地球,我们美丽的家园。尽管它仅仅是太阳系中一颗普通的行星,但有很多方面确是独一无二的。比如,它是太阳系中上唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球。而且,地球地质活动的激烈程度,在行星中也是首屈一指的。大约170多万年前,人类在地球上诞生,但人类知道自己生存在一个不大、且极其普通的行星之上,却仅是近几百年的事。数千年来,人类对自己的生存空间产生过各种想象,也编织出了无数美丽的传说,比如盘古开天辟地、女娲补天等。
自古以来,人类也以各种各样的方法探索着宇宙、星星,但至今为止,还没有确切地发现其他星球有生命存在。在太阳系与行星和它们的卫星中,只有地球有生命,地球也奉献出它所有的一切,无私地哺育着我们人类。
地球与它的母亲
在很久以前,太阳系是由一团星云收缩而成的。在收缩过程中,星云的中央部分温度增加,从而形成了最原始时期的太阳。当太阳的中心温度达到700万℃时,它就会发生氢聚变为氦的热核反应。这种剧烈且迸发巨大能量的反应,就产生了我们今天看到的太阳。
然而,由于星云体积不断缩小,其自转速度也逐渐加快,离心力逐渐增大,因此在赤道面附近也逐渐形成了一个星云盘。星云盘上的物质经过不断的聚集,最后又演化为包括地球在内的8颗行星和其他小天体。太阳系是一个宠大的家族,内部包括太阳及围绕太阳旋转的8颗行星、50多颗围绕着不同行星旋转的卫星、数以万计的小行星以及彗星、流星体等。太阳系的空间范围很大。如果以太阳的轨道作为太阳系的边界,那么太阳系所占的空间直径可长达118亿千米。可是,太阳系也仅仅是银河系中极其微小的一部分而已。在庞大的银河系当中,类似太阳这样的恒星大约有1500亿颗,可见银河系的庞大至极!
那么,太阳和地球有多少岁了呢?通常来说,年龄能通过多种不同的途径来确定。比如树木的年龄,我们就能根据树干的年轮纹数来计算,而太阳和地球的年龄,则可通过岩石中的放射性元素来计算。迄今为止,人类所发现的地球上最古老的岩石年龄约为35亿年,月球上岩石的年龄约为46亿年,而陨石的年龄基本都在47亿年之前。根据这种分析,再结合太阳系演化的研究,科学家们推断:太阳系的年龄应该为50亿年左右,而地球则是在距今46亿年前形成的。
地球能给孕育生命,哺育人类,最大的功劳要归功于太阳。太阳比地球要大得多,其直径可达140万千米,约是地球的109倍;质量约为2000亿亿亿吨,相当于地球的33万倍。而且,太阳也是距离地球最近的一颗恒星,是太阳系中唯一能自身发光的恒星。
每分钟,太阳辐射到地球表面的能量每可达8.16焦耳/厘米2,能使地表平均温度保持在14℃左右,适合生物的生存。如果没有太阳光的照射,那么地面温度会很快降到-273℃左右。
太阳这些巨大的能量到底来自何处呢?
研究发现,这些能量都来自于太阳的中心。太阳的中心属于一个高温、高压、高密度的环境。在这里,4个氢原子便可聚变为1个氦原子,同时释放出能量。而这种能量还要经历数千万年才能传到太阳表面,再辐射到周围空间,包括地球上。
每秒钟,太阳会将大约6.3亿吨的氢转变为6.254亿吨的氦。这也就是说,太阳每秒钟就会失去460万吨的质量。而这些物质又会转化为辐射能量,就不再属于太阳了,所以我们可能会担心太阳有一天会因为“燃料”不足而熄灭。但事实上,太阳的质量是相当巨大的,即使在这种惊人的转化速度下,太阳仍有足够多的氢来保证这种燃烧过程持续进行。天文学家估算,从现今算起的50亿年后,太阳将进入一个氦核聚变的全新阶段。那时,地球上将热得难以忍受,海洋也会被烤干,生命将不复存在,甚至地球上也会被烧成灰烬。不过,这一切是要50亿年之后才可能发生的,现在担心还为时过早。
地球的5个发展时期
地球是人类的发源地,也是人类赖以生存和发展的行星,与人类关系密不可分。地球不仅以它无尽的宝藏养育着人类,为人类提供生殖繁衍的条件,甚至可以说就连人类本身也是地球发展到一定阶段的产物。正因为如此,古往今来不知有多少人在辛勤探索着地球的奥秘。
如今,地球已有46亿年的历史,而人类的产生才仅仅300万年左右,人类文明史却只有6000年左右。因此,人类对地球的了解还是很少的。但是,地球也有其本身发展的规律及周期变化,人类根据地球上各种类型的岩石、化石、岩层变形的迹象、岩层或岩体之间关系等,利用各种方法和探测手段,将地球的演变发展分为5个时期。
童年期:地球是太阳系的成员之一,与太阳系的起源密切相关。因此要探索地球的形成和早期演变史,肯定是离不开对太阳的探索了。而太阳系又是众多恒星中的一员,所以我们可根据恒星的演变规律推测太阳系以至地球的起源。
通常来说,恒星演化大致可分为3个阶段:一是引力收缩阶段,即弥漫星云间的相互引力而聚集成一团团星云;二是核反应阶段,即原始星云间相互碰撞发热,内部进行剧烈的核反应;三是衰老阶段,即作为核聚变燃料氢和氮等逐步耗尽。
根据这一规律我们可以推测,在距今50~60亿年以前,一团星云逐渐集中收缩,大部分物质逐渐进入中心,形成最初的太阳,并开始发光。此后,由于内部核反应产生的巨大能量,使得它时刻在发出光和热。
最初时,地球可能就是由这些大小不一的星云团集聚而成的,但这时的地球还只是许多微星的集合体,此后在引力收缩和内部放射性元素衰变产生热的情况下不断受热,当内部温度达到一定程度时,便形成了地核和地幔。
地球的童年应该从距今46亿年形成时期算起,大约延续到距今30亿年左右。
少年期:从距今30亿年到5.7亿年这段时间,地球进入少年期,即前古生代时期。地球进入少年期是以最早出现的小块陆核为标志的,后来的大陆就是陆核扩大形成的。直到25亿年前,各大陆内相继形成稳定的小块陆地。到了距今17亿年左右,地球经历了一次稳定大陆形成事件,稳定大陆的面积才大大增加,大陆才差不多形成了它现在的规模。
古生代期:古生代期的地层分早、晚两个时期,早期可分为寒武、奥陶、志留3个纪,晚期则包括泥盆、石炭、三叠3个纪。地球到了这个时期,已经历了几十亿年的演变,大气圈、水圈、岩石圈等都与今天地球的情况差不多。从石炭纪晚期开始,强烈的构造运动使地槽内的沉积岩和火山岩层发生剧烈褶皱,成为褶皱山系。这种构造运动不断进行,直到晚古生代末期才完成。这个运动也叫做华力西(阿尔卑斯山脉中的华力西山)运动。
华力西运动使海水退去,大陆面积扩大,从而令生物界向大陆进军的进程又向前推进了一步。在古生代时期,植物界也从低等的水生藻类进化为较高等的陆生植物,动物界从低等的海洋无脊椎动物进化为鱼类和陆生爬行类动物,完成了向大陆的转化。
中生代期:中生代期可分为三叠、侏罗、白垩3个纪,从距今2.3亿年起到6700万年前结束,延续时间约为1.6亿年。中生代开始后,地球出现了新的转折,各个陆块逐渐漂移到现代所处的位置,岩石圈也经历了一系列的变动。到了三叠纪末期,北美、南美间和欧亚、非洲间出现了较大的分裂,南部的几个陆块间也出现了分裂,并互相移开。到了侏罗纪晚期,陆块再次分裂,北美和欧亚大陆间,南美和非洲间,产生了一条南北方向的大裂隙,陆块向两边错开,海水浸入,这就是大西洋。到了白垩纪晚期,各大陆有继续移开,南大西洋有了明显的扩张。
新生代期:新生代期是地质历史时期中最年轻的一个时代,包括现代在内的整个新生代大约为6700万年。虽然时间较短,但这个时期地球表面的海陆分布、气候状况及生物界面貌等,都逐渐演变为现代的样子。
新生代期,非洲与欧洲的接近和印巴次大陆与亚洲的相撞,使得一部分岩石圈上层物质相互推挤,形成了南北半球之间绵延几乎达地球半周的雄伟的山系和高原,如阿特拉斯山、阿尔卑斯山、喀尔巴阡山、高加索山、帕米尔高原和山地、喜马拉雅山和青藏高原等等。这就是阿尔卑斯山造山运动和喜马拉雅山造山运动的产物。
此外,在大陆边缘各种作用和岩石圈物质运动的作用下,互相挤压再次出现,从而形成了现在的许多山地、高原、盆地和平原。
在新生代时期,各种动物也陆续出现,生物经过几十亿年的进化,也走过了从无到有、从低级到高级的发展阶段,并最终的新地质历史时期产生了人类。
地球的形状
关于地球的形状,从古到今人类就在不断探索。公元前五六世纪,古希腊哲学家认为地球是球形的。而到了公元前350年前后,古希腊学者亚里士多德根据月球上地影是个圆形,第一次科学地论证了地球是个球体。到了1519年,葡萄牙航海家麦哲伦完成了第一次环绕地球的航行,从而证实了地球是球形的观点。从此,人类就一直将自己所在的世界称为“地球”。
那么地球有多大呢?最早算出地球大小的是希腊地理学家埃拉托斯特尼。他在公元前3世纪用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城间的子午线长,得出地球的周长约25万希腊里(39600千米),与实际长度只差340千米。
到了1672年,法国天文学家李希通过测定,发现地球赤道的重力比其他地方小,从而认为地球应该是扁球形的。到了17世纪末,英国科学家牛顿也研究了地球自转对地球形态的影响,理论上认为地球并非一个很圆的球形,而是个赤道处略隆起,两极略扁平的椭球体,赤道半径比两极半径长20多千米。到了18世纪中期,法国巴黎科学院又证实地球确实为椭球体。
随着科技的发展,20世纪50年代后,很多种途径都可以测量地球的形状,尤其是人造卫星上天,再加上电子计算机的运用,人们可以更精确地测量地球的大小和形状了。通过实测和分析,确切的数据显示:地球的平均赤道半径为6738.14千米,极半径为6356.76千米,赤道周长和子午线方向的周长分别为40075千米和39941千米。测量还发现,北极地区约高出18.9米,而南极地区则低24~30米。
通过数据我们可以得知,地球的形状类似一个梨:赤道部分鼓起,是“梨身”;北极有点尖,像“梨蒂”;南极有点凹进去,像“梨脐”。整个地球则像个梨形的旋转体,因此人们称它为“梨形地球”。其实更确切地说,地球应该是一个三轴的椭球体。
相关链接——地球的变化与生命的出现
地球大约诞生于46亿年前,刚刚诞生时的地球与今天也大有不同。根据推断,地球刚刚形成时是个由炽热液体物质(主要为岩浆)组成的炽热火球。随着时间的推移,地表温度不断下降,固态地核逐渐形成。同时,密度大的物质会逐渐向地心移动,密度小的物质(岩石等)则浮在地球表面,从而形成了今天这样一个表面主要由岩石组成的地球。
自从诞生以来,地球就不断向外释放能量。由高温岩浆喷发释放的水蒸气、二氧化碳等气体,组成了稀薄的原始大气。后来,随着原始大气中的水蒸气不断增加,越来越多的水蒸气凝结为小水滴,再汇聚成雨水落入地表,这就形成了最初的海洋。
海洋的形成为生命的诞生提供了条件。约38亿年前,最原始的生命体在海洋中诞生。此后,生命就不断向更复杂、更高级的方向进化。1859年,达尔文的《物种起源》解释了生命进化的原因。他认为,任何生命都存在变异和遗传,正因为变异和遗传,拥有差异的生物个体之间才越来越多。在自然条件下,不适应环境的生物种群会逐渐被淘汰,而适应环境的生物种群则得以生存繁衍。生命也是不断变异、繁衍和淘汰,从而令地球上的生命种类发展到今天数百万种。