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世界地球日:地球的形成与演化

阅读次数:次发布人:发布时间:2022-04-24

【了解地球】系列科普4——科普文章选登:地球的形成与演化


     地球,作为我们所熟知的生命家园,在宇宙中已经存在了40多亿年了。



     它被包裹在一层薄薄的大气之中,有着广阔的海洋,肥沃的平原,壮丽的山脉和奔腾的河流,并且环绕着一颗温暖我们,并给我们能量的恒星。


如此美丽的星球究竟是怎么出现的?又是由什么组成的?
一场对地球的探索之旅马上开启!一起来看看吧!

     现代地球的名称“Earth”,源自于一个古老的中世纪英语单词——“eorðe”。

     起初,“eorðe”这个词常被用于翻译许多拉丁语和希腊语,来表示地面、土壤、陆地、人类的世界、世界的表面(包括大海)和地球本身。

中世纪古英语“eorðe”


     随着时间的发展,它的确切含义“the globe”最终被表达“Earth”——地球




     关于地球形成的原因,科学家们众说纷纭。但目前认可度较高的说法为——地球起源于星云




     太阳系中的天体是随着太阳形成和演化的
     50亿年前的太阳系还是一片混沌,处在科学家所谓的太阳星云时期。太阳星云是太阳和太阳系形成前在宇宙空间由气体和弥散的固体颗粒组成的一团混合物质。



太阳星云示意图-NASA


     太阳星云在旋转过程中,受到引力收缩,密度和温度逐渐升高,最终在其公司部分通过凝聚作用形成了太阳。




     在太阳形成之后,太阳周围的残余物质围绕着恒星形成了一个圆盘,类似于现今的土星环。



行星形成过程示意图-NASA


     圆盘中的物质在围绕太阳旋转的同时相互碰撞吸引,逐渐形成了几厘米大小的颗粒。而这些颗粒又继续相互吸引碰撞,聚合成更大的块状物。

     这些块状物如同滚雪球一样,质量和体积会越来越大,直到它们形成今日我们所说的——行星
     至此,原始地球基本成型。



原始地球构想(by Simone Marchi


     地球形成以后,由于温度的下降,地球表面发生冷凝现象,而地球内部的高温又促使火山频繁活动。火山爆发时所形成的挥发气体,成为了地球初期的大气。




而随着太阳辐射向地球表面的纵深发展,光波比较短的紫外线强烈的光合作用,使地球上的大气中生成了大量氧。



     有了氧,就为地球上生命的出现提供了极为有利的温床。在之后的几十亿年里,生命逐渐开始在地球上蓬勃发展




地球是一个两极部位略扁赤道稍鼓的不规则椭圆球体

     但地球的赤道半径约长6378.137千米,这点差别与地球的平均半径(约6371千米)相比十分微小,因此从宇宙空间看地球,仍可将它视为一个规则球体。


(图示地表起伏和地心之间的距离。南美安第斯山脉的峰顶是可见的高地。阴影浮雕具有垂直放大效果,数据来自Earth2014全球地形模型)

离地球质心最远的地方是位于赤道的厄瓜多尔的钦博拉索火山顶峰(6384.4千米)。钦博拉索为休眠火山,有许多火山口,山顶多冰川。


钦博拉索火山(by David Torres Costales

     地球的质量大约是5.97×1024千克。它主要由铁(32.1%)、氧(30.1%)、硅(15.1%)、镁(13.9%)、硫(2.9%)、镍(1.8%)、钙(1.5%)和铝(1.4%)组成,其余1.2%由微量其他元素组成。
     又由于地球质量层化,估计核心区域主要由铁(88.8%),镍(5.8%)、硫(4.5%)、以及少于1%的微量元素组成。



     地球的内部,像其他类地行星一样,被它们的化学特性和流变学特性划分成不同的层。地球拥有一个富含硅的地壳,一个非常粘稠的地幔,一个液体的外核和一个固体的内核




     地球内部从古登堡面起,一直到地球公司,称之为地核。地壳和上地幔寒冷、坚硬的顶部统称为岩石圈,而构成地壳板块的正是岩石圈。
     岩石圈下面是软流圈。软流圈是易于蠕动变形和缓慢移动的软弱层,是岩石圈之下包括上地幔低速层以下至过渡带上部的统称。正是由于软弱层对刚硬层的控制作用才形成了板块构造。




地球结构剖面图(未按比例)

     板块构造理论认为,地球表层(岩石圈)是由厚度大约为100-150 km的巨大板块构成,其边界可分类如下:




(1)离散型板块边界,如大西洋著名的洋中脊。



大西洋海底-by Heinrich Berann


(2) 汇聚型板块边界,如喜马拉雅山脉的形成。

阳光普照的喜马拉雅山脉-NASA


(3) 剪切型板块边界,如美国加州圣安德烈斯断层。



圣安德烈斯断层-by John Wiley


     地球表面丰富的水是蓝色星球区别于太阳系其他行星的一个独特特征。
     水圈的主体是世界大洋,其面积占全球面积的约71%。陆地上的湖泊、河流、沼泽、冰川、地下水,甚至矿物中的水都是水圈的组成部分.




      其中,7.5%是咸水, 而只有2.5%是淡水。淡水的69%是冰和雪, 30%是地下水, 只有约1%是地表的水。
      地球海洋的平均盐度大约是每千克海水含35克盐(3.5%)。这些盐大部分是从火山活动中释放出来的,或者是从冷的火成岩中提取出来的。




     海洋也是溶解大气气体的储藏库,这些气体对许多水生生物的生存至关重要。
    海水对世界气候有重要影响。海洋是一个巨大的热源,海洋温度分布的变化可以引起显著的天气变化,如厄尔尼诺-南方涛动现象(ENSO



(厄尔尼诺现象:温水向南美洲流动,冷水不再上涌而使海洋变暖;注意此时太平洋东西气压亦随之变动,为南方涛动现象)

参考资料:NASAUSGS、维基百科、YouTube

(节选自桔灯勘探)

校对:刘诗钰


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