love67890
武林高手

[] [图文杂烩] 美丽家园叫地球

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本帖最后由 love67890 于 2012-11-27 22:23 编辑

      地球是人类生生繁息的家园,它在宇宙中究竟是一个什么样的东西?它又是怎样产生的?远古时代的人类就开始关心我们脚下的这一片土地,思考着天与地的种种问题。


     1. 从宇宙中心到幸运的行星

从太空看地球


美国伽利略号飞船1992年飞越地球附近时拍摄到的地球和月球在太空中的景象。



      放眼四望,我们的直觉就是平坦的大地向四面延伸到无际的天边,而天空则像一个巨碗倒盖下来。这就是人类最早对天地认识朴素的“天圆地方”说。中国古代通过对于地球在宇宙中地位的思考,逐渐形成了3种学说。其中,“盖天说”认为天空像斗笠,大地如倒扣的盘子;“浑天说”则把宇宙比作一个鸡蛋,天像蛋壳,地像蛋黄,地浮于水上,天像车轮一样旋转不停;这两种学说其实都是把地球置于宇宙的中心。此外还有一种影响较小的“宣夜说”,主张世间万物都处于无限虚空之中。

      而在西方,许多哲学家也对天和地的关系提出了多种假说。公元2世纪,古希腊天文学家托勒玫集先贤理论和当时观测成果之大成,在其经典著作《至大论》中完整描述了以地心说为基础的宇宙模型,他认为地球为是球形,位于宇宙中央,日、月、行星各在一些同心球面上绕地球转动。托勒玫使用数学工具,将其模型应用于行星运动之描述,可以说是创立了第一个科学的宇宙模型。

      托勒玫的模型本来只是对宇宙结构的一种探索,但是中世纪的教会势力为了宗教的需要,宣称托勒玫的地心说是唯一正确的宇宙论,持不同意见者均被视为异端加以惩罚。

     一千多年过去了,天文观测的精度大大提高,根据托勒玫的地心说计算得到的行星运动与观测数据的偏离越来越明显,为了符合观测数据,地心说不得不大量采用本轮、均轮等复杂而又没有存在理由的结构。面对窘境,波兰天文学家哥白尼想到了另一种思路,他于1543年出版的《天体运行论》中首次大胆地提出了日心说,把太阳置于宇宙中央,地球降格为一颗普通的行星,与其他行星一起围绕太阳转动。地球一天自转一周,一年绕太阳公转一周。哥白尼使用比托勒玫简单得多的方法,却更好地解释了行星的运动。      哥白尼出版《天体运行论》后就去世了,他提出的日心说又经历了一百多年的争议,才真正为大多数科学家们所接受,后来的科学研究更进一步地指出,连太阳也都只是茫茫宇宙的普通一分子,宇宙其实根本就没有中心。


      现代科学指出:地球是从太阳向外数的第三个行星,沿着以固定的接近于圆的轨道环绕太阳公转,与太阳的平均距离约为1.5亿千米。

      所以,地球只是太阳系中一个普通的行星,当宇航员从太空中远看地球时,它不过是一个带点幽幽蓝色的普通星点。但是地球又是一颗最为幸运的行星,由于与太阳的距离适中,各方面恰到好处的条件使地球在几十亿年的历史长河中成功孕育了丰富多彩的生命,并最终产生了我们人类,使其成为太阳系行星家族中一个与众不同的佼佼者。

     2. 地球的形状与大小

     月食时,仔细观察就会发现投射在月球上的地球影子总是圆的;往南或往北作长途旅行时,则会发现同一个星星在天空中的高度是不一样的。一些聪明的古人从诸如此类的蛛丝马迹中就已经猜测到地球可能是球形的。托勒玫的地心说也明确地描述了地球为球形的观点,但是直到16世纪葡萄牙航海家麦哲伦完成人类历史上的第一次环球航行,才真正用实践无可辩驳地证明了地球是个球体。

地球形状示意图,不规则形状属夸大表示,仅供示意。

       公元前3世纪,希腊地理学家埃拉托斯特尼成功地用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长度,算出地球的周长为39,000千米。17世纪末,牛顿研究了自转对地球形状的影响,从理论上推测地球是一个赤道处略微隆起、两极略微扁平的椭球体。1735年起,法国巴黎科学院用将近10年时间对北欧和南美进行的仔细测量证实了这一推论。现代高精度测距技术得到的结果为:地球赤道半径6378.1千米,极半径6356.8千米,而且真实形状与椭球体相比也还存在一点差异。

     3. 地球的结构与组成

      地球的质量为6.0 ×1024 千克,密度为每立方厘米5.52克,是一个主要由岩石组成的星球,我们无法直接看到它的内部,但可以通过研究地震波、地磁波和火山爆发来了解地球内部的秘密。地球可以分为内核、外核、地幔和地壳四个同心圈层。

      内核和外核合称地核,平均半径约3400千米。内核是固态的。外核呈液态,可流动。地核主要由铁、镍等金属元素构成,中心密度为每立方厘米13克,温度最高可达5000摄氏度左右。
地球内部结构


      地幔厚约2900千米,主要由致密的岩石物质构成,是地球的主体。一般认为地幔底部存在一个软流层,推测是由于放射性元素蜕变放热、将岩石熔融后造成的,可能是岩浆的发源地。地幔下部温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性的固态。

      地壳实际上由多组断裂的、大小不等的板块组成,这些板块之间存在相对的漂移运动。地壳厚度不均匀,大陆地壳平均厚约30多千米,海洋地壳厚仅5至8千米。地壳的主要成分是岩石,其年龄绝大多数小于20多亿年,而地球的年龄大约已有46亿年,这说明现在的地壳岩石并非原始,而是后来由地球内部的物质通过火山活动和造山运动逐渐形成的。

      在地球引力的作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千千米厚的大气层。大气层的上界可能延伸到离地面6400千米左右的高处。大气的总质量约6000万亿吨,其中氮气78 %,氧气21 %,此外还有微量的其他气体,以及水蒸气和尘埃。

      地球最外面的坚硬部分称为岩石圈。岩石圈包括了整个地壳和上地幔的顶部,厚度在100千米左右。岩石圈是固体地球最外部的圈层,因而它的温度最低,且有较大的强度和脆性;整个岩石圈进一步破裂为一些岩石圈板块,彼此作各种形式的相对运动而导致各种大规模构造现象。

      岩石圈上部直接与大气圈和水圈联合在一起,通过风化、侵蚀、搬运和沉积等作用,形成了地表丰富多彩的地形与地貌。风化作用的产物与生物圈系统相互作用,在基岩上面形成一层极其微薄的土壤层,并成为大部分陆地生物进一步发展的基础。

      大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互作用,构成了人类活动和生态环境的基础。

     4. 地球的磁场和辐射带

地球辐射带的简化模型,轮廓线上的数字表示每立方米平均粒子密度


      地球具有一个偶极磁场,它的N极靠近地理南极。地磁场是由液态的铁镍核中物质流动产生的电流造成的。地磁场伸展到太阳系空间中,形成地球的磁层。在太阳带电粒子流的作用下,磁层向着太阳的一侧受到压缩,其边界称为磁层顶,离地面5至7万千米;在背向太阳的一面,磁层延伸出一条长长的尾巴,称为磁尾。

      在地球赤道附近地区上空,存在两个带电粒子带。因为在带电粒子带中存在很强的电磁辐射,所以它们分别称为内辐射带和外辐射带。内辐射带的中心在离开地球中心约1.5倍地球半径处,带内含有高能的质子和电子。外辐射带位于地面上空约2至3倍地球半径处,其中的带电粒子能量比内辐射带小。

      5.地球的起源和演化

      对地球起源和演化问题进行系统的科学研究始于18世纪中叶,至今已经提出多种学说,如星云假说、灾变假说等。目前比较公认的看法是:地球和其它行星一样,远在46亿年以前起源于原始太阳星云。

      同其它行星一样,地球也经历了吸积、碰撞等物理演化过程。刚形成的时候,温度较低,并无分层结构。由于陨石物质的轰击、放射性衰变致热和原始地球的引力收缩,才使地球温度逐渐增加。随着温度的升高,地球内部物质也就具有越来越大的可塑性,且出现局部熔融现象,物质开始分离。较重的物质逐渐下沉,较轻的物质逐渐上升,一些重的元素(如液态铁)沉到地球中心,形成一个密度较大的地核。地核之外的物质在长期的对流活动中逐渐演变成了现今的地壳、地幔等层次。

      在地球演化早期,原始大气逃逸殆尽。伴随着物质的重新组合和分化,地球内部的各种气体上升到地表成为第二代大气;后来又因为绿色植物的光合作用而进一步发展成为现代大气。随着地表温度逐渐下降,气态水经过凝结、降雨落到地面形成水圈。约在三、四十亿年前,地球上开始出现单细胞生命,然后逐步进化为各种各样的生物,直到人类这样的高级生物出现。


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7832_20100322200309_5hy2u.jpg 0 金币 9.29K 36 次 2012-11-27

#1楼
发帖时间:2012-11-27 22:12:47   |   回复数:1
741013
隐世仙人♂
感谢楼主分享!支持!
2012-11-28 #2楼
游客组