(gè)明顯的地震波的低速層，這是由古登堡在1926年最早提出的，稱(chēng)之為軟流圈，它位于上地幔的上部即B層。在洋底下面，它位于約60公里深度以下;在大陸地區(qū)，它位于約120公里深度以下，平均深度約位于60~250公里處?，F(xiàn)代觀測(cè)和研究已經(jīng)肯定了這個(gè)軟流圈層的存在。也就是由于這個(gè)軟流圈的存在，將地球外圈與地球內(nèi)圈區(qū)別開(kāi)來(lái)了。



地幔圈



地震波除了在地面以下約33公里處有一個(gè)顯著的不連續(xù)面(稱(chēng)為莫霍面)之外，在軟流圈之下，直至地球內(nèi)部約2900公里深度的界面處，屬于地幔圈。由于地球外核為液態(tài)，在地幔中的地震波S波不能穿過(guò)此界面在外核中傳播。P波曲線在此界面處的速度也急劇減低。這個(gè)界面是古登堡在1914年發(fā)現(xiàn)的，所以也稱(chēng)為古登堡面，它構(gòu)成了地幔圈與外核流體圈的分界面。整個(gè)地幔圈由上地幔(33~410公里深度的B層，410~1000公里深度的C層，也稱(chēng)過(guò)渡帶層)、下地幔的D′層(1000~2700公里深度)和下地幔的D〃層(2700~2900公里深度)組成。地球物理的研究表明，D〃層存在強(qiáng)烈的橫向不均勻性，其不均勻的程度甚至可以和巖石層相比擬，它不僅是地核熱量傳送到地幔的熱邊界層，而且極可能是與地幔有不同化學(xué)成分的化學(xué)分層。



外核液體圈



地幔圈之下就是所謂的外核液體圈，它位于地面以下約2900公里至5120公里深度。整個(gè)外核液體圈基本上可能是由動(dòng)力學(xué)粘度很小的液體構(gòu)成的，其中2900至4980公里深度稱(chēng)為E層，完全由液體構(gòu)成。4980公里至5120公里深度層稱(chēng)為F層，它是外核液體圈與固體內(nèi)核圈之間一個(gè)很簿的過(guò)渡層。



固體內(nèi)核圈



地球八個(gè)圈層中最靠近地心的就是所謂的固體內(nèi)核圈了，它位于5120至6371公里地心處，又稱(chēng)為G層。根據(jù)對(duì)地震波速的探測(cè)與研究，證明G層為固體結(jié)構(gòu)。地球內(nèi)層不是均質(zhì)的，平均地球密度為5.515克/厘米3，而地球巖石圈的密度僅為2.6~3.0克/厘米3。由此，地球內(nèi)部的密度必定要大得多，并隨深度的增加，密度也出現(xiàn)明顯的變化。地球內(nèi)部的溫度隨深度而上升。根據(jù)最近的估計(jì)，在100公里深度處溫度為1300°C，300公里處為2000°C，在地幔圈與外核液態(tài)圈邊界處，約為4000°C，地心處溫度為 5500 ~ 6000°C。



形狀和大小



中國(guó)古代對(duì)天地的認(rèn)識(shí)有所謂渾天說(shuō)。東漢張衡在《渾天儀圖注》里寫(xiě)道:“天體圓如彈丸，地如雞中黃……天之包地猶殼之裹黃。”地球是圓的這個(gè)概念在遠(yuǎn)古就已模糊地存在了 。723 年唐玄宗派一行和南宮說(shuō)等人 ，在今河南省選定同一條子午線上的 13 個(gè)地點(diǎn) ，測(cè)量夏至的日影長(zhǎng)度和北極的高度 ，得到子午線一度之長(zhǎng)為351里80步 ( 唐代的度和長(zhǎng)度單位 )。折合現(xiàn)代的尺度就是緯度 一度長(zhǎng)132.3千米，相當(dāng)于地球半徑為7600千米 ，比現(xiàn)代的數(shù)值約大20%。這是地球尺度最早的估計(jì)( 埃及人的測(cè)量更早 一些，但觀測(cè)點(diǎn)不在同 一 子午線上 ，而且長(zhǎng)度單位核算標(biāo) 準(zhǔn)不詳，精度無(wú)從估計(jì))。



精確的地形測(cè)量只是到了牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律之后才有可能，而地球形狀的概念也逐漸明確。地球并非是很規(guī)則的正球體。它的表面可以用一個(gè)扁率不大的旋轉(zhuǎn)橢球面來(lái)極好地逼近。扁率e為橢球長(zhǎng)短軸之差與長(zhǎng)軸之比 ，是表示地球形狀的一個(gè)重要參量。經(jīng)過(guò)多年的幾何測(cè)量、天文測(cè)量以至人造地球衛(wèi)星測(cè)量，它的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到很高的精度。這個(gè)橢球面不是真正的地球表面，而是對(duì)地面的一個(gè)更好的科學(xué)概括，用來(lái)作為全球各地大地測(cè)量的共同標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫做參考橢球面 。按照 這個(gè)參考橢球面 ，子午圈上一平均度是111.1千米 ，赤道上一平均度是111.3千米 。在參考橢球面上重力勢(shì)能是相等的，所以在它上面各點(diǎn)的重力加速度是可以計(jì)算的，公式如下:



g0=9.7803****(1+0.0053****sin2j-0.0000****sin2j)米/秒2， 式中g(shù)0是海拔為零時(shí)的重力加速度，j是地理緯度 。知道了地球形狀、重力加速度和萬(wàn)有引力常數(shù)G=6.670×10-11牛頓·米2/千克2，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量M為 5.976×1027克。



自轉(zhuǎn)



由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定性 ，人類(lèi)生活歷來(lái)都利用它作為計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一年，地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一日。然而由于地球外部和內(nèi)部的原因，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是很復(fù)雜的。地球自轉(zhuǎn)的復(fù)雜性表現(xiàn)在自轉(zhuǎn)軸方向的變化和自轉(zhuǎn)速率即日長(zhǎng)的變化。