地球概貌

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地球是宇宙中的一個天體,太陽系的九大行星之一,其形狀為不規則的鏇轉橢球體。地球表面約71%是海洋,29%為陸地,陸地主要在北半球。海洋包括太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋4個大洋及附屬海域,海洋底有陸架、陸坡、大洋盆地、海底山嶺、海溝等地貌類型(見海底地貌)。陸地分為歐亞大陸、非洲大陸、南美大陸、北美大陸、澳洲大陸和南極大陸6個大陸以及眾多的島嶼,其上有高山、高原、丘陵、平原,以及河流、湖泊等地貌類型。

地球概貌

正文

地球是宇宙中的一個天體,太陽系的九大行星之一,其形狀為不規則的鏇轉橢球體。地球表面約71%是海洋,29%為陸地,陸地主要在北半球。海洋包括太平洋大西洋印度洋北冰洋4個大洋及附屬海域,海洋底有陸架、陸坡、大洋盆地、海底山嶺、海溝等地貌類型(見海底地貌)。陸地分為歐亞大陸、非洲大陸、南美大陸、北美大陸、澳洲大陸和南極大陸 6個大陸以及眾多的島嶼,其上有高山高原丘陵平原,以及河流、湖泊等地貌類型(見彩圖)

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地球形狀 早在人類文明開始階段,人類的活動範圍很小。在相當長的時期內,對地球形狀的看法不一,有看作方形棋枰、平板、圓盤、圓盾形的,也有看作球形甚至圓柱形的。以後隨著生產力、商業、交通、特別是航海業的發展,人們的活動範圍日益擴大,對地球形態的認識才逐漸深化。地理大發現最終證實了大地球形說的正確性。
科學意義上的地球形狀,是指不考慮地表海陸差異、地勢起伏,以及波浪、潮汐和洋流的影響,而以平均海平面即大地水準面構成的封閉曲面的形狀。這個封閉曲面一部分為世界大洋上實際存在的海面,另一部分則是陸地下的假想海面,其形狀是一個扁球體。地球的所有經圈都是橢圓,經線曲率自赤道向兩極減小,而赤道和所有緯圈都是正圓。根據人造地球衛星觀測結果,1980年國際大地測量學和地球物理學聯合會(IUGG)公布的地球部分參數為:赤道半徑a為6378137米,極半徑b為6356752米,扁率f為1:298.2572220101。地球的總面積約為51000萬平方公里,總體積為10830億立方公里,總質量為5.976×1027克。
巨大的質量使地球具有強大的地心引力,地心引力使所有質點都儘可能靠近地心,因而使地球成為球形。但是,地球自轉產生的指向赤道的慣性離心力分力促使海水自兩極流向赤道,使赤道半徑比極半徑略長,因而地球形狀不呈正球體而是橢球體。
精確的測量數據表明,地球的緯圈並非嚴格的正圈,經圈也不是嚴格的橢圓,地球的幾何中心不位於地心,南北兩半球也不相互對稱,北半球較細長而南半球較粗短,前者的平均半徑比後者小31.8米,北極海面高出大地水準面14米,南極則低於大地水準面24米,從包含兩極的縱剖面來看,地球略似梨形。一些學者據此把地球形狀稱為梨形。但是,與地球巨大的半徑相比較,這種偏離大地水準面的數字微不足道,地球形狀仍宜稱不規則的橢球體。
地球運動 地球的運動十分複雜。對地球作為太陽系的組成部分在銀河系中的運動,以及隨銀河系在本星系群中的運動等尚無深入的研究。地球的繞軸自轉和繞太陽公轉是最顯著的,對地球物理特徵最有影響,也是人們了解得最深刻的運動現象。
人類在觀察天球周日運動的基礎上,發現地球自轉運動。重力測量和弧度測量的結果、自由落體的東偏現象、運動物體在南北兩半球的左偏和右偏以及擺動平面發生相對於地球表面的偏轉等,從不同方面證實了地球自轉的存在。地球自轉是一種繞軸鏇轉運動,在北極上空觀察呈反時針方向,南極上空觀察則呈順時針方向,習慣上稱為自西向東鏇轉。自轉周期為一日,因參考點不同而有恆星日(以恆星為參考點所度量的地球自轉周期)、太陽日(以太陽為參考點所度量的地球自轉周期)和太陰日(以月球為參考點所度量的地球自轉周期)之別,時間分別為23時56分、24時和24時50分。自轉角速度為每小時15°,線速度則因緯度和海拔不同而異,例如在赤道海平面為464米/秒,高度增減100米,線速度增減26米;緯度60°海平面為232米/秒,兩極為零。
地球自轉決定了地球上晝夜的更替,並使地表一些自然地理過程具有晝夜節奏,還使運動物體如氣團、洋流和流水發生偏轉。地球自轉造成同一時刻地球的不同經線上具有不同的地方時間,還使潮汐轉變為與自轉方向相反的潮汐波。
除繞軸自轉外,地球還按照一定的軌道繞太陽公轉,公轉的周期為一恆星年,約365日6時9分10秒。公轉方向也是自西向東,軌道是一個扁率僅為1:7000、偏心率為1/60的橢圓。軌道近日點為1.471億公里,遠日點為1.521億公里,與太陽的平均距離為1.496億公里,後者即為一個天文單位。平均角速度為每日59',平均線速度為每秒29.78公里,面速度為每日1.92×1014平方公里。其中,前兩者有季節變化。
地球公轉軌道面稱黃道面。黃道面現在與赤道面呈23°27′交角,即黃赤交角。黃道面對地軸的傾斜意味著地球軌道一半偏向北方,一半偏向南方。春分至秋分間,地球位於軌道的偏南部分,秋分至次年春分間,則位於偏北部分。這意味著太陽直射點半年在北半球,半年在南半球,並且以一年為周期在23°27′緯線(即回歸線)之間往復運動。這一現象決定了地球表面熱量自赤道向兩極遞減,使地表分為赤道帶、南北溫帶、南北寒帶等5個熱量帶,以及每年分為春、夏、秋、冬4季。南北半球季節出現正好相反,北半球為夏季和秋己時,南半球則相應為冬季和春季。
太陽和月球的引力對地球的運動有顯著的影響。這種引力產生的力矩使黃道面向赤道面趨近。在地球自轉條件下,黃赤交角不變,因此自轉軸必然繞黃道軸鏇進,從而導致春分點每年西移50″.2564,形成歲差。太陽和月球分別在一年和一個月內兩次通過赤道面,引力方向的改變使地軸的長周期鏇進附加了短周期擺動,造成地極的移動。
地球構造 地球是由大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔和地核等圈層構成的。在高空和地球內部的圈層是上下平行分布的,但在地球表面附近,各圈層卻互相滲透,甚至彼此重疊。通常把大氣圈、水圈和生物圈稱為地球的外部構造,而地殼、地幔和地核則是地球的內部構造。
大氣圈的主要成分為氮(78%)、氧(21%)、氬(0.93%)、二氧化碳(0.03%)和水蒸氣等。大氣圈上界可達2000~3000公里,但其質量的3/4集中在貼地面厚約8~18公里的對流層內。水圈主要由海水構成,陸地上的河流湖泊沼澤地下水積雪冰川也是其組成部分。生物圈滲透在下層大氣圈、水圈和地殼表層,其質量雖僅及大氣圈的1/300或水圈的1/7000,但它對改變地球的地理環境卻起著重要的作用。地殼是指地表至莫霍面之間的岩石圈,其厚度不一致,在海洋下僅為5~8公里,大陸上平均厚35公里,最厚處可達65公里以上。莫霍面以下,深度為35~2900公里的圈層是地幔。地幔的上部由橄欖岩質的超基性岩石構成,是岩漿的源地,故又稱軟流圈,密度為3.31克/厘米3;下部含鐵較多,密度達5.62克/厘米3。由2900公里至地心,稱為地核,亦分外地核與內地核兩部分,主要由鐵、鎳組成,外層密度為9.5克/厘米3,至地心密度增加到13克/厘米3。
地球演化 按星雲假說,原始地球在數十億年前剛從太陽星雲中分化出來時,是一個接近均質的球體,主要由碳、氧、鎂、矽、鐵、鎳等元素組成,物質沒有明顯的分層現象。隨著地球的溫度變化,在重力影響下發生了圈層變化。撐射性元素所放射的能量積累於地球內部,使地球增溫,鐵呈液態,並因其密度大而流向地心,首先形成地核。重物質向地心集中時產生的壓縮功轉變為熱能,使地球繼續增溫以至局部熔化,對流作用加強並伴以大規模化學分離。最後,地球內部就分化為地核、地幔和地殼三個圈層。
在這個分化過程中,地球內部產生的氣體經過脫氣,形成了最外層的大氣圈。原始大氣以氫和一氧化碳或氫和氦為主要成分。以後演變為次生大氣。綠色植物出現後,光合作用過程中放出的游離氧使一氧化碳和甲烷發生變化,二氧化碳大量增加,氨也轉變為水汽和氮。最後,隨光合作用對碳的固定和放氧的過程,形成以氮和氧為主的現代大氣。
早期大氣含有水汽,地球溫度降低和塵埃的存在,使水汽凝結、降落,匯聚於窪地形成原始水圈。以後由於水量增加和地殼形狀的變化,原始水圈才逐漸成為今天的海洋和河、湖、沼澤、冰川。
原始的地殼、大氣圈和水圈中都早已存在著碳氫化合物。在此基礎上出現了原始的生物。它們逐漸擴展至陸地和低層大氣中,形成了生物圈。
各圈層在地球表面附近的相互作用,相互滲透,甚至重合,賦予地球表面一系列獨特的性質。太陽輻射集中於地表,三相物質並存於地表,物質和能量轉化過程、土壤層的發育、動植物的存在以及人類社會的發生和發展等都集中在地表這個特殊圈層,形成了地理殼。它包括部分地殼和大氣圈,整個水圈和生物圈。地球演化過程中分化出現地理殼,是地球歷史極為重要的一頁。
參考書目
 金祖孟編著:《地球概論》,人民教育出版社,北京,1983。
 潘樹榮等編著:《自然地理學》,第2版,高等教育出版社,北京,1985。

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