地球——人類的母親
直到今天,據(jù)我們所知,地球是唯一有生命的星球。與人類性命悠關(guān)的地球,到底在哪些地方得天獨(dú)厚呢?
九大行星中地球距離太陽不遠(yuǎn)不近。地球是從太陽往外數(shù)的第三顆行星。如果用天文單位來量算距離的話,地球軌道里面有水星(0.7)、金星(0.4),地球以外有火星(1.52)、木星(5.2)、土星(9.54)、天王星(19.2)、海王星(30.1)、冥王星(39.5)。而地球是1個(gè)天文單位,距太陽1.5億公里,遠(yuǎn)近適中,吸收陽光適度,既不像水星、金星遭太陽炙烤,又不像外行星被太陽冷落。因而具有適宜的溫度,成為孕育生命、繁衍生命的天然溫室。
九大行星中地球的質(zhì)量處在樞紐地位。比地球質(zhì)量小的有四顆行星,假定地球質(zhì)量為一,冥王星(0.002)、水星(0.055)、火星(0.107)、金星(0.815)。比地球質(zhì)量大的也有四顆行星:木星(317.83)、土星(95.16)、海王星(17.20)、天王星(14.50)。
九大行星中唯有地球攜帶生物所需的一切物質(zhì)。大多數(shù)地球生物需要水和氧氣,而地球恰好能自給自足。水覆蓋了大半個(gè)地球,占7/10,氧氣和其他氣體混合包圍在地球四周,生物們可以隨時(shí)取用。氧、水和食物不斷更生循環(huán),新陳代謝。物質(zhì)供應(yīng)便源源不斷。
九大行星中,只有地球表面生機(jī)勃勃。如果一位外來的太空旅行者,他一眼就會(huì)看出,地球比任何鄰居都有趣。外面云層翻卷,壓強(qiáng)、溫度、濕度瞬息萬變。往里看,會(huì)發(fā)現(xiàn)地球是個(gè)潮濕的星球,水面占71%的地面,除此之外,就是巖石組成的陸地,占29%地面。陸地的平均高度比海平面高840米,最大的陸塊叫做大陸。大陸表面萬紫千紅,兩極有白皚皚的厚冰殼,
赤道上綠郁郁的熱帶叢林
,沙漠中黃沙漫漫,草原上碧草茵茵。降臨地球,更會(huì)被形形色色的生命吸引住。面積約5億平方公里,縱深約為3000米的生物圈,它像一層外衣緊緊包裹著地球,厚度雖只有地球的1/4250,然而它對于生命卻非同小可,絕大多數(shù)的植物、動(dòng)物,包括人類,就在此棲息、繁衍、演繹著一個(gè)個(gè)生命的故事,地球因此而富有生氣。
地球是人類的搖籃。所有的探測表明,尚沒有發(fā)現(xiàn)哪里還有一個(gè)像地球這樣適宜生命生存的星球,地球是宇宙中唯一的“綠洲”,我們在這片綠洲上生活,真是一大幸運(yùn)!沒有理由不好好保護(hù)它,并努力發(fā)展。
在廣闊無垠的宇宙中,行星地球又恰似一顆微塵。地球的歷史一般認(rèn)為有46億年,它在太空中運(yùn)行幾十億年中,既受別的天體吸引(如太陽),同時(shí)又吸引別的天體(如月亮);既受萬有引力作用,又受離心力作用。互相保持著平衡,在自己的軌道上有條不紊地運(yùn)行著,整個(gè)太陽系,乃至整個(gè)宇宙組成一個(gè)看不見、
摸不著的有機(jī)網(wǎng)絡(luò),地球就在網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)節(jié)上。
地球大小:半徑6378公里,體積是太陽1/130萬;
地球質(zhì)量:5.98×10^24千克,質(zhì)量是太陽1/33萬;
地球自轉(zhuǎn)速度:赤道上465米/秒;
自轉(zhuǎn)周期:23時(shí)56分;
公轉(zhuǎn)周期:365日6時(shí)9分;
地球公轉(zhuǎn)速度:30公里/秒。
地球環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一圈是365日多一點(diǎn),是一個(gè)回歸年,叫做一個(gè)地球年(水星一年88天,金星一年224.7天,火星一年687天),在這365天中,我們能看到天空斗轉(zhuǎn)星移,同樣的天空圖景在一年后會(huì)再次重現(xiàn)。
地球同時(shí)又繞自己的軸心在旋轉(zhuǎn),
自西向東每24小時(shí)轉(zhuǎn)一周,這是地球上的一天,(水星一天176小時(shí),金星117小時(shí),火星24.6小時(shí)),我們觀察到日、月、星東升西落,晝夜交替,面向太陽一面是白晝,背向太陽一面是夜晚。
地球斜著身體繞太陽公轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)軌道面的垂直方向有23.5°的夾角,于是,太陽一年中輪流在地球南北緯23°之間直射,于是地球有了四季的變換。當(dāng)太陽正對地球北半球直射時(shí),就是北半球的夏季及南半球的冬季,反過來,當(dāng)太陽直射南半球時(shí),南半球轉(zhuǎn)為夏天,北半球進(jìn)入冬天。地球上大部分地區(qū)就有了春夏秋冬的更替、寒來暑往的變化。我們按得到太陽光的多少和晝夜的長短,把地球分為熱帶、溫帶和寒帶,我們中國絕大部分地區(qū)都在溫帶。
宇宙中的地球,都會(huì)受到鄰近天體的影響,特別是太陽系的一族之長——太陽,太陽不單單用引力吸引地球,還把光熱賜與地球。地球在物質(zhì)方面配備充足,但能量卻不能自給自足,全靠太陽給地球輸送能量,生命才會(huì)生生不息。
太陽對地球影響極大自不必說,太陽系中的一些小天體也經(jīng)常光顧地球。夜空中不時(shí)有流星、流星雨劃破長空,墜入地球大氣,有些較大的似乎意猶未盡,會(huì)一路直撞地球之門。天外的不速之客,使地球受到創(chuàng)傷,地球上不多的隕石坑是它們留下的紀(jì)念品,6500萬年前恐龍滅絕,也是它們闖的大禍。
難怪有科學(xué)家驚呼:“地球村”也應(yīng)該設(shè)防!
宇宙中的地球是個(gè)微小的天體,但并不是孤立地存在的。地球上的環(huán)境、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)都受到各種天體的影響,地球所產(chǎn)生的現(xiàn)象都不是偶然的,往往可能在更大的環(huán)境系統(tǒng)中才能尋找到答案。
公元前3000年前,蘇美爾人發(fā)明了文字,
據(jù)此推算,地球至少存在已經(jīng)5000多年了。西方的《圣經(jīng)》被當(dāng)時(shí)的人奉為真理,《圣經(jīng)》認(rèn)為地球已有6000年了。當(dāng)時(shí)便有一些學(xué)者便想否認(rèn)這些觀點(diǎn),他們依據(jù)地球表面自然現(xiàn)象的緩慢變化規(guī)律,推算地球的年齡遠(yuǎn)不止才幾千年。
1749年,法國科學(xué)家喬治·路易斯,根據(jù)各種自然現(xiàn)象變化規(guī)律估計(jì)地球變成當(dāng)時(shí)那個(gè)樣子,至少經(jīng)歷了75000年。
1715年,埃德蒙·哈雷
根據(jù)流入海洋的河流,都要攜帶少量鹽分到海,再假設(shè)海水本來是淡的,通過計(jì)算每年帶入海水的鹽量,就可知道海水經(jīng)過了多少年才變成現(xiàn)在這么咸的,據(jù)此方法,他推算出地球已有10億年了。這一假設(shè)是一種理想的計(jì)算方法,忽略了很多偶然因素。故此,結(jié)構(gòu)與實(shí)際相差甚遠(yuǎn),現(xiàn)在10億年前的巖石地球上比比皆是,1931年發(fā)現(xiàn)了20億年前的巖石,近代在格陵蘭島發(fā)現(xiàn)了38億年前的更為古老的巖石。
現(xiàn)在科學(xué)家已通過放射性元素的衰變規(guī)律,通過測定巖石中放射元素的含量計(jì)算地球年齡大概為46億年。
遠(yuǎn)古神話和故事中,通常認(rèn)為地球中心是空的,產(chǎn)生這一說法是因?yàn)楫?dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了隧洞。實(shí)際上,我們目前所知隧洞最深的不過1617公里。而我們所鉆的最深油井也只有9.6公里,而地球半徑就有6350公里。那么地心到底是什么東西組成的呢?
科學(xué)家通過地震波在地球內(nèi)部傳播的變化規(guī)律,把地球結(jié)構(gòu)劃分為三部分。最外面一層叫地殼,由我們熟悉的巖層組成。在大約地下32公里處地層結(jié)構(gòu)有些變化,這個(gè)變化的一層叫“莫霍斷層”。再下面一層是地幔,也是由堅(jiān)硬巖石組成。在地下2900公里處,根據(jù)地震波的突然變化,確定地心是由液態(tài)存在的物質(zhì)組成。據(jù)推測地心是由液體金屬組成,其中含90%的鐵和10%的鎳,但也有一種觀點(diǎn)認(rèn)為是由氧或硫化物組成的,這還是一個(gè)待解之謎。
人們曾為尋找鉆石和金礦,曾試著不斷地往地下深處挖掘,但越往下挖,溫度就越來越高,一直高得讓人無法忍受。越往下,越深處,溫度就越高。根據(jù)越往地球深處走,溫度升高速度率越大的現(xiàn)象,據(jù)估測,地心溫度大概有6800℃左右。
我們居住的地球,自誕生以來,已有46億年的歷史了。在這漫長的歲月中,地球不斷發(fā)展變化,逐步形成了今天的地球模樣。
地球生命史也長達(dá)38億年,人類則有二、三百萬年的歷史。如果把地球46億年的演化史比作24小時(shí)的話,人類的出現(xiàn)則只有半分鐘,這時(shí),我們會(huì)看到一幅十分奇異的演變圖景。
在一晝夜的最初子夜時(shí)分,地球形成。
12小時(shí)以后,中午,在古老的大洋底部最原始的細(xì)胞開始蠕動(dòng)。
16時(shí)48分,原始的細(xì)胞體發(fā)育成軟體動(dòng)物、海綿動(dòng)物和藻類,然后,出現(xiàn)了魚類。
21時(shí)36分,恐龍王朝到來。
23時(shí)20分,鱗甲目動(dòng)物全部絕跡,地球是哺乳動(dòng)物的天下。
只是到了23時(shí)59分30秒,才出現(xiàn)最早的猿人。
人類從原始蒙昧進(jìn)入現(xiàn)代,在這一晝夜中只有1/4秒。
自然界在極漫長的時(shí)期逐漸發(fā)展起來,人類在其過程中只占了短暫的一瞬間,我們對地球的了解是極其有限的。
事實(shí)上,地球是既古老又新鮮的。我們對他既熟悉又陌生。
地球的自轉(zhuǎn)速度不均勻。在過去相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi),幾乎沒有人懷疑地球自轉(zhuǎn)是否均勻。然而沒想到,地球長期以來,都在“欺騙”著人們。石英鐘走時(shí)非常準(zhǔn)確,大約在3萬年內(nèi)誤差不超過1秒。
不料,德國的天文學(xué)家首先發(fā)現(xiàn),后來各大天文臺(tái)都發(fā)覺,石英鐘在秋天忽然慢了下來,到春天,又突然快起來。是石英鐘出現(xiàn)了毛病嗎?不會(huì)!天文學(xué)家從另一方面去懷疑,是不是地球在“調(diào)皮”呢?后來真相大白——地球自轉(zhuǎn)速度因季節(jié)不同而有所變化,8月和9月自轉(zhuǎn)速度最快,3月和4月自轉(zhuǎn)速度最慢,以致石英鐘秋天走得慢,春天走得快!后來,科學(xué)家進(jìn)一步測量到地球不僅在一年之內(nèi)自轉(zhuǎn)速度不均勻,而且各年之間的自轉(zhuǎn)速度也有差異。近300年的記錄表明,地球自轉(zhuǎn)速度最快是在1870年,最慢的是1903年。而且,每過幾十年,地球還會(huì)來一個(gè)“跳動(dòng)”,有幾年轉(zhuǎn)得快,有幾年轉(zhuǎn)得慢。
地球?yàn)槭裁磿?huì)產(chǎn)生這種復(fù)雜變化呢?有人認(rèn)為,這與兩極冰川有關(guān)。
地球上的冰川主要分布在南極洲和北極附近的格陵蘭,南極冰川又是格陵蘭的8倍。研究表明,南極洲的冰層的厚度,從1870年~1909年,減少了近25米,到1935年又增加了15米,此后又開始減少,冰層不斷減少—增加—減少的變化周期,與各年自轉(zhuǎn)速度的變化是相互吻合的。因?yàn)榈乇肀鶎幼兓瑫?huì)使海水水位升降不同,地球質(zhì)量的分布也有了變化,地球失去平衡,從而影響到地球自轉(zhuǎn)速度的變化。這使地球表現(xiàn)得像一個(gè)溜冰運(yùn)動(dòng)員,每當(dāng)他的手臂收緊時(shí),變作高速旋轉(zhuǎn)。而當(dāng)他手臂重新伸展開時(shí),旋轉(zhuǎn)速度立即變慢。地球像宇宙中的陀螺一樣時(shí)快時(shí)慢地轉(zhuǎn)動(dòng)著。也有人認(rèn)為是季節(jié)風(fēng)阻礙了地球均勻運(yùn)動(dòng),經(jīng)計(jì)算表明,每年冬天從海洋吹到大陸上,夏天又從大陸流回海洋的空氣,重量大得驚人,它們也使地球的質(zhì)量分布隨季節(jié)有了微小變化,這樣,地球的重心起變化,結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)速度也就時(shí)快時(shí)慢了。兩種解釋似乎都有道理,科學(xué)家也仍在探索中。不過地球自轉(zhuǎn)還有一種長期變慢的過程,普遍地認(rèn)為是與月球有關(guān),這一點(diǎn)沒什么分歧。
在最近2000年來,每過100年,一晝夜就要加長0.001秒,我們絲毫察覺不到,但日積月累,那將是很可觀的。因?yàn)樗莻€(gè)一如既往的過程。這個(gè)原因在今天已很清楚,是月球?qū)Φ厍虻某毕饔檬沟厍蜃赞D(zhuǎn)逐漸變慢了。
地球上潮漲潮落,引起潮汐的主要是月球。月球引力對正月下的地方最大,此地的海水上升產(chǎn)生高潮;背對月球的那個(gè)地方受到月球引力最小,海水后退,朝著背離月球的方向鼓出去,也出現(xiàn)高潮。由于地球不停地由西向東自轉(zhuǎn)著,但人們感覺不到地球自轉(zhuǎn),只覺得潮峰自東向西繞地球傳播。潮峰的傳播方向正好與地球自轉(zhuǎn)方向相反,潮流對地球自轉(zhuǎn)來說就是一種阻力,潮水與海底摩擦,與海岸碰撞、摩擦,地球的自轉(zhuǎn)就會(huì)不自在起來,結(jié)果,地球一天的時(shí)間越來越長。大約再過50至100億年后,地球上一天和現(xiàn)在一月將差不多少??峙氯祟愂鞘懿涣说模贿^這一切都是遙遠(yuǎn)的事。
地球的體積在膨脹。過去一直認(rèn)為,地球的體積是1100億立方公里??茖W(xué)家最新研究表明,地球?qū)嶋H體積要比這個(gè)數(shù)字大,因?yàn)榈厍蛟诓粩嗟嘏蛎?。地質(zhì)學(xué)家在收集大西洋中脊東西兩側(cè)的大量資料時(shí),看到了令人吃驚的一幕:大洋的底面在不斷擴(kuò)大!由于海底火山不斷涌出熔巖形成新的地殼,海脊西側(cè)的舊地殼便被向外推移過去,大西洋的東側(cè)海底正在向東移動(dòng),西側(cè)海底在向西移動(dòng)——大洋底部在擴(kuò)張!海底擴(kuò)張,導(dǎo)致1910年魏格納提出大陸漂移理論。他提出,所有大陸在很久以前都一度全部合而為一成超大陸,以后超大陸逐漸破裂,分離形成了北美大陸、格陵蘭大陸和歐亞大陸大部分,以及南美大陸、非洲大陸、南極大陸和澳洲大陸?,F(xiàn)在的大陸僅是我們地球外層幾個(gè)巨大板塊的最上面部分,板塊的邊界都是有著劇烈地質(zhì)活動(dòng)的地區(qū)?;鹕健⒌卣痤l頻發(fā)生,熔巖在這里從地球深處涌上來形成新地殼。
兩板塊碰撞,那里便聳起高大的山脈,同時(shí)有強(qiáng)烈地震發(fā)生。由于海底擴(kuò)張,影響地球內(nèi)部的物質(zhì)組成,地心的密度逐漸變小,而地球的體積愈來愈大。由于體積的增大,使它自轉(zhuǎn)的速度也降低了。美國科學(xué)家威爾斯分析許多珊瑚蟲化石,從這種生理堅(jiān)硬甲殼上的年輪和生長線得知,在3.7億年前,地球上的一年等于395天,而現(xiàn)在只有365天。據(jù)此推論,在二億年前,恐龍統(tǒng)治著整個(gè)世界,當(dāng)時(shí)一年有385天,當(dāng)時(shí)一天僅為23小時(shí)。當(dāng)?shù)谝慌参镫x開水向陸地生根時(shí),距今約4億年,那時(shí)一年有405天,一天只有21.5小時(shí)。在原始海洋擁有豐富的無脊椎動(dòng)物,開始誕生有保護(hù)骨骼的脊椎動(dòng)物時(shí),是距今6億年前的事,那時(shí),一年不少于425天,一天長僅為20小時(shí)。
這應(yīng)該又是地球每天時(shí)間變長的一個(gè)解釋了,相信不久的將來,地球自轉(zhuǎn)的秘密會(huì)全部揭開。
不僅地球表面的氣溫在明顯升高,而且地核的溫度也在大幅度上升。
美國科學(xué)家通過金剛石和鉆槍模擬地核壓力的實(shí)驗(yàn),得出:地核溫度為6880℃,不僅較以前人們認(rèn)為的2700℃~3700℃要高幾千度,而且比太陽表面的6000℃還要高。同時(shí),經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,大陸漂移的動(dòng)力熱源也來自地核,而不是以前認(rèn)為的地核上面的地幔。這給科學(xué)家研究地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律提供了新線索。
地球是個(gè)固體星球,從地球表面往里面看,首先最外面是海洋下7.2公里,陸地上40公里的地殼。地殼下面是地幔,厚度約為2865公里,地幔下是地核——2270公里的熔融狀態(tài)的外核和直徑大約為2400公里的內(nèi)核,內(nèi)核的壓力驚人,所以溫度雖高,仍然是固態(tài)。
新計(jì)算出的地核溫度,讓我們意識到地幔和地核之間就像有一個(gè)壓力鍋,絕大部分地核熱量不能釋放出來,但少量熱氣可以溢出通道,使地幔慢慢沸騰,整個(gè)地幔都在對流。
全球變暖已是無可辯駁的事實(shí)。全球變暖,指的是因二氧化碳等溫室氣體的排放,使全球氣溫升高的現(xiàn)象,如果在地表或接近地表的地方測定溫度,某一地區(qū)總是乍冷乍暖的,個(gè)別地方似乎不是在變暖,而是在變冷。氣象部門預(yù)測如果大氣中CO2按現(xiàn)在的速度增加下去,50年后,地面平均溫度將升高1.2℃,70年后,將升高1.6℃。
氣候變暖的危險(xiǎn)性很大。變暖的直接后果是海平面上升,而全世界有2/3的人口和60%以上的城市分布在沿海,我國沿海面積就占全國面積的15%。因此,對沿海區(qū)海岸線長的國家,海平面上升威脅很大,沿海城市被淹沒,數(shù)百萬人將淪落為“環(huán)境難民”,災(zāi)害也將上升,暴風(fēng)雨、土壤鹽漬化、海產(chǎn)量下降,洪澇災(zāi)害頻率增加。氣候變暖還會(huì)改變植物、細(xì)菌、病毒的分布及生命周期,疾病的傳播范圍更大,病毒更具危險(xiǎn)性。人類的生活生命也將受到影響,如夏季高溫是老年人死亡率升高的一大原因。
以上,我們看到的是地球長期變化的幾種情況。
在一年中,地球的面貌有怎樣改觀呢?
地球每年從太陽那里得到6×10^27千瓦小時(shí)的能量。
地球內(nèi)部每年發(fā)生地震10萬次,但人們僅僅能感覺到3000~4000次,僅占3%。
地球每年由火山噴發(fā)形成的火山灰有6.6億立方米。
地球上每年降雨量51萬立方公里,這也是每年蒸發(fā)掉的水量。
地球上每年發(fā)生31.5萬次閃電,每次閃電都可把空氣中的氮轉(zhuǎn)化成氮肥。
地球上每年釋放二氧化碳達(dá)220億噸,它產(chǎn)生溫室效應(yīng),地球在升溫。
地球上每年熱帶雨林面積減少1700萬公頃,約占雨林總面積的0.9%。
地球上每年約有100多種生物滅絕。
地球上每年有700萬公頃土地變成沙漠。
地球上每年有160億立方米泥沙被河流沖進(jìn)大海。
……
我們的地球是個(gè)處在不斷變動(dòng)中,又極富生氣的星球。地球是唯一適合于人類生存的星球。我們不能不對地球的環(huán)境倍加愛護(hù),還地球一片藍(lán)色的天空,綠色的大地。讓地球成為21世紀(jì)生命真正的樂園。