地球(行星)

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October 18, 2021

地球从太阳算起,是太阳系的第三颗行星。它属于以她命名的“类地行星”,质量和体积都是最大的。生命存在于地球上:它是数百万种生物的栖息地。她是否独自一人尚不清楚,但到目前为止,在宇宙的其他部分还没有发现生命的踪迹。放射性测年表明,地球形成于 45.7 亿年前,之后的生命长达 10 亿年。自从地球上出现生命以来,地球大气层逐渐被氧化,从而形成了保护性臭氧层和好氧生物的发育。地球表面71%的面积被海洋和海洋形式的水覆盖,其余部分由大陆和岛屿组成。水是所有已知生命形式生存所必需的。岩石圈是固体地球的最外层,被分成许多刚性板块,这些板块在地质时间尺度(数百万年)上在地球表面缓慢移动。这种运动导致山脉和火山活动的形成。岩石圈下方是缓慢对流的地幔。地幔中的电流导致地球表面的板块运动和火山活动。在地幔下面是一个液态的外核(地球的磁场在其中产生)和一个固态的内核。这种磁场保护生命免受太阳风和宇宙射线的影响。地球绕太阳公转的同时,也绕着自己的轴公转 366.26 圈。这段时间被称为恒星年。由于地球自转自转与地球绕太阳公转方向相同(从北极看为逆时针方向),以太阳日为单位的一年的长度正好短一天,即365×26天。地球的轴与垂直于地球轨道平面的直线成 23.439281° 的角度,这导致了季节的变化。地球有一个天然卫星月球,它一定是在地球形成后不久形成的。有时会发现暂时绕地球运行的小物体。月球的引力引起海洋潮汐,稳定地轴的倾斜并缓慢降低行星的自转速度。由于地球自转自转与地球绕太阳公转方向相同(从北极看为逆时针方向),以太阳日为单位的一年的长度正好短一天,即365×26天。地球的轴与垂直于地球轨道平面的直线成 23.439281° 的角度,这导致了季节的变化。地球有一个天然卫星月球,它一定是在地球形成后不久形成的。有时会发现暂时绕地球运行的小物体。月球的引力引起海洋潮汐,稳定地轴的倾斜并缓慢降低行星的自转速度。由于地球自转自转与地球绕太阳公转方向相同(从北极看为逆时针方向),以太阳日为单位的一年的长度正好短一天,即365×26天。地球的轴与垂直于地球轨道平面的直线成 23.439281° 的角度,这导致了季节的变化。地球有一个天然卫星月球,它一定是在地球形成后不久形成的。有时会发现暂时绕地球运行的小物体。月球的引力引起海洋潮汐,稳定地轴的倾斜并缓慢降低行星的自转速度。地球有一个天然卫星月球,它一定是在地球形成后不久形成的。有时会发现暂时绕地球运行的小物体。月球的引力引起海洋潮汐,稳定地轴的倾斜并缓慢降低行星的自转速度。地球有一个天然卫星月球,它一定是在地球形成后不久形成的。有时会发现暂时绕地球运行的小物体。月球的引力引起海洋潮汐,稳定地轴的倾斜并缓慢降低行星的自转速度。

天文性质

地球属于太阳系,围绕恒星的行星系统称为太阳。太阳系包含其他七颗行星和大量较小的天体。太阳的直径大约是地球直径的 109 倍,质量是地球的 300,000 倍。在行星中,地球是中等大小的。较大的行星,尤其是木星,在地球存在期间通过用它们(较大的)引力场捕获或排斥小行星和彗星来保护地球免受撞击。月球还捕捉到陨石,否则它们会坠入地球。太阳是构成银河系的数十亿颗恒星之一。在银河系中,太阳是一颗相对不起眼​​的恒星。银河系本身又是本星系群的一部分,该群由 40 多个星系组成,其中银河系是其中较大的一个。这个局部群是局部超星系团的一部分,是构成宇宙的数万个星系的众多超星系团之一。

轨道和旋转

相对于背景恒星,地球自转一圈需要 23 小时 56 分 4.091 秒(恒星日)。因为从北极上方看地球是逆时针旋转的,所以从地球表面看,其他天体(恒星、行星、太阳和月亮)从东升西落。地球以略微偏心的轨道围绕太阳旋转。一次环球航行(恒星年)大约需要 365.25636 天。结果,从地球上看,太阳似乎以每天大约 1° 的速度向东移动,相对于恒星。由于这种运动,太阳每天相对于恒星升起约 4 分钟。地球相对于太阳返回到同一位置所需的时间,因此比恒星日长约 4 分钟,称为会合日。与太阳的距离平均接近 1.5 亿公里,地球绕太阳运动的速度为 29,783 公里/秒。地球将在 1 月 3 日到达其轨道上的近日点(距太阳最近的点),并在 7 月 4 日左右到达远日点(距太阳最远的点)。与太阳距离的差异意味着地球在近日点接收的热能是它在远日点接收的热能的 106.9%。因此,在一年的时间里,南半球比北半球接收的能量略多。然而,这种影响在很大程度上被海洋吸收能量差异所抵消(南半球的水面比北半球大得多),并且由于地轴倾斜引起的季节影响要大得多。因为地球的自转轴不垂直于地球绕太阳公转的轨道,而是偏离它 23.4°(倾角),所以太阳照射地球的角度在一年中会发生变化。加上围绕太阳的运动,这确保了地球上有季节。对于北半球的观察者来说,当北极向太阳倾斜时,太阳在天空中会更高。因此,这些时期的温度较高,而当北极远离太阳时,温度较低。在北极圈内,即使在一年中的一部分时间(所谓的极夜)也根本看不到太阳。在天文学中,季节由地轴相对于太阳的位置决定。地球轨道上两极之一面向太阳的两点称为至点,太阳位于赤道正上方的两点称为分点。这四点将一年分为夏、秋、冬、春。对于北半球,夏季到太阳的距离略大于冬季;这里的夏天比冬天长几天。在南半球,情况正好相反。因此,南半球的季节差异略大。在火星上,这种影响要强得多,因为这颗行星的轨道更偏离圆形。

陆地的

地球有一颗天然卫星,月球。月球的直径大约是地球直径的四分之一。太阳系中没有其他行星拥有相对较大的卫星。与地球一样,月球也是一个主要由硅酸盐组成的类地天体。然而,与地球不同的是,月球没有大气层。尽管太阳的直径大约是月球的 400 倍,但太阳和月亮在天空中的视直径与从地球上看到的直径大致相同。这是因为太阳距离地球的距离也是月球的 400 倍。因此,可能有日偏食,也可能有日全食,只是覆盖而已。地球和月球在 27.32 恒星日内围绕一个共同的重心旋转。从太阳上看,月球的轨道需要更长的时间:两次满月(一个朔望月)之间的周期为 29.53 天。月球轨道平面与黄道成 5° 角。如果没有这个角度,每两周就会看到一次日食或月食。月球的引力引起地球上的潮汐。地球对月球的引力保证了月球有一定的自转:月球的公转周期和自转周期等长。因此,从地球上总能看到月球的同一面。在环绕地球的轨道上,月球显示相位,因为它相对于太阳总是处于不同的位置。潮汐加速导致月球在其轨道上加速,并慢慢进入越来越宽的环绕地球的轨道。结果,它以每年 38 毫米的速度远离地球。同时,地球绕自转轴的自转速度也减慢,因此地球上的恒星日每年多持续 23 微秒。在泥盆纪(4.1亿年前),月球更近,地球上的恒星日仅持续21小时,一年大约有400天,月球的潮汐作用稳定了地轴。一些科学家认为,如果没有月球的这种稳定作用,地轴就会发生混乱的变化,这将使地球的气候更加多变和极端。如果地轴在地球的轨道平面上,就像今天的天王星,由于季节的极端差异,复杂的生命可能是不可能的。地球除了是一颗天然卫星外,还有一些小的准卫星.其中最大的是 3.3 公里小行星 3753 Cruithne,于 1986 年被发现。 21世纪初发现了更多具有相似轨道的物体。它们的直径不超过一百米。1986 年被发现。 21世纪初发现了更多具有相似轨道的物体。它们的直径不超过一百米。1986 年被发现。 21世纪初发现了更多具有相似轨道的物体。它们的直径不超过一百米。

周期性变化

地轴相对于太阳进行缓慢的周期性运动,称为岁差,每 25,800 年重复一次。岁差使回归年和恒星年有所不同。此外,地轴的位置也略有变化,周期为18.6年,称为章动。两极在地球表面的位置也会发生变化,最多每年变化几米。这种极运动有几个周期分量,统称为准周期运动。即使地球的自转速度也略有不同,因此并非所有日子的长度都完全相同。地轴的倾斜度以 41,000 年为周期变化。地球轨道的偏心率也会随着时间而变化。这些变化的发生大致有两个主要的周期;最长的为41.3万年,较短的约10万年。地球轨道和自转以及地轴位置的周期性变化主要是由太阳和月球的引力变化引起的,称为米兰科维奇周期。这些循环会导致地球表面入射太阳能的数量和分布发生缓慢变化。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。最长的为41.3万年,较短的约10万年。地球轨道和自转以及地轴位置的周期性变化主要是由太阳和月球的引力变化引起的,称为米兰科维奇周期。这些循环会导致地球表面入射太阳能的数量和分布发生缓慢变化。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。最长的为41.3万年,较短的约10万年。地球轨道和自转以及地轴位置的周期性变化主要是由太阳和月球的引力变化引起的,称为米兰科维奇周期。这些循环会导致地球表面入射太阳能的数量和分布发生缓慢变化。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。地球轨道和自转以及地轴位置的周期性变化主要是由太阳和月球的引力变化引起的,称为米兰科维奇周期。这些循环会导致地球表面入射太阳能的数量和分布发生缓慢变化。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。地球轨道和自转以及地轴位置的周期性变化主要是由太阳和月球的引力变化引起的,称为米兰科维奇周期。这些循环会导致地球表面入射太阳能的数量和分布发生缓慢变化。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。因此,人们普遍认为它们是过去(通常是周期性重复的)气候变化的原因,例如过去 250 万年的所谓冰川期(冰河时代),即陆地冰生长的寒冷时期。

物理特性

地球是一颗类地行星,也就是说,它由岩石而不是气体组成,就像木星这样的气态巨行星。在直径、质量、平均密度、重力和磁场强度方面,地球是太阳系四颗类地行星中最大的。

形状和重力

地球几乎是球形的,但在两极处略微变平(两极之间的直径比赤道处小约 43 公里)。形状更像是在赤道处膨胀的椭球体,而不是球体,但精确的形状(所谓的大地水准面)也与完美的椭球体最大偏差 100 米。参考椭球用于在计算中近似大地水准面。参考椭球的平均直径为 12 742 公里。在我们这个时代之前的几个世纪,包括毕达哥拉斯和亚里士多德在内,人们怀疑地球或多或少是球形的,并由埃拉托色尼(公元前 276-194 年)证明。这在中世纪的学者中也是众所周知的。在月食期间,地球在月球上的阴影始终是圆形的,即使月球接近地平线时也是如此。由此可以推断地球一定是圆的。地球引力场的强度在表面上是不同的。由于地球的自转和变平,两极的重力加速度 (g 9.83 m/s²) 略大于赤道 (g 9.78 m/s²)。 9.80665 m/s² 已被选为默认值。这个量被表示为 gn、ge(虽然这有时表示赤道上的值)、g0 或简单的 g。ge(虽然这有时表示赤道处的值)、g0 或简单的 g。ge(虽然这有时表示赤道处的值)、g0 或简单的 g。

内部结构和板块构造

与其他行星一样,地球由化学层和物理层组成。外层是轻质、相对坚硬的硅酸盐外壳,其厚度各不相同。大陆之下是大陆地壳,平均厚度约35公里,密度为2.2~2.9克/立方厘米。海洋下方是洋壳,平均厚约 8 公里,密度为 3.3 克/立方厘米。地壳由95%的火成岩和5%的沉积岩组成。尽管如此,后者覆盖了地球表面的大约 75%。它主要位于地壳上部的盆地中。大陆地壳主要由安山岩或花岗岩等低密度火成岩组成,而海洋地壳主要由辉长岩和玄武岩组成。第三种岩石是变质岩,它是由另外两种岩石在地壳较深部分生长的新矿物形成的。地核和地壳之间是地幔,地幔主要由富含铁和镁的硅酸盐和氧化物组成。密度高于地壳,随深度增加,平均为3.5~5g/cm3。由于地球内部的高压,地幔是塑料的。这意味着物质可以流入地幔。由于巨大的压力,靠近地核的地幔是刚性的,但在外部,地幔变得不那么粘稠(“更软”)。地幔的厚度为2800至2900公里。根据粘度,可以区分下夹套和上夹套,中间有一个宽的过渡区。地核的密度为 10 至 13 g/cm3,由铁和镍组成,并含有微量其他元素。它分为固体内核和液体外核。内核的直径超过 2500 公里,尽管温度超过 5000 K,但由于巨大的压力,它是固体。它周围是厚度为 2200 公里的外核,温度为 4500 K。外核中的对流产生地球磁场。固体地球的最外层是刚性的,称为岩石圈。它由地壳和部分地幔组成。岩石圈之下是软流圈;由于高温和相对较低的压力,这是地幔中最粘稠的部分。根据板块构造理论,岩石圈被划分为独立运动的构造板块,它们可以在“软”软流圈上移动,实际上“漂浮”在上面。板块以每年最多几厘米的速度相互移动。板块之间可以存在收敛(彼此移动)、发散(彼此远离)和转换(彼此移动)板块边界。该运动导致火山活动、海洋槽形成、山脉形成和板块边界地震。在发散的板块边界,地幔中热物质的向上流动形成了新的海洋岩石圈。在会聚板块边界处,一个板块通过一个称为俯冲的过程在另一个板块下方滑动。只有海洋岩石圈大量俯冲,大陆岩石圈太厚太轻。这确保了海洋岩石圈不断循环,从而使大部分海洋岩石圈的年龄不超过 1 亿年(在地质时间尺度上相对年轻)。

化合物

地球的质量是5.97×1024公斤。按质量百分比计算,地球由 32.1% 的铁、30.1% 的氧、15.1% 的硅、13.9% 的镁、2.9% 的硫、1.8% 的镍、1.5% 的钙、1、4% 的铝和 1.2% 的其他元素组成。由于行星分化过程中的质量偏析,地核的主要成分是铁(88.8%),少量的镍(5.8%)和硫(4.5%)以及不到1%的其他元素。超过47%的其他元素地壳由氧组成,因此除氯、硫和氟(通常占岩石质量不到 1% 的元素)外,大多数元素都以氧化物的形式存在。因此,地球的成分通常以氧化物表示。一种重要的氧化物是二氧化硅 (SiO2),它起酸的作用并形成硅酸盐。大多数造岩矿物是硅酸盐。构成地壳的岩石中,大约 99.22% 是由 11 种氧化物组成的。其他化合物仅以极少量出现。

磁场

地球磁场近似为偶极场的形式,其两极目前靠近地理两极。根据发电机理论,该场是由地球液态金属外核中的对流产生的。这些导电物质的运动会产生电流,进而产生磁场。外核中的对流本质上是混乱的,这导致地球磁场在地球历史进程中发生了几次逆转。反转以不规则的间隔发生;上一次逆转发生在大约 70 万年前。该场使太阳风和宇宙射线中的带电粒子发生偏转。发生这种情况的大气部分称为磁层。磁层的外侧(所谓的弓形激波)位于地球面向太阳的一侧,距离约为地球半径的 13 倍。地球磁场和太阳风之间的碰撞形成了范艾伦带,这是一对围绕地球的同心环,带电粒子出现在那里。在磁极所在的地方,这种等离子体可以到达大气的下部并提供极光。这种等离子体可以到达大气的下部并提供极光。这种等离子体可以到达大气的下部并提供极光。

表面

地球表面大约 70.8% 被水覆盖。这些不仅是海洋,还包括被称为大陆架和内陆海的大陆淹没部分。地球表面剩余的 29.2% 是陆地,其中大部分位于北半球。该国分为大陆或岛屿,由山脉、高原或平原组成。其他形式的地貌(地貌),如山谷、峡谷、悬崖、沙丘、冲积平原、河流三角洲、海岸或沿海平原,是由侵蚀和沉积作用引起的。海底也显示出浮雕,例如洋中脊、大洋槽、海底峡谷、大洋高原和深海平原的全球系统。构造和火山作用(通常由板块构造驱动)创造了新的浮雕,而侵蚀和风化将其分解。风化可能是由水(以降水或地下水的形式)、风或温度波动的作用引起的。对浮雕的其他影响是生物圈(例如通过建立珊瑚礁或阻止植物根系的侵蚀)、陨石撞击和冰川的侵蚀作用。在地球历史上的这一点上,地球上的最高点是珠穆朗玛峰(海拔 8850 m),最低点是马里亚纳海沟(海平面以下 10 925 m)。全国平均海拔840 m;海平面以下洋底的平均深度是 3794 m 的四倍多。土壤形成过程占主导地位的固体地球的最外层称为土壤圈,由土壤组成。这是岩石圈、水圈、生物圈和大气聚集在一起并相互影响的地方。植物只能在形成土壤的地方生长,在这些地方它们形成称为植被的表面覆盖物。自然植被区包括森林、沼泽、丛林、苔原、草原或稀树草原等景观。在沙漠中,几乎没有天然植被。大约13.31%的地球表面适合耕地,4.71%实际用于永久性农业。生物圈和大气聚集在一起并相互影响。植物只能在形成土壤的地方生长,在这些地方它们形成称为植被的表面覆盖物。自然植被区包括森林、沼泽、丛林、苔原、草原或稀树草原等景观。在沙漠中,几乎没有天然植被。大约13.31%的地球表面适合耕地,4.71%实际用于永久性农业。生物圈和大气聚集在一起并相互影响。植物只能在形成土壤的地方生长,在这些地方它们形成称为植被的表面覆盖物。自然植被区包括森林、沼泽、丛林、苔原、草原或稀树草原等景观。在沙漠中,几乎没有天然植被。大约13.31%的地球表面适合耕地,4.71%实际用于永久性农业。草原或稀树草原。在沙漠中,几乎没有天然植被。大约13.31%的地球表面适合耕地,4.71%实际用于永久性农业。草原或稀树草原。在沙漠中,几乎没有天然植被。大约13.31%的地球表面适合耕地,4.71%实际用于永久性农业。

地球表面大量液态水的存在使地球独一无二,并将其与其他行星区分开来。因此,地球被称为“蓝色星球”。到目前为止,还没有其他已知的天体表面有丰富的水。液态水过去曾出现在月球和火星上,并且可能偶尔会出现在那个星球上。木星和土星的一些较大的卫星内部有水,但表面上没有大量水。已在系外行星 HD 189733b 上发现了水气,这是一颗气态巨行星。大部分水位于海洋中,但也存在于内陆海、湖泊、河流和地下水中。所有的水一起被称为水圈。即使包括以冰形式储存的水,地球上 97.5% 的水都存在于海洋中。这是盐水,其余 2.5% 中的 68.7% 是冰,其余是淡水。海洋含有1,386×109 km³的水,质量为1.35×1018吨,约为地球总质量的1/4400。如果地球没有起伏,这些水将覆盖整个表面,深度为 2.7 公里。海洋总质量的约 3.5% 由溶解盐组成,主要来自海底火山作用或岩石风化。海洋也是大气中(溶解的)气体的储存库;这些对于海洋生物的生存至关重要。因此,海洋充当了大气成分的缓冲区。海洋也充当热库,因此,全球气温不会出现大的波动。正如厄尔尼诺现象所证明的那样,海洋中热量分布的变化对当地气候有重大影响。储存在冰中的水称为冰冻圈。大部分冰都在极地帽中,尤其是在南极洲和格陵兰岛,但水也以海冰或高山冰川的形式储存。冰盖的季节性融化和增生为海洋提供淡水,从而推动海洋环流。海洋等地表水不断蒸发。在蒸发过程中,水作为气体被吸收到大气中。这会再次凝结并最终以降水的形式出现在地表;它在那里形成地表水,或渗入土壤成为地下水。地表水通过河流流回海洋。当它再次蒸发时,有一个循环称为水循环。地下水是底土或土壤中的所有水。它主要来自降水(大气)或海水从海洋渗透到底土中。地壳中深达约 2 公里的水大量存在;在更深的地方,它与矿物形成联系。它主要来自降水(大气)或海水从海洋渗透到底土中。地壳中深达约 2 公里的水大量存在;在更深的地方,它与矿物形成联系。它主要来自降水(大气)或海水从海洋渗透到底土中。地壳中深达约 2 公里的水大量存在;在更深的地方,它与矿物形成联系。

大气层

大气层是环绕地球的气态层。地表气压平均为101.325kPa,壳高约8.5km。地球的大气层主要由氮(超过 78%)和氧(近 21%)组成,并辅以微量的水蒸气、二氧化碳和其他气体。大气层不会在某个高度突然结束,而是向外浓度呈指数下降。大气的下部,大约占总质量的 75%,被称为对流层。对流层的高度因纬度而异,从两极的 7 公里到赤道的 17 公里不等。与其他行星相比,地球大气中的高浓度氧气是独一无二的。通常,氧气会在风化过程中通过氧化反应在相对较短的时间内从大气中消失,但在地球上,植物的光合作用确保了从二氧化碳中持续产生新的氧气。由于氧气的存在,地球还有一个臭氧层,可以保护地表免受对生命有害的紫外线辐射。大气层通过燃烧较小的流星撞击地球来保护地球表面。水通过水蒸气的运动和降水输送到陆地。大气还通过吸收热量来抑制昼夜温差。所谓温室气体的气体分子捕获了地球表面反射的热能。这种效应被称为温室效应,它提高了地球上的温度。如果没有温室效应,平均地表温度将为 -18°C。

天气和气候

对流层不断被太阳辐射加热,特别是通过地球表面发出的陆地辐射间接加热。除了每日和每年的进程和气候变化外,传入和传出的辐射平均或多或少处于平衡状态。然而,在当地情况并非如此。由于太阳高度的差异,阳光照射到两极周围的区域比赤道周围的区域要大。这就是为什么日照、落在地球表面的光量以及赤道周围地球表面的变暖要高得多的原因。在低于 38° 的纬度,辐照度大于辐射度,而在该区域之外,辐射度占优势。但是,热带和亚热带地区不会变暖,温带和极地地区不会变冷。这是因为存在通过一般环流和海流的补偿热传输。大气环流由湍流、对流、平流和蒸发组成。这种热传输与辐射平衡的结合就是能量平衡。在经典模型中,存在三种循环细胞:Hadley 细胞、Ferrel 细胞和极性细胞。这些细胞随季节变化。然而,事实证明,这个模型过于简单化了。大气中水的存在及其蒸发、冷凝和升华对天气和气候非常重要。蒸发会导致空气中含有水蒸气。当空气温暖到足以上升时,气压下降,使空气饱和并凝结水。以这种方式产生的小水滴一起形成云。如果发生足够的水凝结,水滴将增长到足以作为降水落回地球表面。每年地球上每个区域的降水量在几米到不到一毫米之间变化。一个地区的平均降水量由主导风向、地势和温差决定。尽管存在局部差异,但地球可以按纬度划分为气候大致相同的区域。从赤道到两极,它们是温暖湿润的热带气候、温暖干燥的亚热带气候、湿润的亚热带气候、凉爽湿润的温带气候、较干燥凉爽的陆地气候和寒冷干燥的极地气候。海拔高度也决定了气候。由于海拔较高的大气层变得更稀薄,因此那里更冷。气候的进一步分类是柯本气候分类,其中气候根据温度和降水进行排名。

大气的较高部分

在对流层之上,大气通常分为平流层、中间层和热层。这些层中的每一层都具有不同的温度分布。在热层外面开始外层,它变成磁层,在那里太阳风被地球磁场捕获。保护地球表面免受紫外线辐射的臭氧层位于平流层。作为大气和空间之间边界的定义,假想的卡门线位于地球表面上方 100 公里处。它位于热层的下部。热能允许大气外部的一些分子获得足够大的速度以逃离地球引力。结果,来自大气的粒子慢慢消失在太空中。氢或氦等轻分子更容易达到逃逸速度。

生活、人口和内部

地球满足行星必须满足的所有要求,才能使其适合复杂的多细胞生命。根据目前的理解,这些要求是大量液态水的存在、复杂有机分子的(稳定)存在以及足够的能量使生物体能够进行新陈代谢。许多因素确保地球上的条件有利于复杂生物圈的创建和维护。例如地球轨道的偏心率、地轴的倾斜度、旋转速度、与太阳的正确距离、大型天然卫星、大气的特殊成分、磁场和地球上的火山活动。

生物圈

一个星球上的所有生命都被称为生物圈。地球是唯一已知有生物圈的行星。一些科学家认为,由于德雷克方程,拥有复杂生物圈的行星在整个宇宙中广泛分布,而另一些科学家则认为具有复杂生物圈的行星很少见。地球生物圈起源于大约 35 亿年前,此后一直在演化。它可以分为生物群落,地球上共享相同生态系统的区域(植物、动物和其他生物物种的社会)。陆地生物群落(陆地上的生物群落)通常遵循地球上的气候带,由纬度和高度决定。陆地生物群落的例子有苔原、针叶林、落叶林、针叶林、混交林、地中海森林、稀树草原、沙漠或红树林。在极地生物群落、苔原和沙漠中,生命相对较少,而赤道周围每个地表的生物多样性最高。陆地生物群落依赖于土壤和水的营养供应。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。沙漠或红树林。在极地生物群落、苔原和沙漠中,生命相对较少,而赤道周围的单位表面积生物多样性最大。陆地生物群落依赖于土壤和水的营养供应。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。沙漠或红树林。在极地生物群落、苔原和沙漠中,生命相对较少,而赤道周围的单位表面积生物多样性最大。陆地生物群落依赖于土壤和水的营养供应。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。而在赤道周围发现了单位表面积最大的生物多样性。陆地生物群落依赖于土壤和水的营养供应。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。而在赤道周围发现了单位表面积最大的生物多样性。陆地生物群落依赖于土壤和水的营养供应。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。海洋或水生生物群落包括珊瑚礁、海藻林、大陆架、海洋的底栖和远洋区、海底的黑烟民和瓦登海。海洋生物群落依赖于陆地溶解养分的供应。生物群落可以通过多种方式进行分类。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。如果包括所有细分,则可以区分数十个不同的生物群落,每个都有自己的生态系统。

人口

2008 年,大约有 66 亿人生活在几乎整个地球上。预计到 2050 年,这一数字将增至 92 亿。大部分增长将发生在发展中国家。人口密度差异很大,但世界上一半以上的人口生活在亚洲。最北端的永久有人居住的定居点是加拿大埃尔斯米尔岛上的阿勒特,最南端是南极洲南极附近的阿蒙森-斯科特南极站。除了少数例外,包括南极洲大陆,整个陆地区域今天被划分为州。 2008 年有 193 个国际公认的独立国家。还有59个附属领土和一些自治领土和争议领土。世界历史上从来没有一个世界政府,尽管一些国家一直在争取统治世界。联合国是一个国际组织,其宗旨是促进国际法、安全、人权、经济发展和文化方面的合作,并防止武装冲突。到 2008 年,已有 192 个州加入了该组织。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。尽管一些国家一直在争取统治世界。联合国是一个国际组织,其宗旨是促进国际法、安全、人权、经济发展和文化方面的合作,并防止武装冲突。到 2008 年,已有 192 个州加入了该组织。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。尽管一些国家一直在争取统治世界。联合国是一个国际组织,其宗旨是促进国际法、安全、人权、经济发展和文化方面的合作,并防止武装冲突。到 2008 年,已有 192 个州加入了该组织。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。联合国是一个国际组织,其宗旨是促进国际法、安全、人权、经济发展和文化方面的合作,并防止武装冲突。到 2008 年,已有 192 个州加入了该组织。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。联合国是一个国际组织,其宗旨是促进国际法、安全、人权、经济发展和文化方面的合作,并防止武装冲突。到 2008 年,已有 192 个州加入了该组织。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。总共约有 500 人离开地球大气层,其中 12 人曾在月球上行走。通常,太空中唯一的人是国际空间站的机组人员。据估计,自人类诞生以来,地球上已经诞生了大约 1075 亿人。

自然资源

地球包含人类提取供消费的原材料。一些原材料是不可再生的,例如化石燃料。已经从地壳中提取了大量化石燃料,例如煤、石油、天然气和甲烷水合物。这些资源用于能源生产和化学生产过程。矿石是由地壳中的岩浆活动和/或侵蚀驱动的地质过程形成的。由于动物(牲畜)和植物(农业)的驯化,生物圈为人类提供食物、木材、皮革和羊毛等。1993 年,大约 13% 的土地面积被用作耕地,另外 26% 被用作牲畜牧场。只有 1.5% 被用作城市发展。

灾难和危险

地球的大部分地区经常遭受自然灾害,例如旋风、龙卷风、飓风和洪水。其他地区经历了地震、山体滑坡、火山爆发、海啸和干旱。一些地区受到人为灾害的威胁。人口增长和经济增长有时伴随着水和空气的污染。工业和集约化农业和畜牧业会造成土壤、空气或水污染、酸雨、过度放牧、侵蚀、森林砍伐和荒漠化等形式的污染。在人口增长等因素的推动下,人类占用的土地越来越多,随之而来的是栖息地的丧失,并可能导致野生物种的灭绝。科学界一致认为,人类对全球气候变暖负有(部分)责任。这是由于大规模燃烧化石燃料,将二氧化碳释放到大气中,增强了温室效应。气候变暖很可能伴随着冰川和冰盖的融化、更极端的温度波动和海平面上升。与此同时,一场旨在减少人类对自然资源的消耗和对抗污染的环保运动已经出现。环境运动试图通过提高公众意识来影响政治,目的是制定更可持续的政策和保护自然。因为环保运动所设想的变化是往往与商业利益发生冲突,然而,这些改变往往代价高昂。

起源与发展

编队

目前最广为接受的关于太阳系起源的假说是太阳星云假说。根据这个假设,太阳系由收缩的星际分子云太阳星云形成。在收缩期间,云层变平成行星盘。在这个圆盘中,太阳和行星是由物质吸积形成的。大部分物质最终在中心形成并形成了太阳。其他气体和尘埃形成了星子(原行星),后来演变成行星,包括地球。像陨石这样的小物体被认为是在这个过程中没有被吸积的物质。通过对陨石测年,太阳系和地球的年龄已经确定:大约 45.6 亿年。

历史

在地球吸积过程中,铁和镍等重元素沉入中心,在地核和地幔之间形成分离。初始阶段的另一个重要事件是月球的形成(它似乎比地球年轻一些)。最可能的解释是一次大撞击,一个名为 Theia(比火星略小)的小行星撞击地球。被这次撞击抛出的物质最终会在环绕地球的轨道上吸积到月球上。由于撞击过程中释放出大量能量,地幔完全融化。随着时间的推移,它固化并能够通过地球内物质的分化形成第一次地壳。计算表明,如果地球在撞击前有大气层,它在撞击过程中完全消失了。因此,大气和海洋一定是由彗星和陨石撞击产生的后期物质以及火山活动释放的气体和液体形成的。第一个大气层含有比今天更多的二氧化碳,而且氧气稀缺。根据早在 38 亿年前的一些解释,第一个生命一定起源于海洋中的自我复制分子。氨基酸和核苷酸等物质来自简单的有机物质,后来发展成蛋白质和 RNA,它们是生命的基石。所有生命的最后一个共同祖先一定生活在大约 34 亿年前。人们怀疑在开始时一定发生了某种形式的板块构造,尽管这个过程在开始时可能更快,使大陆变得更小。渐渐地,这个过程发展成现在的形式。在地球的历史进程中,几乎所有大陆都处于同一时期。然后有人谈到所谓的超大陆。上一次发生这种情况是在大约 3 亿年前。这个超级大陆被称为盘古大陆。关于地球最初几十亿年的历史,人们知之甚少,因为仅由软组织组成的生物化石保存得很差。很明显,生命变得越来越多样化,大约 23 亿年前,第一个自养生物出现了,通过光合作用产生氧气的生物。向大气中添加氧气导致臭氧层的形成,从此以后,生命得到了更好的保护,免受有害辐射。这使得比细菌更大的生物体得以发展,但仍然被归类为微生物,例如真核细胞和多细胞生物体。根据一个相当广泛接受的理论,大约在 7 亿年前,地球处于一个主要的冰河时代,地球从两极到赤道都冻结了,这种理论被称为雪球地球。随着气候变暖,生活开始迅速发展。在大约 5.35 亿年前的寒武纪大爆发期间,生命的发展加速,因此,在相对较短的时间内出现了许多新的生物群(动物、植物等)。从那时起,进化催生了新的、更复杂的生命类型,有时会被称为大规模灭绝的短暂大规模灭绝中断。大约 5 亿年前,第一批植物和昆虫出现在陆地上(细菌和真菌肯定更早地在陆地上定居),大约 3.8 亿年前,生活在浅水区的鱼长出了腿,可以爬出水面。由此产生了两栖动物,它们有肺而不是鳃。爬行动物和后来的哺乳动物起源于两栖动物。恐龙(爬行动物)在地球上统治了数亿年,但在大约 6500 万年前的最后一次大灭绝中与许多其他生命形式一起灭绝,这可能是由于所谓的尤卡坦撞击,也包括白垩纪时期。古近纪界线。从那一刻起,哺乳动物有了强劲的发展。人类大约在 200 万年前出现。人类被认为是从以前活着的灵长类动物进化而来的。目前的冰河时代开始于大约 4000 万年前,并在大约 250 万年前加强。从那时起,极地帽以 40,000 或 100,000 年的周期再次生长和融化。最后一个较冷的时期(冰川期)大约在 10,000 年前结束。通过语言的发展,农业的发现和动物的驯化使人类在世界范围内迅速传播,并在文明出现后在短时间内对生物圈、水圈、大气和土地利用以及地球表面的布局产生重大影响.

地球的未来

根据最常见的假设,太阳的演化最终将意味着地球的末日,但更早之前地球上将不再可能存在生命。与所有恒星一样,太阳核心不断发生氢核聚变成氦的过程。结果,随着时间的推移,越来越多的氦气在太阳核心中积累,在接下来的 11 亿年里,太阳的光度增加了大约 10%,在接下来的 35 亿年里增加了 40%。在大约 50 亿年后,太阳内部的所有氢都将转化为氦,从而导致太阳膨胀成一颗比现在大 250 倍的红巨星。一个直接的后果是地球上的温度会急剧上升,这无论如何都会导致所有海洋的蒸发。在 9 亿年后,更高的温度将使大气中无机二氧化碳的数量增加到无法通过固定 C4 进行光合作用的浓度。这意味着大多数植物物种无法生存,这意味着氧气将从大气中消失。这也将使动物或人类无法生存,太阳的膨胀将导致内行星水星、金星和地球进入太阳的光球层(“大气层”)并被摧毁。然而,在这个阶段,太阳将损失大约 30% 的质量,理论上将地球置于一个不断扩大的轨道上。这种效果通常可以防止行星被膨胀的太阳吞噬,尽管太阳的接近仍然会使地球上的所有生命都变得不可能。然而,最近的计算机模拟表明,膨胀的太阳的潮汐作用实际上会将地球拉向太阳。火星和其他外行星很可能会逃脱这种命运,但火星上的温度也会上升得如此之多,以至于地球上的生物都无法生存。

文化意义

地球的默认符号是一个带有圆圈的十字。这个符号被称为车轮十字架、太阳十字架或奥丁十字架。尽管这个符号还有其他含义,但它最常被视为代表地球上的四个基点。该符号的另一个版本是圆圈上的十字。

宗教意义

地球在许多文化中被拟人化为地球母亲。例子包括阿兹特克人中的 Tonantzin(字面意思是“我们的母亲”)、印加人中的 Pachamama、印度人中的 Bhumi Deva、希腊人和罗马人中的盖亚、中国的后土或北欧神话中的女神 Jord。在希腊神话中,大地女神是天神乌拉诺斯的妻子。然而,在埃及神话中,地球是男神盖布,而天堂(努特)是女神。创世故事发生在大多数宗教中,其中地球是由神灵超自然地创造的。即使在今天,一些宗教团体,例如从基督教或穆斯林原教旨主义的角度来看,仍然相信对旧宗教文本的字面解释。这些神创论者不相信有关地球形成以及生命起源和进化的传统科学理论。

地球知识的发展

在世界历史进程中,对地球及其地表的了解不断增加。自古以来,各种文化都相信地球是平坦的;例如,美索不达米亚人将地球视为漂浮在海洋中的扁平圆盘。然而,一直有人承认地球是球形的。最早提出球形地球的是像毕达哥拉斯这样的希腊自然哲学家。他们发现,在月食期间,地球的影子始终是圆形的,无论月亮是在高空还是接近地平线。埃拉托色尼计算周长的精度为 15%。在中世纪,在中东、欧洲和印度,球形地球的概念是众所周知的,但并未被普遍接受。贝达和托马斯·阿奎那等中世纪学者都知道地球是球形的。然而,其他人,例如 6 世纪的探险家 Kosmas Indikopleustes,将地球视为一个扁平的圆盘。 1522 年,费迪南德·麦哲伦 (Ferdinand Magellan) 第一个环游世界,从而彻底解决了这场争端。地球围绕太阳旋转的事实更难以确定,因此自古以来就无人知晓。直到中世纪,地球通常被视为宇宙的中心:这个概念被称为地心说。只有在尼古拉斯·哥白尼 (1473 - 1543) 和伽利略·伽利莱 (1564 - 1642) 等人的天文发现之后,才意识到地球并不占据宇宙的中心位置。地心说让位于地球围绕太阳旋转的想法,即日心说。中世纪之后,通过发现之旅增加了对世界的了解。由于制图、导航和测量技术的进步,有关大陆和地球表面的位置和性质的地理知识在新时代继续增长。地质学的发现,特别是从 19 世纪开始,增加了对地球内部的了解,并提供了对地球古老时代的洞察力。随着 20 世纪气象学和气候学的兴起,人们对大气和气候的了解也在增加。 20 世纪的技术发展极大地改变了科学界和广大公众对地球的看法。 1959 年,探险家 6 号飞船首次从太空拍摄地球。科学知识导致人们认识到地球的不同部分形成一个系统,处于脆弱的平衡状态,这种平衡状态在过去经常发生变化,将来可能会再次发生变化。这种理解的一种影响深远的形式是盖亚假说,它指出整个生物圈就像一个大有机体。

另见

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