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太陽系九大行星之一。地球在太陽系中并不居顯著的地位，而太陽也不過是一顆普通的恒星。但由于人類定居和生活在地球上，因此對(duì)它不得不尋求深入的了解。
行星地球 按離太陽由近及遠(yuǎn)的順序，地球是第3個(gè)行星，它與太陽的平均距離是1.496億千米，這個(gè)距離叫做一個(gè)天文單位（A）。地球的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形，其軌道長(zhǎng)半徑為149597870千米，軌道偏心率為0.0167，公轉(zhuǎn)軌道運(yùn)動(dòng)的平 均速度是29.79千米／秒。
地球的赤道半徑約為6378 千米，極半徑約為6357千米，二者相差約21千米。地球的平均半徑約為6371千米。地球的平均密度為5.517克／厘米。地球的尺度和其他參量見表。
形狀和大小 中國(guó)古代對(duì)天地的認(rèn)識(shí)有所謂渾天說。東漢張衡在《渾天儀圖注》里寫道：“天體圓如彈丸，地如雞中黃……天之包地猶殼之裹黃。”地球是圓的這個(gè)概念在遠(yuǎn)古就已模糊地存在了。723年唐玄宗派一行和南宮說等人，在今河南省選定同一條子午線上的13個(gè)地點(diǎn)，測(cè)量夏至的日影長(zhǎng)度和北極的高度，得到子午線一度之長(zhǎng)為351里80步( 唐代的度和長(zhǎng)度單位)。折合現(xiàn)代的尺度就是緯度一度長(zhǎng)132.3千米，相當(dāng)于地球半徑為7600千米 ，比現(xiàn)代的數(shù)值約大20％。這是地球尺度最早的估計(jì)(埃及人的測(cè)量更早一些，但觀測(cè)點(diǎn)不在同一 子午線上，而且長(zhǎng)度單位核算標(biāo)準(zhǔn)不詳，精度無從估計(jì)）。
精確的地形測(cè)量只是到了牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后才有可能，而地球形狀的概念也逐漸明確。地球并非是很規(guī)則的正球體。它的表面可以用一個(gè)扁率不大的旋轉(zhuǎn)橢球面來極好地逼近。扁率e為橢球長(zhǎng)短軸之差與長(zhǎng)軸之比，是表示地球形狀的一個(gè)重要參量。經(jīng)過多年的幾何測(cè)量、天文測(cè)量以至人造地球衛(wèi)星測(cè)量，它的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到很高的精度。這個(gè)橢球面不是真正的地球表面，而是對(duì)地面的一個(gè)更好的科學(xué)概括，用來作為全球各地大地測(cè)量的共同標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫做參考橢球面。按照這個(gè)參考橢球面，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。在參考橢球面上重力勢(shì)能是相等的，所以在它上面各點(diǎn)的重力加速度是可以計(jì)算的，公式如下：

http://info.yqie.com/D/images/0939-b01.jpg



自轉(zhuǎn) 由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定性，人類生活歷來都利用它作為計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單地說，地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一年，地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一日。然而由于地球外部和內(nèi)部的原因，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是很復(fù)雜的。地球自轉(zhuǎn)的復(fù)雜性表現(xiàn)在自轉(zhuǎn)軸方向的變化和自轉(zhuǎn)速率即日長(zhǎng)的變化。
自轉(zhuǎn)軸方向的變化中，最主要的是自轉(zhuǎn)軸在空間繞黃道軸緩慢旋進(jìn)，造成春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.256〃的歲差。這是日、月對(duì)地球赤道突出部分吸引的結(jié)果。其次是地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本身的位置變化，造成了地面各點(diǎn)的緯度變化。這種變化主要有兩種成分 ：一種以一年為周期，振幅約為0.09〃，是大氣和海水等季節(jié)性變化所引起的，是一種強(qiáng)迫振動(dòng)；另一種成分以14個(gè)月為周期，振幅約為0.15〃，是地球內(nèi)部變化所引起的，叫做張德勒擺動(dòng)，是一種自由振動(dòng)。此外還有一些較小的自由振動(dòng)。
轉(zhuǎn)速的變化造成日長(zhǎng)的變化。主要有3類：長(zhǎng)期變化是減速的，使日長(zhǎng)每百年增加1～2毫秒，是潮汐摩擦的結(jié)果；季節(jié)性變化最大可使日長(zhǎng)變化0.6毫秒，是氣象因素引起的；不規(guī)則的短期變化，最大可使日長(zhǎng)變化4毫秒，是地球內(nèi)部變化的結(jié)果。
表面形態(tài)和地殼運(yùn)動(dòng) 地球的表面形態(tài)是極復(fù)雜的，有綿亙的高山，有廣袤的海盆，還有各種尺度的構(gòu)造。
地表的各種形態(tài)主要不是外力造成的，它們來源于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)的起因至少有以下幾種設(shè)想：①地球的收縮或膨脹。許多地學(xué)家認(rèn)為地球一直在冷卻收縮，因而造成巨大的地層褶皺和斷裂。然而觀測(cè)表明，地面流出去的熱量和地球內(nèi)部因放射性物質(zhì)的衰變而生出的熱量是同量級(jí)的。也有人提出地球在膨脹的論據(jù)。這個(gè)問題現(xiàn)在尚無定論。②地殼均衡。在地殼以下的某一定深度，單位面積上的載荷有一種傾向于均等的趨勢(shì)。地面上的巨大高差為地下深部橫向物質(zhì)流動(dòng)所調(diào)節(jié)。③板塊大地構(gòu)造假說——地球最上層約八、九十千米厚的巖石層是由幾塊巨大的板塊組成的。這些板塊相互作用和相對(duì)運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生地面上一切大地構(gòu)造現(xiàn)象。板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自何處，現(xiàn)在還不清楚，但不少人認(rèn)為地球內(nèi)部物質(zhì)的對(duì)流起了決定性的作用。



電磁性質(zhì) 地磁場(chǎng)并不指向正南。11世紀(jì)中國(guó)的《夢(mèng)溪筆談》就有記載。地磁偏角隨地而異。真正地磁場(chǎng)的形態(tài)是很復(fù)雜的。它有顯著的時(shí)間變化，最大的變化幅度可達(dá)到總地磁場(chǎng)的千分之幾或更高。變化可分為長(zhǎng)期的和短期的。長(zhǎng)期變化來源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)；短期變化來源于電離層的潮汐運(yùn)動(dòng)和太陽活動(dòng)的變化。在地磁場(chǎng)中，用統(tǒng)計(jì)平均或其他方法將短期變化消去后就得到所謂基本地磁場(chǎng)。用球諧分析的方法可以證明基本地磁場(chǎng)有99％以上來源于地下，而相當(dāng)于一階球諧函數(shù)部分約占80％，這部分相當(dāng)于一個(gè)偶極場(chǎng)，它的北極坐標(biāo)是北緯78.5°，西經(jīng)69.0°。短期變化分為平靜變化和干擾變化兩大類。平靜變化是經(jīng)常出現(xiàn)的，比較有規(guī)律并有一定的周期，變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)幾十納特；干擾變化有時(shí)是全球性的，最大幅度可達(dá)幾千納特，叫做磁暴。
基本磁場(chǎng)也不是完全固定的，磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖像每年向西漂移0.2°～0.3°，叫做西向漂移。這就指出地磁場(chǎng)的產(chǎn)生可能是地球內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)的結(jié)果?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為地球核主要是鐵鎳組成的（還包含少量的輕元素）導(dǎo)電流體，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)便產(chǎn)生電流。這種電磁流體的耦合產(chǎn)生一種自激發(fā)電機(jī)的作用，因而產(chǎn)生了地磁場(chǎng)。這是當(dāng)前比較最為人接受的地磁場(chǎng)成因的假說。
當(dāng)巖漿在地磁場(chǎng)中降溫而凝固成巖石時(shí)，便受到地磁場(chǎng)磁化而保留少許的永久磁性，稱為熱剩磁。大多數(shù)巖漿巖都帶有磁性，其方向和成巖時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致。由相同時(shí)代的不同巖石標(biāo)本可以確定成巖時(shí)地球磁極的位置。但由不同地質(zhì)時(shí)代的巖石標(biāo)本所確定的地磁極位置卻是不同的。這就給大陸漂移的假說提供了一個(gè)有力的證據(jù)。人們還發(fā)現(xiàn)，在某些地質(zhì)時(shí)代成巖的巖石，磁化方向恰好和現(xiàn)代的地磁場(chǎng)方向相反。這是由于地球在形成之后，地磁場(chǎng)曾多次自己反向的結(jié)果。按照自激發(fā)電機(jī)地磁場(chǎng)成因假說，這種反向是可以理解的。地磁場(chǎng)的短期變化可以感應(yīng)地下電流，而地下電流又引起地面的感應(yīng)磁場(chǎng)。地下電流同地下物質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān)，因而可由此估計(jì)地球內(nèi)部的電導(dǎo)率分布。然而計(jì)算是復(fù)雜的，而且解答不單一?，F(xiàn)在所能取得的一致意見是電導(dǎo)率隨深度而增加，在60～100千米深度附近增加很快。在400～700千米的深處，電導(dǎo)率又有明顯的變化，此處相當(dāng)于地幔中的過渡層（又叫C層）。
溫度和能源 地面從太陽接受的輻射能量每年約有10焦耳，但絕大部分又向空間輻射回去，只有極小一部分穿入地下很淺的地方。淺層的地下溫度梯度約為每增加30米，溫度升高1℃ ，但各地的差別很大。由溫度梯度和巖石的熱導(dǎo)率可以計(jì)算熱流。由地面向外流出的熱量，全球平均值約為6.27微焦耳／厘米秒，由地面流出的總熱能約為10.032×1020焦耳／年。
地球內(nèi)部的一部分能源來自巖石所含的放射性元素鈾、釷、鉀。它們?cè)趲r石中的含量近年來總在不斷地修正，有人估計(jì)地球現(xiàn)在每年由長(zhǎng)壽命的放射性元素所釋放的能量約為9.614×1020焦耳，與地面熱流很相近，不過這種估計(jì)是極其粗略的，含有許多未知因素。另一種能源是地球形成時(shí)的引力勢(shì)能，假定地球是由太陽系中的彌漫物質(zhì)積聚而成的。這部分能量估計(jì)有25×1032焦耳，但在積聚過程中有一大部分能量消失在地球以外的空間，有一小部分，約為1×1032焦耳，由于地球的絕熱壓縮而積蓄為地球物質(zhì)的彈性能。假設(shè)地球形成時(shí)最初是相當(dāng)均勻的，以后才演變成為現(xiàn)在的層狀結(jié)構(gòu)，這樣就會(huì)釋放出一部分引力勢(shì)能，估計(jì)約為2×1030焦耳。這將導(dǎo)致地球的加溫。地球是越轉(zhuǎn)越慢的。地球自形成以來，旋轉(zhuǎn)能的消失估計(jì)大約有1.5×1031焦耳，還有火山噴發(fā)和地震釋放的能量，但其數(shù)量級(jí)都要小得多。
地面附近的溫度梯度不能外推到幾十千米深度以下。地下深處的傳熱機(jī)制是極其復(fù)雜的，由熱傳導(dǎo)的理論去估計(jì)地球內(nèi)部的溫度分布，常得不到可信的結(jié)果。但根據(jù)其他地球物理現(xiàn)象的考慮，地球內(nèi)部某些特定深度的溫度是可以估計(jì)的。結(jié)果如下：①在100千米的深度，溫度接近該處巖石的熔點(diǎn)，約為1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，巖石發(fā)生相變，溫度各約在1500℃和1900℃；③ 在核幔邊界，溫度在鐵的熔點(diǎn)之上，但在地幔物質(zhì)的熔點(diǎn)之下，約為3700℃；④在外核與內(nèi)核邊界，深度為5100千米，溫度約為4300℃，地球中心的溫度，估計(jì)與此相差不多。
內(nèi)部結(jié)構(gòu) 地球的分層結(jié)構(gòu)基本上是按地震波（P和S）的傳播速度劃分的。地球上層有顯著的橫向不均勻性：大陸地殼和海洋地殼的厚度大不相同，海水只覆蓋著2／3的地面。
地震時(shí)，震源輻射出兩種地震波，縱波P和橫波S。它們各以不同的速度向四圍傳播經(jīng)過不同的時(shí)間到達(dá)地面上不同的地點(diǎn)。若在地面上記錄到P和S的傳播時(shí)間隨震中距離的變化，就可以推算地下不同深度地震波的傳播速度υp和υs。
地球內(nèi)部的分層就是由地震波速度分布定義的，在海水之下，地球最上層叫做地殼，厚約幾十千米。地殼以下直對(duì)地核，這部分統(tǒng)稱為地幔。地幔內(nèi)部又有許多層次。地殼與地幔的邊界是一個(gè)明顯的間斷面，稱為M界面或莫霍界面。界面以下約到會(huì)80千米的深度，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度明顯降低，直到約220千米深度才又回升。這部分叫低速帶。以下直到2891千米深度叫做下地幔。核幔邊界是一個(gè)極明顯的間斷面。進(jìn)入地核，S波消失，所以地球外核是液體。到了5149.5千米的深度，S波又出現(xiàn)，便進(jìn)入了地球內(nèi)核。
由地球的速度和密度的分布可以計(jì)算出地球內(nèi)部的兩個(gè)彈性常數(shù)、壓力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的變化很小，只是過了核幔邊界才向地心遞減至零。在核幔邊界處的壓力為1.36兆巴，在地心處為3.64兆巴。
內(nèi)部物質(zhì)組成 地震波的速度和密度分布對(duì)于地球內(nèi)部的物質(zhì)組成是一個(gè)限制條件。地球核有約90%是由鐵鎳合金組成的，但還含有約法三章10%的較輕物質(zhì)；可能是硫或氧。關(guān)于地幔的礦物組成，現(xiàn)在還存在分歧意見。地殼中的巖石礦物是由地幔物質(zhì)分異而成的。火山活動(dòng)和地幔物質(zhì)的噴發(fā)表明地幔的主要礦物是橄欖巖。地震波速度的數(shù)據(jù)表明在內(nèi)400、500、和諧500千米的深度，波速的梯度很大 。這可解釋為礦物相變的結(jié)果。在內(nèi)400千米的深處，橄欖石相變?yōu)榧饩慕Y(jié)構(gòu)，而輝石則熔入石榴石。在家500千米的深度，輝石也分解為尖晶石和超石英的結(jié)構(gòu)。在先650千米深度下，這些礦物都為鈣鈦礦和氧化物結(jié)構(gòu)。在下地幔最下的200千米中，物質(zhì)密度有顯著增加。這個(gè)區(qū)域有無鐵元素的富集還是一個(gè)有爭(zhēng)論的問題。
起源和演化 地球的起源和演化問題實(shí)際上也就是太陽系的起源和演化問題。早期的假說主要分兩大派：以康德和拉普拉斯為代表的漸變派和以G.L.L.布豐為代表的災(zāi)變派。漸變派認(rèn)為太陽系是由高溫的旋轉(zhuǎn)氣體逐漸冷卻而成的；災(zāi)變派主張?zhí)栂凳怯纱思氨?個(gè)或3個(gè)恒星發(fā)生碰撞或近距離吸引而產(chǎn)生的。早期的假說主要企圖解釋一些天文事實(shí)，如行星軌道的規(guī)律性，內(nèi)行星和外行星的區(qū)別。太陽系中角動(dòng)量的分布等。在全面解釋上述觀測(cè)事實(shí)時(shí)，兩派都遇到不可克服的因難。
從20世紀(jì)40年代中期起，人們逐漸傾向于太陽系起源于低溫的固體塵埃的觀點(diǎn)。較早的倡議者有魏茨澤克、施米特和尤里。他們認(rèn)為行星不是由高溫氣體凝固而成，而是由溫度不高的固體塵物質(zhì)
太陽系九大行星之一。地球在太陽系中并不居顯著的地位，而太陽也不過是一顆普通的恒星。但由于人類定居和生活在地球上，因此對(duì)它不得不尋求深入的了解。
行星地球 按離太陽由近及遠(yuǎn)的順序，地球是第3個(gè)行星，它與太陽的平均距離是1.496億千米，這個(gè)距離叫做一個(gè)天文單位（A）。地球的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形，其軌道長(zhǎng)半徑為149597870千米，軌道偏心率為0.0167，公轉(zhuǎn)軌道運(yùn)動(dòng)的平 均速度是29.79千米／秒。
地球的赤道半徑約為6378 千米，極半徑約為6357千米，二者相差約21千米。地球的平均半徑約為6371千米。地球的平均密度為5.517克／厘米。地球的尺度和其他參量見表。
形狀和大小 中國(guó)古代對(duì)天地的認(rèn)識(shí)有所謂渾天說。東漢張衡在《渾天儀圖注》里寫道：“天體圓如彈丸，地如雞中黃……天之包地猶殼之裹黃。”地球是圓的這個(gè)概念在遠(yuǎn)古就已模糊地存在了。723年唐玄宗派一行和南宮說等人，在今河南省選定同一條子午線上的13個(gè)地點(diǎn)，測(cè)量夏至的日影長(zhǎng)度和北極的高度，得到子午線一度之長(zhǎng)為351里80步( 唐代的度和長(zhǎng)度單位)。折合現(xiàn)代的尺度就是緯度一度長(zhǎng)132.3千米，相當(dāng)于地球半徑為7600千米 ，比現(xiàn)代的數(shù)值約大20％。這是地球尺度最早的估計(jì)(埃及人的測(cè)量更早一些，但觀測(cè)點(diǎn)不在同一 子午線上，而且長(zhǎng)度單位核算標(biāo)準(zhǔn)不詳，精度無從估計(jì)）。
精確的地形測(cè)量只是到了牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后才有可能，而地球形狀的概念也逐漸明確。地球并非是很規(guī)則的正球體。它的表面可以用一個(gè)扁率不大的旋轉(zhuǎn)橢球面來極好地逼近。扁率e為橢球長(zhǎng)短軸之差與長(zhǎng)軸之比，是表示地球形狀的一個(gè)重要參量。經(jīng)過多年的幾何測(cè)量、天文測(cè)量以至人造地球衛(wèi)星測(cè)量，它的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到很高的精度。這個(gè)橢球面不是真正的地球表面，而是對(duì)地面的一個(gè)更好的科學(xué)概括，用來作為全球各地大地測(cè)量的共同標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫做參考橢球面。按照這個(gè)參考橢球面，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。在參考橢球面上重力勢(shì)能是相等的，所以在它上面各點(diǎn)的重力加速度是可以計(jì)算的，公式如下：

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自轉(zhuǎn) 由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定性，人類生活歷來都利用它作為計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單地說，地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一年，地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一日。然而由于地球外部和內(nèi)部的原因，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是很復(fù)雜的。地球自轉(zhuǎn)的復(fù)雜性表現(xiàn)在自轉(zhuǎn)軸方向的變化和自轉(zhuǎn)速率即日長(zhǎng)的變化。
自轉(zhuǎn)軸方向的變化中，最主要的是自轉(zhuǎn)軸在空間繞黃道軸緩慢旋進(jìn)，造成春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.256〃的歲差。這是日、月對(duì)地球赤道突出部分吸引的結(jié)果。其次是地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本身的位置變化，造成了地面各點(diǎn)的緯度變化。這種變化主要有兩種成分 ：一種以一年為周期，振幅約為0.09〃，是大氣和海水等季節(jié)性變化所引起的，是一種強(qiáng)迫振動(dòng)；另一種成分以14個(gè)月為周期，振幅約為0.15〃，是地球內(nèi)部變化所引起的，叫做張德勒擺動(dòng)，是一種自由振動(dòng)。此外還有一些較小的自由振動(dòng)。
轉(zhuǎn)速的變化造成日長(zhǎng)的變化。主要有3類：長(zhǎng)期變化是減速的，使日長(zhǎng)每百年增加1～2毫秒，是潮汐摩擦的結(jié)果；季節(jié)性變化最大可使日長(zhǎng)變化0.6毫秒，是氣象因素引起的；不規(guī)則的短期變化，最大可使日長(zhǎng)變化4毫秒，是地球內(nèi)部變化的結(jié)果。
表面形態(tài)和地殼運(yùn)動(dòng) 地球的表面形態(tài)是極復(fù)雜的，有綿亙的高山，有廣袤的海盆，還有各種尺度的構(gòu)造。
地表的各種形態(tài)主要不是外力造成的，它們來源于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)的起因至少有以下幾種設(shè)想：①地球的收縮或膨脹。許多地學(xué)家認(rèn)為地球一直在冷卻收縮，因而造成巨大的地層褶皺和斷裂。然而觀測(cè)表明，地面流出去的熱量和地球內(nèi)部因放射性物質(zhì)的衰變而生出的熱量是同量級(jí)的。也有人提出地球在膨脹的論據(jù)。這個(gè)問題現(xiàn)在尚無定論。②地殼均衡。在地殼以下的某一定深度，單位面積上的載荷有一種傾向于均等的趨勢(shì)。地面上的巨大高差為地下深部橫向物質(zhì)流動(dòng)所調(diào)節(jié)。③板塊大地構(gòu)造假說——地球最上層約八、九十千米厚的巖石層是由幾塊巨大的板塊組成的。這些板塊相互作用和相對(duì)運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生地面上一切大地構(gòu)造現(xiàn)象。板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自何處，現(xiàn)在還不清楚，但不少人認(rèn)為地球內(nèi)部物質(zhì)的對(duì)流起了決定性的作用。



電磁性質(zhì) 地磁場(chǎng)并不指向正南。11世紀(jì)中國(guó)的《夢(mèng)溪筆談》就有記載。地磁偏角隨地而異。真正地磁場(chǎng)的形態(tài)是很復(fù)雜的。它有顯著的時(shí)間變化，最大的變化幅度可達(dá)到總地磁場(chǎng)的千分之幾或更高。變化可分為長(zhǎng)期的和短期的。長(zhǎng)期變化來源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)；短期變化來源于電離層的潮汐運(yùn)動(dòng)和太陽活動(dòng)的變化。在地磁場(chǎng)中，用統(tǒng)計(jì)平均或其他方法將短期變化消去后就得到所謂基本地磁場(chǎng)。用球諧分析的方法可以證明基本地磁場(chǎng)有99％以上來源于地下，而相當(dāng)于一階球諧函數(shù)部分約占80％，這部分相當(dāng)于一個(gè)偶極場(chǎng)，它的北極坐標(biāo)是北緯78.5°，西經(jīng)69.0°。短期變化分為平靜變化和干擾變化兩大類。平靜變化是經(jīng)常出現(xiàn)的，比較有規(guī)律并有一定的周期，變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)幾十納特；干擾變化有時(shí)是全球性的，最大幅度可達(dá)幾千納特，叫做磁暴。
基本磁場(chǎng)也不是完全固定的，磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖像每年向西漂移0.2°～0.3°，叫做西向漂移。這就指出地磁場(chǎng)的產(chǎn)生可能是地球內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)的結(jié)果。現(xiàn)在普遍認(rèn)為地球核主要是鐵鎳組成的（還包含少量的輕元素）導(dǎo)電流體，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)便產(chǎn)生電流。這種電磁流體的耦合產(chǎn)生一種自激發(fā)電機(jī)的作用，因而產(chǎn)生了地磁場(chǎng)。這是當(dāng)前比較最為人接受的地磁場(chǎng)成因的假說。
當(dāng)巖漿在地磁場(chǎng)中降溫而凝固成巖石時(shí)，便受到地磁場(chǎng)磁化而保留少許的永久磁性，稱為熱剩磁。大多數(shù)巖漿巖都帶有磁性，其方向和成巖時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致。由相同時(shí)代的不同巖石標(biāo)本可以確定成巖時(shí)地球磁極的位置。但由不同地質(zhì)時(shí)代的巖石標(biāo)本所確定的地磁極位置卻是不同的。這就給大陸漂移的假說提供了一個(gè)有力的證據(jù)。人們還發(fā)現(xiàn)，在某些地質(zhì)時(shí)代成巖的巖石，磁化方向恰好和現(xiàn)代的地磁場(chǎng)方向相反。這是由于地球在形成之后，地磁場(chǎng)曾多次自己反向的結(jié)果。按照自激發(fā)電機(jī)地磁場(chǎng)成因假說，這種反向是可以理解的。地磁場(chǎng)的短期變化可以感應(yīng)地下電流，而地下電流又引起地面的感應(yīng)磁場(chǎng)。地下電流同地下物質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān)，因而可由此估計(jì)地球內(nèi)部的電導(dǎo)率分布。然而計(jì)算是復(fù)雜的，而且解答不單一?，F(xiàn)在所能取得的一致意見是電導(dǎo)率隨深度而增加，在60～100千米深度附近增加很快。在400～700千米的深處，電導(dǎo)率又有明顯的變化，此處相當(dāng)于地幔中的過渡層（又叫C層）。
溫度和能源 地面從太陽接受的輻射能量每年約有10焦耳，但絕大部分又向空間輻射回去，只有極小一部分穿入地下很淺的地方。淺層的地下溫度梯度約為每增加30米，溫度升高1℃ ，但各地的差別很大。由溫度梯度和巖石的熱導(dǎo)率可以計(jì)算熱流。由地面向外流出的熱量，全球平均值約為6.27微焦耳／厘米秒，由地面流出的總熱能約為10.032×1020焦耳／年。
地球內(nèi)部的一部分能源來自巖石所含的放射性元素鈾、釷、鉀。它們?cè)趲r石中的含量近年來總在不斷地修正，有人估計(jì)地球現(xiàn)在每年由長(zhǎng)壽命的放射性元素所釋放的能量約為9.614×1020焦耳，與地面熱流很相近，不過這種估計(jì)是極其粗略的，含有許多未知因素。另一種能源是地球形成時(shí)的引力勢(shì)能，假定地球是由太陽系中的彌漫物質(zhì)積聚而成的。這部分能量估計(jì)有25×1032焦耳，但在積聚過程中有一大部分能量消失在地球以外的空間，有一小部分，約為1×1032焦耳，由于地球的絕熱壓縮而積蓄為地球物質(zhì)的彈性能。假設(shè)地球形成時(shí)最初是相當(dāng)均勻的，以后才演變成為現(xiàn)在的層狀結(jié)構(gòu)，這樣就會(huì)釋放出一部分引力勢(shì)能，估計(jì)約為2×1030焦耳。這將導(dǎo)致地球的加溫。地球是越轉(zhuǎn)越慢的。地球自形成以來，旋轉(zhuǎn)能的消失估計(jì)大約有1.5×1031焦耳，還有火山噴發(fā)和地震釋放的能量，但其數(shù)量級(jí)都要小得多。
地面附近的溫度梯度不能外推到幾十千米深度以下。地下深處的傳熱機(jī)制是極其復(fù)雜的，由熱傳導(dǎo)的理論去估計(jì)地球內(nèi)部的溫度分布，常得不到可信的結(jié)果。但根據(jù)其他地球物理現(xiàn)象的考慮，地球內(nèi)部某些特定深度的溫度是可以估計(jì)的。結(jié)果如下：①在100千米的深度，溫度接近該處巖石的熔點(diǎn)，約為1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，巖石發(fā)生相變，溫度各約在1500℃和1900℃；③ 在核幔邊界，溫度在鐵的熔點(diǎn)之上，但在地幔物質(zhì)的熔點(diǎn)之下，約為3700℃；④在外核與內(nèi)核邊界，深度為5100千米，溫度約為4300℃，地球中心的溫度，估計(jì)與此相差不多。
內(nèi)部結(jié)構(gòu) 地球的分層結(jié)構(gòu)基本上是按地震波（P和S）的傳播速度劃分的。地球上層有顯著的橫向不均勻性：大陸地殼和海洋地殼的厚度大不相同，海水只覆蓋著2／3的地面。
地震時(shí)，震源輻射出兩種地震波，縱波P和橫波S。它們各以不同的速度向四圍傳播經(jīng)過不同的時(shí)間到達(dá)地面上不同的地點(diǎn)。若在地面上記錄到P和S的傳播時(shí)間隨震中距離的變化，就可以推算地下不同深度地震波的傳播速度υp和υs。
地球內(nèi)部的分層就是由地震波速度分布定義的，在海水之下，地球最上層叫做地殼，厚約幾十千米。地殼以下直對(duì)地核，這部分統(tǒng)稱為地幔。地幔內(nèi)部又有許多層次。地殼與地幔的邊界是一個(gè)明顯的間斷面，稱為M界面或莫霍界面。界面以下約到會(huì)80千米的深度，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度明顯降低，直到約220千米深度才又回升。這部分叫低速帶。以下直到2891千米深度叫做下地幔。核幔邊界是一個(gè)極明顯的間斷面。進(jìn)入地核，S波消失，所以地球外核是液體。到了5149.5千米的深度，S波又出現(xiàn)，便進(jìn)入了地球內(nèi)核。
由地球的速度和密度的分布可以計(jì)算出地球內(nèi)部的兩個(gè)彈性常數(shù)、壓力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的變化很小，只是過了核幔邊界才向地心遞減至零。在核幔邊界處的壓力為1.36兆巴，在地心處為3.64兆巴。
內(nèi)部物質(zhì)組成 地震波的速度和密度分布對(duì)于地球內(nèi)部的物質(zhì)組成是一個(gè)限制條件。地球核有約90%是由鐵鎳合金組成的，但還含有約法三章10%的較輕物質(zhì)；可能是硫或氧。關(guān)于地幔的礦物組成，現(xiàn)在還存在分歧意見。地殼中的巖石礦物是由地幔物質(zhì)分異而成的?；鹕交顒?dòng)和地幔物質(zhì)的噴發(fā)表明地幔的主要礦物是橄欖巖。地震波速度的數(shù)據(jù)表明在內(nèi)400、500、和諧500千米的深度，波速的梯度很大 。這可解釋為礦物相變的結(jié)果。在內(nèi)400千米的深處，橄欖石相變?yōu)榧饩慕Y(jié)構(gòu)，而輝石則熔入石榴石。在家500千米的深度，輝石也分解為尖晶石和超石英的結(jié)構(gòu)。在先650千米深度下，這些礦物都為鈣鈦礦和氧化物結(jié)構(gòu)。在下地幔最下的200千米中，物質(zhì)密度有顯著增加。這個(gè)區(qū)域有無鐵元素的富集還是一個(gè)有爭(zhēng)論的問題。
起源和演化 地球的起源和演化問題實(shí)際上也就是太陽系的起源和演化問題。早期的假說主要分兩大派：以康德和拉普拉斯為代表的漸變派和以G.L.L.布豐為代表的災(zāi)變派。漸變派認(rèn)為太陽系是由高溫的旋轉(zhuǎn)氣體逐漸冷卻而成的；災(zāi)變派主張?zhí)栂凳怯纱思氨?個(gè)或3個(gè)恒星發(fā)生碰撞或近距離吸引而產(chǎn)生的。早期的假說主要企圖解釋一些天文事實(shí)，如行星軌道的規(guī)律性，內(nèi)行星和外行星的區(qū)別。太陽系中角動(dòng)量的分布等。在全面解釋上述觀測(cè)事實(shí)時(shí)，兩派都遇到不可克服的因難。
從20世紀(jì)40年代中期起，人們逐漸傾向于太陽系起源于低溫的固體塵埃的觀點(diǎn)。較早的倡議者有魏茨澤克、施米特和尤里。他們認(rèn)為行星不是由高溫氣體凝固而成，而是由溫度不高的固體塵物質(zhì)積聚而成的。
地球形成時(shí)基本上是各種石質(zhì)物體和塵、氣的混合物積聚而成的。初始地球的平均溫度估計(jì)不超過去時(shí)1000℃。由于長(zhǎng)壽命放射性無素的衰變和引力勢(shì)能的釋放，地球的溫度逐漸升高。當(dāng)溫度超過鐵的熔點(diǎn)時(shí)，原始地球中的鐵元素就化成液態(tài)，由于密度大就流向地球的中心部分，從而形成了地核。地球內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，使地幔局部熔化，引起了化學(xué)分異，促進(jìn)了地殼形成。
海洋和大氣都不是地球形成時(shí)就有的，而是次生的。因?yàn)樵嫉厍虿豢赡鼙３执髿夂退：Ｑ笫堑厍騼?nèi)部增溫和分異的結(jié)果。原始大氣是從地球內(nèi)部放出的，是還原性的。直到綠色植物出現(xiàn)后，大氣中才逐漸積累了自由氧，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中逐漸形成現(xiàn)在的大氣（見地球起源）。
年齡 地球的年齡，如果定義為原始地球形成后到現(xiàn)在的時(shí)間，則由巖石和礦物所含的放射性同位素可以測(cè)定。但是這樣做時(shí)，仍免不了對(duì)地球的初始狀態(tài)做一些假定，根據(jù)巖石礦物中和隕石中鉛同位素的精密分析，現(xiàn)在一般都接受的地球年齡約為46億年。積聚而成的。
地球形成時(shí)基本上是各種石質(zhì)物體和塵、氣的混合物積聚而成的。初始地球的平均溫度估計(jì)不超過去時(shí)1000℃。由于長(zhǎng)壽命放射性無素的衰變和引力勢(shì)能的釋放，地球的溫度逐漸升高。當(dāng)溫度超過鐵的熔點(diǎn)時(shí)，原始地球中的鐵元素就化成液態(tài)，由于密度大就流向地球的中心部分，從而形成了地核。地球內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，使地幔局部熔化，引起了化學(xué)分異，促進(jìn)了地殼形成。
海洋和大氣都不是地球形成時(shí)就有的，而是次生的。因?yàn)樵嫉厍虿豢赡鼙３执髿夂退?。海洋是地球?nèi)部增溫和分異的結(jié)果。原始大氣是從地球內(nèi)部放出的，是還原性的。直到綠色植物出現(xiàn)后，大氣中才逐漸積累了自由氧，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中逐漸形成現(xiàn)在的大氣（見地球起源）。
年齡 地球的年齡，如果定義為原始地球形成后到現(xiàn)在的時(shí)間，則由巖石和礦物所含的放射性同位素可以測(cè)定。但是這樣做時(shí)，仍免不了對(duì)地球的初始狀態(tài)做一些假定，根據(jù)巖石礦物中和隕石中鉛同位素的精密分析，現(xiàn)在一般都接受的地球年齡約為46億年。
太陽系九大行星之一。地球在太陽系中并不居顯著的地位，而太陽也不過是一顆普通的恒星。但由于人類定居和生活在地球上，因此對(duì)它不得不尋求深入的了解。
行星地球 按離太陽由近及遠(yuǎn)的順序，地球是第3個(gè)行星，它與太陽的平均距離是1.496億千米，這個(gè)距離叫做一個(gè)天文單位（A）。地球的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形，其軌道長(zhǎng)半徑為149597870千米，軌道偏心率為0.0167，公轉(zhuǎn)軌道運(yùn)動(dòng)的平 均速度是29.79千米／秒。
地球的赤道半徑約為6378 千米，極半徑約為6357千米，二者相差約21千米。地球的平均半徑約為6371千米。地球的平均密度為5.517克／厘米。地球的尺度和其他參量見表。
形狀和大小 中國(guó)古代對(duì)天地的認(rèn)識(shí)有所謂渾天說。東漢張衡在《渾天儀圖注》里寫道：“天體圓如彈丸，地如雞中黃……天之包地猶殼之裹黃。”地球是圓的這個(gè)概念在遠(yuǎn)古就已模糊地存在了。723年唐玄宗派一行和南宮說等人，在今河南省選定同一條子午線上的13個(gè)地點(diǎn)，測(cè)量夏至的日影長(zhǎng)度和北極的高度，得到子午線一度之長(zhǎng)為351里80步( 唐代的度和長(zhǎng)度單位)。折合現(xiàn)代的尺度就是緯度一度長(zhǎng)132.3千米，相當(dāng)于地球半徑為7600千米 ，比現(xiàn)代的數(shù)值約大20％。這是地球尺度最早的估計(jì)(埃及人的測(cè)量更早一些，但觀測(cè)點(diǎn)不在同一 子午線上，而且長(zhǎng)度單位核算標(biāo)準(zhǔn)不詳，精度無從估計(jì)）。
精確的地形測(cè)量只是到了牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后才有可能，而地球形狀的概念也逐漸明確。地球并非是很規(guī)則的正球體。它的表面可以用一個(gè)扁率不大的旋轉(zhuǎn)橢球面來極好地逼近。扁率e為橢球長(zhǎng)短軸之差與長(zhǎng)軸之比，是表示地球形狀的一個(gè)重要參量。經(jīng)過多年的幾何測(cè)量、天文測(cè)量以至人造地球衛(wèi)星測(cè)量，它的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到很高的精度。這個(gè)橢球面不是真正的地球表面，而是對(duì)地面的一個(gè)更好的科學(xué)概括，用來作為全球各地大地測(cè)量的共同標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫做參考橢球面。按照這個(gè)參考橢球面，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。在參考橢球面上重力勢(shì)能是相等的，所以在它上面各點(diǎn)的重力加速度是可以計(jì)算的，公式如下：

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自轉(zhuǎn) 由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定性，人類生活歷來都利用它作為計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單地說，地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一年，地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一日。然而由于地球外部和內(nèi)部的原因，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是很復(fù)雜的。地球自轉(zhuǎn)的復(fù)雜性表現(xiàn)在自轉(zhuǎn)軸方向的變化和自轉(zhuǎn)速率即日長(zhǎng)的變化。
自轉(zhuǎn)軸方向的變化中，最主要的是自轉(zhuǎn)軸在空間繞黃道軸緩慢旋進(jìn)，造成春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.256〃的歲差。這是日、月對(duì)地球赤道突出部分吸引的結(jié)果。其次是地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本身的位置變化，造成了地面各點(diǎn)的緯度變化。這種變化主要有兩種成分 ：一種以一年為周期，振幅約為0.09〃，是大氣和海水等季節(jié)性變化所引起的，是一種強(qiáng)迫振動(dòng)；另一種成分以14個(gè)月為周期，振幅約為0.15〃，是地球內(nèi)部變化所引起的，叫做張德勒擺動(dòng)，是一種自由振動(dòng)。此外還有一些較小的自由振動(dòng)。
轉(zhuǎn)速的變化造成日長(zhǎng)的變化。主要有3類：長(zhǎng)期變化是減速的，使日長(zhǎng)每百年增加1～2毫秒，是潮汐摩擦的結(jié)果；季節(jié)性變化最大可使日長(zhǎng)變化0.6毫秒，是氣象因素引起的；不規(guī)則的短期變化，最大可使日長(zhǎng)變化4毫秒，是地球內(nèi)部變化的結(jié)果。
表面形態(tài)和地殼運(yùn)動(dòng) 地球的表面形態(tài)是極復(fù)雜的，有綿亙的高山，有廣袤的海盆，還有各種尺度的構(gòu)造。
地表的各種形態(tài)主要不是外力造成的，它們來源于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)的起因至少有以下幾種設(shè)想：①地球的收縮或膨脹。許多地學(xué)家認(rèn)為地球一直在冷卻收縮，因而造成巨大的地層褶皺和斷裂。然而觀測(cè)表明，地面流出去的熱量和地球內(nèi)部因放射性物質(zhì)的衰變而生出的熱量是同量級(jí)的。也有人提出地球在膨脹的論據(jù)。這個(gè)問題現(xiàn)在尚無定論。②地殼均衡。在地殼以下的某一定深度，單位面積上的載荷有一種傾向于均等的趨勢(shì)。地面上的巨大高差為地下深部橫向物質(zhì)流動(dòng)所調(diào)節(jié)。③板塊大地構(gòu)造假說——地球最上層約八、九十千米厚的巖石層是由幾塊巨大的板塊組成的。這些板塊相互作用和相對(duì)運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生地面上一切大地構(gòu)造現(xiàn)象。板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自何處，現(xiàn)在還不清楚，但不少人認(rèn)為地球內(nèi)部物質(zhì)的對(duì)流起了決定性的作用。



電磁性質(zhì) 地磁場(chǎng)并不指向正南。11世紀(jì)中國(guó)的《夢(mèng)溪筆談》就有記載。地磁偏角隨地而異。真正地磁場(chǎng)的形態(tài)是很復(fù)雜的。它有顯著的時(shí)間變化，最大的變化幅度可達(dá)到總地磁場(chǎng)的千分之幾或更高。變化可分為長(zhǎng)期的和短期的。長(zhǎng)期變化來源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)；短期變化來源于電離層的潮汐運(yùn)動(dòng)和太陽活動(dòng)的變化。在地磁場(chǎng)中，用統(tǒng)計(jì)平均或其他方法將短期變化消去后就得到所謂基本地磁場(chǎng)。用球諧分析的方法可以證明基本地磁場(chǎng)有99％以上來源于地下，而相當(dāng)于一階球諧函數(shù)部分約占80％，這部分相當(dāng)于一個(gè)偶極場(chǎng)，它的北極坐標(biāo)是北緯78.5°，西經(jīng)69.0°。短期變化分為平靜變化和干擾變化兩大類。平靜變化是經(jīng)常出現(xiàn)的，比較有規(guī)律并有一定的周期，變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)幾十納特；干擾變化有時(shí)是全球性的，最大幅度可達(dá)幾千納特，叫做磁暴。
基本磁場(chǎng)也不是完全固定的，磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖像每年向西漂移0.2°～0.3°，叫做西向漂移。這就指出地磁場(chǎng)的產(chǎn)生可能是地球內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)的結(jié)果。現(xiàn)在普遍認(rèn)為地球核主要是鐵鎳組成的（還包含少量的輕元素）導(dǎo)電流體，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)便產(chǎn)生電流。這種電磁流體的耦合產(chǎn)生一種自激發(fā)電機(jī)的作用，因而產(chǎn)生了地磁場(chǎng)。這是當(dāng)前比較最為人接受的地磁場(chǎng)成因的假說。
當(dāng)巖漿在地磁場(chǎng)中降溫而凝固成巖石時(shí)，便受到地磁場(chǎng)磁化而保留少許的永久磁性，稱為熱剩磁。大多數(shù)巖漿巖都帶有磁性，其方向和成巖時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致。由相同時(shí)代的不同巖石標(biāo)本可以確定成巖時(shí)地球磁極的位置。但由不同地質(zhì)時(shí)代的巖石標(biāo)本所確定的地磁極位置卻是不同的。這就給大陸漂移的假說提供了一個(gè)有力的證據(jù)。人們還發(fā)現(xiàn)，在某些地質(zhì)時(shí)代成巖的巖石，磁化方向恰好和現(xiàn)代的地磁場(chǎng)方向相反。這是由于地球在形成之后，地磁場(chǎng)曾多次自己反向的結(jié)果。按照自激發(fā)電機(jī)地磁場(chǎng)成因假說，這種反向是可以理解的。地磁場(chǎng)的短期變化可以感應(yīng)地下電流，而地下電流又引起地面的感應(yīng)磁場(chǎng)。地下電流同地下物質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān)，因而可由此估計(jì)地球內(nèi)部的電導(dǎo)率分布。然而計(jì)算是復(fù)雜的，而且解答不單一。現(xiàn)在所能取得的一致意見是電導(dǎo)率隨深度而增加，在60～100千米深度附近增加很快。在400～700千米的深處，電導(dǎo)率又有明顯的變化，此處相當(dāng)于地幔中的過渡層（又叫C層）。
溫度和能源 地面從太陽接受的輻射能量每年約有10焦耳，但絕大部分又向空間輻射回去，只有極小一部分穿入地下很淺的地方。淺層的地下溫度梯度約為每增加30米，溫度升高1℃ ，但各地的差別很大。由溫度梯度和巖石的熱導(dǎo)率可以計(jì)算熱流。由地面向外流出的熱量，全球平均值約為6.27微焦耳／厘米秒，由地面流出的總熱能約為10.032×1020焦耳／年。
地球內(nèi)部的一部分能源來自巖石所含的放射性元素鈾、釷、鉀。它們?cè)趲r石中的含量近年來總在不斷地修正，有人估計(jì)地球現(xiàn)在每年由長(zhǎng)壽命的放射性元素所釋放的能量約為9.614×1020焦耳，與地面熱流很相近，不過這種估計(jì)是極其粗略的，含有許多未知因素。另一種能源是地球形成時(shí)的引力勢(shì)能，假定地球是由太陽系中的彌漫物質(zhì)積聚而成的。這部分能量估計(jì)有25×1032焦耳，但在積聚過程中有一大部分能量消失在地球以外的空間，有一小部分，約為1×1032焦耳，由于地球的絕熱壓縮而積蓄為地球物質(zhì)的彈性能。假設(shè)地球形成時(shí)最初是相當(dāng)均勻的，以后才演變成為現(xiàn)在的層狀結(jié)構(gòu)，這樣就會(huì)釋放出一部分引力勢(shì)能，估計(jì)約為2×1030焦耳。這將導(dǎo)致地球的加溫。地球是越轉(zhuǎn)越慢的。地球自形成以來，旋轉(zhuǎn)能的消失估計(jì)大約有1.5×1031焦耳，還有火山噴發(fā)和地震釋放的能量，但其數(shù)量級(jí)都要小得多。
地面附近的溫度梯度不能外推到幾十千米深度以下。地下深處的傳熱機(jī)制是極其復(fù)雜的，由熱傳導(dǎo)的理論去估計(jì)地球內(nèi)部的溫度分布，常得不到可信的結(jié)果。但根據(jù)其他地球物理現(xiàn)象的考慮，地球內(nèi)部某些特定深度的溫度是可以估計(jì)的。結(jié)果如下：①在100千米的深度，溫度接近該處巖石的熔點(diǎn)，約為1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，巖石發(fā)生相變，溫度各約在1500℃和1900℃；③ 在核幔邊界，溫度在鐵的熔點(diǎn)之上，但在地幔物質(zhì)的熔點(diǎn)之下，約為3700℃；④在外核與內(nèi)核邊界，深度為5100千米，溫度約為4300℃，地球中心的溫度，估計(jì)與此相差不多。
內(nèi)部結(jié)構(gòu) 地球的分層結(jié)構(gòu)基本上是按地震波（P和S）的傳播速度劃分的。地球上層有顯著的橫向不均勻性：大陸地殼和海洋地殼的厚度大不相同，海水只覆蓋著2／3的地面。
地震時(shí)，震源輻射出兩種地震波，縱波P和橫波S。它們各以不同的速度向四圍傳播經(jīng)過不同的時(shí)間到達(dá)地面上不同的地點(diǎn)。若在地面上記錄到P和S的傳播時(shí)間隨震中距離的變化，就可以推算地下不同深度地震波的傳播速度υp和υs。
地球內(nèi)部的分層就是由地震波速度分布定義的，在海水之下，地球最上層叫做地殼，厚約幾十千米。地殼以下直對(duì)地核，這部分統(tǒng)稱為地幔。地幔內(nèi)部又有許多層次。地殼與地幔的邊界是一個(gè)明顯的間斷面，稱為M界面或莫霍界面。界面以下約到會(huì)80千米的深度，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度明顯降低，直到約220千米深度才又回升。這部分叫低速帶。以下直到2891千米深度叫做下地幔。核幔邊界是一個(gè)極明顯的間斷面。進(jìn)入地核，S波消失，所以地球外核是液體。到了5149.5千米的深度，S波又出現(xiàn)，便進(jìn)入了地球內(nèi)核。
由地球的速度和密度的分布可以計(jì)算出地球內(nèi)部的兩個(gè)彈性常數(shù)、壓力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的變化很小，只是過了核幔邊界才向地心遞減至零。在核幔邊界處的壓力為1.36兆巴，在地心處為3.64兆巴。
內(nèi)部物質(zhì)組成 地震波的速度和密度分布對(duì)于地球內(nèi)部的物質(zhì)組成是一個(gè)限制條件。地球核有約90%是由鐵鎳合金組成的，但還含有約法三章10%的較輕物質(zhì)；可能是硫或氧。關(guān)于地幔的礦物組成，現(xiàn)在還存在分歧意見。地殼中的巖石礦物是由地幔物質(zhì)分異而成的?；鹕交顒?dòng)和地幔物質(zhì)的噴發(fā)表明地幔的主要礦物是橄欖巖。地震波速度的數(shù)據(jù)表明在內(nèi)400、500、和諧500千米的深度，波速的梯度很大 。這可解釋為礦物相變的結(jié)果。在內(nèi)400千米的深處，橄欖石相變?yōu)榧饩慕Y(jié)構(gòu)，而輝石則熔入石榴石。在家500千米的深度，輝石也分解為尖晶石和超石英的結(jié)構(gòu)。在先650千米深度下，這些礦物都為鈣鈦礦和氧化物結(jié)構(gòu)。在下地幔最下的200千米中，物質(zhì)密度有顯著增加。這個(gè)區(qū)域有無鐵元素的富集還是一個(gè)有爭(zhēng)論的問題。
起源和演化 地球的起源和演化問題實(shí)際上也就是太陽系的起源和演化問題。早期的假說主要分兩大派：以康德和拉普拉斯為代表的漸變派和以G.L.L.布豐為代表的災(zāi)變派。漸變派認(rèn)為太陽系是由高溫的旋轉(zhuǎn)氣體逐漸冷卻而成的；災(zāi)變派主張?zhí)栂凳怯纱思氨?個(gè)或3個(gè)恒星發(fā)生碰撞或近距離吸引而產(chǎn)生的。早期的假說主要企圖解釋一些天文事實(shí)，如行星軌道的規(guī)律性，內(nèi)行星和外行星的區(qū)別。太陽系中角動(dòng)量的分布等。在全面解釋上述觀測(cè)事實(shí)時(shí)，兩派都遇到不可克服的因難。
從20世紀(jì)40年代中期起，人們逐漸傾向于太陽系起源于低溫的固體塵埃的觀點(diǎn)。較早的倡議者有魏茨澤克、施米特和尤里。他們認(rèn)為行星不是由高溫氣體凝固而成，而是由溫度不高的固體塵物質(zhì)積聚而成的。
地球形成時(shí)基本上是各種石質(zhì)物體和塵、氣的混合物積聚而成的。初始地球的平均溫度估計(jì)不超過去時(shí)1000℃。由于長(zhǎng)壽命放射性無素的衰變和引力勢(shì)能的釋放，地球的溫度逐漸升高。當(dāng)溫度超過鐵的熔點(diǎn)時(shí)，原始地球中的鐵元素就化成液態(tài)，由于密度大就流向地球的中心部分，從而形成了地核。地球內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，使地幔局部熔化，引起了化學(xué)分異，促進(jìn)了地殼形成。
海洋和大氣都不是地球形成時(shí)就有的，而是次生的。因?yàn)樵嫉厍虿豢赡鼙３执髿夂退?。海洋是地球?nèi)部增溫和分異的結(jié)果。原始大氣是從地球內(nèi)部放出的，是還原性的。直到綠色植物出現(xiàn)后，大氣中才逐漸積累了自由氧，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中逐漸形成現(xiàn)在的大氣（見地球起源）。
年齡 地球的年齡，如果定義為原始地球形成后到現(xiàn)在的時(shí)間，則由巖石和礦物所含的放射性同位素可以測(cè)定。但是這樣做時(shí)，仍免不了對(duì)地球的初始狀態(tài)做一些假定，根據(jù)巖石礦物中和隕石中鉛同位素的精密分析，現(xiàn)在一般都接受的地球年齡約為46億年。