46億年前,地球誕生了。地球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,。46億年前誕生時候的地球與21世紀(jì)的大不相同。根據(jù)科學(xué)家推斷,,地球形成之初是一個由熾熱液體物質(zhì)(主要為巖漿)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(tài)的地核逐漸形成,。密度大的物質(zhì)向地心移動,,密度小的物質(zhì)(巖石等)浮在地球表面,這就形成了一個表面主要由巖石組成的地球,。
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,由高溫巖漿不斷噴發(fā)釋放的水蒸氣,,二氧化碳等氣體構(gòu)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(jié)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(xù)的時間相對短暫,,但這一時期生物及其繁盛,,地質(zhì)演化十分迅速,地質(zhì)作用豐富多彩,,加之地質(zhì)體遍布全球各地,,廣泛保存,可以極好的對其進(jìn)行觀察和研究,,為地質(zhì)科學(xué)的主要研究對象,,并建立起了地質(zhì)學(xué)的基本理論和基礎(chǔ)知識。
人類科學(xué)家已經(jīng)能夠重建地球過去有關(guān)的資料,。太陽系的物質(zhì)起源于45.672億±60萬年前,,而大約在45.4億年前(誤差約1%),地球和太陽系內(nèi)的其他行星開始在太陽星云——太陽形成后殘留下來的氣體與塵埃形成的圓盤狀——內(nèi)形成,。通過吸積的過程,,地球經(jīng)過1至2千萬年的時間,大致上已經(jīng)完全成形,。從最初熔融的狀態(tài),,地球的外層先冷卻凝固成固體的地殼,水也開始在大氣層中累積,。月亮形成的較晚,,大約是45.3億年前,一顆火星大小,,質(zhì)量約為地球10%的天體(通常稱為忒伊亞)與地球發(fā)生致命性的碰撞,。這個天體的部分質(zhì)量與地球結(jié)合,,還有一部分飛濺入太空中,并且有足夠的物質(zhì)進(jìn)入軌道形成了月球,。釋放出的氣體和火山的活動產(chǎn)生原始的大氣層,,小行星、較大的原行星,、彗星和海王星外天體等攜帶來的水,,使地球的水份增加,冷凝的水產(chǎn)生海洋,。新形成的太陽光度只有太陽的70%,,但是有證據(jù)顯示早期的海洋依然是液態(tài)的,這稱為微弱年輕太陽謬論矛盾,。溫室效應(yīng)和較高太陽活動的組合,,提高了地球表面的溫度,阻止了海洋的凝結(jié),。
有兩個主要的理論提出大陸的成長:穩(wěn)定的成長到現(xiàn)代和在早期的歷史中快速的成長,。研究顯示第二種學(xué)說比較可能,早期的地殼是快速成長的,,隨后跟著長期穩(wěn)定的大陸地區(qū),。在時間尺度上的最后數(shù)億年間,表面不斷的重塑自己,,大陸持續(xù)的形成和分裂,。在表面遷徙的大陸,偶爾會結(jié)成超大陸,。大約在7.5億年前,,已知最早的一個超大陸羅迪尼亞開始分裂,稍后又在6億至5.4億年時合并成潘諾西亞大陸,,最后是1.8億年前開始分裂的盤古大陸,。
卡文迪許認(rèn)為地球的質(zhì)量約為5.96×10^24千克 地球的赤道半徑ra=6378137m≈6378km,極半徑rb=6356752m≈6357km,,扁率e=1/298.257,,忽略地球非球形對稱,平均半徑r=6371km,。在赤道某海平面處重力加速度的值ga=9.780m/s^2,,在北極某海平面處的重力加速度的值gb=9.832m/s^2,全球通用的重力加速度標(biāo)準(zhǔn)值g=9.807m/s^2,,地球自轉(zhuǎn)周期為23小時56分4秒(恒星日),,即T=8.616×10^4s。
地球表面的氣溫受到太陽輻射的影響,,全球地表平均氣溫約15℃左右,。而在不見陽光的地下深處,,溫度則主要受地?zé)岬挠绊懀S深度的增加而增加,。在地球中心處的地核溫度更高達(dá)6000℃以上,,比太陽光球表面溫度(5778K,5500°C)更高,。地球表面最熱的地方出現(xiàn)在巴士拉,,最高氣溫為58.8℃。地球北半球的“冷極”在東西伯利亞山地的奧伊米亞康,,1961年1月的最低溫度是-71℃,。世界的“冷極”在南極大陸,1967年初,,俄羅斯人在東方站曾經(jīng)記錄到-89.2℃的最低溫度。
因為地球自西向東旋轉(zhuǎn),,而地磁場外部是從磁北極指向磁南極(即南極指向北極),,所成的環(huán)形電流與地球自轉(zhuǎn)的方向相反,所以是帶負(fù)電的,。
月食時,,仔細(xì)觀察就會發(fā)現(xiàn)投射在月球上的地球影子總是圓的;往南或往北作長途旅行時,,則會發(fā)現(xiàn)同一個星星在天空中的高度是不一樣的,。一些聰明的古人從諸如此類的蛛絲馬跡中就已經(jīng)猜測到地球可能是球形的。托勒玫的地心說也明確地描述了地球為球形的觀點,,但是直到16世紀(jì)葡萄牙航海家麥哲倫的船隊完成人類歷史上的第一次環(huán)球航行,,才真正用實踐無可辯駁地證明了地球是個球體。
科學(xué)家經(jīng)過長期的精密測量,,發(fā)現(xiàn)地球并不是一個規(guī)則球體,,而是一個兩極部位略扁赤道稍鼓的不規(guī)則橢圓球體,夸張地說,,有點像“梨子”,,稱之為“梨形體”。地球的赤道半徑約長6378.137Km,,這點差別與地球的平均半徑相比,,十分微小,從宇宙空間看地球,,仍可將它視為一個規(guī)則球體,。如果按照這個比例制作一個半徑為1米的地球儀,那么赤道半徑僅僅比極半徑長了大約3毫米,,憑著人的肉眼是難以察覺出來的,,因此在制作地球儀時總是將它做成規(guī)則球體,。
地球在宇宙中的位置在最近的一個世紀(jì)里,這一認(rèn)識發(fā)生了根本性的拓展,。起初,,地球被認(rèn)為是宇宙的中心,而當(dāng)時對宇宙的認(rèn)識只包括那些肉眼可見的行星和天球上看似固定不變的恒星,。17世紀(jì)日心說被廣泛接受,,其后威廉·赫歇爾和其他天文學(xué)家通過觀測發(fā)現(xiàn)太陽位于一個由恒星構(gòu)成的盤狀星系中。到了20世紀(jì),,對螺旋狀星云的觀測顯示我們的銀河系只是膨脹宇宙中的數(shù)十億計的星系中的一個,。到了21世紀(jì),可觀測宇宙的整體結(jié)構(gòu)開始變得明朗——超星系團(tuán)構(gòu)成了包含大尺度纖維和空洞的巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),。超星系團(tuán),、大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)和空洞可能是宇宙中存在的最大的相干結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)。
宇宙是沒有“中心”或者“邊界”的,,因此我們無法標(biāo)出地球在整個宇宙中的絕對位置,。地球位于可觀測宇宙的中心,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(jié)構(gòu)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,。
因為地球氣候從亙古到現(xiàn)在都有發(fā)生巨大變化并且這種變化將繼續(xù)演進(jìn),,很難把地球氣候概括。地球上與天氣和氣候有關(guān)的自然災(zāi)害包括龍卷風(fēng),、臺風(fēng),、洪水、干旱等,。
兩極地氣候被兩個溫度相差并非很大的區(qū)域分隔開來:赤道附近寬廣的熱帶氣候和稍高緯度上的亞熱帶氣候,,降水模式在不同地區(qū)也差異巨大,降水量從一年幾米到一年少于一毫米的地區(qū)都有,。
海陸分布
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,其余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,。
極端海拔
陸地上最低點:死海-418米
全球最低點:馬里亞納海溝-11,034米
全球最高點:珠穆朗瑪峰8,844.43米
世界人口總數(shù)是人類在一個特定的時間內(nèi)在地球上生活的數(shù)目。根據(jù)美國人口調(diào)查局的估計,,截至2013年1月4日,,全世界約有70.58億人。世界人口在15世紀(jì)的黑死病后不斷增長,,最快的世界人口增長率(高于1.8%)出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代,。根據(jù)世界人口預(yù)測,世界人口將繼續(xù)增長直到2050年,。
世界上共有226個國家和地區(qū),,國家199個,地區(qū)27個,。亞洲(48個國家),歐洲(44個國家/2個地區(qū))非洲(53個國家/3個地區(qū))大洋洲(14個國家/10個地區(qū)) 北美洲(23個國家/13個地區(qū))南美洲(12個國家/1個地區(qū)),。
地球存在繞自轉(zhuǎn)軸自西向東的自轉(zhuǎn),,平均角速度為每小時轉(zhuǎn)動15度。在地球赤道上,,自轉(zhuǎn)的線速度是每秒465米,。天空中各種天體東升西落的現(xiàn)象都是地球自轉(zhuǎn)的反映。人們最早利用地球自轉(zhuǎn)作為計量時間的基準(zhǔn),。自20世紀(jì)以來由于天文觀測技術(shù)的發(fā)展,,人們發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)是不均的。1967年國際上開始建立比地球自轉(zhuǎn)更為精確和穩(wěn)定的原子時,。由于原子時的建立和采用,,地球自轉(zhuǎn)中的各種變化相繼被發(fā)現(xiàn)。天文學(xué)家已經(jīng)知道地球自轉(zhuǎn)速度存在長期減慢,、不規(guī)則變化和周期性變化,。
地球自轉(zhuǎn)的周期性變化主要包括周年周期的變化,月周期,、半月周期變化以及近周日和半周日周期的變化,。周年周期變化,也稱為季節(jié)性變化,,是20世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn)的,,它表現(xiàn)為春天地球自轉(zhuǎn)變慢,,秋天地球自轉(zhuǎn)加快,其中還帶有半年周期的變化,。周年變化的振幅為20~25毫秒,,主要由風(fēng)的季節(jié)性變化引起。半年變化的振幅為8~9毫秒,,主要由太陽潮汐作用引起的,。此外,月周期和半月周期變化的振幅約為±1毫秒,,是由月亮潮汐力引起的,。地球自轉(zhuǎn)具有周日和半周日變化是在最近的十年中才被發(fā)現(xiàn)并得到證實的,振幅只有約0.1毫秒,,主要是由月亮的周日,、半周日潮汐作用引起的。
地球公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓的,,公轉(zhuǎn)軌道半長徑為149597870公里,,軌道的偏心率為0.0167,公轉(zhuǎn)的平均軌道速度為每秒29.79公里,;公轉(zhuǎn)的軌道面(黃道面)與地球赤道面的交角為23°27',,稱為黃赤交角。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了地球上的晝夜變化,,地球公轉(zhuǎn)及黃赤交角的存在造成了四季的交替,。
從地球上看,太陽沿黃道逆時針運(yùn)動,,黃道和赤道在天球上存在相距180°的兩個交點,,其中太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點,稱為春分點,,與春分點相隔180°的另一點,,稱為秋分點,太陽分別在每年的春分(3月21日前后)和秋分(9月23日前后)通過春分點和秋分點,。對居住的北半球的人來說,,當(dāng)太陽分別經(jīng)過春分點和秋分點時,就意味著已是春季或是秋季時節(jié),。太陽通過春分點到達(dá)最北的那一點稱為夏至點,,與之相差180°的另一點稱為冬至點,太陽分別于每年的6月22日前后和12月22日前后通過夏至點和冬至點,。同樣,,對居住在北半球的人,當(dāng)太陽在夏至點和冬至點附近,從天文學(xué)意義上,,已進(jìn)入夏季和冬季時節(jié),。上述情況,對于居住在南半球的人,,則正好相反,。
21世紀(jì)科學(xué)家對地球的年齡再次進(jìn)行了確認(rèn),認(rèn)為地球產(chǎn)生要遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于太陽系產(chǎn)生的時間,,跨度約為1.5億年左右這遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于此前認(rèn)為的30-4500萬年,。此前科學(xué)家通過太陽系年齡計算公式算出了太陽系產(chǎn)生的時間為55.68億年前,而地球產(chǎn)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(xué)家對此數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正,,認(rèn)為地球的產(chǎn)生要在太陽系形成的6200萬年之后,。
科學(xué)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900萬年衰變之后的同位素為鎢182,,而鎢182則是地核的組成部分之一,。科學(xué)家們認(rèn)為在地球形成時,,幾乎所有的鉿182元素全部已經(jīng)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(xué)家測算地球的真實年齡,。尼爾斯研究所的教授說道:“所有的鉿完全衰變成鎢需要50-60億年的時間,,并且都會沉在地核,而新的表明,,地球和月球上地幔含有的元素量高于太陽系,而經(jīng)過測算時間大約為1.5億年左右”
地球有一個衛(wèi)星月球,,月球俗稱月亮,,也稱太陰。在太陽系中是地球唯一的天然衛(wèi)星,。月球是最明顯的天然衛(wèi)星的例子,。在太陽系里,除水星和金星外,,其他行星里面都有天然衛(wèi)星,。月球直徑約3476公里,是地球的1/4,。體積只有地球的1/49,,質(zhì)量約7350億億噸,相當(dāng)于地球質(zhì)量的1/81,月球表面的重力差不多是地球重力的1/6,。