第一章 地球概述

A、弥散的、大致为球形的、缓慢旋转的星云开始收缩； B、因收缩和旋转，形成一个快速旋转的扁平圆盘，物质向中心聚集； C、继续收缩，形成原始太阳，留下物质环； D、各个环的物质凝聚成行星，沿轨道绕太阳旋转。
化学分凝序列模型
太阳系起源于一团热的星云团，起初大多数物质处 于气体状态，当旋转的星云冷却时，由气体凝聚出各种 固态化合物，形成颗粒，逐渐群集在一起，结合为细小 块体和微行星。这种微行星出现聚结，较大的具有较强 的引力，会吸引所有几乎已凝聚的物体。 如果行星在离太阳近的地方生长，某些物质要凝聚 就太热了，会因太阳辐射和物质流动而呈气体远离太阳。 在太阳近的地方具有高沸点的金属和岩石可以聚集，形 成类地行星（金星、地球、水星、火星），水星最靠近 太阳，因而也是最富铁的。而低沸点的气体在太阳系的 冷的外围形成类木行星（木星、土星、天王星、海王 星），并保持原始星云的成分——大部分为氢和氦。
（3）大气圈的作用
a.对生物的生存必不可少；
b.阻挡过强的太阳辐射：臭氧可以吸收太阳紫外线，
对地表生物起保护作用； c.阻止外来星体的撞击； d.调节地表温度：CO2可以强烈吸引和散射长波辐射， 对大气和地表温度有明显的影响，被称为温室气体；
地球的大小也恰好适当，它不至于小得 失去空气，同时也不太大，太大就会有相当 厚的大气圈，使很多有害气体也大量保存。
二、地球的诞生
有关太阳系成因的假说中，几乎都认为太 阳及地球等行星应具有相同的成因。
法国数学家、天文学家拉普拉斯的星云说认 为：太阳系最初是一团灼热而旋转的星云，因冷 却而收缩，收缩造成旋转加快，并形成扁平状， 赤道部分突出，当离心力超过引力时，逐次分裂 出环状物，最后，星云中心部分凝聚成太阳，环 状物碎裂，凝聚为围绕太阳运行的地球和其它行 星。
无臭氧，气温随高 度增大而下降，至 顶界-83~-113º C。 质量占20%，水平 运动为主，含多 层臭氧层。不含 水蒸气和尘埃。
（3）原始大气及演化
现代研究表明，地球原始大气主要为水蒸汽，还有些二氧 化碳、甲烷、氨、硫化氢和氯化氢等，早期的大气是无氧的， 其证据主要有：
第一：太阳星云的主要成分为氢气，并含有甲烷之类 的分子； 第二：对木星和土星研究发现，含有大量的氢气、氦 气，并含有甲烷、氨气、水。因为木星、土星质量巨大， 有可能吸引、保持原始的大气成分。 第三：来自陨石的证据 —陨石被认为起源于火星、木 星之间的小行星带。陨石中的金属大部分为还原态，而地 球上的金属尤其是表层金属为氧化态。
化学分凝序列模型
在此要说明一件有趣的事，形成太阳系的原 始星云物质如果再多一些的话，太阳系中就可能 出现两个“太阳”。今天人们研究木星发现，组 成它的主要物质是氢和氦，与太阳极为相似，若 它的质量再大一些体积再大一些的话，那它的收 缩所引起的内部温度增高，就会达到氢氦聚变反 应所需的温度，那样的话，地球就有两个太阳， 地球上的生命可能也将不会存在，这又一次说明 了地球行星是多么幸运。
三、地球的演化
原始地球表层
一些处于熔融状态的物质向上挤入地 壳中凝结，或涌出地面，表现为广泛分布 的火山活动 另一方面物质又在向下流动，把上面 已固结的地壳撕裂，并将其部分碎块拽向 深处，使它再次熔入地幔物质之中 与此同时，薄弱的地壳还在陨石的撞 击下，形成大量陨击坑

第一章 地球概述
1. 大 气 圈
1、大气圈
大气圈是包围着地球外部的气体，总质 量约为5136万亿吨，其中99％集中在10Okm以 内，其中又有一半集中在10km范围内。 实际上，大气圈的厚度却有几万公里以 上，由于地球引力的吸引，大气密度以地表 附近最大，随着高度的增加迅速减小，最后 过渡到星际空间，所以，大气圈没有明显的 上界。 土壤和岩石中也含有空气，是大气圈的 地下部分，一般深约3公里。
（2）大气圈的结构
大气圈在垂向上的物理性质有显 著的差异。根据温度、成分、电荷等 性质及运动情况分为五层，即： 对流层、平流层、中间层、电离层、
散逸层
空气极稀薄,温 度升高,大气圈 与星际空间的 过渡带。
空气稀薄，质 量占0.5%，温 度再次升高.
质量占70-75%，几 乎全部的水气、尘 埃，具对流运动， 风、雪、云、雨等 复杂的天气现象， 对人类影响最显著。
国际大地测量和地球物理协会于1975年公布 了修订的地球参数如下： 极半经： 赤道半经： 平均半经： 6356.8km 6378.2km 6371km
扁率： 1/298 质量： 5.9×1010克； 赤道周长： 40075.7km； 表面积: 510100934km2； 重力加速度：980.62cm/s2
B、生物光合作用改造大气阶段
早期无氧大气在紫外线照射下，除产生最早的氧气之 外，还形成了复杂的有机分子，从而导致了生命现象的出 现。一些有机分子可以吸收利用可见光生成碳水化合物， 如色素、卟啉，从而使能进行光合作用的生物逐渐繁盛了 起来。大气中的氧气含量因此逐渐多起来。 NH3+O2→N2+H2O； CH4+O2→CO2+H2O 当NH3 、CH4消耗完后，O2 、N2便成了空气的主要成 分，而CO2被重复应用于光合作用使碳以有机物的形式固定 下来；另外的CO2等和钙离子化合形成石灰岩石。而大气中 CO2的变得很少，仅维持在一个可提供植物进行光合作用的 水平。
当地球体积和质量增至一定程度后开始收缩， 引起温度升高。 热源有两个，一是微星体的冲击转化来的热能， 另一种是压缩作用转化来的热能。大多数物理学家 认为：增积和压缩作用会造成新行星内部温度高达 摄氏1000度。 当增积和压缩作用基本结束后，地球中的放射 性元素衰变所产生的热成为地球内部的主要能量。
三、地球的演化
第一节 地球的形状和大小 第二节 行星地球的形成 第三节 地球的圈层结构
第三节 地球的圈层结构
地球不是均质体，组成地球的物质的分布具同心 圈层结构：以地球表层为界，分内圈和外圈。
一、地球的外部圈层
包围着固体地球表层的组成部分，分为：
大气圈、水圈、生物圈
外圈是一切生命活动必不可少的环境要素，也 是外动力地质作用的动力来源。
二、地球的大小
最早测定地球的大小的是古希腊亚历山大里亚 学派的著名学者埃拉托色尼（公元前284－192）， 它测量的方法是几何学的。
原理：地球是一个球体，则太阳光线与地平线的夹角不一样， 只要测出夹角差和两地的实际距离，地球周长就可以算出来。 埃拉托色尼听说埃及阿斯旺附近的塞思在夏至阳光可直接射 入井底，表明阳光垂直于地面，他又测出夏至亚历山大城垂 直旗杆的杆长和影长，得出太阳光与地平面的夹角。九十度 减去这个夹角，即为塞思和亚历山大的圆心角，再测得两地 的距离，即可算出地球的周长。他算得的值约为40200公里， 这与今天的观测值极为相近。
原始的无氧大气演化分为两个阶段：
A、早期低氧大气的出现
臭氧可以吸收紫外线，使其不能大量到达地表附 近，但原始大气中没有臭氧层，正是太阳的紫外线产 生了地球大气中的第一份氧气，其原理：
2H2O→2H2+O2
生成的氢大多在地球演化过程中逃逸到了宇宙空 间，氧则留了下来，并氧化原始大气中的NH3和CH4。
3、加热、翻转、和分异地球形成阶段
随着放射性衰变热的积累，地球内部温度持续升 高，使其在一定深度内达到物质的熔点。其中熔融的 铁由于比重大形成大的下垂体，并向中心下沉，臵换 那里的物质，逐渐形成液态地核。 同时释放出大量重力能，估计这种重力能转化的 热能可使地球温度平均上升2000度，从而引起地球大 部分熔融。这时全球性分异开始，地球由均质的转化 为分带或分层的。内部为致密铁质的内核，外部为低 熔点轻质外壳，中间为过渡物质。导致地壳和大陆形 成，也促使地内气体逸出，最终形成大气圈和大洋。
第 一 章 地 球 概 述
第一章 地球概述
第一节 地球的形状和大小 第二节 行星地球的形成 第三节 地球的圈层结构
第一节 地球的形状和大小 一、地球的形状—天圆地方？
敕勒川，阴山下, 天似穹庐，笼盖四野。 天苍苍，野茫茫,次提出地球是球形的人，是 公元前 6 世纪的希腊数学家毕达哥拉斯。 他认为万物都是以完美形态存在的，对称 完美，圆对称更完美，圆球对称最完美， 从而推论大地是正球形。 这纯粹出于数学和美学的主观抽象推 理，没有科学依据。即便这样，也可认为 是一种天才的预言。
第一章 地球概述
第一节 地球的形状和大小 第二节 行星地球的形成 第三节 地球的圈层结构
一、地球是一颗独特而又幸运的行星
地球是太阳系的一颗行星，但它同时又 是一颗特殊的行星，最为特殊之处就在于它 适于、并存在有生命现象——生物。
地球同太阳适当的距离，使其温度适中， 而生命恰恰只能在这很狭窄的温度范围内存 在。
（1）大气组成
a. 干洁空气： 包括氮气、氧气、氩气、二氧化
碳、臭氧及其它的一些微量气体。 b. 水汽： 地表水蒸发及植物蒸腾作用的产物， 在大气中含量不稳定，并随高度增加而减少，云、 雾、雨、雪等天气现象，是水汽相变的表现。
c.固体杂质和液体微粒：如烟尘、盐粒、尘埃
等，大气中的固体微粒对水汽的凝结、云雨的形成 起重要作用。
5、1687年7月，牛顿的传世名著 《自然哲学的数学原理》从理论上说明， 由于地球的自转，产生惯性离心力，因 而地球不可能是正球形，而应是椭球形。
人类经过漫长的探索终于证实大地 是一个球体。
空间探测技术——地球的全貌
（一个以蓝色为主的、色彩丰富的星球）
一、地球的形状
地球的实际形状 是夸大的梨形，北极 凸出约10m，南极凹 进约30m;赤道一带稍 微凸出;表面凹凸不 平，是一个不规则的 旋转椭球体。基本上 仍是一个圆球。
2、公元前300年，希腊哲学家亚里 士多德观察到月食时地球投射到月球上 的影子呈弧形，于是它断定地球是球形 的。这可能是人类第一次通过间接观察 提出的关于地球形状的看法。
3、1519年9月葡萄牙航海家麦哲伦