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2017年12月18日 星期一

丁酉(鸡)年十一月初一

(图)地球地球

地球太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第三颗。它有一个天然卫星——月球,二者组成一个天体系统——地月系统。地球作为一个行星,远在46亿年以前起源于原始太阳星云。地球会与外层空间的其他天体相互作用,包括太阳和月球。地球是上百万生物的家园,包括人类,地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一天体。地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口。通过外交、旅游、贸易和战争相互联系。

考考你:地球为什么是一个椭球体?

地球 - 简介 [回目录]

(图)地球地球

  地球是太阳系八大行星之一,从诞生之日起,已历46亿年。按离太阳由近及远的次序是第三颗,位于水星和金星之后;在八大行星中大小排行是第四。在英语里,地球是惟一一个不是从希腊及罗马神话中得到的名字。英语的地球Earth一词来自于古英语及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中,地球女神叫Tellus——肥沃的土地(希腊语:Gaia,大地母亲)。地球目前是人类所知道的惟一一个存在已知生命体的星球。

  地球自西向东自转,同时围绕太阳公转。地球自转与公转运动的结合产生了地球上的昼夜交替和四季变化。地球自转的速度是不均匀的。同时,由于日、月、行星的引力作用以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用,使地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀,成为目前的略扁的旋转椭球体,极半径比赤道半径约短21千米。

  阿波罗飞船曾看到的地球升起在月球的地平线上,地球可以看作由一系列的同心层组成。地球内部有核、幔、壳结构。地球外部有水圈和大气圈,还有磁层,形成了围绕固态地球的外套。

地球 - 基本参数 [回目录]

(图)地球地球

  年龄:46亿岁。
  公转周期:365天。
  公转轨道:呈椭圆形。7月初为远日点,1月初为近日点。
  自转周期:恒星日:约23.小时56分4秒。太阳日:24小时。
  自转方向:自西向东。
  黄赤交角:黄道面与赤道面的交角。23°26‘
  极半径:是从地心到北极或南极的距离,大约3950英里(6356.9公里)(两极的差极小,可以忽略)。
  赤道半径:是从地心到赤道的距离,大约3963英里(6378.5公里)。
  平均半径:大约3959英里(6371.3公里)。这个数字是地心到地球表面所有各点距离的平均值。
  体积:10832亿立方千米。
  质量:约600000亿亿吨。
  地球表面积:5.1亿平方千米。
  海洋面积:3.61亿平方千米。
  大气:主要成份:氮(78.5%)和氧(21.5%)。
  地壳:主要成份:氧(47%)、硅(28%)和铝(8%)。
  卫星(天然):1颗(月球)。

  平均赤道半径:ae = 6378136.49 米
  平均极半径:ap = 6356755.00 米
  平均半径: a = 6371001.00 米
  赤道重力加速度: ge = 9.780327 米/秒2
  平均自转角速度: ωe = 7.292115 × 10-5 弧度/秒
  扁率: f = 0.003352819
  质量: M = 5.9742 ×1024 公斤 

(图)地球地球

  地心引力常数: GE = 3.986004418 ×1014 米3/秒2
  平均密度:ρe = 5.515 克/厘米3
  太阳与地球质量比: S/E = 332946.0
  太阳与地月系质量比: S/(M+E) = 328900.5
  回归年长度: T = 365.2422 天
  离太阳平均距离: A = 1.49597870 × 1011 米
  逃逸速度:v = 11.19 公里/秒
  表面温度:t = - 30 ~ +45
  表面大气压: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(极地):983.2厘米/秒2
  自转周期:23时56分4秒(平太阳时)
  公转轨道半长径:149597870千米
  公转轨道偏心率:0.0167
  公转周期:1恒星年
  黄赤交角:23度27分
  地球各圈层结构

  地球海洋面积:361745300平方公里
  地壳厚度:80.465公里
  地幔深度:2808.229公里
  地核半径:3482.525公里
  表面积:510067866平方公里

地球 - 形状大小 [回目录]

  地球并非是很规则的正球体。它的表面可以用一个扁率不大的旋转椭球面来极好地逼近。扁率e为椭球长短轴之差与长轴之比 ,是表示地球形状的一个重要参量。经过多年的几何测量、天文测量以至人造地球卫星测量,它的数值已经达到很高的精度。这个椭球面不是真正的地球表面,而是对地面的一个更好的科学概括,用来作为全球各地大地测量的共同标准,所以也叫做参考椭球面 。按照 这个参考椭球面 ,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 。在参考椭球面上重力势能是相等的,所以在它上面各点的重力加速度是可以计算的,公式如下:

  g0=9.780318(1+0.0053024sin2j-0.0000059sin2j)米/秒2, 式中g0是海拔为零时的重力加速度,j是地理纬度 。知道了地球形状、重力加速度和万有引力常数G=6.670×10-11牛顿·米2/千克2,可以计算出地球的质量M为 5.976×1027克。

地球 - 内部结构 [回目录]

  地球的分层结构基本上是按地震波( P和S )的传播速度划分的。地球上层有显著的横向不均匀性:大陆地壳和海洋地壳的厚度大不相同,海水只覆盖着2/3的地面。

  地震时,震源辐射出两种地震波,纵波P和横波S。它们各以不同的速度向四围传播

  地球内部温度高达5270K(4996.85 摄氏度)。行星内部的热量来自于其形成之初的“吸积”(参见重力结合能)。这之后的热量来自于类似铀钍和钾这类放射性元素的衰变。从地球内部到达地表的热量只有地表接收太阳能量的1/20000。

  深度 内部层
  公里 英里
  0–60 0–37 岩石圈(约分布于5或200公里之处)
  0–35 0–22 地壳(约分布于5或70公里之处)
  35–60 22–37 地幔外层(岩浆)
  35–2890 22–1790 地幔
  100–700 62–435 软流圈
  2890–5100 1790–3160 地核外核
  5100–6378 3160–3954 地核内核

地球 - 地球圈层 [回目录]

(图)太阳系结构图太阳系结构图

  地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层,即大气圈水圈生物圈和岩石圈;地球内圈可进一步划分为三个基本圈层,即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈,它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层,位于地面以下平均深度约150公里处。这样,整个地球总共包括八个圈层,其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈,目前主要用地球物理的方法,例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与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,各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。  

(图)地球大气圈

  大气圈

  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 公里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公里的高度范围内,其中75%的大气又集中在地面至10公里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。

  

(图)水圈水圈

水圈

  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。从离地球数万公里的高空看地球,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。

  生物圈

  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。

 

(图)岩石圈岩石圈

岩石圈

  对于地球岩石圈,除表面形态外,是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成,从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面(莫霍面),一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一,平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系,因此,岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多,而大洋盆地约占海底总面积的45%,其平均水深为4000~5000米,大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中,其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此,整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成,对它们的研究,构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的"全球构造学"理论。

  软流圈

  在距地球表面以下约100公里的上地幔中,有一个明显的地震波的低速层,这是由古登堡在1926年最早提出的,称之为软流圈,它位于上地幔的上部即B层。在洋底下面,它位于约60公里深度以下;在大陆地区,它位于约120公里深度以下,平均深度约位于60~250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在,将地球外圈与地球内圈区别开来了。

(图)地幔圈地幔圈

  地幔圈

  地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面(称为莫霍面)之外,在软流圈之下,直至地球内部约2900公里深度的界面处,属于地幔圈。由于地球外核为液态,在地幔中的地震波S波不能穿过此界面在外核中传播。P波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的,所以也称为古登堡面,它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔(33~410公里??)、下地幔的D′层(1000~2700公里深度)和下地幔的D″层(2700~2900公里深度)组成。地球物理的研究表明,D″层存在强烈的横向不均匀性,其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟,它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层,而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。

  外核液体圈

  地幔圈之下就是所谓的外核液体圈,它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的,其中2900至4980公里深度称为E层,完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为F层,它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。 

(图)固体内核圈固体内核圈

  固体内核圈

  地球八个圈层中最靠近地心的就是所谓的固体内核圈了,它位于5120至6371公里地心处,又称为G层。根据对地震波速的探测与研究,证明G层为固体结构。地球内层不是均质的,平均地球密度为5.515克/厘米3,而地球岩石圈的密度仅为2.6~3.0克/厘米3。由此,地球内部的密度必定要大得多,并随深度的增加,密度也出现明显的变化。地球内部的温度随深度而上升。根据最近的估计,在100公里深度处温度为1300°C,300公里处为2000°C,在地幔圈与外核液态圈边界处,约为4000°C,地心处温度为 5500 ~ 6000°C。

  太阳系九大行星之一 。地球在太阳系中并不居显著的地位,而太阳也不过是一颗普通的恒星。但由于人类定居和生活在地球上,因此对它不得不寻求深入的了解。

地球 - 电磁性质 [回目录]

(图)地球地球

  地磁场并不指向正南。11世纪中国的《梦溪笔谈》就有记载。地磁偏角随地而异。真正地磁场的形态是很复杂的。它有显著的时间变化,最大的变化幅度可达到总地磁场的千分之几或更高。变化可分为长期的和短期的。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。在地磁场中,用统计平均或其他方法将短期变化消去后就得到所谓基本地磁场。用球谐分析的方法可以证明基本地磁场有99%以上来源于地下,而相当于一阶球谐函数部分约占80%,这部分相当于一个偶极场,它的北极坐标是北纬78.5°,西经69.0°。短期变化分为平静变化和干扰变化两大类。平静变化是经常出现的,比较有规律并有一定的周期,变化的磁场强度可达几十纳特 ;干扰变化有时是全球性的 ,最大幅度可达几千纳特 ,叫做磁暴。

  基本磁场也不是完全固定的,磁场强度的图像每年向西漂移0.2°~0.3°,叫做西向漂移。这就指出地磁场的产生可能是地球内部物质流动的结果。现在普遍认为地球核主要是铁镍组成的(还包含少量的轻元素)导电流体,导体在磁场中运动便产生电流。这种电磁流体的耦合产生一种自激发电机的作用,因而产生了地磁场。这是当前比较最为人接受的地磁场成因的假说。

  当岩浆在地磁场中降温而凝固成岩石时,便受到地磁场磁化而保留少许的永久磁性,称为热剩磁。大多数岩浆岩都带有磁性,其方向和成岩时的地磁场方向一致。由相同时代的不同岩石标本可以确定成岩时地球磁极的位置。但由不同地质时代的岩石标本所确定的地磁极位置却是不同的。这就给大陆漂移的假说提供了一个有力的证据。人们还发现,在某些地质时代成岩的岩石,磁化方向恰好和现代的地磁场方向相反。这是由于地球在形成之后,地磁场曾多次自己反向的结果。按照自激发电机地磁场成因假说,这种反向是可以理解的。地磁场的短期变化可以感应地下电流,而地下电流又引起地面的感应磁场。地下电流同地下物质的电导率有关,因而可由此估计地球内部的电导率分布。然而计算是复杂的,而且解答不单一。现在所能取得的一致意见是电导率随深度而增加,在60~100千米深度附近增加很快 。在400~700千米的深处,电导率又有明显的变化,此处相当于地幔中的过渡层(又叫C层)。

地球 - 温度能源 [回目录]

(图)地球地球温度和能源

  地面从太阳接受的辐射能量每年约有10焦耳,但绝大部分又向空间辐射回去,只有极小一部分穿入地下很浅的地方。浅层的地下温度梯度约为每增加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 。由地面向外流 出的热量 ,全球平均值约为6.27 微焦耳/厘米秒 ,由地面流出的总热能约为10.032×1020焦耳/年。

  地球内部的一部分能源来自岩石所含的放射性元素铀 、钍、钾。它们在岩石中的含量近年来总在不断地修正,有人估计地球现在每年由长寿命的放射性元素所释放的能量约为9.614×1020焦耳 ,与地面热流很相近 ,不过这种估计是极其粗略的,含有许多未知因素。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25×1032焦耳 ,但在积聚过程中有一大部分能量消失在地球以外的空间 ,有一小部分 ,约为1×1032焦耳,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焦耳。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焦耳,还有火山喷发和地震释放的能量,但其数量级都要小得多。

  地面附近的温度梯度不能外推到几十千米深度以下。地下深处的传热机制是极其复杂的,由热传导的理论去估计地球内部的温度分布,常得不到可信的结果。但根据其他地球物理现象的考虑,地球内部某些特定深度的温度是可以估计的。结果如下:①在100千米的深度 ,温度接近该处岩石的熔点,约为1100~1200℃;②在400千米和650千米的深度,岩石发生相变 ,温度各约在1500℃和1900℃ ;③ 在核幔边界,温度在铁的熔点之上,但在地幔物质的熔点之下,约为3700℃;④在外核与内核边界 ,深度为5100千米 ,温度约为4300℃,地球中心的温度,估计与此相差不多。

地球 - 世界地球日 [回目录]

(图)地球时间地球日

  1970年4月22日,在太平洋彼岸的美国,人们为了解决环境污染问题,自发地掀起了一场声势浩大的群众性的环境保护运动。在这一天,全美国有10000所中小学,2000所高等院校和2000个社区及各大团体共计2000多万人走上街头。人们高举着受污染的地球模型、巨画、图表,高喊着保护环境的口号,举行游行、集会和演讲,呼吁政府采取措施保护环境。这次规模盛大的活动,震撼朝野,促使美国政府于70年代初通过了水污染控制法和清洁大气法的修正案,并成立了美国环保局。从此,美国民间组织提议把4月22日定为“地球日”,它的影响随着环境保护的发展而日趋扩大并超过了美国国界,得到了世界许多国家的积极响应。

  近年地球日中国主题

  世界地球日没有国际统一的特定主题,中国参与世界地球日活动是从20世纪90年代开始的。在1990年4月22日地球日20周年之际,李鹏总理发表了电视讲话,支持地球日活动。从此,中国每年都进行地球日的纪念宣传活动。4月22日是“世界地球日”,每年的“地球日”没有国际统一的特定主题,它的总主题始终是“只有一个地球”;面对日益恶化的地球生态环境,我们每个人都有义务行动起来,用自己的行动来保护我们生存的家园。20世纪90年代以来,中国社会各界每年4月22日都要举办“世界地球日活动。”目前最主要的活动是由中国地质学会、国土资源部组织的纪念活动。每年中国纪念“世界地球日”,都要确定一个主题。以下为历年主题:

  1974年 只有一个地球
  1975年 人类居住
  1976年 水:生命的重要源泉
  1977年 关注臭氧层破坏、水土流失、土壤退化和滥伐森林
  1978年 没有破坏的发展
  1979年 为了儿童和未来——没有破坏的发展
  1980年 新的10年,新的挑战——没有破坏的发展
  1981年 保护地下水和人类食物链;防治有毒化学品污染
  1982年 纪念斯德哥尔摩人类环境会议10周年——提高环境意识
  1983年 管理和处置有害废弃物;防治酸雨破坏和提高能源利用率
  1984年 沙漠化
  1985年 青年、人口、环境
  1986年 环境与和平
  1987年 环境与居住
  1988年 保护环境、持续发展、公众参与
  1989年 警惕,全球变暖!
  1990年 儿童与环境
  1991年 气候变化——需要全球合作
  1992年 只有一个地球——一齐关心,共同分享
  1993年 贫穷与环境——摆脱恶性循环
  1994年 一个地球,一个家庭
  1995年 各国人民联合起来,创造更加美好的世界
  1996年 我们的地球、居住地、家园
  1997年 为了地球上的生命
  1998年 为了地球上的生命——拯救我们的海洋
  1999年 拯救地球,就是拯救未来
  2000年 2000环境千年——行动起来吧!
  2001年 世间万物,生命之网
  2002年 让地球充满生机
  2003年 善待地球,保护环境
  2004年 善待地球,科学发展
  2005年 善待地球--科学发展,构建和谐
  2006年 善待地球--珍惜资源,持续发展
  2007年 善待地球--从节约资源做起
  2008年:“善待地球——从身边的小事做起”

地球 - 地球的内部环境 [回目录]

(图)地球内部环境地球内部环境

  地面早已绝迹的动物,难道地球内部真的存在一个世外桃源吗?
  远在1904年,美国加利福尼亚卡斯特山脉中一个叫布朗的采矿者,发现一处类似巨人住的人工地道。洞穴中有用巨大铜锁住的巨大房舍,墙壁间有黄金铸成的盾和从未见过的物品,墙壁上还画着奇怪的图画和文学。
  第二次大战期间,美国陆军上士兵希伯在和侵缅日军战斗中与战友失散被遗留森林,有一天他无意中发现一处被巨石隐蔽的洞口。希伯冒险进入洞内,竟然发现里面被人工光源照得亮如白昼,俨然是一处庞大的地下城市。希伯正看得惊迷时,突然被抓住,一关就是4年,后寻机拼命逃出。据他说这个地下王国通向地面的隧道有7条,分别在世界其它一些地方开有秘密出入口。
  1968年1月美国TG石油公司勘探队在土耳其西方大洞穴地下270米的地方,发现地底深邃的岩盘隧道,洞内高约4--5米,洞壁洞顶光滑明亮,显然为人工磨成。洞内到处是蛛网似的横洞,俨然一个令人扑朔迷离的迷宫。
  无独有偶,数年前的一个夏夜,在中国贵州安顺县龙宫附近一座山半腰的洞内,射出一束强光,光柱呈桶形,直经足有4米,扫过500米田野,径直射向对面山坡,照得四周村庄田野通亮,时间持续有数分钟之久。据当地县志记载,清顺治年间亦曾发生过这种奇景。然而那个山洞当地人非常熟悉,洞内空无一物,那么强光源从何而来呢?
  或许有人会问,若真的存在这个地下王国,那么他们为什么不回到阳光明媚的地面来生活呢?答案似乎只有一个:这个地下王国的居民长居在地下,或已演化成嗜热的硅生命体,已不可能再适应地面的生活。
  有一点是肯定的,假设地下王国真的存在,那么他们必定掌握着高于地表人的科学技术,诸如飞碟等一系列所谓之谜也就不难获得答案了。且不说是否真的存在着一个地下王国,难道地球内部确是空的吗?不少地球物理专家认为,地球的现有重量是6兆吨的百万倍,假如地球内部不是空的,它的重量应远不止此。
  地下王国之说,引发了科学界一场有关“地球空洞说”的激烈争论,结果如何,只能拭目以待。但是它启发了我们地表人,当地球气候发生骤变或其它地表灾难发生时,我们地表人转入地下或许比移居外星球更具现实意义。

地球 - 考考你 [回目录]

  地球为什么是一个椭球体?

  地球由于自转,使得地球上每一部分都在做圆周运动,在惯性离心力的作用下,低纬度地区受到惯性离心力大,高纬度地区受到的惯性离心力小,赤道部分受到惯性离心力则最大,远远大于两极。这样地球的长期转动过程中,由于惯性离心力的差别,使得地球由两极向赤道逐渐膨胀,成为目前略扁的旋转椭球的形状。

地球 - 参考资料 [回目录]

1.新浪:http://tech.sina.com.cn/other/2004-07-11/1603386093.shtml

2.http://www.starparadise.net/solar/html/solar_system/nineplanets/earth/earth.htm

3.人类最后的乐园太阳系:http://www.hao565.cn/content.asp?id=299

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标签: 地球

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更新时间 : 2009-11-11

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