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地球

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[[文件:93528.jpg|right|thumb|280px|“阿波罗”17号在宇宙空间拍摄的地球照片(据美国国家航空航天局)]][[文件:93528.jpg|right|thumb|220px|“阿波罗”17号在宇宙空间拍摄的地球照片(据美国国家航空航天局)]][[文件:93527.gif|right|thumb|280px|“阿波罗”17号在宇宙空间拍摄的地球照片(据美国国家航空航天局)]][[文件:93526.gif|right|thumb|280px|地球自转示意动画]][[文件:93525.jpg|right|thumb|220px|美国国家航空航天局(NASA)最新公布的地球东半球照片]][[文件:93524.jpg|right|thumb|220px|美国国家航空航天局(NASA)最新公布的地球西半球照片]][[文件:93523.jpg|right|thumb|220px|被地球大气层局部笼罩的月球]][[文件:93522.jpg|right|thumb|220px|从月球上看到的地球]]*轨道资料*'''轨道资料'''*物理特征*'''物理特征'''*大气*'''大气'''**大气组成 78.084% 氮<br>**大气组成 78.084% 氮  20.946% 氧  0.934% 氩  0.0381% 二氧化碳  水蒸气(依气温而有所不同)         20.946% 氧<br>         0.934% 氩<br>         0.0381% 二氧化碳<br>         水蒸气(依气温而有所不同)地球的形状=== 地球的形状 ===  地球是球形这一概念最先是公元前五、六世纪的古希腊哲学家毕达哥拉斯(Pythagoras)提出的。但是他的这种信念仅是因为他认为圆球在所有几何形体中最完美,而不是根据任何客观事实得出的。以后,亚里士多德根据月食时月面出现的地影是圆形的,给出了地球是球形的第一个科学证据。公元前3世纪,古希腊天文学家埃拉托斯特尼(Eratosthenes of Cyrene)根据正午射向地球的太阳光和两观测地的距离,第一次算出地球的周长。公元726年中国唐代天文学家一行主持了全国天文大地测量,利用北极高度和夏日日长计算出了子午线一度之长和地球的周长。1622年葡萄牙航海家麦哲仑(Ferdinand Magellan)领导的环球航行证明了地球确实是球形的。17世纪末,牛顿研究了地球自转对地球形态的影响,认为地球应是一个赤道略为隆起,两极略为扁平的椭球体。1733年巴黎天文台派出两个考察队,分别前往南纬2°的秘鲁和北纬66°的拉普林进行大地测量,结果证明了牛顿的推测。  地球是球形这一概念最先是公元前五、六世纪的古希腊哲学家[[毕达哥拉斯]](Pythagoras)提出的。但是他的这种信念仅是因为他认为圆球在所有几何形体中最完美,而不是根据任何客观事实得出的。以后,[[亚里士多德]]根据[[月食]]时月面出现的地影是圆形的,给出了地球是球形的第一个[[科学]]证据。公元前3世纪,古希腊地理学家[[埃拉托色尼]](约前276~约前194)成功地用三角测量法测定了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长度。[[中国]][[唐朝|唐代]]南宫说于724年在今河南省选定同一条子午线上的13个地点进行大地测量,经天文学家[[一行]](683~727)归算,求出子午线1°的长度。1622年[[葡萄牙]]航海家[[麦哲仑]](Ferdinand Magellan)领导的环球航行证明了地球确实是球形的。17世纪末,[[牛顿]]研究了[[地球自转]]对地球形态的影响,认为地球应是一个[[赤道]]略为隆起,两极略为扁平的椭球体。1733年巴黎天文台派出两个考察队,分别前往南纬2°的秘鲁和北纬66°的拉普林进行大地测量,结果证明了牛顿的推测。  20世纪60年代后人造卫星上天,为大地测量添加了新的手段。现已精确地测出地球的平均赤道半径为6378.14千米,极半径为6356.76千米,赤道周长和子午线周长分别为40075千米和39941千米,北极地区约高出18.9米,南极地区低下去24~3米。有人说地球像一只倒放着的大鸭梨。其实,地球的这些不规则部分对地球来说是微不足道的。从人造地球卫星拍摄的地球照片来看,它更像是一个标准的圆球。  现在,根据大地测量、重力测量、地球动力测量和空间测量的综合研究,在[[国际天文学联合会]]公布的天文常数系统中,地球赤道半径为6,378千米,扁率为1/298。地球不是正球体而是三轴椭球体,赤道半径比极半径约长21千米。地球内部物质分布的不均匀性,致使地球表面形状也不均匀。地球质量(包括大气圈等)为5.976×10<sup>24</sup>千克,地球体积为1.083×10<sup>21</sup>立方米,平均密度为5.52克/厘米<sup>3</sup>。  希腊哲人亚里士多德(前384~前322)根据月食时月球上地影是一个圆,首次科学地论证地球应是圆球形状。另一位希腊地理学家埃拉托色尼(约前276~约前194)成功地用三角测量法测定了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长度。中国唐代南宫说于724年在今河南省选定同一条子午线上的13个地点进行大地测量,经天文学家一行(683~727)归算,求出子午线1°的长度。现在,根据大地测量、重力测量、地球动力测量和空间测量的综合研究,在国际天文学联合会公布的天文常数系统中,地球赤道半径为6,378千米,扁率为1/298。地球不是正球体而是三轴椭球体,赤道半径比极半径约长21千米。地球内部物质分布的不均匀性,致使地球表面形状也不均匀。地球质量(包括大气圈等)为5.976×1024千克,地球体积为1.083×1021立方米,平均密度为5.52克/厘米3。  20世纪60年代后[[人造卫星]]上天,为大地测量添加了新的手段。现已精确地测出地球的平均赤道半径为6378.14千米,极半径为6356.76千米,赤道周长和子午线周长分别为40075千米和39941千米,北极地区约高出18.9米,南极地区低下去24~3米。有人说地球像一只倒放着的大鸭梨。其实,地球的这些不规则部分对地球来说是微不足道的。从人造地球卫星拍摄的地球照片来看,它更像是一个标准的圆球。地球的表面=== 地球的表面 ===  在地球上海洋占了地球表面积的70%以上,在剩下的不到30%的陆地上也分布着纵横交错的江河湖泊,地表以下的土壤和岩层间还有连续不断的地下水。[[文件:93521.jpg|right|thumb|280px|从月球上看到的地球]]  海水、地表水和地下水构成了一个完整的水圈。在太阳的控制下,大气水和地表水永不停息地循环,创造了人类生存的环境。地球上最大的海洋是太平洋,几乎占地球整个水面面积的一半。  在地球上海洋占了地球表面积的70%以上,在剩下的不到30%的陆地上也分布着纵横交错的江河湖泊,地表以下的[[土壤]]和岩层间还有连续不断的地下水。  地球表面(包括地表以上一定高度和地表以下一定深度的范围),生活着150多万种动物、30多万种植物。所有生物相互影响,生物与环境相互作用,建立了一个称为“生物圈”的大系统。人类在生物圈内繁衍生息,发展了灿烂的文明,但也给这个系统内的平衡带来了威胁。  海水、地表水和地下水构成了一个完整的水圈。在[[太阳]]的控制下,大气水和地表水永不停息地循环,创造了人类生存的环境。地球上最大的海洋是[[太平洋]],几乎占地球整个水面面积的一半。  地球的表面十分年轻。在50亿年的短周期中(天文学标准),不断重复着侵蚀与构造的过程,地球的大部分表面被一次又一次地形成和破坏,这样一来,除去了大部分原始的地理痕迹(比如星体撞击产生的火山口)。这样一来,地球上早期历史都被清除了。地球至今已存在了45到46亿年,但已知的最古老的石头只有40亿年,连超过30亿年的石头都屈指可数。最早的生物化石则小于39亿年。没有任何确定的记录表明生命真正开始的时刻。  地球表面(包括地表以上一定高度和地表以下一定深度的范围),生活着150多万种[[动物]]、30多万种[[植物]]。所有[[生物]]相互影响,生物与环境相互作用,建立了一个称为“生物圈”的大系统。人类在生物圈内繁衍生息,发展了灿烂的[[文明]],但也给这个系统内的平衡带来了威胁。  地球表面的71%为水所覆盖。地球是行星中唯一一颗能在表面存在有液态水(虽然在土卫六的表面存在有液态乙烷与甲烷,木卫二的地下有液态水)。我们知道,液态水是生命存在的重要条件。海洋的热容量也是保持地球气温相对稳定的重要条件。液态水也造成了地表侵蚀及大洲气候的多样化,目前这是在太阳系中独一无二的过程(很早以前,火星上也许也有这种情况)。  地球的表面十分年轻。在50亿年的短周期中(天文学标准),不断重复着侵蚀与构造的过程,地球的大部分表面被一次又一次地形成和破坏,这样一来,除去了大部分原始的地理痕迹(比如星体撞击产生的火山口)。这样一来,地球上早期历史都被清除了。地球至今已存在了45到46亿年,但已知的最古老的石头只有40亿年,连超过30亿年的石头都屈指可数。最早的生物化石则小于39亿年。没有任何确定的记录表明[[生命]]真正开始的时刻。  地球的大气由77%的氮,21%氧,微量的氩、二氧化碳和水组成。地球初步形成时,大气中可能存在大量的二氧化碳,但是几乎都被组合成了碳酸盐岩石,少部分溶入了海洋或给活着的植物消耗了。现在板块构造与生物活动维持了大气中二氧化碳到其他场所再返回的不停流动。大气中稳定存在的少量二氧化碳通过温室效应对维持地表气温有极其深远的重要性。温室效应使平均表面气温提高了35摄氏度(从冻人的-21℃升到了适人的14℃);没有它海洋将会结冰,而生命将不可能存在。  地球是行星中唯一一颗能在表面存在有液态水(虽然在土卫六的表面存在有液态[[乙烷]]与[[甲烷]],木卫二的地下有液态水)。液态水是生命存在的重要条件。海洋的热容量也是保持地球气温相对稳定的重要条件。液态水也造成了地表侵蚀及大洲气候的多样化,目前这是在太阳系中独一无二的过程(很早以前,[[火星]]上也许也有这种情况)。  丰富的氧气的存在从化学观点看是很值得注意的。氧气是很活泼的气体,一般环境下易和其他物质快速结合。地球大气中的氧的产生和维持由生物活动完成。没有生命就没有充足的氧气。  地球的大气由77%的氮,21%氧,微量的氩、二氧化碳和水组成。地球初步形成时,大气中可能存在大量的[[二氧化碳]],但是几乎都被组合成了碳酸盐岩石,少部分溶入了海洋或给活着的植物消耗了。现在板块构造与生物活动维持了大气中二氧化碳到其他场所再返回的不停流动。大气中稳定存在的少量二氧化碳通过温室效应对维持地表气温有极其深远的重要性。温室效应使平均表面气温提高了35摄氏度(从冻人的-21℃升到了适人的14℃);没有它海洋将会结冰,而生命将不可能存在。  丰富的[[氧气]]的存在从[[化学]]观点看是很值得注意的。氧气是很活泼的气体,一般环境下易和其他物质快速结合。地球大气中的氧的产生和维持由生物活动完成。没有生命就没有充足的氧气。=== 海陆分布与演变 ===  地球表面的形态是复杂的,有绵亘的高山,有广袤的海盆以及各种尺度的构造。大陆上的最高处是[[珠穆朗玛峰]],海拔达8,844.43米,最低点为[[死海]],湖面比海平面低416米;海底最深处[[马里亚纳海沟]],深度达到11,034米。地球的总表面积为5.100×10<sup>8</sup>平方千米,其中大陆面积约为1.48×10<sup>8</sup>平方千米,约占地表总面积的29%。地球是[[太阳系]]中唯一在表面和深部存在液态水的星体。海洋面积约为3.62×10<sup>8</sup>平方千米,约占71%。海面之下,大陆有一个陡峭的边缘。以平均海平面为标准,地球表面上的高度统计有两组数值分布最为广泛:一组在海拔0~1,000米之间,占地球总面积的21%以上;另一组则在海平面以下4,000~5,000米之间,占22%以上。在地球表面水的总量约为1.4×10<sup>9</sup>立方千米,其中淡水为3.5×10<sup>7</sup>立方千米,只占总水量的2.5%。   洋底岩石年龄小于2亿年,比陆地年轻得多,陆地上到处可以找到沉积岩,说明在地质时期这些地方可能是海洋。1912年A.L.魏格纳提出[[大陆漂移说]],认为海洋和大陆的相对位置在地质时期是变化的。20世纪60年代初H.H.赫斯和R.S.迪茨提出[[海底扩张说]],认为全球洋盆演化是洋底扩张的结果。此后[[板块构造说]]进一步解释了地球的运动。板块分裂造成大洋的形成,整个洋底在2亿年左右更新一次;板块挤压运动形成巨大的山系,如[[阿尔卑斯山]]、[[喜马拉雅山]]等。            == 海陆分布与演变 ==   地球表面的形态是复杂的,有绵亘的高山,有广袤的海盆以及各种尺度的构造。大陆上的最高处是珠穆朗玛峰,海拔达8,844.43米,最低点为死海,湖面比海平面低416米;海底最深处马里亚纳海沟,深度达到11,034米。地球的总表面积为5.100×108平方千米,其中大陆面积约为1.48×108平方千米,约占地表总面积的29%。地球是太阳系中唯一在表面和深部存在液态水的星体。海洋面积约为3.62×108平方千米,约占71%。海面之下,大陆有一个陡峭的边缘。以平均海平面为标准,地球表面上的高度统计有两组数值分布最为广泛:一组在海拔0~1,000米之间,占地球总面积的21%以上;另一组则在海平面以下4,000~5,000米之间,占22%以上。在地球表面水的总量约为1.4×109立方千米,其中淡水为3.5×107立方千米,只占总水量的2.5%。   洋底岩石年龄小于2亿年,比陆地年轻得多,陆地上到处可以找到沉积岩,说明在地质时期这些地方可能是海洋。1912年A.L.魏格纳提出大陆漂移说,认为海洋和大陆的相对位置在地质时期是变化的。20世纪60年代初H.H.赫斯和R.S.迪茨提出海底扩张说,认为全球洋盆演化是洋底扩张的结果。此后板块构造说进一步解释了地球的运动。板块分裂造成大洋的形成,整个洋底在2亿年左右更新一次;板块挤压运动形成巨大的山系,如阿尔卑斯山、喜马拉雅山等。  地球是有生命的行星,它由不同物质和不同物质状态组成的圈层构成,即由固体地球、表面水圈、大气圈和生物圈所组成。随着科学的发展,它们分别成为固体地球物理学、地质学、海洋科学、大气科学和生物学主要研究的对象。  地球是有[[生命]]的[[行星]],它由不同[[物质]]和不同物质状态组成的圈层构成,即由固体地球、表面水圈、大气圈和生物圈所组成。随着科学的发展,它们分别成为[[固体地球物理学]]、[[地质学]]、[[海洋科学]]、[[大气科学]]和[[生物学]]主要研究的对象。地球内部结构=== 地球内部结构 ===  根据地震波速度观测的结果,发现地球内部存在全球范围的速度间断面(如莫霍界面、古登堡界面和莱曼界面等)。用这些间断面可将地球分成不同的圈层。20世纪80年代,地震层析成像的研究发现地球内部结构有很大的横向非均匀性,但总体上是径向分层的。主要分成地壳、地幔和地核三个圈层。  根据[[地震波]]速度观测的结果,发现地球内部存在全球范围的速度间断面(如[[莫霍界面]]、[[古登堡界面]]和[[莱曼界面]]等)。用这些间断面可将地球分成不同的圈层。20世纪80年代,地震层析成像的研究发现地球内部结构有很大的横向非均匀性,但总体上是径向分层的。主要分成地壳、地幔和地核三个圈层。①地壳。固体地球的最上层部分,其底部界面是莫霍面。大陆地壳和海洋地壳有明显的不同,而不同地区大陆地壳厚度相差也很大,从20多千米到70多千米;海洋地壳仅几千米。地壳还可进一步分成不同的层,横向变化也很大。:*'''[[地壳]]''' 固体地球的最上层部分,其底部界面是莫霍面。大陆地壳和海洋地壳有明显的不同,而不同地区大陆地壳厚度相差也很大,从20多千米到70多千米;海洋地壳仅几千米。地壳还可进一步分成不同的层,横向变化也很大。  ②地幔。地壳下由莫霍面到古登堡面之间的部分。地幔可以进一步分为许多层。目前已确定的全球性间断面有410千米间断面,是由橄榄石到β尖晶石的相变形成;660千米间断面,是由尖晶石到钙钛矿和镁方铁矿相变形成,660千米间断面是上、下地幔的分界面。:*'''[[地幔]]''' 地壳下由莫霍面到古登堡面之间的部分。地幔可以进一步分为许多层。目前已确定的全球性间断面有410千米间断面,是由橄榄石到β尖晶石的相变形成;660千米间断面,是由尖晶石到钙钛矿和镁方铁矿相变形成,660千米间断面是上、下地幔的分界面。  ③地核。地心到古登堡界面之间的部分,又可分为外核和内核两部分,它们之间的分界面为莱曼界面,深度在5,149.5千米。地核主要由铁、镍及少量的硅、硫组成。外核为液态,内核为固态。:*'''[[地核]]''' 地心到古登堡界面之间的部分,又可分为外核和内核两部分,它们之间的分界面为莱曼界面,深度在5,149.5千米。地核主要由铁、镍及少量的硅、硫组成。外核为液态,内核为固态。地球内部物质组成=== 地球内部物质组成 ===  地震波的速度和物质密度分布提供了研究地球内部物质组成的约束条件。地核有约90%是由铁镍合金组成,但还含有约10%~20%的较轻物质,可能是硫或氧(但也有人认为地核含有21%的硅,11%的硫,7%的氧)。上地幔的主要矿物是橄榄石、辉石和石榴子石。在410千米的深处,橄榄石相变为尖晶石的结构,而辉石则相变为石榴子石。在520千米的深度,β尖晶石变为γ尖晶石,辉石分解为尖晶石和超石英。在660千米深度下,这些矿物都分解为钙钛矿和氧化物结构。在下地幔,矿物组成没有明显的变化,但在地幔最下的200千米中,物质密度有显著增加。这个区域是否有铁元素的富集还是一个有争议的问题。地壳中的岩石矿物是由地幔物质分异而成的。  地震波的速度和物质密度分布提供了研究地球内部物质组成的约束条件。地核有约90%是由铁镍合金组成,但还含有约10%~20%的较轻物质,可能是硫或氧(但也有人认为地核含有21%的硅,11%的硫,7%的氧)。'''上地幔'''的主要矿物是[[橄榄石]]、[[辉石]]和[[石榴子石]]。在410千米的深处,橄榄石相变为[[尖晶石]]的结构,而辉石则相变为石榴子石。在520千米的深度,β尖晶石变为γ尖晶石,辉石分解为尖晶石和[[超石英]]。在660千米深度下,这些矿物都分解为钙钛矿和氧化物结构。在'''下地幔''',矿物组成没有明显的变化,但在地幔最下的200千米中,物质密度有显著增加。这个区域是否有铁元素的富集还是一个有争议的问题。地壳中的岩石矿物是由地幔物质分异而成的。地球总体成分=== 地球总体成分 ===  可通过两种途径求得。其一根据地球各圈层的密度、质量分配以及对地幔成分和地核成分的基本假设进行近似的估算。另一种是基于地球起源学说以及对陨石比较研究的结果,选择特定类型陨石的成分作为建立地球总体模型的基础。由于大气、海洋只占地球总质量的0.03%,地壳只占不到总质量的1%,所以地球的总体成分基本上决定于地幔和地核。1982年R.G.梅森假设地核的铁镍合金具有球粒陨石金属相的平均铁、镍成分,地核金属相占地球总质量的27.10%;据球粒陨石金属相中还含有一定成分的陨硫铁,计算出地核中含FeS总量为地球总质量的5.3%。而地幔加地壳的成分与球粒陨石硅酸盐相的平均化学含量相同(硅酸盐加少量的磷酸盐和氧化物),其质量为地球总质量的67.60%。  地球质量的90%是由Fe、O、Si和Mg四种元素组成。含量超过1%的其他元素为Ni、Ca、Al和S。另外7种元素Na、K、Cr、Co、P、Mn和Ti的含量介于0.1%~1%之间。由此可知地球物质组成的某些特点。首先,由于元素与氧的不同亲和力(根据氧化物的生成自由能),MgO、SiO<sub>2</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、Na<sub>2</sub>O和CaO先于FeO而形成,在氧不足的条件下,绝大部分的铁和镍将呈金属状态存在。各种氧化物将结合成为硅酸盐,例如MgO和SiO<sub>2</sub>结合成MgSiO<sub>3</sub>(辉石),或者形成Mg<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>(橄榄石)。当达到一定的重力平衡状态,绝大部分致密物质向地心集中,并发生分层作用,形成致密的金属核和密度较小的硅酸盐地幔。丰度低的元素受到各种地球化学作用制约而在地球各圈层之间进行分配,如铂、金等倾向于同金属铁结合集中到地核,而亲氧元素铀等则同较轻的硅酸盐组合而集中在地球上部。其次,可以合理地设想,地球曾经被加热达到全部或部分熔融的状态,低熔点的挥发性组分(H<sub>2</sub>O、CO<sub>2</sub>、N<sub>2</sub>、Ar等)逸出,形成大气圈。地幔中富含SiO<sub>2</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、Na<sub>2</sub>O和K<sub>2</sub>O的易熔和较轻的物质上升到表层如地壳。因此,早期的地球分离为地核、地幔、地壳、海洋和大气等层圈构造。已有的证据表明,约在40亿年以前,地球就已经接近于现在的层状结构状况。  地球质量的90%是由Fe、O、Si和Mg四种元素组成。含量超过1%的其他元素为Ni、Ca、Al和S。另外7种元素Na、K、Cr、Co、P、Mn和Ti的含量介于0.1%~1%之间。由此可知地球物质组成的某些特点。首先,由于元素与氧的不同亲和力(根据氧化物的生成自由能),MgO、SiO2、Al2O3、Na2O和CaO先于FeO而形成,在氧不足的条件下,绝大部分的铁和镍将呈金属状态存在。各种氧化物将结合成为硅酸盐,例如MgO和SiO2结合成MgSiO3(辉石),或者形成Mg2SiO4(橄榄石)。当达到一定的重力平衡状态,绝大部分致密物质向地心集中,并发生分层作用,形成致密的金属核和密度较小的硅酸盐地幔。丰度低的元素受到各种地球化学作用制约而在地球各圈层之间进行分配,如铂、金等倾向于同金属铁结合集中到地核,而亲氧元素铀等则同较轻的硅酸盐组合而集中在地球上部。其次,可以合理地设想,地球曾经被加热达到全部或部分熔融的状态,低熔点的挥发性组分(H2O、CO2、N2、Ar等)逸出,形成大气圈。地幔中富含SiO2、Al2O3、Na2O和K2O的易熔和较轻的物质上升到表层如地壳。因此,早期的地球分离为地核、地幔、地壳、海洋和大气等层圈构造。已有的证据表明,约在40亿年以前,地球就已经接近于现在的层状结构状况。== 地球圈层结构 ==地球圈层结构[[文件:93519.gif|right|thumb|280px|地球内部圈层结构]]内部圈层:*'''地球外圈''' :**[[大气圈]]地核:**[[水圈]] :**[[生物圈]]  地球的平均密度为5515kg/m3,是太阳系中密度最高的行星。但地球表面物质的密度只有大约3000kg/m3,所以一般认为在地核存在高密度的物质-在地球形成早期,大约45亿(4.5×109)年前,地球几乎是由熔化的金属组成的,这就导致了地球中心处发生高密度物质聚集,低密度物质移向地表的过程(参见行星分异作用)。科学家推测地核大部分是由铁所组成(占80%),其余物质基本上是镍和硅。像铀等高密度元素要不是在地球里头稀少,要不然就是和轻元素相结合存在于地壳中。:**[[岩石圈]]   地核位于古登堡界面以内,地核又以雷门不连续面为界分为两部分:半径约1250km的内核,即G层,以及在内核外部一直到距地心约3500km的液态外核,即E、F层。F层是地核与地幔的过渡层。   一般,人们认为地球内核是一个主要由铁和一部分镍组成的固态核心。另一个不同的观点则认为内核可能是由单铁结晶组成。包在内核外层的外核一般认为是由液态铁质混合液态镍和其他轻元素组成的。通常,人们相信外核中的对流加上地球的快速自转-借由发电机理论(参阅科氏力)-是产生地磁场的原因。固态内核因为温度过高以致于不可能产生一个永久磁场(参阅居里温度)。但内核仍然可能保存有液态外核产生的磁场。   最近的观测证据显示内核可能要比地球其他部分自转得快一点,一年约相差2°。 地幔   从地核外围约2900千米深处的古登堡界面一直延伸到约33千米深处莫氏不连续面的区域被称作地幔。在地幔底部的压力大约是1.40Matm(140GPa)。那里大部分都是由富含铁和镁的物质所组成。物质的熔点取决于所处之处的压力。随着进入地幔的深度的增加,受到的压应力也逐渐增加。地幔的下部一般被认为是固态的,上部地幔一般则认为是由较具有塑性固态物质所构成。上部地幔里物质的黏滞度在1021至1024Pa·s间,具体数据依据深度而变化[36],因巨大的压应力造成地幔物质的连续形变,所以上部地幔便具有极缓慢流动的能力。   地球内核是固态、外核是液态、而地幔却是固态且较具有塑性的,其原因在于不同地层物质的熔点,以及随着深度增加的温度和压应力。在地表温度足够低,主要成分镍铁合金和硅酸盐呈固态。地幔上层的硅酸盐基本是固态的,局部有熔化的,但总体说来由于温度高且压应力较小,黏滞度相对较低。而地幔下层由于巨大的压应力,黏滞度要比上层的大得多。金属质的镍铁外核因为合金熔点低,尽管压应力更为巨大,反而呈现液态。最终,极大的压应力使得内核维持固态。 地壳   地壳指的是从地面至平均深度约33km深处的莫霍界面的地下区域。薄的洋底壳是由高密的镁硅酸铁岩(镁铁矿)构成。硅酸镁铁岩是组成大洋盆地的基础材料。比较厚的陆壳是由密度较小的铝硅酸钾钠岩(长英矿物)所构成。地壳与地幔的交界处呈现不同的物理特性:首先,存在一个使地震波传播速率发生改变层称做莫霍洛维奇分界面的物理界线面,一般认为,产生分界面的原因是因为上部构成的岩石包括了斜长石而下部没有长石存在。第二个不同点就是地壳与地幔间存在化学改变-大洋壳深处部分观察到超碱性积累和无磁场的斜方辉橄岩的差别以及大洋壳挤压陆壳产生的蛇绿岩之间的差别。 外部圈层 生物圈   地球是目前已知的唯一拥有生命存在的地方,大约是海平面上下10千米。整个行星的生命形式有时被称为是生物圈的一部分。生物圈覆盖大气圈的下层、全部的水圈及岩石圈的上层。生物圈通常据信始于自35亿(3.5×109)年前的进化。生物圈又分为很多不同的生物群系。根据相似的存在范围划分为植物群和动物群。在地面上,生物群落主要是以纬度划分,陆地生物群落在北极圈和南极圈内缺乏相关的植物和动物,大部分活跃的生物群落都在赤道附近。   地球上有生命存在的特殊圈层。它包括大气圈的下部,岩石圈的上部和整个水圈。生物圈的成分、结构、动力学和空间分布的最重要特征是由活的有机体的活动决定的。这里有大量液态水,有来自太阳的充足的能量,有介于物质的液态、固态、气态之间的界面。在这里,生物之间、生物与环境之间相互作用,进行着物质、能量和信息交换,地球物质进行着生物地球化学循环,从而形成生物圈物质运动的不断发展过程。   由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物,在地球上这个合适的温度条件下,形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物,是指有生命的物体,包括植物、动物和微生物。据估计,现有生存的植物约有40万种,动物约有110多万种,微生物至少有10多万种。据统计,在地质历史上曾生存过的生物约有5-10亿种之多,然而,在地球漫长的演化过程中,绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部,构成了地球上一个独特的圈层,称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。 大气圈   地球拥有一个由78%的氮气、21%的氧气、和1%的氩气混和微量其他包括二氧化碳和水蒸气组成的厚密大气层。大气层是地球表面和太阳之间的缓冲。地球大气的构成并不稳固,其中成份亦被生物圈所影响。如大气中大量的自由二价氧是地球植物通过太阳能量制造出来的。离开这些植物,氧气将通过燃烧快速与物质重新结合。自由(未化合)的氧元素对地球上的生命意义重大。   地球大气是分层的。主要包括对流层、平流层、中间层、热层和逸散层。所有的层在全球各地并不完全一致并且随着季节而有所改变。   地球大气圈的总质量大约是5.1×1018kg,是地球总质量的0.9ppm。   地球外部的气体包裹层。它与水圈相互作用。太阳的热能使海水蒸发,凝结成云,形成降水。陆地上的降水,形成径流,由地面或地下返回海洋。由地面至约15千米高度的大气层为对流层,其上至50千米高度的大气层为平流层。由平流层顶面向上至80~85千米为中间层。更向上到500千米左右高度为热层。500千米高度以上为外逸层。   大气圈的温度随高度而变化,对流层内温度随高度而降低。向上在20~50千米之间温度又有所增高。在中间层内温度又随高度的增加而降低,最低可达-100℃。在热层内温度又随高度的增加而增加。外逸层是等温的。   大气圈主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳、水蒸气等。底部100千米范围内成分稳定。大气密度在地面大约为1.2千克/米3,在100千米高度降为10-6千克/米3。在距地表10~50千米间为臭氧层,此层中臭氧虽属次要成分,但可以吸收来自太阳的大部分紫外线辐射。   根据大气电离特性,大气圈可分成中性层、电离层和磁层。地表至60千米左右为中性层,由中性气体组成,一般情况下带电离子少。在大气圈中60~500千米(或1,000千米)高度范围内为电离层。其中由于电离作用而使部分原子和分子带电,形成离子与自由电子共存的状态。电离层的电子浓度大致由平流层开始,到中间层随着高度的增加而增大,在热层达到最大值,再向外即与外逸层重叠。电离层之外为磁层,即地球磁场影响的最外部分,离地面高度1,000千米至数千千米。磁层中离子化最完全,致使形成等离子体,并受地球磁场的影响。在3,000千米及1,500千米高度上被地磁场捕获的带电粒子具有特高的强度,形成范艾伦辐射带(即地球辐射带),它连同磁层的其他特点是人造卫星用于太空探测以来的新发现。   大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界,在2000 ~ 16000 千米高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下,土壤和某些岩石中也会有少量空气,它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克,相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用,几乎全部的气体集中在离地面100千米的高度范围内,其中75%的大气又集中在地面至10千米高度的对流层范围内。根据大气分布特征,在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。 水圈   地球是太阳系中唯一表面含有液态水的行星。水覆盖了地球表面71%的面积(96.5%是海水,3.5%是淡水)。水在五大洋和七大陆都存在。地球的太阳轨道、火山活动、地心引力、温室效应、地磁场以及富含氧气的大气这些因素相结合使得地球成为一颗水之行星。   地球正好处在足够温暖能存在液态水的轨道边缘。离开适当的温室效应,地球上的水将都会冻结为冰。古生物学证据显示如果蓝绿藻(藻青菌)在海洋中出现晚一点,温室效应将不足以维持地球表面液态水的存在,海洋可能在1000万至1亿年间冻结,发生冰川纪事件。   当时在像金星这样的行星上,气态的水阻止了太阳的紫外辐射。大气中的氢被吹过的太阳风离子化,其产生的效果虽然缓慢但结果却不可改变。这也是一个金星上为何没有水的假说:离开了氢原子,氧气将与地表物质化合并留存在土壤矿物中。   在地球大气中,存在一个很薄的“臭氧层”。臭氧在平流层吸收了大气中大部分多余的高能紫外辐射,减低了裂化效应。臭氧只能由大气中大量自由二价氧原子产生,所以臭氧的产生也依赖于生物圈(植物)。地磁场产生的电离层也保护了地球不会受到太阳风的直接袭击。   最后说明的一点是,火山活动也持续的从地球内部释放出水蒸气。地球通过水和碳对地幔和火山中的石灰石消解产生二氧化碳和水蒸气(参见行星筑造学)。据估计,仍存留在地幔中的水的总量是现在海洋中所有水数量的10倍,虽然地幔中的大部分水可能从来不会释放到地表。   地球水界的总质量大约是1.4×1021kg,计为地球总质量的0.023%。   地球表层水体的总称。地表的自由水有97.3%形成海洋,另有2.1%以冰的状态固结在两极。其余部分则以河流、湖泊及地下水的形式存在。大量液态水的存在是地球的一大特点。海水平均含溶解的盐类约占海水总质量的0.35%,主要为氯化钠,具弱碱性。雨水及河水中的溶解物不多,大部分为碳酸氢钙(CaHCO3),而略呈酸性。雨水可由工业废气中获得二氧化硫(SO2),成为酸雨。河水每年平均可由其流域中每平方千米带走100吨的物质,其中约20%在溶液中。水圈与地壳的上部有较大程度的重叠。地下水可以环流到地壳内数千米的深度,受热并与岩石发生反应再回到地面。陆地上火山活动地区常有热泉及其他地热现象。在洋脊也有相似的热水活动,在喷出含有金属硫化物的黑烟囱处,温度可达300℃,且有生物群生存在这种环境中。  水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等,它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万千米的高空看地球,可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋,它使地球成为一颗"蓝色的行星"。地球水圈总质量为1.66×1024克,约为地球总质量的3600分之一,其中海洋水质量约为陆地(包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中)水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏,那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合,组成地表的流体系统。:*'''地球内圈''':**[[地幔圈]]:**[[外核液体圈]]:**[[固体内核圈]]地球辐射带与磁层== 地球辐射带与磁层 ==  20世纪初有人提出太阳在不停地发出带电粒子,这些粒子被地球磁场俘获,在地球上空形成一个带电粒子带。50年代末60年代初,美国科学家范·艾伦(James Alfred Van Allen)根据宇宙探测器探险者1号、3号和4号的观测,证明了带电粒子带的存在。地球辐射带分为两层,形状有点像是砸开成两半的核桃壳。离地球较近的辐射带称为内辐射带,较远的称为外辐射带,也分别称为内、外范·艾伦带。辐射带从四面把地球包围了起来,而在两极处留下了空隙,也就是说,地球的南极和北极上空不存在辐射带。最近两年有消息说,美国和俄罗斯的天文学家在内外辐射带之间又发现了第三条辐射带。  20世纪初有人提出太阳在不停地发出带电粒子,这些[[粒子]]被[[地球磁场]]俘获,在地球上空形成一个带电粒子带。50年代末60年代初,[[美国]]科学家范·艾伦(James Alfred Van Allen)根据宇宙探测器探险者1号、3号和4号的观测,证明了带电粒子带的存在。  过去人们一直认为地球磁场和一根大磁棒的磁场一样,磁力线对称分布,逐渐消失在星际空间。人造卫星的探测结果纠正了人们的错误认识,绘出了全新的地球磁场图象:当太阳风到达地球附近空间时,地球磁层太阳风与地球的偶极磁场发生作用,把地球磁场压缩在一个固定的区域里,这个区域就叫磁层。磁层像一个头朝太阳的蛋形物,它的外壳叫做磁层顶。地球的磁力线被压在"壳"内。在背着太阳的一面,壳拉长,尾端呈开放状,磁力线像小姑娘的长发,"飘散"到二百万千米以外。磁层好像一道防护林,保护着地球上的生物免受太阳风的袭击。地球的磁层是个非常复杂的问题,其中许多物理机制需要进一步的研究和探讨。最近十年,科学家已经把磁层的概念扩展到其它的一些行星,甚至发现宇宙中的中子星、活动星系核电具有磁层结构的特征。  [[地球辐射带]]分为两层,形状有点像是砸开成两半的核桃壳。离地球较近的辐射带称为内辐射带,较远的称为外辐射带,也分别称为内、外范·艾伦带。辐射带从四面把地球包围了起来,而在两极处留下了空隙,也就是说,地球的南极和北极上空不存在辐射带。最近两年有消息说,美国和[[俄罗斯]]的天文学家在内外辐射带之间又发现了第三条辐射带。  过去人们一直认为地球磁场和一根大磁棒的磁场一样,磁力线对称分布,逐渐消失在星际空间。人造卫星的探测结果纠正了人们的错误认识,绘出了全新的地球磁场图象:当[[太阳风]]到达地球附近空间时,地球磁层太阳风与地球的偶极磁场发生作用,把地球磁场压缩在一个固定的区域里,这个区域就叫磁层。磁层像一个头朝太阳的蛋形物,它的外壳叫做磁层顶。地球的磁力线被压在“壳”内。在背着太阳的一面,壳拉长,尾端呈开放状,磁力线像小姑娘的长发,“飘散”到二百万千米以外。磁层好像一道防护林,保护着地球上的生物免受太阳风的袭击。地球的磁层是个非常复杂的问题,其中许多物理机制需要进一步的研究和探讨。最近十年,科学家已经把磁层的概念扩展到其它的一些行星,甚至发现宇宙中的中子星、活动星系核电具有磁层结构的特征。== 地球重力场 ===== 地球重力场 ===== 地球磁场和磁层 ===== 地球磁场和磁层 ===  实际上地磁场的形态是很复杂的,它有显著的时间变化。变化可以分为长期的和短期的。地磁场长期变化来源于地球内部的物质运动;短期变化来源于电离层的潮汐运动和太阳活动的变化。电离层中的电流体系可引起地磁场的日变化,极区高层大气受带电粒子的冲击而产生极光和磁暴。太阳和地球中间有称为太阳风的等离子体。地球磁场在向太阳的一面受太阳风的作用而压缩,在背太阳的一面则被拉伸,从而使地球磁场在地球周围被局限在一个狭长的称为磁层的区域内。由此可见,磁层是在地球周围被太阳风包围,并受地磁场控制的区域。磁层的外边界则称为磁层顶边界层(见地球磁层)。磁场的强度和方向不仅因地而异,也因时间不同而有变化。在地质历史时期磁极曾多次倒转(见地磁极性倒转)。地磁场主要起源于地球内部,来自空间的成分不足总量的1%。地球磁场的起源和它在地史期间的变化,与地核的结构和物质的相对运动所产生的电流有关。  实际上地磁场的形态是很复杂的,它有显著的时间变化。变化可以分为长期的和短期的。地磁场长期变化来源于地球内部的物质运动;短期变化来源于电离层的潮汐运动和太阳活动的变化。电离层中的电流体系可引起地磁场的日变化,极区高层大气受带电粒子的冲击而产生极光和磁暴。太阳和地球中间有称为太阳风的等离子体。地球磁场在向太阳的一面受太阳风的作用而压缩,在背太阳的一面则被拉伸,从而使地球磁场在地球周围被局限在一个狭长的称为磁层的区域内。由此可见,磁层是在地球周围被太阳风包围,并受地磁场控制的区域。磁层的外边界则称为磁层顶边界层。磁场的强度和方向不仅因地而异,也因时间不同而有变化。在地质历史时期磁极曾多次倒转。地磁场主要起源于地球内部,来自空间的成分不足总量的1%。地球磁场的起源和它在地史期间的变化,与地核的结构和物质的相对运动所产生的电流有关。  地面从太阳接收的辐射能量每年约有1025焦[耳],但绝大部分又向空间辐射回去,只有极小一部分影响地下很浅的地方。浅层的地下温度梯度约为深度每增加30米,温度升高1℃,但各地的差别很大。由温度梯度和岩石的热导率可以计算热流。由地面流出的总热量为4.20×1013瓦[特]。  地面从太阳接收的辐射能量每年约有10<sup>25</sup>焦[耳],但绝大部分又向空间辐射回去,只有极小一部分影响地下很浅的地方。浅层的地下温度梯度约为深度每增加30米,温度升高1℃,但各地的差别很大。由温度梯度和岩石的热导率可以计算热流。由地面流出的总热量为4.20×10<sup>13</sup>瓦[特]。  地球内部的一部分能源来自岩石所含的铀、钍、钾等元素的放射性同位素。估计地球现在由长寿命的放射性元素所释放的热量约为3.14×1013瓦,少于地面热流的损失。放射性生热少于地球的热损失可能有使地球逐渐变冷的趋势。  地球内部的一部分能源来自岩石所含的铀、钍、钾等元素的放射性同位素。估计地球现在由长寿命的放射性元素所释放的热量约为3.14×10<sup>13</sup>瓦,少于地面热流的损失。放射性生热少于地球的热损失可能有使地球逐渐变冷的趋势。  另一种能源是地球形成时的引力势能。假定地球是由太阳系中的弥漫物质积聚而成的,这部分能量估计有2.5×1032焦,但在积聚过程中有一大部分能量消失在地球以外的空间,有约1×1032焦的一小部分能量,由于地球的绝热压缩而积蓄为地球物质的弹性能。假设地球形成时最初是相当均匀的,以后才演变成为现在的层状结构,这样就会释放出一部分引力势能,估计约为2×1030焦,这将导致地球的加温。地球是越转越慢的,地球自形成以来,旋转能的消失估计大约有1.5×1031焦,还有火山喷发和地震释放的能量,但其数量级都要小得多。  另一种能源是地球形成时的引力势能。假定地球是由太阳系中的弥漫物质积聚而成的,这部分能量估计有2.5×10<sup>32</sup>焦,但在积聚过程中有一大部分能量消失在地球以外的空间,有约1×10<sup>32</sup>焦的一小部分能量,由于地球的绝热压缩而积蓄为地球物质的弹性能。假设地球形成时最初是相当均匀的,以后才演变成为现在的层状结构,这样就会释放出一部分引力势能,估计约为2×1030焦,这将导致地球的加温。地球是越转越慢的,地球自形成以来,旋转能的消失估计大约有1.5×10<sup>31</sup>焦,还有火山喷发和地震释放的能量,但其数量级都要小得多。地球自转=== 地球自转 ===地球公转=== 地球公转 ===地球所在的天体系统=== 地球所在的天体系统 ===  地球的特洛伊小行星:在二○一○年十月美国国家航空航天局的广角红外巡天探测器(WISE)发现。今年四月加拿大亚伯达省阿萨巴斯卡大学天文学家康纳的团队分析数据并利用设于夏威夷的“加拿大/法国/夏威夷光学天文望远镜”(CFHT)观测2010 TKT ,发现其公转路径稳定,证实就是地球的特洛伊小行星。  '''特洛伊小行星:'''在2010年10月[[美国国家航空航天局]]的广角红外巡天探测器(WISE)发现。加拿大亚伯达省阿萨巴斯卡大学天文学家康纳的团队分析数据并利用设于夏威夷的“加拿大/法国/夏威夷光学天文望远镜”(CFHT)观测2010 TKT ,发现其公转路径稳定,证实就是地球的特洛伊小行星。地球的自转与公转及四季=== 地球的自转与公转及四季 === [[文件:93520.jpg|right|thumb|600px|地球的倾斜产生了季节(这幅图片的说明文字适用于北半球)]] === 时间与历法 ===== 时间与历法 ==最初的大气成分'''最初的大气成分'''· 直到距今38亿年前,地球上的大气仍是缺氧和呈酸性的:*直到距今38亿年前,地球上的大气仍是缺氧和呈酸性的· 随着时间的流逝,地球上的温度逐渐降低(低于100°C),大气中的水蒸汽陆续凝结出来,形成了广阔的海洋,海水中也缺少氧,而且也含有许多酸性物质:*随着时间的流逝,地球上的温度逐渐降低(低于100°C),大气中的水蒸汽陆续凝结出来,形成了广阔的海洋,海水中也缺少氧,而且也含有许多酸性物质太古宙(38-25亿年前)'''太古宙'''(38-25亿年前)· 38亿年前,海洋中开始有了生命的活动。从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻:*38亿年前,海洋中开始有了生命的活动。从出现最原始的原核细胞生物--蓝绿藻· 32-29亿年前能起光合作用的藻类开始繁殖,后者能消耗二氧化碳,产生出氧气:*32-29亿年前能起光合作用的藻类开始繁殖,后者能消耗二氧化碳,产生出氧气· 大约到27亿年前,游离氧在海洋中出现。绿色植物的大量繁殖,更加快了大气和海洋环境的变化,使其有利于高等喜氧生物的发展:*大约到27亿年前,游离氧在海洋中出现。绿色植物的大量繁殖,更加快了大气和海洋环境的变化,使其有利于高等喜氧生物的发展元古宙(距今18亿年前到6亿年前)'''元古宙'''(距今18亿年前到6亿年前)· 大陆不断扩大:*大陆不断扩大· 大气变成以二氧化碳为最多:*大气变成以二氧化碳为最多· 海洋里的生物最多的是菌藻植物,它们的活动促成二氧化碳和海水中的钙镁等元素相结合,碳酸钙镁等物质沉淀在海底,使大气中的二氧化碳减少,氧和氮的含量逐步增加:*海洋里的生物最多的是菌藻植物,它们的活动促成二氧化碳和海水中的钙镁等元素相结合,碳酸钙镁等物质沉淀在海底,使大气中的二氧化碳减少,氧和氮的含量逐步增加显生宙——古生代,中生代,新生代 最近6亿年来'''显生宙'''——古生代,中生代,新生代 最近6亿年来· 大气圈的成分渐渐接近目前的状况:*大气圈的成分渐渐接近目前的状况· 大气和海洋中,原为酸性的水在与岩石相互作用时,将硅酸盐物质中的钠,钾,钙,镁,铝,铁等金属元素夺取出来,形成多种盐类(以氯化物为主),海水的成分也慢慢变成与今天相近的了:*大气和海洋中,原为酸性的水在与岩石相互作用时,将硅酸盐物质中的钠,钾,钙,镁,铝,铁等金属元素夺取出来,形成多种盐类(以氯化物为主),海水的成分也慢慢变成与今天相近的了· 在这种环境中,生命加速发展,海洋中的生物迅速繁荣起来(化石证据较多)。:*在这种环境中,生命加速发展,海洋中的生物迅速繁荣起来(化石证据较多)。空间探测地球=== 空间探测地球 ===世界地球日=== 世界地球日 ===[[分类:太阳系]][[Category:中文词典]][[Category:D音词语]][[Category:地]]
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