宇宙之大可能遠(yuǎn)超出了我們平常的想象力,浩瀚的宇宙是如此之大,但幸運(yùn)的是我們所處的地球卻是目前所知的唯一一顆有生命的星球。
從月球車上拍攝的地球照片
地球到現(xiàn)在大約有46億歲,距離太陽1.5億千米,地球?yàn)閮蓸O略扁赤道略鼓的不規(guī)則的橢圓球體,平均半徑約6371千米,赤道周長大約為40076千米,地球表面積5.1億千米2,其中71%為海洋,29%為陸地,從太空觀察猶如一顆璀璨的藍(lán)色明珠。
我們的家園——地球
地球是八大行星中距太陽的距離僅次于水星和金星的大行星,距離不近不遠(yuǎn),太陽射到地球上的光和熱,正好能促進(jìn)萬物生長。地球有一個(gè)天然衛(wèi)星——月球,二者組成一個(gè)天體系統(tǒng)——地月系統(tǒng)。地球自西向東在自轉(zhuǎn)的同時(shí),也在圍繞太陽公轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生了每天的晝夜交替、一年的四季分明。地球的質(zhì)量、大小和引力適中,有力地保護(hù)了產(chǎn)生生命的大氣和水的存在。地球正因?yàn)橛捎趥淞艘陨线@些一系列適合孕育出生命的基本環(huán)境,所以才能成為生命的家園以及人類的搖籃。
1. 地球的形成
宇宙的誕生為地球的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ),地球作為太陽系中的一 個(gè)行星,一般認(rèn)為地球起源于原始太陽星云。50億年前的太陽系是一團(tuán)由氣體和塵埃組成的巨大星云,在太陽系形成初期,太陽星云經(jīng)過不斷地收縮、凝聚和旋轉(zhuǎn),99%以上的物質(zhì)向中心聚合形成原始太陽,此后圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的星云殘留物(主要成分有氫、氦、固體塵埃及太陽早期收縮演化階段拋出的物質(zhì))又在很長一段時(shí)間里(可能近5億年),在引力的作用下不斷地聚合和碰撞,在吸收其他小碎塊的同時(shí)越轉(zhuǎn)越大,逐漸凝聚成了八大行星,在大約46億年前原始狀態(tài)的地球終于誕生了。
原始地球的形成及環(huán)境想象圖
2. 地球的物質(zhì)組成
地球的質(zhì)量近60萬億噸。組成地球物質(zhì)的化學(xué)元素主要是鐵、氧、硅、鎂、鉛等92種,它們在地下和地表不斷遷移和組合,形成各種礦物,同時(shí)又由礦物的集合而形成各種巖石。
3. 地球的圈層結(jié)構(gòu)
地球不是一個(gè)均質(zhì)體,它是由不同狀態(tài)和不同物質(zhì)成分的若干個(gè)同心圈層構(gòu)成的球體。根據(jù)這些圈層的特征,又可以將他們分為內(nèi)部圈層和外部圈層兩大體系。其中內(nèi)部圈層是地球結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ),外部圈層則提供了生命體生活的環(huán)境,與我們密切相關(guān)。
根據(jù)地球內(nèi)部物質(zhì)成分和物理狀態(tài)的不同,把地球內(nèi)部分為三個(gè)圈層,即地殼、地幔、地核。如果拿雞蛋做個(gè)比方,地殼就像蛋殼,地幔就像蛋白,地核就像蛋黃。
地球的結(jié)構(gòu)示意圖
地殼是地球表面以下至地幔以上的固體外殼,主要由巖石和土壤組成。地殼的厚度并是不均勻的,地殼平均厚度約17千米,大陸部分平均厚度約33千米,海洋地殼較薄,平均厚度約6千米。地殼與地幔的分界線叫莫霍面。
地幔是介于地殼與地核之間的中間層,其厚度接近2900千米,體積約占地球的83%,質(zhì)量占地球總質(zhì)量的67.8%,平均密度約為3.32~5.66克/厘米3,壓力0.9~150萬大氣壓 ,溫度1200~2000℃。
地核是地幔以下至地心部分,主要組成物質(zhì)為鐵和鎳,稱為鐵鎳核心。
地球的外部圈層有大氣圈、水圈和生物圈。大氣圈是包圍在地球外面的大氣層,它靠近地面稠密,向上漸趨稀薄,并過渡到宇宙空間。組成水圈的水體,包括海洋、河流、冰川、沼澤和地下水。生物主要分布和生活在陸地的表面和水體的上層,也有生活在地下土壤和巖石,以及海洋深部的生物。
地球的圈層劃分示意圖
大氣圈從地表開始向上,無明顯的上界。據(jù)人造衛(wèi)星觀測,在赤道上方42000千米處和兩極上方約28000千米處仍有大氣存在的跡象。大氣的主要成分有氮、氧、氬、二氧化碳和水蒸氣,其他氣體含量極少。根據(jù)物理性質(zhì)的不同,大氣圈自下而上可分為對流層、平流層、中間層、電離層和擴(kuò)散層,其中以對流層和平流層對地面及生物的影響比較大。
對流層是大氣圈的最下面一層,因大氣層具有顯著的垂直對流而得名。
它的質(zhì)量占大氣圈的79.5%,水蒸氣幾乎全部集中在這一層里,大氣對流是引起風(fēng)、云、雨、雪、雹、霜、霧等變化多端的天氣現(xiàn)象的重要原因。
平流層在對流層之上,至55千米高空,空氣稀薄,以水平流動(dòng)為重要特征。
地球是太陽系中唯一在其表面上擁有大量液態(tài)水的行星,“生命源于水”。地球上水體的總量可達(dá)15億千米3,其中97.2%的水集中在海洋;其次為極地的冰蓋和高山上的冰川,約占總數(shù)量的21.5%;河流和湖泊中的水只占0.02%,地下水占0.6%。
地球上的總水量示意圖
自然界中的水,在太陽輻射熱的影響下,不斷地進(jìn)行循環(huán)。在太陽熱能作用下,水從海面、河湖水面、陸地表面和植物葉面不斷蒸發(fā)和蒸騰,變成水汽升到大氣圈中,并隨大氣的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng),在適宜條件下,遇冷凝結(jié)成液態(tài)或固體水,以雨、雪、雹等形式回到地面。
生物圈是由生物即其生命活動(dòng)的地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。生物主要生活和分布在地殼表面的陸地的表面和水體的最上層。但是,在地表以下的土壤和巖石的裂隙中(一般深度<100米)、某些深海底(通常海深4000米以內(nèi))以及大氣中(7~8千米高度以內(nèi))都發(fā)現(xiàn)有生物生存的跡象。
地球的生物圈的厚度示意圖
生物圈中的生物和有機(jī)體總質(zhì)量約為11.48太克(1太克=1012克),為地殼總質(zhì)量的1/105。生物數(shù)量雖然相對較少,但它卻是地球上不可缺少的重要資源,它在維護(hù)生態(tài)平衡,保護(hù)人類環(huán)境,改造地球面貌和形成各種有用物質(zhì)上起著十分重要的作用。
生物圈的生態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖
4. 巖石的循環(huán)
巖石是天然產(chǎn)出的具一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦物集合體,是構(gòu)成地殼和上地幔的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石是由礦物組成的。按形成的原因,可將它們分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類,并稱巖石“三兄弟”。在地球表面,沉積巖分布最廣,但在地殼中,巖漿巖和變質(zhì)巖所占體積更大。
巖漿巖:又稱火成巖,是由地殼深處或上地幔中形成的巖漿噴出地表或侵入地殼上部后,冷卻凝固并經(jīng)過結(jié)晶作用而形成的巖石。按成因可分為:噴出巖(如:安山巖、流紋巖、玄武巖等)和侵入巖(如:花崗巖、輝長巖等)兩大類。
巖漿巖地貌
沉積巖:指由呈層堆積的松散沉積物固結(jié)而成的巖石。在地球表面,有70%的巖石是沉積巖,但就整個(gè)巖石圈算,沉積巖只占總體積的5%。
沉積巖地貌
變質(zhì)巖:指固態(tài)巖石在環(huán)境條件(如高溫、高壓和礦物質(zhì)混合)改變的影響下,礦物成分、化學(xué)成分以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生變化而形成的巖石。
變質(zhì)巖地貌
三大巖類(巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖)之間,因地質(zhì)條件發(fā)生變化,會(huì)相互轉(zhuǎn)換,任何一類巖石都可以變?yōu)榱硗庖活悗r石。這三類巖石互相轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象,稱為巖石循環(huán)。
5. 地質(zhì)作用
自從地球形成以來,地殼變動(dòng)一直在廣泛地、持續(xù)不斷地進(jìn)行著,地球上滄海桑田的變化、巖石的變形和千姿百態(tài)的地表形態(tài)都是地殼變動(dòng)的結(jié)果。引起地殼變動(dòng)的原因被稱之為地質(zhì)作用,它是指由自然力引起的地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化的各種作用的統(tǒng)稱。地質(zhì)作用按能量來源可分為源于太陽輻射能的外力作用和源于地球內(nèi)部能量的內(nèi)力作用。
地質(zhì)作用的類型