地球的有关知识

地球的有关知识

地球
地球是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。它也经常被称作世界。英语的地球Earth一词来自于古英语及日耳曼语。地球已有44～46亿岁，有一颗天然卫星月球围绕着地球以30天的周期旋转，而地球以近24小时的周期自转并且以一年的周期绕太阳公转。迪士尼有同名纪录片。

地球自转方向：自西向东自 围绕太阳公转，方向：同上。 地球自转与公转运动的结合使其产生了地球上的昼夜交替和四季变化(地球自转和公转的速度是不均匀的)。同时，由于受到太阳、月球、和附近行星的引力作用以及地球大气、海洋和地球内部物质的等各种因素的影响，地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。 地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀，成为目前的略扁的旋转椭球体，极半径比赤道半径短约21千米。 阿波罗飞船在月球上看到地球是由一系列的同心层组成。地球内部有核（地核）、幔（地幔）、壳（地壳）结构。地球外部有水圈和大气圈，还有磁层，形成了围绕固态地球的美丽外套。 地球作为一个行星，远在56亿年以前产生于原始太阳星云。 地球的基本参数： 赤道半径:ae=6378136.49米 极半径:ap=6356755.00米 平均半径:a=6371001.00米 赤道重力加速度:ge=9.780327米/秒2 平均自转角速度:ωe=7.292115×10-5弧度/秒 扁率:f=0.003352819 质量:m⊕=5.9742×1024公斤 地心引力常数:ge=3.986004418×1014米3/秒2 平均密度:ρe=5.515克/厘米3 太阳与地球质量比:s/e=332946.0 太阳与地月系质量比:s/(m+e)=328900.5 公转时间:t=365.2422天 离太阳平均距离:a=1.49597870×1011米 公转速度:v=11.19公里/秒 表面温度:t=-30～+45 表面大气压:p=1013.250毫巴 表面重力加速度(赤道)978.0厘米/秒2 表面重力加速度(极地)983.2厘米/秒2 自转周期23时56分4秒(平太阳时) 公转轨道半长径149597870千米 公转轨道偏心率0.0167 公转周期1恒星年 黄赤交角23度27分 地球各圈层结构 地球海洋面积361745300平方公里 地壳厚度80.465公里 地幔深度2808.229公里 地核半径3482.525公里 表面积510067866平方公里 人们对于地球的结构直到最近才有了比较清楚的认识。整个地球不是一个均质体，而是具有明显的圈层结构。地球每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。在天文学中，研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化，探讨其它行星的结构，以至于整个太阳系起源和演化问题，都具有十分重要的意义。 地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈，它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层，位于地面以下平均深度约150公里处。这样，整个地球总共包括八个圈层，其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈，以及岩石圈的表面，一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈，目前主要用地球物理的方法，例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点，即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的，而在地球表面附近，各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的，其中生物圈表现最为显著，其次是水圈。 大气圈 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000～16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04％比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克，相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。 水圈 水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗"蓝色的行星"。地球水圈总质量为1.66×1024克，约为地球总质量的3600分之一，其中海洋水质量约为陆地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中）水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。 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。据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有5－10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。 岩石圈 对于地球岩石圈，除表面形态外，是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成，从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面（莫霍面），一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一，平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系，因此，岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多，而大洋盆地约占海底总面积的45％，其平均水深为4000～5000米，大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此，整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成，对它们的研究，构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的"全球构造学"理论。 软流圈 在距地球表面以下约100公里的上地幔中，有一个明显的地震波的低速层，这是由古登堡在1926年最早提出的，称之为软流圈，它位于上地幔的上部即b层。在洋底下面，它位于约60公里深度以下；在大陆地区，它位于约120公里深度以下，平均深度约位于60～250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在，将地球外圈与地球内圈区别开来了。 地幔圈 地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面（称为莫霍面）之外，在软流圈之下，直至地球内部约2900公里深度的界面处，属于地幔圈。由于地球外核为液态，在地幔中的地震波s波不能穿过此界面在外核中传播。p波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的，所以也称为古登堡面，它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔（33～410公里深度的b层，410～1000公里深度的c层，也称过渡带层）、下地幔的d′层（1000～2700公里深度）和下地幔的d〃层（2700～2900公里深度）组成。地球物理的研究表明，d〃层存在强烈的横向不均匀性，其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟，它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层，而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。 外核液体圈 地幔圈之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中2900至4980公里深度称为e层，完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为f层，它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。 固体内核圈 地球八个圈层中最靠近地心的就是所谓的固体内核圈了，它位于5120至6371公里地心处，又称为g层。根据对地震波速的探测与研究，证明g层为固体结构。地球内层不是均质的，平均地球密度为5.515克/厘米3，而地球岩石圈的密度仅为2.6～3.0克/厘米3。由此，地球内部的密度必定要大得多，并随深度的增加，密度也出现明显的变化。地球内部的温度随深度而上升。根据最近的估计，在100公里深度处温度为1300°c，300公里处为2000°c，在地幔圈与外核液态圈边界处，约为4000°c，地心处温度为5500～6000°c。 太阳系九大行星之一。地球在太阳系中并不居显著的地位，而太阳也不过是一颗普通的恒星。但由于人类定居和生活在地球上，因此对它不得不寻求深入的了解。 行星地球按离太阳由近及远的顺序，地球是第3个行星，它与太阳的平均距离是1.496亿千米，这个距离叫做一个天文单位（a）。地球的公转轨道是椭圆形，其轨道长半径为149597870千米，轨道偏心率为0.0167，公转轨道运动的平均速度是29.79千米／秒。 地球的赤道半径约为6378千米，极半径约为6357千米，二者相差约21千米。地球的平均半径约为6371千米。地球的平均密度为5.517克／厘米。地球的尺度和其他参量见表。 形状和大小中国古代对天地的认识有所谓浑天说。东汉张衡在《浑天仪图注》里写道：“天体圆如弹丸，地如鸡中黄……天之包地犹壳之裹黄。”地球是圆的这个概念在远古就已模糊地存在了。723年唐玄宗派一行和南宫说等人，在今河南省选定同一条子午线上的13个地点，测量夏至的日影长度和北极的高度，得到子午线一度之长为351里80步(唐代的度和长度单位)。折合现代的尺度就是纬度一度长132.3千米，相当于地球半径为7600千米，比现代的数值约大20％。这是地球尺度最早的估计(埃及人的测量更早一些，但观测点不在同一子午线上，而且长度单位核算标准不详，精度无从估计）。 精确的地形测量只是到了牛顿发现万有引力定律之后才有可能，而地球形状的概念也逐渐明确。地球并非是很规则的正球体。它的表面可以用一个扁率不大的旋转椭球面来极好地逼近。扁率e为椭球长短轴之差与长轴之比，是表示地球形状的一个重要参量。经过多年的几何测量、天文测量以至人造地球卫星测量，它的数值已经达到很高的精度。这个椭球面不是真正的地球表面，而是对地面的一个更好的科学概括，用来作为全球各地大地测量的共同标准，所以也叫做参考椭球面。按照这个参考椭球面，子午圈上一平均度是

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