有位哲學(xué)家說，人和動物的最大不同，就在于能夠抬頭望望天空，然后想點什么。
每當(dāng)天街夜靜，星漢西流。我們不管有沒有足夠的天文知識，也不管是不是詩人，面對浩瀚的星空都不會無動于衷。
地球的年齡究竟有多大？這個難題曾經(jīng)考驗過許多科學(xué)家的智慧。有人想出用沉積巖形成的時間來測定，有人主張用海水含鹽濃度的增加來推算，而最精確可靠、量程最大的宇宙計時器，顯然要數(shù)放射性元素的蛻變了。放射性元素衰變一半需要的時間叫半衰期，它不以外界物理化學(xué)條件變化為轉(zhuǎn)移。例如鈾235，每隔4億5千萬年就有一半變成鉛與氦，釷232的半衰期是13億年，而銣82的半衰期則將近50億年。從這些同位素和他們衰變產(chǎn)物的相對濃度中，我們測定出地球最古老的巖石-西格陵蘭片麻巖已有38億年的歷史。但這顯然還只是地球從“天文時期”進(jìn)入“地質(zhì)時期”前后的時間。根據(jù)對月球巖石和太陽系隕星的測定和比較，我們地球的高壽應(yīng)該是46億歲了。
古人發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處船舶的桅桿總是最先露出和最后隱沒，日月星辰總是從地平線一邊升起另一邊落下，在月食中遮蔽月面的影子又總是一彎弧形，便猜想到大地可能是一個圓球。今天我們知道，地球的平均半徑為6378公里。這是個恰倒好處的尺寸。有人因為地球的赤道半徑比極半徑長21公里，北極到地心比南極到地心遠(yuǎn)15米，便把地球比做一只梨。其實，這些微小的不規(guī)則之處幾乎可以忽略不計。地球的扁率僅為300分之一。從太空看去，它仍然不失為一個相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的圓球。
在我們的火箭已經(jīng)飛出太陽系的時候，我們的鉆頭卻最遠(yuǎn)只能鉆到腳下12公里的深處。這便是“上天有路，入地?zé)o門”的現(xiàn)實。但地震波傳播速度和方向的變化，卻能如同用B超探測內(nèi)臟，披露出地球深處的許多秘密。地球是從均勻的球體逐漸演化成四個同心球?qū)咏Y(jié)構(gòu)的，即內(nèi)核、外核、地幔與地殼。固體內(nèi)核的密度為水的13倍，溫度為攝氏6000多度，壓力達(dá)370萬個大氣壓。根據(jù)計算，這種狀態(tài)下存在的物質(zhì)只能是鐵。而落到地面的鐵質(zhì)隕石作為解體行星的殘片，也恰恰印證了地球內(nèi)核由鐵和鎳構(gòu)成。地球外核的成分雖然也主要是鐵和鎳等金屬元素，但卻為流動的液態(tài)。大約3000公里厚的地幔主要由橄欖巖構(gòu)成，在高溫高壓下處于固態(tài)或半流動粘稠狀態(tài)。薄薄的地殼則平均只有33公里厚，上部是花崗巖，下部為玄武巖。海洋中最薄處僅有5公里。當(dāng)?shù)貧さ挠行┎课话l(fā)生裂縫，地幔上部熾熱的熔巖噴涌而出，這便是火山爆發(fā)了。
地球70%的面積被海水所覆蓋，陸地面積僅占30%，上面還布滿了河流與湖泊。循名責(zé)實，把地球稱為水球也許更為恰當(dāng)。如果按化學(xué)元素的含量來排序，那么，鐵、氧、硅、鎂大概能算構(gòu)成地球90%以上物質(zhì)的四大家族。
1912年，臥病在床的德國氣象學(xué)家魏格納凝望著墻上的世界地圖，一個偉大的思想火花突然照亮了他的視野。歐洲的西海岸和加拿大的東海岸，非洲西海岸和南美洲的東海岸，雖然隔著大西洋遙遙相望，但輪廓線竟如此地相似和對應(yīng)，如果拼接在一起幾乎能完全吻合。魏格納勇敢地提出了大陸飄移學(xué)說。他認(rèn)為地球上的陸地原本是連在一起的，稱為聯(lián)合大陸或泛大陸。為了給自己的理論尋找充分的科學(xué)根據(jù)，魏格納奔走于世界各地進(jìn)行考察。1930年，在他50歲生日的第二天，不幸犧牲在格陵蘭島的冰天雪地中。
然而，大陸漂移學(xué)說卻一度被人們視為荒唐的臆想而飽受嘲諷。堅實的大地難道能象解開纜繩的木筏一樣隨波逐流，象七巧板一樣任意拼裝嗎？直到20世紀(jì)60年代海底擴(kuò)張學(xué)說建立，古地質(zhì)學(xué)、古氣候?qū)W、古生物學(xué)的許多證據(jù)紛紛提出，魏格納的理論才得以東山再起。此后，科學(xué)家們整合了各種孤立散亂的觀察和發(fā)現(xiàn)，用統(tǒng)一的版塊構(gòu)造學(xué)說描繪出了全球動力學(xué)的清晰圖景。原來我們地球的巖石圈被一些構(gòu)造帶分割為六大版塊，即亞歐版塊、非洲版塊、美洲版塊、太平洋版塊、印度版塊和南極洲版塊。地幔物質(zhì)的對流如同巨大的傳送帶，運載著版塊緩緩移動。版塊之間的相互碰撞、錯動、拱抬與張裂，形成了地球上各種各樣的山脈、峽谷、斷層和海溝。雄居世界之顛的喜馬拉雅山，便是印度版塊向亞洲版塊沖撞擠壓后隆起的巨大褶皺。山上那些沉積巖和三葉蟲、?？?、石菊等水生物化石，都向我們訴說著2000萬年前這里曾經(jīng)是一片古地中海。而地震則是版塊推擠中產(chǎn)生應(yīng)力的釋放。不過，我們大可不必?fù)?dān)心版塊之間會象碰碰車那樣撞來撞去。事實上，大陸漂移的速度比我們的指甲生長還慢。但億萬年后，這些微小變化的積累卻會讓世界地圖面目全非
地球的質(zhì)量到底有多大？這個問題同樣困擾了科學(xué)家許多年。真正第一個給地球過磅的人是英國科學(xué)家卡文迪許。1798年，他用扭秤法測定出地球的平均密度，所算出的地球質(zhì)量很接近于今天公認(rèn)的60萬億億噸。無處不在的萬有引力，使行星在自身重量的壓力下必須保持各方向的平衡。于是球體就成了一切龐大天體的穩(wěn)定外形。在地球上，巨大剪應(yīng)力使所有山峰的高度都不可能超過11千米。而自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力則讓地球赤道部分略略鼓起。
曾經(jīng)發(fā)生過這樣一件真實的故事。一艘歐洲的貨船抵達(dá)赤道附近的非洲碼頭后，發(fā)現(xiàn)原封未動的貨物少了十幾噸。這樁“失竊案”令偵探人員一籌莫展。后來才發(fā)現(xiàn)是萬有引力開的玩笑。地球上一切物體的重量，都是地球中心的引力與地球自轉(zhuǎn)離心力的合力。赤道比高緯度地區(qū)距離地心遠(yuǎn)，自轉(zhuǎn)的線速度快，這船貨物的“蝕秤”就在所難免了。根據(jù)計算，兩極地區(qū)的重力要比赤道附近大0.53%。
地球引力如同一條無形的鎖鏈，把我們牢牢栓在地面上。法國著名科幻小說家儒勒.凡爾納曾寫過一種大炮，能把人發(fā)射到月球上去旅行。那時他還并不知道，火箭的速度只有達(dá)到每秒11.18公里才能掙脫地球引力。這便是地球上的逃逸速度。領(lǐng)會這一點，有利于理解地球上大氣的狀況。事實上，如果氣體分子的運動速度大于逃逸速度，我們的行星將無力吸引住它們而只能任其跑個精光。氣體分子的平均速度是和他們的絕對溫度成正比，和分子量的平方根成反比的。今天，我們地球的引力和溫度，能夠綽綽有余地抓住氧和氮的分子。至于飄到幾百公里高空的氫和氦，則只能隨他們開溜到太空中優(yōu)游逍遙了。不妨設(shè)想，如果地球質(zhì)量小一些，那么我們的空氣將變得不勝稀薄，甚至不復(fù)存在。如果地球質(zhì)量大一些，也許就留住了氫和氦并生成大量甲烷，使我們的空氣變得完全無法呼吸了。
今天的大氣早已經(jīng)不是地球誕生時的第一代大氣。地球幾十億年地質(zhì)活動和生命活動共同創(chuàng)造了一個相對穩(wěn)定的最佳配方：21%的氧，78%的氮，1%的二氧化碳、水蒸氣和其他氣體。我們就生活在這樣一個數(shù)千公里厚的空氣海洋底部。應(yīng)該深深感謝原始海洋中無數(shù)代綠色海藻光合作用的卓著功勛。是它們把濃重的二氧化碳吞噬殆盡，并為地球上生命大潮的涌動準(zhǔn)備了必要條件，那便是富氧氣圈的形成。美國著名科學(xué)家薩根說：“地球上的天空是用生命換來的?！边€應(yīng)該知道，大氣雖然只占地球質(zhì)量的百萬分之一，但卻阻擋了來自太空的隕石撞擊，維持了地球適宜的溫度，以水蒸氣的分壓，確保了地面上的游離水不被蒸發(fā)干凈，并用20-60公里高空的臭氧層濾掉了足以殺傷生命的太陽紫外線。這便是我們今天為什么對南極上空出現(xiàn)臭氧空洞憂心忡忡的原因
我們的地球象一只陀螺，繞著地軸不停地自西向東旋轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)一周需要23時56分4秒平太陽時。于是，我們便有了白天黑夜的輪番交替，日月星辰的東升西落。
1851年，法國科學(xué)家傅科做了一個著名的實驗，他從巴黎國葬院的穹頂上懸掛了一副67米長的繩索，下面吊著一個28公斤重的擺錘。隨著每一次擺動，地上巨大的沙盤便留下擺錘運動的痕跡。令觀摩者們相顧驚詫的事情發(fā)生了。這只大擺沒有始終按一條直線來回往復(fù)，而是經(jīng)過一段時間后，擺動的方向偏轉(zhuǎn)了很大的角度。傅科宣布說：“我們看到了地球的轉(zhuǎn)動?！奔偃邕@個實驗搬到北極去做，傅科擺一晝夜便會轉(zhuǎn)過360度。而在赤道上，擺動就不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)了。
人們還發(fā)現(xiàn)在北半球，南北方向的河流更多沖刷右岸，南北行駛的火車更易磨損右側(cè)的鐵軌，南北發(fā)射的炮彈也會向右發(fā)生微小偏移。而在南半球則情況正好相反。這便是我們所說的科里奧利力。地球不是一個慣性系，自轉(zhuǎn)的時候，赤道的地面24小時要走完4萬公里的大圓圈，而極點的地面卻沒有動。地球高緯度和低緯度之間旋轉(zhuǎn)半徑的差，便是造成科里奧利力的原因。大氣的流動也不能超越這一影響。當(dāng)赤道的空氣被加熱上升，造成永久的低氣壓帶后，回歸線附近高壓帶的空氣便向赤道流動，并受科里奧利力的作用發(fā)生東西方向的偏轉(zhuǎn)。于是在赤道以北形成東北風(fēng)，赤道以南形成東南風(fēng)。這種吹徹全球的萬里長風(fēng)曾鼓動麥哲倫和哥倫布遠(yuǎn)航的船帆，由于它恪守信用，千古不變，所以被叫做信風(fēng)。當(dāng)然，科里奧利力只能在大尺度和長時間里才會顯示出微弱的影響。我們無須擔(dān)心在田徑場上由北朝南奔跑時會偏離方向。
除了自轉(zhuǎn)以外，我們的地球以每秒29.79公里的速度，沿著一個偏心率很小的橢圓繞著太陽公轉(zhuǎn)。走完大約10億公里的一圈路程要花365天又6小時。于是地球上便周而復(fù)始跨進(jìn)了新的一年。
烈焰噴薄的太陽僅僅把22億分之一的光熱投射到地球上，但這對于我們的行星已經(jīng)足夠了。每平方厘米1353瓦，我們把這一高空測出的單位面積垂直輻射能叫太陽常數(shù)。太陽是“地球發(fā)動機(jī)”永不熄滅的“鍋爐”，提供了大氣運動、水循環(huán)和萬物生長所需要的全部能量。我們從事農(nóng)業(yè)活動，其實是在利用植物做媒介收獲陽光。而地下埋藏的煤炭、石油、天然氣則可以看作地球生命億萬年間制造出來的“陽光罐頭”。沒有太陽，生機(jī)盎然的地球?qū)⒆兂杀渌兰诺氖澜纭?
地球上為什么會有寒暑交替，春去秋來？其中的玄機(jī)和奧妙，原來盡在于地球的自轉(zhuǎn)軸有一個23度27分的傾角。當(dāng)北半球接受太陽光的直射而處在盛夏時，南半球則面對太陽光的斜照而正值隆冬。北半球的春天又對應(yīng)著南半球的秋天，兩半球得到了同樣多的陽光。這便是四季的由來。我們把北緯23度27分的緯圈叫北回歸線，南緯23度27分的緯圈叫南回歸線，意思是太陽的直射到此為界，然后便開始掉頭轉(zhuǎn)向，打道返回了。而北極圈、南極圈則會有半年時間照耀著不落的太陽，另外半年陷入漫長的黑夜。由于地球繞日軌道不是一個標(biāo)準(zhǔn)的正圓，因此南半球稍稍比北半球的夏天更熱，冬天更冷。有研究者認(rèn)為，以數(shù)萬年為周期的地軸變化和日地距離的疊加效應(yīng)，可能是地球上冰川時期形成的宏觀原因。
除太陽之外，沒有哪個天體對地球的影響比月亮更大。千百年來，美麗的月輪一直是神話創(chuàng)作的素材和詩人靈感的源泉。但實際上，這座“廣寒宮”卻是個十分枯燥乏味的地方。月亮距地球的平均距離有38萬4400公里。半徑1737公里，面積不及亞洲大，質(zhì)量是地球的81分之一，引力也只有地球的6分之一。月亮上的逃逸速度僅為每秒2.38公里，因此根本無法留住自己的大氣。億萬年間，長驅(qū)直入的宇宙流星轟擊著毫不設(shè)防的月球表面，因為沒有空氣和水的活動去風(fēng)化和撫平，那些瘡痍滿目的隕石坑至今仍保持著碰撞時的模樣。我們稱為“月?！钡妮^暗區(qū)域是低洼而開闊的平原。33000多個環(huán)形山是月球表面最醒目的地形特征
月亮無疑是第一個讓我們有了多星球概念的天體。有人猜測它是被地球抓來的“俘虜”，有人認(rèn)為是從地球身上甩出去的，并言之鑿鑿說太平洋的凹陷便是留下的“疤痕”，應(yīng)將月亮視同地球的“第八洲”。而更合乎科學(xué)的解釋，月亮和地球應(yīng)該在太陽系誕生中同時形成。當(dāng)然，按照主星和衛(wèi)星通常的尺寸比例，月亮的體積有些過大了。倒不如把月亮看成地球的伴星更為恰當(dāng)。實際上，地球和月亮是互相圍繞著共同的質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)的地-月系統(tǒng)。地球繞日運行的軌道應(yīng)該是地-月中心的軌道。至于地球自身行走的路徑，則是一條起伏很小的波浪線。
每當(dāng)我們看到排山倒海的潮水滾滾而來的時候，便會驚嘆大自然磅礴的力量和微妙的機(jī)制。潮汐便是月球引力最直觀而生動的演示。我們很容易懂得地球靠近月亮的一面受到引力最大，中心部位次之，而背向月亮的一面最小。這個引力差趨向于把地球擠扁和拉長。于是，向著月球的一面和背著月球的一面便同時鼓起兩座水丘。由于地球的自轉(zhuǎn)，這兩座隔球相對的水丘追著地-月間的連線不斷移動，潮汐便產(chǎn)生了。質(zhì)量大得多的太陽由于距離遙遠(yuǎn)，起潮力只有月亮的三分之一，當(dāng)日、月和地球處于同一直線時，疊加效應(yīng)會使潮高出現(xiàn)極大值。其實作為彈性體，地球的巖石圈也有固體潮。不過形變的幅度不大，“潮峰”只有70厘米左右，平時不易被感知和覺察。還有大氣圈因潮汐作用而引起的流動和壓力變化，則被淹沒在原因復(fù)雜、豐富多采的氣象活動中了。
潮汐作用對地球最深刻的影響在于，海水流動的摩擦，對海岸的沖擊，巖石圈的形變，都阻礙著地球的自轉(zhuǎn)，起著一對“剎車片”的作用。盡管這一力量十分微小，只會使地球的自轉(zhuǎn)在10萬年里減慢2秒，但我們卻不得不又一次驚嘆長長的“時間杠桿”撬動的結(jié)果。16億年前，地球每晝夜只9小時，一年有800多天，6億年前的每晝夜是20小時，一年440天。海底珊瑚蟲的化石生長線留下了古代的時間刻度。遙想當(dāng)年，比今天高得多的巨潮撲向海岸，地球生命從海洋搖籃登上陸地顯然得力于潮汐的催發(fā)和運送。而遠(yuǎn)古月亮比今天離我們近得多。伴隨著地球自轉(zhuǎn)減慢，月球也遵循角動量守恒的規(guī)則，以每年3厘米的速度漸行漸遠(yuǎn)。反過來，地球在月球上引起的固體潮同樣帶來月球的“自轉(zhuǎn)失速”。直到月亮永遠(yuǎn)將一面朝著地球才告穩(wěn)定。說到引潮力也會使地球永遠(yuǎn)以一面朝向月亮，那還需要至少幾十億年時間。
讓我們祖先一代代備受驚嚇的天文現(xiàn)象，也許莫過于日食和月食了。當(dāng)好端端的一輪紅日朗照中天的時候，突然被什么東西“吃”成了一彎月牙甚至全部消失，的確足以讓人類大起恐慌。其實這不過是日、月、地三者運動中產(chǎn)生的遮掩現(xiàn)象。太陽的直徑雖然比月亮大400倍，但距離卻遠(yuǎn)400倍。因此在天幕上的視角直徑都是0.5度。月亮作為既不發(fā)光又不透明的天體，背著太陽的一面總會拖著自己長長的影子。如果說“一葉障目”可以“不見泰山”的話，當(dāng)月亮走到太陽和地球之間的直線上時也會擋住太陽的光輝。在地球上，月亮本影掠過的地方就會看到日全食，半影所及的區(qū)域則看到日偏食。如果月球本影的尖端達(dá)不到地球表面，它延伸而成的偽本影掃過之處就看到日環(huán)食。同樣，當(dāng)月亮走到地球背向太陽的一面，并全部或部分鉆進(jìn)地球的本影中后，就發(fā)生了月食。如果月亮只經(jīng)過地球的半影，便出現(xiàn)半影食，它只會減弱月光的亮度，因而不易為人們所覺察。
對于地球上某一個具體地方來說，日食現(xiàn)象并不多見。但從全球范圍看，每隔18年就會有43次日食。古人已經(jīng)懂得推算日月食的發(fā)生，今天對日月食的長程預(yù)報早已達(dá)到了高度精確的程度。
打從華夏祖先發(fā)明指南針的時候起，人類便知道利用地磁來確定方向了。我們的地球究竟是怎樣變成一塊大磁鐵的，科學(xué)家作了多種解釋。令人信服的說法是，地球的高速自轉(zhuǎn)與核心流動的鐵鎳物質(zhì)形成電流回路，如同一個巨大的天然發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成磁能，于是產(chǎn)生了大地的磁場。多虧疏而不漏的磁力線對地球起著屏蔽作用，把許多有害射線束縛在“范艾倫帶”使其不能到達(dá)地面。南北極地區(qū)美麗的極光，便是被偏轉(zhuǎn)的帶電粒子轟擊高空大氣所點亮的最壯觀的霓虹燈。古地磁考察表明，地球南北磁極過去曾發(fā)生過多次游移和顛倒。大洋中脊兩側(cè)巖石在冷卻中固定下來的磁性分子，為不同地質(zhì)年代地球磁場方向交替變化留下了確鑿的物證
地球確實得天獨厚。它是大自然妙手偶得的杰作。無論對地球的尺寸、質(zhì)量、自轉(zhuǎn)速度、自轉(zhuǎn)傾角、與太陽距離等任何天文數(shù)據(jù)稍加修改，就會使今天的世界秩序、氣候模式完全改變和亂套，帶來不可設(shè)想的后果。
幸運地生活在茫茫宇宙中這塊微小綠洲上，當(dāng)人類終于認(rèn)識了“我們只有一個地球”的時候，才能真正成為擁有光明前途和希望的物種。
我們將和幾十億年間大地海洋孕育出來的無限生靈一起，共同乘著地球號宇宙飛船，繼續(xù)奔向無盡的航程！
