簡易宇宙說明書(6)太陽系之旅~地球母親~

在已知的宇宙之中,地球是人類唯一的家園,至少現在是,將來也是。

by 宇宙日記

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地球

地球(Earth)是太陽系八大行星之一,按離太陽由近及遠的次序排為第三顆,也是太陽系中直徑、質量和密度最大的類地行星,距離太陽1.5億公里。地球自西向東自轉,同時圍繞太陽公轉。現有40~46億歲。

它有一個天然衛星——月球,二者組成一個天體系統——地月系統。46億年以前起源於原始太陽星雲。

地球赤道半徑6378.137千米,極半徑6356.752千米,平均半徑約6371千米,赤道周長大約為40076千米,呈兩極稍扁赤道略鼓的不規則的橢圓球體。地球表面積5.1億平方公里,其中71%為海洋,29%為陸地,在太空上看地球呈藍色。

地球內部有核、幔、殼結構,地球外部有水圈、大氣圈以及磁場。地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一的天體,是包括人類在內上百萬種生物的家園。

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71%的水世界

地球誕生與演化大致可分為三個階段。

第一階段為地球圈層形成時期,其時限大致距今4600至4200Ma。46億年前,地球形成之初是一個由熾熱液體物質(主要為岩漿)組成的熾熱的球。隨著時間的推移,地表的溫度不斷下降,固態的地核逐漸形成。密度大的物質向地心移動,密度小的物質(岩石等)浮在地球表面,這就形成了一個表面主要由岩石組成的地球。

第二階段為太古宙、元古宙時期。其時限距今4200-543Ma。地球自不間斷地向外釋放能量,由高溫岩漿不斷噴發釋放的水蒸氣,二氧化碳等氣體構成了非常稀薄的早期大氣層---原始大氣。隨著原始大氣中的水蒸氣的不斷增多,越來越多的水蒸氣凝結成小水滴,再匯聚成雨水落入地表。就這樣,原始的海洋形成了。

第三階段為顯生宙時期,其時限由543Ma至今。顯生宙延續的時間相對短暫,但這一時期生物及其繁盛,地質演化十分迅速,地質作用豐富多彩,加之地質體遍佈全球各地,廣泛保存,可以極好的對其進行觀察和研究,為地質科學的主要研究對象,並建立起了地質學的基本理論和基礎知識。

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地球的海陸地貌

地球總面積約為5.10072億平方千米,其中約29.2%(1.4894億平方千米)是陸地,其餘70.8%(3.61132億平方千米)是水。陸地主要在北半球,有五個大陸:歐亞大陸、非洲大陸、美洲大陸、澳大利亞大陸和南極大陸,另個還有很多島嶼。大洋則包括太平洋、大西洋、印度洋,北冰洋和南冰洋五個大洋及其附屬海域。海岸線共35.6萬千米。

地球圈層分為地球外圈和地球內圈兩大部分。

地球外圈可進一步劃分為四個基本圈層,即大氣圈、水圈、生物圈和岩石圈;

地球內圈可進一步劃分為三個基本圈層,即地幔圈、外核液體圈和固體內核圈。

此外在地球外圈和地球內圈之間還存在一個軟流圈,它是地球外圈與地球內圈之間的一個過渡圈層,位於地面以下平均深度約150公里處。

整個地球總共包括八個圈層,其中岩石圈、軟流圈和地球內圈一起構成了所謂的固體地球。

對於地球外圈中的大氣圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接觀測和測量的方法進行研究。

而地球內圈,主要用地球物理的方法,例如地震學、重力學和高精度現代空間測地技術觀測的反演等進行研究。地球各圈層在分佈上有一個顯著的特點,即固體地球內部與表面之上的高空基本上是上下平行分佈的,而在地球表面附近,各圈層則是相互滲透甚至相互重疊的,其中生物圈表現最為顯著,其次是水圈。

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人類的唯一家園

21世紀科學家對地球的年齡再次進行了確認,認為地球產生要遠遠晚於太陽系產生的時間,跨度約為1.5億年左右這遠遠晚於此前認為的30-4500萬年。此前科學家通過太陽系年齡計算公式算出了太陽系產生的時間為55.68億年前,而地球產生的年齡要比太陽系晚30億年到45億年左右,大約為25.48億年前左右。在2007年時,瑞士的科學家對此數據進行了修正,認為地球的產生要在太陽系形成的6200萬年之後。

科學家一般是通過同位元素鉿182和鎢182兩種放射元素來計算地球和月球年齡的。鉿182的衰變期為900萬年衰變之後的同位素為鎢182,而鎢182則是地核的組成部分之一。科學家們認為在地球形成時,幾乎所有的鉿182元素全部已經衰變成了鎢182。僅有極少量存在,正是這微量的鉿182才能夠幫助科學家測算地球的真實年齡。

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地球需要每一個人的呵護

地球在宇宙中的位置在最近的一個世紀裡,這一認識發生了根本性的拓展。起初,地球被認為是宇宙的中心,而當時對宇宙的認識只包括那些肉眼可見的行星和天球上看似固定不變的恆星。

17世紀日心說被廣泛接受,其後威廉·赫歇爾和其他天文學家通過觀測發現太陽位於一個由恆星構成的盤狀星系中。到了20世紀,對螺旋狀星雲的觀測顯示我們的銀河系只是膨脹宇宙中的數十億計的星系中的一個。到了21世紀,可觀測宇宙的整體結構開始變得明朗——超星系團構成了包含大尺度纖維和空洞的巨大的網狀結構。超星系團、大尺度纖維狀結構和空洞可能是宇宙中存在的最大的相干結構。在更大的尺度上(十億秒差距以上)宇宙是均勻的,也就是說其各個部分平均有著相同的密度、組分和結構。

宇宙是沒有“中心”或者“邊界”的,因此我們無法標出地球在整個宇宙中的絕對位置。地球位於可觀測宇宙的中心,這是因為可觀測性是由到地球的距離決定的。在各種尺度上,我們可以以特定的結構作為參照系來給出地球的相對位置。目前依然無法確定宇宙是否是無窮的。


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