地球

地球是我们共同的家园，地球的知识太广泛了，地球是一个复杂而独特的行星，它孕育了生命并提供了适宜人类居住的环境。随着科学的发展，我们对地球的认识也将不断深入。

地球

• 概况
  • 地球是距离太阳1.5亿公里的第三颗行星。地球总面积约5.101亿平方千米，其中约29.2%（1.4894亿平方千米）是由大陆和岛屿组成的陆地，剩余的70.8%（3.61132亿平方千米）大部分被海洋、海湾和其他咸水体覆盖，也被湖泊、冰川、河流和其他淡水体覆盖，尤其冰川覆盖最多，它们共同构成了水圈。地球的大部分极地地区都被冰覆盖。
  • 地球的大气主要由氮和氧组成。热带地区接受的太阳能多于极地地区，并通过大气和海洋环流重新分配。温室气体在调节地表温度方面也发挥着重要作用。一个地区的气候不仅由纬度决定，还由海拔和与该地区和海洋的接近程度等因素决定。
  • 地球的引力会与太空中的其他物体相互作用，尤其是月球，它是地球唯一的天然卫星。地球的自转轴相对于其轨道平面倾斜，从而在地球上产生季节。地球和月球之间的引力相互作用引起潮汐，稳定地球在其轴上的方向，并逐渐减慢其自转速度。
  • 世界地球日（The World Earth Day） 即每年的4月22日，是一个专为世界环境保护而设立的节日。
• 公转和自转
  • 公转
    • 地球绕太阳公转的轨道与太阳的平均距离大约是1.5亿千米（9300万英里），每365.2564平太阳日(365日6时9分10秒)转一圈，称为一恒星年。公转使得太阳相对于恒星每日向东有约1°的视运动，每12小时的移动相当于太阳或月球的视直径。由于这种运动，地球平均要24小时，也就是一个太阳日，才能绕轴自转完一圈，让太阳再度通过中天。地球公转的平均速度大约是29.8 km/s（107000 km/h），7分钟内就可行进12742 km（7,918 mi），等同于地球的直径的距离；约3.5小时就能行进约384000千米的地月距离。
  • 自转
    • 地球相对于太阳的平均自转周期称为一个平太阳日，定义为平太阳时86400秒。因为潮汐减速的缘故，当前地球的太阳日已经比19世纪略长一些，每天要长0至2 SI ms。地球相对于太阳的自转周期，称为一个恒星日，依据IERS的测量，1恒星日等于平太阳时（UT1）86,164.098903691 秒，即23小时56分4.098903691秒。
• 卫星
  • 月球是地球的天然卫星，因古代在夜晚能提供一定的照明功能，也常被称作“月亮”，月球的直径约为地球直径的四分之一，结构与类地行星相似。月球是太阳系中卫星－行星体积比最大的卫星。
  • 月球和地球间的引力作用是引起地球潮汐现象的主要原因，而月球被地球潮汐锁定，因此月球的自转周期等于绕地球的公转周期，使月球始终以同一面朝向地球。月球被太阳照亮并朝向地球这一面的变化，导致月相的改变，黑暗部分和明亮部分被明暗界线分隔开来。
• 特征
  • 形态
    • 地球形状大致呈椭球形。地球自转的效应使得沿贯穿两极的地轴方向稍扁，赤道附近略有隆起。 从地心出发，地球赤道半径比极半径高了43千米（27英里）。因此，地球表面离地球质心最远之处并非海拔最高的珠穆朗玛峰，而是位于赤道上的厄瓜多尔钦博拉索山的山顶。
    • 陆地主要在北半球，有五个大陆：欧亚大陆、非洲大陆、美洲大陆、澳大利亚大陆和南极大陆，另外还有很多岛屿。大洋则包括太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋和南冰洋五个大洋及其附属海域。海岸线共35.6万千米。
  • 化学组成
    • 地球总质量约为5.97237*10的24次方kg，约60万亿亿吨。构成地球的主要化学元素有铁（32.1%）、氧（30.1%）、硅 （15.1%）、镁（13.9%）、硫（2.9%）、镍（1.8%）、钙（1.5%）、铝（1.4%）；剩下的1.2%是其他微量元素，例如钨、金、汞、氟、硼、氙等。
  • 内部构造
    • 地球内部根据化学性质或物理（流变学）性质分为若干层。地球的内核、外核具有明显的区别，这是其他类地行星所没有的特征。地球外层是由硅酸盐矿物组成的地壳，下面又有一层黏稠固体组成的地幔。地幔和地壳之间的分界是莫霍不连续面。地壳的厚度随位置的不同而不同，从海底的6千米到陆地的30至50千米不等。地壳以及地幔较冷、较坚硬的上层合称为岩石圈，板块也是在这个区域形成的。
  • 磁场和磁层
    • 地球内部及周围空间中存在着静磁场。根据静磁场的多极展开，如果把地球近似看作一个磁偶极子，它的磁矩大小为7.91 × 1015 T m3，地磁轴方向与自转轴近似重合但有少许偏离，两者的夹角被称为地磁偏角。
    • 根据发电机假说，地磁主要来自于地核中铁、镍构成的导电流体的运动。在地核的外核中，炽热的导电流体在从中心向外对流的过程中受到地转偏向力的作用形成涡流，产生磁场。而涡流产生的磁场又会对流体的流动产生反作用，使流体的运动乃至其产生的磁场近似保持稳定。但由于对流运动本身是不稳定的，地磁轴的方向会缓慢、无规律地发生变化，导致地磁倒转。
    • 地磁在太空的影响范围称为磁层。太阳风的离子与电子被磁层偏转，因此无法直接袭击地球。太阳风的压强会把磁层靠近太阳的区域压缩至10个地球半径，而远离太阳的区域会延伸成长尾状。
• 三圈
  • 水圈
    • 在太阳系中，表面为大面积的水域所覆盖是地球有别于其他行星的显著特征之一，地球的别称“蓝色星球”便是由此而来的。地球上的水圈主要由海洋组成，而陆海、湖泊、河川以及可低至2,000米深的地下水也占了一定的比例。位于太平洋马里亚纳海沟的挑战者深渊深达10911.4米，是海洋最深处。
    • 地球上的水约97.5%为海水，2.5%为淡水。而这2.5%中，又有68.7%的淡水以冰帽或冰川等形式存在。地球上海洋的平均盐度约为3.5%，即每千克的海水约有35克的盐。这大部分盐在火山的作用和冷却的火成岩中产生。海洋也是溶解大气气体的贮存器，这对于许多水生生命体的生存是不可或缺的。海洋是一个大型储热库，其海水对全球气候造成了显著的影响。
  • 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。
  • 大气圈
    • 地球表面的平均气压为101.325千帕，大气标高约8.5千米。地球的大气层为由78%的氮气、21%的氧气、混合微量的水蒸气、二氧化碳以及其他的气态分子所构成。
    • 地球的生物圈对地球大气层影响显著。在27亿年前光合作用开始产生氧气，最终形成主要由氮、氧组成的大气。这一变化使好氧生物能够繁殖，随后大气中的氧气转化为臭氧，形成臭氧层。臭氧层阻挡了太阳辐射中的紫外线，地球上的生命才得以存续。对生命而言，大气层的重要作用还包括运送水汽，提供生命所需的气体，让流星体在落到地面之前烧毁，以及调节温度等。大气中某些微量气体分子能够吸收从地表散发的长波辐射，从而升高地球平均温度，是为温室效应。大气中的温室气体主要有水蒸气、二氧化碳、甲烷和臭氧。如果地球没有温室效应，则地表平均温度将只有−18°C（当前为14°C），生命就很可能不存在。
• 适居性
  • 气候
    • 地球的大气层并无明确边界。离地表越远，空气越稀薄，最后停止在外太空。大气层四分之三的质量集中在离地表11千米的对流层。来自太阳的能量将地表和上面对流层中的气体加热，空气受热膨胀，密度减小导致上升，周围较冷、密度较高的气体填补过来，形成了大气环流。这使得热量重新分布，并产生各种天气现象和气候条件。
    • 主要的大气环流带有纬度30°以下赤道地区的信风和纬度30°到60°之间的中纬度西风带。决定气候的重要因素还有洋流，尤其是将热量从赤道海域带往极地地区的温盐环流。地球表面可分为气候大致相似的若干纬度带，从赤道到两极依次是热带、亚热带、温带和极地气候。常用的柯本气候分类法将全球气候分为五大类：A类热带气候，B类干旱气候，C类温带气候，D类冷温带气候，E类极地气候和高山气候。
    • 降水中的大部分通过河流系统流向低海拔地区，通常会回到海洋中或者聚集在湖泊里。这种水循环是地球能维持生命的重要原因，也是地表构造在漫长地质时期受到侵蚀的主要因素。
  • 温度
    • 地球表面的气温受到太阳辐射的影响，全球地表平均气温约15℃左右。而在不见阳光的地下深处，温度则主要受地热的影响，随深度的增加而增加。
  • 资源
    • 地球蕴藏着各种自然资源供人类开采利用。其中很多是如化石燃料一类的不可再生能源，这些资源的再生速度非常缓慢。化石燃料大多从从地壳中获得，例如煤、石油和天然气。人类主要用这些化石燃料来获得能源和化工生产的原料。
    • 地球生物圈可产生许多对人类有益的生物制品，包括食物、木材、药品等，并可使众多有机废弃物回收再利用。陆上生态系统依靠表土和淡水维持，而海洋生态系统则依靠陆地冲刷而来的溶解养料维持。
• 名词解释
  • 经线
    • 也称“子午线”，是地球上连接南北两极的半圆或者圆弧线，长度约为20037千米，任意两条经线长度都相等，且相交于南北两极点。
    • 经度的起点线是0度经线，也称为“本初子午线”，从北极点开始，一路穿过英国、法国、西班牙、阿尔及利亚、马里、布基纳法索、多哥、加纳，再穿过大西洋，一直到南极。
    • 在0度经线以东称为“东经”，从东经1度一直到东经180度；在0度经线以西称为“西经”，从西经0度一直到西经180度，东经180度和西经180度是同一条线。
  • 纬线
    • 指地球表面某点随地球自转所形成的轨迹，每条纬线都是圆圈且两两平行的，方向是东西向的。
    • 赤道以北称为“北纬”，从赤道0度一直到北纬90度，也就是北极点；赤道以南称为“南纬”，从赤道0度一直到南纬90度，也就是南极点。纬线是圆形，除南北极点外都是圆圈，越往两极走圆圈越小。经线和纬线用最简单的方法区别可以说横维竖经。
    • 最长的纬度就是中间的这条纬线，也称为“赤道”，纬度为0度。
    • 北极点：纬度为90度N，位于北半球。
    • 南极点：纬度为90度S，位于南半球。
    • 北回归线：纬度为23.5度，位于北半球，是热带和温带的分界线。
    • 南回归线：纬度为-23.5度，位于南半球，是热带和温带的分界线。
    • 北极圈：纬度为66.5度，位于北半球，是温带和寒带的分界线。
    • 南极圈：纬度为-66.5度，位于南半球，是温带和寒带的分界线。
  • 东半球
    • 经度范围：西经20度到东经160度之间的所有经度
  • 北半球
    • 赤道以北为北半球
  • 南半球
    • 赤道以南为南半球
  • 西半球
    • 经度范围：西经20度以西至东经160度以东的所有经度