地球(2)
主要成分

  直到十六世纪中期时,人类才了解到地球只不过是太阳系的一颗行星而已。

  地球不需太空探测船即可认识,但是直到二十世纪我们才真正勾勒出地球的全貌。 当然能自太空中取得它的影像是其中相当重要的因素,地球的太空影响对天气预测,尤其是台风 ()的预报来说有很大的帮助,而且从太空看到的地球真是非常美丽、可爱、壮观。

  由化学组成成分及地震震测特性来看,地球本体可以分成一些层圈,以下就标示出它们的名称与范围(深度,单位为公里):

  0~40地壳40~28902890~51505150~6378

  固态的地壳厚度变化颇大,海洋地区的地壳较薄,平均约7公里厚;而就厚得多,平均约40公里厚; 地幔也是固态,不过在它上部有一层极小部分熔融的区域,称为 ,其上的地幔最顶部及整个地壳则称为 ;至于外地核是液态而内地核是固态。 这些不同的层圈都是以不连续面为界,最有名的就是在地壳与地函之间的 (Mohorovicic discontinuity)。

  地幔占有地球的主要质量,地核反而位居其次,至于我们生存的空间则只是整个地球极小的一部分而已 (质量,单位为10的24次方千克: = 0.0000051,海洋 = 0.0014 ,地壳 = 0.026,地幔 = 4.043,外地核= 1.835,内地核 = 0.09675,)

  地核的主要成分是铁 (或铁镍质),不过也可能有一些较轻的物质存在,的温度约有7,500K,比太阳表面温度还高;下部地幔的主要成分可能是矽、镁、氧,再加上一些铁、钙及铝;上部地幔主要成分则是橄榄石及辉石 (铁镁岩石),也有钙和铝。 以上这些了解都是来自于地震震测资料,虽然上部地幔的物质有时会因著喷出熔岩而被带到地表来,但是我们仍无法到达固体地球的主要部分,目前的海底钻探行动连地壳都尚未挖穿。 地壳的成分则主要是 (二氧化硅)及类如长石。 整体估算,的重量百分比为: 铁34.6% ,氧29.5% ,硅15.2% ,镁12.7% ,镍2.4% ,硫1.9% ,0.05% 钛 。

  地球是平均密度{zd0}的主要。

  其它类地行星也都具有和地球类似的结构与组成,但其中也有一些差异: 月球核所占比例最小; 水星核的比例{zd0};而及月球的函相对较厚;月球和没有化学组成明显不同的函与壳之分;地球可能是{wy}可再分成内外核的。不过请留意,我们对行星内部的认识主要是来自于理论推导,就算是对地球的也是如此。

  有别于其它类地行星 ,地球的最外层 (包含地壳及上部地幔的顶端)被切分为数块,「飘浮」于其下的炽热地幔之上,这就是xx的运动学说 。 这个学说主要描述两种运动:拉张与隐没,前者发生在二个板块互相远离,其下的涌出而生成新地壳之处;后者则发生在二个板块互相碰撞,其中一方潜入另一方之下,终至消灭于地函中之处。 此外,也有一些板块边界是横向错开式的相对运动或两个大陆板块硬碰硬地撞在一起。

  地球的大部分表面很年轻 ,只有5亿年左右,以天文的角度来看确实很短。但也有很少的地方露出了当年地球形成时的基底——花岗岩,如中国辽宁省葫芦岛市绥中县就有裸露,由于形成花岗岩时的冷却时间长,所以花岗岩内的结晶体都非常发育,边长在1-2厘米,故把其命名为绥中花岗岩。由于侵蚀作用及构造运动不断地破坏又重建大部分的地表,因而地表早期的地质记录不容易找到,例如 ,所以早期地球历史大部分都已不见踪迹。 地球约有45至46亿年老,然而目前已知最老的岩石只有大约40亿年前(地球有相当长的一段时期是一个由熔化的岩浆形成的火球),而且老于30亿年的岩石非常罕见。 最老的生物化石不早于39亿年前,有关的关键时期则亳无记录。

  地球表面积71%为水所覆盖,地球是太阳系{wy}在表面可以拥有液态水的行星 (的表面有液态乙烷或,而藏于的表面之下则可能有液态水,不过地球表面有液态水仍是{dywe}的)。 液态水是我们已知的生命型式所不可或缺的要素;而缘于水具有的大比热性质,海洋的热容积成为保持地球温度恒定的一大功臣;液态水还是陆地上侵蚀与风化作用的主要营力,这是太阳系中{wy}有此作用

的地方 (也许火星早期也曾有过这些作用,但现在已无)。

  组成中,78%是氮气而21%是氧气,再来就是微量的氩、二氧化碳及水气。 地球初形成时的大气很可能大部分都是二氧化碳,不过它们大多已被碳酸盐类岩石给结合,其余的则是溶入海洋及被耗尽;如今板块及生物作用是大气中二氧化碳消长的持续主控者。 大气中存在的水气及微量二氧化碳所造成的是维持地表温度极重要的作用,温室效应使地表温度提高了大约35℃,否则地表的平均温度将是酷寒的-21℃! 若没有水气及二氧化碳,会冻结,而我们已知的生命型式将无从开展。 此外,水气更是地球及天气变化中不可或缺的要角。

  自由氧的存在也是地球化学组成的一大特征,因为氧是活性很强的气体,照理说应该很容易就和大气中其它元素相化合,地球上的氧气xx是由生物作用产生及维持,若没有生命就不会有自由氧。

  地球拥有适度的磁场,推测磁场是起因于液态外地核中的电流。 由于与及外层大气的交互作用, 于焉产生;而上述因素的不均衡造成磁极会在地表移动,目前位于加拿大北境。由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用, 极光于焉产生;

  地球磁场及其与太阳风的交互作用也造成了 (Van Allen radiation belts),它是环绕著地球的成对环状带,外型就像是甜甜圈,由气体离子 () 组成,其外圈由19,000公里延伸到41,000公里;内圈则介于海拔13,000至7,600公里之间。

  地球绕地轴的旋转运动,叫做地球的自转。地轴的空间位置基本上是稳定的。它的北端始终指向附近,地球自转的方向是自西向东;从北极上空看,呈逆时针方向旋转。地球自转一周的时间,约为23小时56分,这个时间称为恒星日;然而在地球上,我们感受到的{yt}是24小时,这是因为我们选取的参照物是太阳。由于地球自转的同时也在公转,这4分钟的差距正是地球自转和公转叠加的结果。上把我们感受到的这1天的24小时称为太阳日。地球自转产生了。昼夜更替使地球表面的温度不至太高或太低,适合人类生存。

  

地球自转的平均角速度为每小时转动15度。在赤道上,自转的线速度是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。人们最早就是利用地球自转来计量时间的。研究表明,每经过一百年,减慢近2毫秒,它主要是由引起的,潮汐摩擦还使月球以每年3~4厘米的速度远离地球。地球自转速度除长期减慢外,还存在着时快时慢的不规则变化,引起这种变化的真正原因目前尚不清楚。

  地球绕太阳的运动,叫做公转。从北极上空看是逆时针绕日公转。的路线叫做公转轨道。它是近正圆的。太阳位于椭圆的两焦点之一。每年1月3日,地球运行到离太阳最近的位置,这个位置称为近日点;7月4日,地球运行到距离太阳最远的位置,这个位置称为远日点。地球公转的方向也是自西向东,运动的轨道长度是9.4亿千米,公转一周所需的时间为一年,约365.25天。地球公转的平均角速度约为每日1度,平均线速度每秒钟约为30千米。在近日点时公转速度较快,在远日点时较慢。地球自转的平面叫,地球公转轨道所在的平面叫黄道平面。两个面的交角称为黄赤交角,地轴垂直于赤道平面,与黄道平面交角为66°34',或者说赤道平面与黄道平面间的黄赤交角为23°26',由此可见地球是倾斜着身子围绕太阳公转的。

  1.重力加速度法

  地球在时刻不停地自转,由于惯性离心力的作用,地面的重力加速度必然是赤道最小、两极{zd0};地球不可能是正球体,而必然是赤道赂鼓、两极赂扁的旋转椭球体。重力测量和弧度测量的结果,证实了这些观点的正确性,因而从一个侧面证实了地球的自转。

  2.深井测量法

  既然地球时刻不停地自转,那么,由于自转速度随高度的增加,自高处下落的物体,在下落过程中,必然具有较高的向东的自转速度,因而必然坠落在偏东的地点。为了证实这一点,有人曾在很深的矿井中进行试验。试验结果是:自井口中心下落的物体,总在一定的深度同矿井东壁相撞。这从另一侧面证实了地球的自转运动。

  3.炮弹法

  既然地球时刻不停地在自转,那么,地面上水平运动的物体,必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球)。根据这种观点,人们分析射出炮弹运动的方向,结果证实了上述观点的正确性。

  4.牙签法

  先用一只脸盆装满水,放在水平且不易振动的地方,待水静止后,轻轻放下一根细牙签(木质),并在牙签的一端做一记号,记住细牙签的位置。过几个小时后({zh0}超过10个小时),再去看时你就会发现,细牙签已经转动了一定角度,看起来像是细牙签在转动,其实它并没有转动,而是地球在转动。这种方法其实就是一种简易的傅科摆证明法;牙签在北半球作顺时针(向右)转动,因为地球自转在北半球看起来是逆时针(向左)方向的。南半球则与北半球相反。

  历史时代 百万年 主要事件

   4570 地球出现

   4150 地球上出现{dy}个生物---xx

  酒神代 3950 出现

   3850 地球上出现海洋和其他的水

   3800

  古太古代 3600 出现

  中太古代 3200

   2800 {dy}次

   成铁纪 2500

  层侵纪 2300

  造山纪 2050

  古元古代 固结纪 1800

  盖层纪 1600

  延展纪 1400

  中元古代 狭带纪 1200

  拉伸纪 1000 形成

  成冰纪 850 发生雪球事件

  新元古代 埃迪卡拉纪 630 +5/-30 多细胞生物出现

   寒武纪 542.0 ± 1.0

   488.3 ± 1.7 鱼类出现;海生藻类繁盛

   443.7 ± 1.5 陆生的裸蕨植物出现

   416.0 ± 2.8 鱼类繁荣 两栖动物出现 出现 出现 石松和木贼出现

   359.2 ± 2.5 昆虫繁荣 出现 森林 裸子植物出现爬行动物出现

   299.0 ± 0.8 二叠纪灭绝事件,地球上95% 形成

   251.0 ± 0.4 出现 卵生哺乳动物出现

   199.6 ± 0.6 哺乳动物出现 鸟类出现 裸子植物繁荣 出现

  白垩纪 99.6 ± 0.9 恐龙的繁荣和灭绝 ,地球上45%生物灭绝 有胎盘的哺乳动物出现

  新生代 65.5 ± 0.3 到现在

  我们能够用钻探了解地球内部,可现在{zxj}的钻探也不过能穿透14千米,如果把地球比作一个鸡蛋的话,那就连鸡蛋皮也没穿透.后来,科学家们终于知道了打开地心之门的钥匙——.20世纪初,南斯拉夫地震学家忽然醒悟:原来地震波就是我们探察地球内部的“超声波探测器”!地震波就是地震时发出的震波,它有横波和两种,横波只能穿过固体物质,纵波却能在固体、液体和气体任一种物资中自由通行。通过的物质密度大,地震波的传播速度就快,物质密度小,传播速度就慢。莫霍洛维奇发现,在地下33千米的地方,地震波的传播速度猛然加快,这表明这里的物质密度很大,物质成分也与地球表面不同。地球内部这个深度,就被称为“莫霍面”。

  ,美国地震学家又发现,在地下2900千米的地方,纵波速度突然减慢,横波则消失了,这说明,这里的物质密度变小了,固体物质也没有了,地球之心在这里,只剩下了液体和气体。这个深度,就被称为“”。

  地球之心之谜终于搞清楚了:地球从外到里,被莫霍面和古登堡面分成三层,分别是地壳、地幔和地核。地壳主要是岩石,地幔主要是含有镁、铁和硅的橄榄岩,地核,也就是真正的地球之心,主要是铁和镍,那里的温度可能高达4982摄氏度[1]

  地球是人类的共同,然而,随着科学技术的发展和经济规模的扩大,全球环境状况在过去30年里持续恶化。有资料表明:自1860年有气象仪器观测记录以来,全球年平均温度升高了0.6摄氏度,最暖的13个年份均出现在1983年以后。20世纪80年代,全球每年受灾害影响的人数平均为1.47亿,而到了20世纪90年代,这一数字上升到2.11亿。目前世界上约有40%的人口严重缺水,如果这一趋势得不到遏制,在30年内,全球55%以上的人口将面临水荒。自然环境的恶化也严重威胁着地球上的野生物种。如今全球12%的和四分之一的哺乳动物濒临灭绝,而过度捕捞已导致三分之一的资源枯竭。

  月球俗称,也称太阴。在太阳系中是地球中{wy}的xx卫星。月球是最明显的xx卫星的例子。在太阳系里,除水星和外,其他行星里面都有xx卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是,它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核,月核的温度约为1000度,很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里,是地球的1/4。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于的1/81,月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。

  月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时,以为发暗的地区都有海水覆盖,因此把它们称为“ ”。xx的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉,那里层峦叠嶂,山脉纵横,到处都是星罗棋布的。位于南极附近的贝利环形山直径295公里,可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山,深达8788米。除了环形山,月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现,别有一番风光。

  月球的正面永远都是向着地球。另外一面,除了在月面边沿附近的区域因而中间可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代,月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时,它将无法与地球直接通讯。

  月球约一个农历月绕地球运行一周,而每小时相对背景移动半度,即与月面的视直径相若。与其他卫星不同,月球的轨道平面较接近,而不是在地球的赤道面附近。

  相对于背景星空,月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个;而新月与下一个新月(或两个相同之间)所需的时间称为一个。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间,本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。

  因为月球的自转周期和它的公转周期是xx一样的,地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期,地球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢,这个过程称为潮汐锁定。亦因此,部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量,其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢,{yt}的长度每年变长15微秒。

  月球对地球所施的引力是的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道,所谓的并非严格。由于月球轨道为椭圆形,当月球处于近日点时,它的自转速度便追不上公转速度,因此我们可见月面东部达东经98度的地区,相反,当月处于远日点时,自转速度比公转速度快,因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。

  严格来说,地球与月球围绕共同质心运转,共同质心距地心4700千米(即的2/3处)。由于共同质心在地球表面以下,地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看,地球和月球均以迎时针方向自转;而且月球也是以迎时针绕地运行;甚至地球也是以迎时针绕日公转的。

  很多人不明白为甚么月球轨道倾角和轴倾角的数值会有这么大的变化。其实,轨道倾角是相对于中心天体(即地球)而言的,而自转轴倾角则相对于卫星。

  月球的轨道平面()与黄道面(地球的公转轨道平面)保持着5.145 396°的夹角,而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非xx球形,而是在赤道较为隆起,因此白道面在不断(即与黄道的交点在顺时针转动),每6793.5天(18.5966年)完成一周。期间,白道面相对于地球赤道面(地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面)的夹角会由28.60°(即23.45°+ 5.15°) 至18.30°(即23.45°- 5.15°)之间变化。同样地,月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°(即5.15° + 1.54°)及3.60°(即5.15° - 1.54°)。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角,使它出现±0.002 56°的摆动,称为。

  白道面与黄道面的两个交点称为月交点--其中(北点)指月球通过该点往黄道面以北;(南点)则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时,便会发生;而当满月刚好在月交点上时,便会发生。

  月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少,而环形山则较多。地形凹凸不平,起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面,有的地方比月球平均半径长4公里,有的地方则短5公里(如范德格拉夫洼地)。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚,最厚处达150公里,而正面月壳厚度只有60公里左右。

  月球本身并不发光,只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000,亮度变化幅度从1/630000至1/375000。满月时亮度平均为 -12.7等(见)。它给大地的照度平均为0.22勒克斯,相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体,它的平均反照率只有7%,其余93%均被月球吸收。月海的反照率更低,约为 6%。月面高地和环形山的反照率为17%,看上去山地比月海明亮。月球的亮度随而变化,下表以满月亮度为100,列出不同月龄时的亮度值。从中可以看出,满月时的亮度比上要大十多倍。

  由于月球上没有大气,再加上月面物质的热容量和导热率又很低,因而月球表面昼夜的温差很大。白天,在阳光垂直照射的地方温度高达+127℃;夜晚,温度可降低到-183℃。这些数值,只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度,这种测量表明,月面土壤中较深处的温度很少变化,这正是由于月面物质导热率低造成的。

  从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳厚60~65公里。月壳下面到1,000公里深度是月幔,占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1,000℃,很可能是熔融的,据推测大概是由Fe-Ni-S和榴辉岩物质构成。

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