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Question

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Answer 1

一:
地球是太阳系八大行星之一，国际名称为“该娅”，按离太阳由近及远的次序数是第三颗。它有一颗天然的卫星---月球，二者组成一个天体系统---地月系统。

地球自西向东自转，同时又围绕太阳公转。地球自转与公转运动的结合使其产生了地球上的昼夜交替和四季变化(地球自转和公转的速度是不均匀的)。同时，由于受到太阳、月球、和附近行星的引力作用以及地球大气、海洋和地球内部物质的等各种因素的影响，地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀，成为目前的略扁的旋转椭球体，极半径比赤道半径短约21千米。

阿波罗飞船在月球上看到地球是由一系列的同心层组成。地球内部有核（地核）、幔（地幔）、壳（地壳）结构。地球外部有水圈和大气圈，还有磁层，形成了围绕固态地球的美丽外套。

地球作为一个行星，远在56亿年以前产生于原始太阳星云。

地球的基本参数：

赤道半径: ae = 6378136.49 米

极半径: ap = 6356755.00 米

平均半径: a = 6371001.00 米

赤道重力加速度: ge = 9.780327 米/秒2

平均自转角速度: ωe = 7.292115 × 10-5 弧度/秒

扁率: f = 0.003352819

质量: M⊕ = 5.9742 ×1024 公斤

地心引力常数: GE = 3.986004418 ×1014 米3/秒2

平均密度: ρe = 5.515 克/厘米3

太阳与地球质量比: S/E = 332946.0

太阳与地月系质量比: S/(M+E) = 328900.5

公转时间: T = 365.2422 天

离太阳平均距离: A = 1.49597870 × 1011 米

公转速度: v = 11.19 公里/秒

表面温度: t = - 30 ～ +45

表面大气压: p = 1013.250毫巴

表面重力加速度(赤道) 978.0厘米/秒2

表面重力加速度(极地) 983.2厘米/秒2

自转周期 23时56分4秒(平太阳时)

公转轨道半长径 149597870千米

公转轨道偏心率 0.0167

公转周期 1恒星年

黄赤交角 23度27分

地球各圈层结构

地球海洋面积 361745300平方公里

地壳厚度 80.465公里

地幔深度 2808.229公里

地核半径 3482.525公里

表面积 510067866平方公里

人们对于地球的结构直到最近才有了比较清楚的认识。整个地球不是一个均质体，而是具有明显的圈层结构。地球每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。在天文学中，研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化，探讨其它行星的结构，以至于整个太阳系起源和演化问题，都具有十分重要的意义。

地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈，它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层，位于地面以下平均深度约150公里处。这样，整个地球总共包括八个圈层，其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈，以及岩石圈的表面，一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈，目前主要用地球物理的方法，例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点，即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的，而在地球表面附近，各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的，其中生物圈表现最为显著，其次是水圈。

大气圈

大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000 ～ 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04％比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克，相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。

水圈

水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗"蓝色的行星"。地球水圈总质量为1.66×1024克，约为地球总质量的3600分之一，其中海洋水质量约为陆地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中）水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。

生物圈

由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有40万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有5－10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。

岩石圈

对于地球岩石圈，除表面形态外，是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成，从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面（莫霍面），一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一，平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系，因此，岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多，而大洋盆地约占海底总面积的45％，其平均水深为4000～5000米，大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此，整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成，对它们的研究，构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的"全球构造学"理论。

软流圈

在距地球表面以下约100公里的上地幔中，有一个明显的地震波的低速层，这是由古登堡在1926年最早提出的，称之为软流圈，它位于上地幔的上部即B层。在洋底下面，它位于约60公里深度以下；在大陆地区，它位于约120公里深度以下，平均深度约位于60～250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在，将地球外圈与地球内圈区别开来了。

地幔圈

地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面（称为莫霍面）之外，在软流圈之下，直至地球内部约2900公里深度的界面处，属于地幔圈。由于地球外核为液态，在地幔中的地震波S波不能穿过此界面在外核中传播。P波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的，所以也称为古登堡面，它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔（33～410公里深度的B层，410～1000公里深度的C层，也称过渡带层）、下地幔的D′层（1000～2700公里深度）和下地幔的D〃层（2700～2900公里深度）组成。地球物理的研究表明，D〃层存在强烈的横向不均匀性，其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟，它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层，而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。

外核液体圈

地幔圈之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中2900至4980公里深度称为E层，完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为F层，它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。

固体内核圈
地球八个圈层中最靠近地心的就是所谓的固体内核圈了，它位于5120至6371公里地心处，又称为G层。根据对地震波速的探测与研究，证明G层为固体结构。地球内层不是均质的，平均地球密度为5.515克/厘米3，而地球岩石圈的密度仅为2.6～3.0克/厘米3。由此，地球内部的密度必定要大得多，并随深度的增加，密度也出现明显的变化。地球内部的温度随深度而上升。根据最近的估计，在100公里深度处温度为1300°C，300公里处为2000°C，在地幔圈与外核液态圈边界处，约为4000°C，地心处温度为 5500 ～ 6000°C。

太阳系九大行星之一 。地球在 太阳系中并不居显著的地位，而太阳也不过是一颗普通的恒星。但由于人类定居和生活在地球上，因此对它不得不寻求深入的了解。

行星地球 按离太阳由近及远的顺序，地球是第3个行星，它与太阳的平均距离是 1.496亿千米 ，这个距离叫做一个天文单位（A） 。地球的公转轨道是椭圆形 ，其轨道长半径为149597870千米，轨道偏心率为0.0167 ，公转轨道运动的平 均速度是29.79千米／秒。

地球的赤道半径约为 6378 千米 ，极半径约为6357千米，二 者相差约21千米 。地球的平均半径约为6371千米 。地球的平均密度为5.517 克／厘米 。地球的尺度和其他参量见表。

形状和大小 中国古代对天地的认识有所谓浑天说。东汉张衡在《浑天仪图注》里写道：“天体圆如弹丸，地如鸡中黄……天之包地犹壳之裹黄。”地球是圆的这个概念在远古就已模糊地存在了 。723 年唐玄宗派一行和南宫说等人 ，在今河南省选定同一条子午线上的 13 个地点 ，测量夏至的日影长度和北极的高度 ，得到子午线一度之长为351里80步 ( 唐代的度和长度单位 )。折合现代的尺度就是纬度 一度长132.3千米，相当于地球半径为7600千米 ，比现代的数值约大20％。这是地球尺度最早的估计( 埃及人的测量更早 一些，但观测点不在同 一 子午线上 ，而且长度单位核算标 准不详，精度无从估计）。

精确的地形测量只是到了牛顿发现万有引力定律之后才有可能，而地球形状的概念也逐渐明确。地球并非是很规则的正球体。它的表面可以用一个扁率不大的旋转椭球面来极好地逼近。扁率e为椭球长短轴之差与长轴之比 ，是表示地球形状的一个重要参量。经过多年的几何测量、天文测量以至人造地球卫星测量，它的数值已经达到很高的精度。这个椭球面不是真正的地球表面，而是对地面的一个更好的科学概括，用来作为全球各地大地测量的共同标准，所以也叫做参考椭球面 。按照 这个参考椭球面 ，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 。在参考椭球面上重力势能是相等的，所以在它上面各点的重力加速度是可以计算的，公式如下：

g0＝9.780318（1＋0.0053024sin2j

－0.0000059sin2j）米／秒2， 式中g0是海拔为零时的重力加速度，j是地理纬度 。知道了地球形状、重力加速度和万有引力常数G＝6.670×10-11牛顿·米2／千克2，可以计算出地球的质量M为 5.976×1027克。

自转 由于地球转动的相对稳定性 ，人类生活历来都利用它作为计时的标准，简单地说，地球绕太阳公转一周的时间叫做一年，地球自转一周的时间叫做一日。然而由于地球外部和内部的原因，地球的转动其实是很复杂的。地球自转的复杂性表现在自转轴方向的变化和自转速率即日长的变化。

自转轴方向的变化中，最主要的是自转轴在空间绕黄道轴缓慢旋进，造成春分点每年向西移动50.256〃的岁差。这是日、月对地球赤道突出部分吸引的结果。其次是地球自转轴相对于地球本身的位置变化，造成了地面各点的纬度变化。这种变化主要有两种成分 ：一种以一年为周期 ，振幅约为0.09〃，是大气和海水等季节性变化所引起的，是一种强迫振动；另一种成分以14个月为周期，振幅约为0.15〃，是地球内部变化所引起的，叫做张德勒摆动，是一种自由振动 。此外还有一些较小的自由振动。

转速的变化造成日长的变化。主要有3类 ：长期变化是减速的，使日长每百年增加1 ～ 2毫秒 ，是潮汐摩擦的结果；季节性变化最大可使日长变化0.6毫秒 ，是气象因素引起的；

不规则的短期变化，最大可使日长变化4毫秒 ，是地球内部变化的结果。

表面形态和地壳运动 地球的表面形态是极复杂的 ，有绵亘的高山，有广袤的海盆，还有各种尺度的构造。

地表的各种形态主要不是外力造成的，它们来源于地壳的构造运动。地壳运动的起因至少有以下几种设想：①地球的收缩或膨胀。许多地学家认为地球一直在冷却收缩，因而造成巨大的地层褶皱和断裂。然而观测表明，地面流出去的热量和地球内部因放射性物质的衰变而生出的热量是同量级的。也有人提出地球在膨胀的论据。这个问题现在尚无定论。②地壳均衡。在地壳以下的某一定深度，单位面积上的载荷有一种倾向于均等的趋势。地面上的巨大高差为地下深部横向物质流动所调节。③板块大地构造假说——地球最上层约八、九十千米厚的岩石层是由几块巨大的板块组成的。这些板块相互作用和相对运动就产生地面上一切大地构造现象 。板块运动的动力来自何处，现在还不清楚，但不少人认为地球内部物质的对流起了决定性的作用。

电磁性质 地磁场并不指向正南。11世纪中国的《梦溪笔谈》就有记载。地磁偏角随地而异。真正地磁场的形态是很复杂的。它有显著的时间变化，最大的变化幅度可达到总地磁场的千分之几或更高。变化可分为长期的和短期的。长期变化来源于地球内部的物质运动；短期变化来源于电离层的潮汐运动和太阳活动的变化。在地磁场中，用统计平均或其他方法将短期变化消去后就得到所谓基本地磁场。用球谐分析的方法可以证明基本地磁场有99％以上来源于地下，而相当于一阶球谐函数部分约占80％，这部分相当于一个偶极场，它的北极坐标是北纬78.5°，西经69.0°。短期变化分为平静变化和干扰变化两大类。平静变化是经常出现的，比较有规律并有一定的周期，变化的磁场强度可达几十纳特 ；干扰变化有时是全球性的 ，最大幅度可达几千纳特 ，叫做磁暴。

基本磁场也不是完全固定的，磁场强度的图像每年向西漂移0.2°～0.3°，叫做西向漂移。这就指出地磁场的产生可能是地球内部物质流动的结果。现在普遍认为地球核主要是铁镍组成的（还包含少量的轻元素）导电流体，导体在磁场中运动便产生电流。这种电磁流体的耦合产生一种自激发电机的作用，因而产生了地磁场。这是当前比较最为人接受的地磁场成因的假说。

当岩浆在地磁场中降温而凝固成岩石时，便受到地磁场磁化而保留少许的永久磁性，称为热剩磁。大多数岩浆岩都带有磁性，其方向和成岩时的地磁场方向一致。由相同时代的不同岩石标本可以确定成岩时地球磁极的位置。但由不同地质时代的岩石标本所确定的地磁极位置却是不同的。这就给大陆漂移的假说提供了一个有力的证据。人们还发现，在某些地质时代成岩的岩石，磁化方向恰好和现代的地磁场方向相反。这是由于地球在形成之后，地磁场曾多次自己反向的结果。按照自激发电机地磁场成因假说，这种反向是可以理解的。地磁场的短期变化可以感应地下电流，而地下电流又引起地面的感应磁场。地下电流同地下物质的电导率有关，因而可由此估计地球内部的电导率分布。然而计算是复杂的，而且解答不单一。现在所能取得的一致意见是电导率随深度而增加，在60～100千米深度附近增加很快 。在400～700千米的深处，电导率又有明显的变化，此处相当于地幔中的过渡层（又叫C层）。

温度和能源 地面从太阳接受的辐射能量每年约有10焦耳，但绝大部分又向空间辐射回去，只有极小一部分穿入地下很浅的地方。浅层的地下温度梯度约为每增加30米，温度升高1℃ ，但各地的差别很大 。由温度梯度和岩石的热导率可以计算热流 。由地面向外流 出的热量 ，全球平均值约为6.27 微焦耳／厘米秒 ，由地面流出的总热能约为10.032×1020焦耳／年。

地球内部的一部分能源来自岩石所含的放射性元素铀 、钍、钾。它们在岩石中的含量近年来总在不断地修正，有人估计地球现在每年由长寿命的放射性元素所释放的能量约为9.614×1020焦耳 ，与地面热流很相近 ，不过这种估计是极其粗略的，含有许多未知因素。另一种能源是地球形成时的引力势能，假定地球是由太阳系中的弥漫物质积聚而成的 。这部分能量估计有25×1032焦耳 ，但在积聚过程中有一大部分能量消失在地球以外的空间 ，有一小部分 ，约为1×1032焦耳，由于地球的绝热压缩而积蓄为地球物质的弹性能。假设地球形成时最初是相当均匀的，以后才演变成为现在的层状结构，这样就会释放出一部分引力势能，估计约为2×1030焦耳。这将导致地球的加温。地球是越转越慢的。地球自形成以来，旋转能的消失估计大约有1.5×1031焦耳，还有火山喷发和地震释放的能量，但其数量级都要小得多。

地面附近的温度梯度不能外推到几十千米深度以下。地下深处的传热机制是极其复杂的，由热传导的理论去估计地球内部的温度分布，常得不到可信的结果。但根据其他地球物理现象的考虑，地球内部某些特定深度的温度是可以估计的。结果如下：①在100千米的深度 ，温度接近该处岩石的熔点，约为1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，岩石发生相变 ，温度各约在1500℃和1900℃ ；③ 在核幔边界，温度在铁的熔点之上，但在地幔物质的熔点之下，约为3700℃；④在外核与内核边界 ，深度为5100千米 ，温度约为4300℃，地球中心的温度，估计与此相差不多。

内部结构 地球的分层结构基本上是按地震波（ P和S ）的传播速度划分的。地球上层有显著的横向不均匀性：大陆地壳和海洋地壳的厚度大不相同，海水只覆盖着2／3的地面。

地震时，震源辐射出两种地震波，纵波P和横波S。它们各以不同的速度向四围传播�经过不同的时间到达地面上不同的地点。若在地面上记录到P和S的传播时间随震中距离的变化，就可以推算地下不同深度地震波的传播速度υp和υs。

地球内部的分层就是由地震波速度分布定义的，在海水之下，地球最上层叫做地壳，厚约几十千米。地壳以下直对地核，这部分统称为地幔。地幔内部又有许多层次。地壳与

地幔的边界是一个明显的间断面 ，称为M界面或莫霍界面 。界面以下约到会80千米的深度，速度变化不大，这部分叫做盖层。再往下，速度变化不大，这部分叫做盖层。再往下 ，速度明显降低 ，直到约220千米深度才又回升 。这部分叫低速带。以下直到2891千米深度叫做下地幔。核幔边界是一个极明显的间断面。进入地核 ，S波消失 ，所以地球外核是液体。到了5149.5千米的深度 ，S波又出现，便进入了地球内核。

由地球的速度和密度的分布可以计算出地球内部的两个弹性常数、压力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的变化很小 ，只是过了核幔边界才向地心递减至零 。在核幔边界处的压力为1.36兆巴，在地心处为3.64兆巴。

内部物质组成 地震波的速度和密度分布对于地球内部的物质组成是一个限制条件 。地球核有约 90%是由铁镍合金组成的，但还含有约法三章10%的较轻物质；可能是硫或氧。关于地幔的矿物组成，现在还存在分歧意见。地壳中的岩石矿物是由地幔物质分异而成的。火山活动和地幔物质的喷发表明地幔的主要矿物是橄榄岩。地震波速度的数据表明在内400、500、和谐500千米的深度，波速的梯度很大 。这可解释为矿物相变的结果。在内400千米的深处 ，橄榄石相变为尖晶石的结构，而辉石则熔入石榴石 。在家500千米的深度，辉石也分解为尖晶石和超石英的结构 。在先650千米深度下，这些矿物都为钙钛矿和氧化物结构 。在下地幔最下的200千米中，物质密度有显著增加。这个区域有无铁元素的富集还是一个有争论的问题。

起源和演化 地球的起源和演化问题实际上也就是太阳系的起源和演化问题。早期的假说主要分两大派：以康德和拉普拉斯为代表的渐变派和以G.L.L.布丰为代表的灾变派 。渐变派认为太阳系是由高温的旋转气体逐渐冷却而成的；灾变派主张太阳系是由此及彼2个或3个恒星发生碰撞或近距离吸引而产生的。早期的假说主要企图解释一些天文事实，如行星轨道的规律性，内行星和外行星的区别。太阳系中角动量的分布等。在全面解释上述观测事实时，两派都遇到不可克服的因难。

从20世纪40年代中期起，人们逐渐倾向于太阳系起源于低温的固体尘埃的观点。较早的倡议者有魏茨泽克、施米特和尤里。他们认为行星不是由高温气体凝固而成，而是由温度不高的固体尘物质积聚而成的。

地球形成时基本上是各种石质物体和尘、气的混合物积聚而成的。初始地球的平均温度估计不超过去时1000℃。由于长寿命放射性无素的衰变和引力势能的释放，地球的温度逐渐升高。当温度超过铁的熔点时，原始地球中的铁元素就化成液态，由于密度大就流向地球的中心部分，从而形成了地核。地球内部温度继续升高，使地幔局部熔化，引起了化学分异，促进了地壳形成。

海洋和大气都不是地球形成时就有的，而是次生的。因为原始地球不可能保持大气和水 。海洋是地球内部增温和分异的结果。原始大气是从地球内部放出的，是还原性的。直到绿色植物出现后，大气中才逐渐积累了自由氧，在漫长的地质年代中逐渐形成现在的大气（见地球起源）。

年龄 地球的年龄 ，如果定义为原始地球形成后到现在的时间，则由岩石和矿物所含的放射性同位素可以测定。但是这样做时，仍免不了对地球的初始状态做一些假定，根据岩石矿物中和陨石中铅同位素的精密分析，现在一般都接受的地球年龄约为46亿年。

大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000 ～ 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04％比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克，相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。

我们的家园——地球

地球是什么形状的？她来自哪里？ 早在170万年前，人类就对自己的家园——地球，产生了各种美丽的遐想，编织成许多绚丽多彩的传说。中国古代就有盘古开天辟地的故事，古希腊神话讲开天辟地时，传说宇宙是从混沌之中诞生的，最先出现的神是大地之神——该亚。天空、陆地、海洋都是由她而生，因此人们尊称她为“地母”。

地球已经是一个5000岁的老寿星了，她起源于“盘古”开天劈地。约在5000年前，天和地相联后来逐渐进化，出现了各种不同的生物。地球的平均赤道半径为6378.14公里，比极半径长21公里。

地球的内部结构可以分为三层：地壳、地幔和地核。在地球引力的作用下，大量气体聚集在地球周围，形成包层，这就是地球大气层。

地球就像一只陀螺，沿着自转轴自西向东不停地旋转着。她的自转周期为23小时56分4秒，约等于24小时。 同时，地球还围绕太阳公转，她的公转轨道是椭圆形，轨道的半长径达到149,597,870公里。 公转一周要365.25天，为一年。

二:
地球
Earth

太阳系九大行星之一。地球在太阳系中并不居显著的地位，而太阳也不过是一颗普通的恒星。但由于人类定居和生活在地球上，因此对它不得不寻求深入的了解。
行星地球 按离太阳由近及远的顺序，地球是第3个行星，它与太阳的平均距离是1.496亿千米，这个距离叫做一个天文单位（A）。地球的公转轨道是椭圆形，其轨道长半径为149597870千米，轨道偏心率为0.0167，公转轨道运动的平 均速度是29.79千米／秒。
地球的赤道半径约为6378 千米，极半径约为6357千米，二者相差约21千米。地球的平均半径约为6371千米。地球的平均密度为5.517克／厘米。地球的尺度和其他参量见表。
形状和大小 中国古代对天地的认识有所谓浑天说。东汉张衡在《浑天仪图注》里写道：“天体圆如弹丸，地如鸡中黄……天之包地犹壳之裹黄。”地球是圆的这个概念在远古就已模糊地存在了。723年唐玄宗派一行和南宫说等人，在今河南省选定同一条子午线上的13个地点，测量夏至的日影长度和北极的高度，得到子午线一度之长为351里80步( 唐代的度和长度单位)。折合现代的尺度就是纬度一度长132.3千米，相当于地球半径为7600千米 ，比现代的数值约大20％。这是地球尺度最早的估计(埃及人的测量更早一些，但观测点不在同一 子午线上，而且长度单位核算标准不详，精度无从估计）。
精确的地形测量只是到了牛顿发现万有引力定律之后才有可能，而地球形状的概念也逐渐明确。地球并非是很规则的正球体。它的表面可以用一个扁率不大的旋转椭球面来极好地逼近。扁率e为椭球长短轴之差与长轴之比，是表示地球形状的一个重要参量。经过多年的几何测量、天文测量以至人造地球卫星测量，它的数值已经达到很高的精度。这个椭球面不是真正的地球表面，而是对地面的一个更好的科学概括，用来作为全球各地大地测量的共同标准，所以也叫做参考椭球面。按照这个参考椭球面，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。在参考椭球面上重力势能是相等的

Answer 2

地球环境仍在恶化 请给地球一个机会

作者：何洪泽 文章来源：环球时报

每年6月5日，是联合国确定的“世界环境日”。之所以要确定这样的日子，为的是宣传环境对人类生存和发展的重要性，唤起各国政府和人民保护环境的意识，动员各方面力量采取保护环境的行动，从而为人类和他们的后代留下一个适于生存的环境。

与其他方面的知识相比，人类对环境的认识相当滞后。1972年6月5日，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了第一次人类环境会议，随后，联合国设立了环境规划署。环境保护从此提到联合国和各国政府的议事日程上来。

30年过去了，全世界的环境保护究竟做得怎么样？前几天，联合国环境规划署发表了由1000多位专家参与编写的《全球环境前景报告》，回顾了30年来地球环境的变化，以及人类在环境保护方面所取得的进步和存在的不足，并预测了30年后地球环境可能发生的变化。

我们面临的威胁

客观地说，30年来人类环境保护意识已经大大加强。各国政府在保护环境的行动方面也取得了一些进步。主要是欧美发达国家在空气和江湖水质保护方面取得很大进展。国际社会在减少有害气体排放，保护地球臭氧层的工作中也取得显著成果。但从总体看，地球的环境还在不断恶化，特别是在发展中国家。

比如，全球每年受到干旱、洪水、龙卷风和地震等自然灾害影响的人口就从20世纪80年代的1.4亿上升到20世纪90年代的2.1亿，其中2/3是受洪水之灾所害。全球每年自然灾害损失的金额已高达1000亿美元，而受灾最严重的恰恰是那些最不发达国家，有的国家甚至每年同时遭受几种自然灾害。环境破坏也影响人类健康。据统计，全球有1/4可预防的疾病是由于环境污染造成的，1/7的死亡仅仅是由于没有干净的饮水和卫生设施造成的。

其他一些数字也令人不安。由于30年来全球人口增长了22亿，人类活动范围急剧扩大，全球已有15％的土地退化，其面积相当于美国和墨西哥的领土总和。每年还有1000万公顷可灌溉土地被荒废。全球有一半的河流被严重污染，有11亿人得不到安全卫生的饮用水。有80个国家，其人口占全球的40％，严重缺水。非洲和亚洲热带雨林目前正以每年1％的速度毁灭，这也导致大量鸟类和动物处于濒危灭绝的状态。24％的哺乳动物和12％的鸟类已面临生存危机。海洋污染同样不可忽视，全球有1/3的人口居住在离海岸不到60公里的地区，城市工业和生活污水，甚至旅游发展对海洋造成严重污染。另外，有1/3的鱼类因为海洋污染和过度捕捞已经灭绝。空气中二氧化碳的排放量每年仍有62亿吨，最严重的是亚太地区，有21亿吨，欧洲和北美也各有16亿吨。南极上空的臭氧从20世纪70年代以来已经减少了10％。2000年，臭氧层空洞的最大面积已达到2.8万平方公里。

四大鸿沟

值得指出的是，发达国家与发展中国家，甚至同一个国家中的富人和穷人，其生活的环境和应付灾害的能力有很大差异。到目前为止，这一鸿沟不是缩小，而是扩大了。报告指出了在环境方面存在的四大鸿沟：一、环境状态的鸿沟。欧美国家环境状况稳定或已得到改善，发展中国家在不断恶化。二、环境政策的鸿沟。发达国家有能力制定和贯彻环境政策，穷国没有这种能力。三、应付环境能力的鸿沟。富人有能力避免受环境变化之害，穷人对灾害毫无防御能力。四、生活方式的鸿沟。1/5的富裕人口消费了90％的资源，12亿穷人每天生活花费不到1美元。联合国环境规划署主任托普弗在接受记者采访时，点出了当前全球环境问题依然严峻的根源：一是贫富差别。贫困人口为了生存，破坏了环境；富裕人口过度消费，也破坏了环境。二是还缺乏足够的国际合作。人类所拥有的技术完全可以做到可持续发展，但穷国还不具备这些条件，需要发达国家援助。

未来30年的环境

对未来30年，人类将有什么样的生活环境，报告也作了预测，由于人类采取不同的政策，从而会有不同的结果。各国政府可能采取的政策基本上可分为四种，分别是：市场经济第一；政府政策目标第一；国家安全第一；可持续发展第一。它们的后果差异很大。如以市场经济为第一，到2032年，全球将有一半以上的人口缺水；如以可持续发展为第一，则能维持目前40％的水平，甚至会降低。森林植被，前者将有70％受到影响，后者只有55％；二氧化碳排放量，前者将达到160亿吨，而后者只有80亿吨。

为何选择中国深圳

正因为如此，在联合国里约热内卢环境首脑会议10年之后，联合国决定，今年8月在南非约翰内斯堡举行可持续发展首脑会议，再次强调环境问题的重要性。联合国秘书长在为今年“世界环境日”发布的文告中说，今年的环境日主题是“给地球一个机会”，这意味着20世纪许多给地球带来灾难的环境问题依然存在，我们比以往更需要采取行动。

今年的“世界环境日”纪念活动，联合国环境规划署选择了在我国的深圳市举行。在谈到为什么选择深圳市为举行这个活动的地点时，托普弗说，这是为了向全世界显示，环境保护如何可以与经济发展相容，深圳是一个很好的例子。深圳市一直坚持“发展经济不以牺牲环境为代价”的原则，在经济持续高速发展的同时，环境保护方面也取得了显著的成绩。2000年，深圳被国际公园和休闲地协会评为“花园城市”。今年5月，深圳市又被联合国环境规划署授予环境保护“全球500佳”的荣誉称号。

地球环境演化与生物进化

徐慈根

现代地球表面环境系由大气圈、水圈、土壤一岩石圈和生物圈所构成，是地球形成后在经历了漫长的演化历程中渐次发生、发展起来的。一般认为，地球最初是由宇宙中的气体尘埃凝聚并加上对陨石的吸积形成的。地球早期曾经受了地外物体频繁、猛烈的撞击。刚形成的地球经历了原子演化的历程，内部大量的放射性物质不断裂变，放出巨大的能量，加上陨星对地面的猛烈撞击所造成的巨大热效应，很快就发生了地球的分异作用，并导致强烈的地壳、火山活动。禁锢在地球内部的挥发性物质不断地喷发出来，形成了主要成分为水、二氧化碳、一氧化碳、氢气、氨、氮气、二氧化硫等的还原性大气。同时地下的结构水也不断地随气体的喷发而被搬出来，于低洼处形成了原始海洋。大气的形成是地球演化中的一项重要内容。现代研究表明，80～85％的大气是在地球形成早期集中形成的；其余的则是在以后漫长岁月中逐步形成的。大气中最初没有氧气，所以也不可能形成臭氧层，所以造成各种宇宙射线，以及太阳辐射中的紫外线直射地面。这些能量对当时的还原性大气中各成分间的化学反应，起着十分重要的作用，使之合成了多种结构简单的小分子有机物：数种氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷等。科学家们曾模拟原始大气成分，采用放电、紫外线、各种射线和热能，都能成功地合成多种氨基酸。在50年代初，在一块坠于澳大利亚Murchison附近的陨石中，分析出含有米勒已证明过的许多相同的氨基酸和大致相同的相对数量值。这些小分子有机物在原始海洋中汇聚，成为产生生命的基础材料，再经漫长的历程，逐渐形成了生命的前体。奥巴林指出：“前细胞结构是在原始海洋中经过比较简单的非生物途径起源的，由有机物组织起来的一种生成物，是导致生命体系诞生的出发点。这种生成物在空间结构方面必然朝着结构复杂化和完善化的方向进化”。

现已发现的最古老的生物化石是原始的藻菌类，其年代大约在35亿年前。它们在无氧条件下进行异养生活，以原始海洋中的有机物为养料，依靠发酵的方式获取能量。这些原始的生物体不断地发展变化，约在27亿年前，出现了含有叶绿素，能进行光合作用，属于自养生活的原始藻类，如燧石藻、蓝绿藻等。这些藻类进行光合作用所释放的氧，进入大气后开始改变大气的成分。大气中游离氧的出现并逐步达到一定的浓度比例。这是地球环境演化史上一次重大的发展，整个过程约在18～22亿年前完成。

大气中游离氧的出现和浓度不断增加，对于生物来讲有极重要的意义。首先，生物的代谢方式开始发生根本性改变，从厌氧生活发展到有氧生活。代谢方式的改变大大促进了生物的进化发展。约在10～15亿年前出现了单细胞真核植物，以后逐渐形成多细胞生物，并开始出现了有性生殖方式。约在6亿年前，海洋中出现了大量的无脊椎动物，如三叶虫等。其次随着大气中氧气浓度不断提高，太阳紫外线将O2分解成不稳定的原子氧(O1)，原子氧相互结合形成O3，即臭氧。臭氧的产生并在大气层外围形成臭氧层，这对宇宙射线和太阳光中的紫外线有着屏障和过滤作用，对保护生命体有十分重要的作用。最初时生物只能在水深5～10米处生存发展。随着臭氧层的保护能力增加，生物发展到水体表面生活，并进而由水生开始向陆地生活发展。约在4.2亿年前，原始的陆地植物，如裸蕨开始出现。

陆地上环境变化大，不似水中的环境因素单一。生物登陆之后，在复杂多变的环境条件中加快了发展变化的速度。生物的变异和分化使得生物的数量和种类增加，在此基础上形成了生物体在种内和种间的相互依存、相互制约、相互竞争的关系。由此建立起多种多样的生态系统，其结构也日趋复杂和稳定。这一切又进一步促进了生物的发展和进化。大量生物的出现并生存，对于地球环境的影响也越来越显著。植物进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气，同时吸收氨，并用其在体内合成蛋白质；而微生物在分解动植物遗体时又将蛋白质转化成氮气进入大气。这样使得原以二氧化碳、一氧化碳为主的还原性大气，转化成为以氧气、氮气为主的氧化性大气。生物的生命活动对地球物质的循环有着十分巨大的作用。由于生物的呼吸作用和植物的光合作用，大气中的二氧化碳大约每300年可循环一次；氧大约每2000年循环一次。生物对铁、钙、氮、磷等的循环也有很大的影响。地球森林植被中约含有碳素4000～5000亿吨。石炭纪是蕨类植物繁茂的时代，大量的植物残体在沼泽环境中转化为煤层。这样大量的碳素被掩埋地下，导致大气中二氧化碳含量的减少，并由此削弱了温室效应，引起了全球性的气候变化。也许，古生代晚期的冰川就可能与此有关。

植物登陆之后，和地表的岩石层相互作用，开始形成土壤。土壤是陆地表面的疏松多孔体，又是一个胶体系统，对于植物生活所需要的水分和养分有强大的吸附和释放作用。土壤的形成使得易于流失的水和养分，能在地表富集起来。土壤既是植物生活的物质基础，又是植物生活的产物。土壤肥力的提高促进了植物的生长与发展，植物的繁茂又进一步促进了土壤肥力的提高。例如，在针叶林下发育的是肥力低下的灰化土；在草本植物下发育的是肥力很高的黑土。植物界的繁盛又为动物和微生物的生存发展，提供了物质基础和生存空间。

地壳在地球的发展史上经历了许多巨大的变动。古生代是地壳发生剧烈变动的时期，古生代早期是海洋占优势的时代，海洋无脊椎动物空前繁盛。到了中后期，陆地面积大大增加，亚欧大陆和北美大陆的雏形已基本形成，我国的华北和东北已抬升为陆地。此时两栖类开始出现，动物开始由水生向陆地发展。这时期的北半球气候炎热，陆地上出现了大面积的植物分布。由蕨类植物组成的大面积的森林覆盖地表，是一个重要的造煤时期。同时裸子植物在蕨类的基础上发生。中生代的中、晚期，全世界大部分地区都属热带、亚热带气候，季节变化不明显，是爬行动物的全盛期。爬行动物在形态结构和生殖方式(体内受精、生产大型的羊膜卵)上的进化，对陆地干旱生活更为适应。在爬行类的基础上，发展产生了哺乳类和鸟类动物。在植物中，裸子植物繁盛并渐次代替了蕨类植物。中生代的晚期，被子植物产生，并得到较大的发展。

地球环境的变化，如因太阳辐射变化引起的大范围的气候变化；因地壳运动产生的火山喷发、造山和造陆运动、大陆的漂移运动等，这些变化所产生的影响，都是在很大范围之内，甚至在全球范围内进行的，往往会从根本上改变地球的环境条件。这对于生物的生存、发展，都产生着巨大和深远的影响和作用。环境的剧烈变化使得许多生物死亡，甚至种的灭绝，但幸存的物种又会因为变异等而适应新环境，得以生存和发展。

在6500万年前的白垩纪末，一颗直径10公里的小行星，以20公里／秒的速度进入地球大气层，撞击位于墨西哥尤卡坦半岛的海域。陨星以极高速度和大气分子相撞击，压缩大气并产生极高温度和极强大的冲击波，释放的能量相当1000万亿吨TNT爆炸产生的能量，约为广岛原子弹威力的500亿倍。强大的冲击波破坏和燃烧着地面上的一切物体，燃烧迅速蔓延全球，产生大量的烟尘、碳黑和二氧化碳进入大气层，屏蔽了太阳辐射，使地面降温8～20℃，海水降温2～3℃。漫长寒冷的冬季降临，地面的冰盖增大、海水退缩、盐度上升，导致部分海洋生物灭绝，地面植物的光合作用受到抑制，以植物为食的动物大量饿死。强大的冲击波使得大面积的海水立即蒸发，海水产生的剧烈震荡，使得大量的海洋生物死亡，如鱼龙、蛇颈龙和一些软体动物。除此，还造成巨大的臭氧层空洞，各种宇宙射线直射地面，危害地表生物。由于气温下降导致的巨大冰盖对阳光的反射，使气候进一步向寒冷方向发展。根据计算表明，由此引起的寒冷气候，约维持了几十万年，生物遭到空前的打击，约有60～80％的生物种类在白垩纪末从地球上消失。

新生代以来，约3400万年前、1500万年前、240万年前、110万年前，都曾发生过直径为1～5公里的陨星撞击。虽说其能量都明显小于白垩纪末的那次撞击，但都造成了不同程度的生物毁灭。

现代地球的环境格局基本上起始于新生代。随着现代山系，如喜玛拉雅山和阿尔卑斯山的高高隆起，导致全球范围的气候变化，形成各类型的气候带。四季交替明显，全球的环境向多样化方向发展，并奠定由被子植物、哺乳动物、鸟类和昆虫为优势生物的生物圈基础。第四纪出现的气候寒冷时期引起了陆地冰川面积扩大和海平面下降，使得原先为海水淹没的大陆架显露出来，并成为陆上生物往来的通道。现代的全球生态系统中被子植物繁盛，哺乳类、鸟类和昆虫类的繁盛，在经历了第四纪冰川期的严酷考验后基本上稳定下来。

从地球环境的演化历程来看，生命是地球环境发展到一定水平的产物，而生命在形成和繁盛之后，又对环境的发展演化产生了极其重要的作用。生命与环境是相互影响，相互作用，共同发展进化的。

自《生物学教学》1997年第10期