地球是太陽(yáng)系八大行星之一，國(guó)際名稱為“該婭”，按離太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的次序數(shù)是第三顆。它有一顆天然的衛(wèi)星---月球，二者組成一個(gè)天體系統(tǒng)---地月系統(tǒng)。

地球自西向東自轉(zhuǎn)，同時(shí)又圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合使其產(chǎn)生了地球上的晝夜交替和四季變化(地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的速度是不均勻的)。同時(shí)，由于受到太陽(yáng)、月球、和附近行星的引力作用以及地球大氣、海洋和地球內(nèi)部物質(zhì)的等各種因素的影響，地球自轉(zhuǎn)軸在空間和地球本體內(nèi)的方向都要產(chǎn)生變化。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力使得球形的地球由兩極向赤道逐漸膨脹，成為目前的略扁的旋轉(zhuǎn)橢球體，極半徑比赤道半徑短約21千米。

阿波羅飛船在月球上看到地球是由一系列的同心層組成。地球內(nèi)部有核(地核)、幔(地幔)、殼(地殼)結(jié)構(gòu)。地球外部有水圈和大氣圈，還有磁層，形成了圍繞固態(tài)地球的美麗外套。

地球作為一個(gè)行星，遠(yuǎn)在56億年以前產(chǎn)生于原始太陽(yáng)星云。

 地球的基本參數(shù)

赤道半徑: ae = 6378136.49 米

極半徑: ap = 6356755.00 米

平均半徑: a = 6371001.00 米

赤道重力加速度: ge = 9.780327 米/秒2

平均自轉(zhuǎn)角速度: ωe = 7.292115 × 10-5 弧度/秒

扁率: f = 0.003352819

質(zhì)量: M? = 5.9742 ×1024 公斤

地心引力常數(shù): GE = 3.986004418 ×1014 米3/秒2

平均密度: ρe = 5.515 克/厘米3

太陽(yáng)與地球質(zhì)量比: S/E = 332946.0

太陽(yáng)與地月系質(zhì)量比: S/(M+E) = 328900.5

公轉(zhuǎn)時(shí)間: T = 365.2422 天

離太陽(yáng)平均距離: A = 1.49597870 × 1011 米

公轉(zhuǎn)速度: v = 11.19 公里/秒

表面溫度: t = - 30 ～ +45

表面大氣壓: 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(極地) 983.2厘米/秒2

自轉(zhuǎn)周期 23時(shí)56分4秒(平太陽(yáng)時(shí))

公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)徑 149597870千米

公轉(zhuǎn)軌道偏心率 0.0167

公轉(zhuǎn)周期 1恒星年

黃赤交角 23度27分

地球各圈層結(jié)構(gòu)

地球海洋面積 361745300平方公里

地殼厚度 80.465公里

地幔深度 2808.229公里

地核半徑 3482.525公里

表面積 510067866平方公里

人們對(duì)于地球的結(jié)構(gòu)直到最近才有了比較清楚的認(rèn)識(shí)。整個(gè)地球不是一個(gè)均質(zhì)體，而是具有明顯的圈層結(jié)構(gòu)。地球每個(gè)圈層的成分、密度、溫度等各不相同。在天文學(xué)中，研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于了解地球的運(yùn)動(dòng)、起源和演化，探討其它行星的結(jié)構(gòu)，以至于整個(gè)太陽(yáng)系起源和演化問(wèn)題，都具有十分重要的意義。

地球圈層分為地球外圈和地球內(nèi)圈兩大部分。地球外圈可進(jìn)一步劃分為四個(gè)基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈;地球內(nèi)圈可進(jìn)一步劃分為三個(gè)基本圈層，即地幔圈、外核液體圈和固體內(nèi)核圈。此外在地球外圈和地球內(nèi)圈之間還存在一個(gè)軟流圈，它是地球外圈與地球內(nèi)圈之間的一個(gè)過(guò)渡圈層，位于地面以下平均深度約150公里處。這樣，整個(gè)地球總共包括八個(gè)圈層，其中巖石圈、軟流圈和地球內(nèi)圈一起構(gòu)成了所謂的固體地球。對(duì)于地球外圈中的大氣圈、水圈和生物圈，以及巖石圈的表面，一般用直接觀測(cè)和測(cè)量的方法進(jìn)行研究。而地球內(nèi)圈，目前主要用地球物理的方法，例如地震學(xué)、重力學(xué)和高精度現(xiàn)代空間測(cè)地技術(shù)觀測(cè)的反演等進(jìn)行研究。地球各圈層在分布上有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，即固體地球內(nèi)部與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，各圈層則是相互滲透甚至相互重疊的，其中生物圈表現(xiàn)最為顯著，其次是水圈。

大氣圈

大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層，它包圍著海洋和陸地。大氣圈沒(méi)有確切的上界，在2000 ～ 16000 公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下，土壤和某些巖石中也會(huì)有少量空氣，它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個(gè)組成部分。地球大氣的主要成份為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體。地球大氣圈氣體的總質(zhì)量約為5.136×1021克，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之0.86。由于地心引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度范圍內(nèi)，其中75%的大氣又集中在地面至10公里高度的對(duì)流層范圍內(nèi)。根據(jù)大氣分布特征，在對(duì)流層之上還可分為平流層、中間層、熱成層等。

水圈

水圈包括海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川和地下水等，它是一個(gè)連續(xù)但不很規(guī)則的圈層。從離地球數(shù)萬(wàn)公里的高空看地球，可以看到地球大氣圈中水汽形成的白云和覆蓋地球大部分的藍(lán)色海洋，它使地球成為一顆"藍(lán)色的行星"。地球水圈總質(zhì)量為1.66×1024克，約為地球總質(zhì)量的3600分之一，其中海洋水質(zhì)量約為陸地(包括河流、湖泊和表層巖石孔隙和土壤中)水的35倍。如果整個(gè)地球沒(méi)有固體部分的起伏，那么全球?qū)⒈簧钸_(dá)2600米的水層所均勻覆蓋。大氣圈和水圈相結(jié)合，組成地表的流體系統(tǒng)。

生物圈

由于存在地球大氣圈、地球水圈和地表的礦物，在地球上這個(gè)合適的溫度條件下，形成了適合于生物生存的自然環(huán)境。人們通常所說(shuō)的生物，是指有生命的物體，包括植物、動(dòng)物和微生物。據(jù)估計(jì)，現(xiàn)有生存的植物約有40萬(wàn)種，動(dòng)物約有110多萬(wàn)種，微生物至少有10多萬(wàn)種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在地質(zhì)歷史上曾生存過(guò)的生物約有5-10億種之多，然而，在地球漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，絕大部分都已經(jīng)滅絕了。現(xiàn)存的生物生活在巖石圈的上層部分、大氣圈的下層部分和水圈的全部，構(gòu)成了地球上一個(gè)獨(dú)特的圈層，稱為生物圈。生物圈是太陽(yáng)系所有行星中僅在地球上存在的一個(gè)獨(dú)特圈層。

巖石圈

對(duì)于地球巖石圈，除表面形態(tài)外，是無(wú)法直接觀測(cè)到的。它主要由地球的地殼和地幔圈中上地幔的頂部組成，從固體地球表面向下穿過(guò)地震波在近33公里處所顯示的第一個(gè)不連續(xù)面(莫霍面)，一直延伸到軟流圈為止。巖石圈厚度不均一，平均厚度約為100公里。由于巖石圈及其表面形態(tài)與現(xiàn)代地球物理學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)有著密切的關(guān)系，因此，巖石圈是現(xiàn)代地球科學(xué)中研究得最多、最詳細(xì)、最徹底的固體地球部分。由于洋底占據(jù)了地球表面總面積的2/3之多，而大洋盆地約占海底總面積的45%，其平均水深為4000～5000米，大量發(fā)育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周?chē)由熘鴱V闊的海底丘陵。因此，整個(gè)固體地球的主要表面形態(tài)可認(rèn)為是由大洋盆地與大陸臺(tái)地組成，對(duì)它們的研究，構(gòu)成了與巖石圈構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)有直接聯(lián)系的"全球構(gòu)造學(xué)"理論。

軟流圈

在距地球表面以下約100公里的上地幔中，有一個(gè)明顯的地震波的低速層，這是由古登堡在1926年最早提出的，稱之為軟流圈，它位于上地幔的上部即B層。在洋底下面，它位于約60公里深度以下;在大陸地區(qū)，它位于約120公里深度以下，平均深度約位于60～250公里處?，F(xiàn)代觀測(cè)和研究已經(jīng)肯定了這個(gè)軟流圈層的存在。也就是由于這個(gè)軟流圈的存在，將地球外圈與地球內(nèi)圈區(qū)別開(kāi)來(lái)了。

地幔圈

地震波除了在地面以下約33公里處有一個(gè)顯著的不連續(xù)面(稱為莫霍面)之外，在軟流圈之下，直至地球內(nèi)部約2900公里深度的界面處，屬于地幔圈。由于地球外核為液態(tài)，在地幔中的地震波S波不能穿過(guò)此界面在外核中傳播。P波曲線在此界面處的速度也急劇減低。這個(gè)界面是古登堡在1914年發(fā)現(xiàn)的，所以也稱為古登堡面，它構(gòu)成了地幔圈與外核流體圈的分界面。整個(gè)地幔圈由上地幔(33～410公里深度的B層，410～1000公里深度的C層，也稱過(guò)渡帶層)、下地幔的D′層(1000～2700公里深度)和下地幔的D″層(2700～2900公里深度)組成。地球物理的研究表明，D″層存在強(qiáng)烈的橫向不均勻性，其不均勻的程度甚至可以和巖石層相比擬，它不僅是地核熱量傳送到地幔的熱邊界層，而且極可能是與地幔有不同化學(xué)成分的化學(xué)分層。

外核液體圈

地幔圈之下就是所謂的外核液體圈，它位于地面以下約2900公里至5120公里深度。整個(gè)外核液體圈基本上可能是由動(dòng)力學(xué)粘度很小的液體構(gòu)成的，其中2900至4980公里深度稱為E層，完全由液體構(gòu)成。4980公里至5120公里深度層稱為F層，它是外核液體圈與固體內(nèi)核圈之間一個(gè)很簿的過(guò)渡層。

固體內(nèi)核圈

地球八個(gè)圈層中最靠近地心的就是所謂的固體內(nèi)核圈了，它位于5120至6371公里地心處，又稱為G層。根據(jù)對(duì)地震波速的探測(cè)與研究，證明G層為固體結(jié)構(gòu)。地球內(nèi)層不是均質(zhì)的，平均地球密度為5.515克/厘米3，而地球巖石圈的密度僅為2.6～3.0克/厘米3。由此，地球內(nèi)部的密度必定要大得多，并隨深度的增加，密度也出現(xiàn)明顯的變化。地球內(nèi)部的溫度隨深度而上升。根據(jù)最近的估計(jì)，在100公里深度處溫度為1300°C，300公里處為2000°C，在地幔圈與外核液態(tài)圈邊界處，約為4000°C，地心處溫度為 5500 ～ 6000°C。

太陽(yáng)系九大行星之一 。地球在 太陽(yáng)系中并不居顯著的地位，而太陽(yáng)也不過(guò)是一顆普通的恒星。但由于人類(lèi)定居和生活在地球上，因此對(duì)它不得不尋求深入的了解。

行星地球 按離太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的順序，地球是第3個(gè)行星，它與太陽(yáng)的平均距離是 1.496億千米 ，這個(gè)距離叫做一個(gè)天文單位(A) 。地球的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形 ，其軌道長(zhǎng)半徑為149597870千米，軌道偏心率為0.0167 ，公轉(zhuǎn)軌道運(yùn)動(dòng)的平 均速度是29.79千米/秒。

地球的赤道半徑約為 6378 千米 ，極半徑約為6357千米，二 者相差約21千米 。地球的平均半徑約為6371千米 。地球的平均密度為5.517 克/厘米 。地球的尺度和其他參量見(jiàn)表。

形狀和大小 中國(guó)古代對(duì)天地的認(rèn)識(shí)有所謂渾天說(shuō)。東漢張衡在《渾天儀圖注》里寫(xiě)道：“天體圓如彈丸，地如雞中黃……天之包地猶殼之裹黃。”地球是圓的這個(gè)概念在遠(yuǎn)古就已模糊地存在了 。723 年唐玄宗派一行和南宮說(shuō)等人 ，在今河南省選定同一條子午線上的 13 個(gè)地點(diǎn) ，測(cè)量夏至的日影長(zhǎng)度和北極的高度 ，得到子午線一度之長(zhǎng)為351里80步 ( 唐代的度和長(zhǎng)度單位 )。折合現(xiàn)代的尺度就是緯度 一度長(zhǎng)132.3千米，相當(dāng)于地球半徑為7600千米 ，比現(xiàn)代的數(shù)值約大20%。這是地球尺度最早的估計(jì)( 埃及人的測(cè)量更早 一些，但觀測(cè)點(diǎn)不在同 一 子午線上 ，而且長(zhǎng)度單位核算標(biāo) 準(zhǔn)不詳，精度無(wú)從估計(jì))。

精確的地形測(cè)量只是到了牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律之后才有可能，而地球形狀的概念也逐漸明確。地球并非是很規(guī)則的正球體。它的表面可以用一個(gè)扁率不大的旋轉(zhuǎn)橢球面來(lái)極好地逼近。扁率e為橢球長(zhǎng)短軸之差與長(zhǎng)軸之比 ，是表示地球形狀的一個(gè)重要參量。經(jīng)過(guò)多年的幾何測(cè)量、天文測(cè)量以至人造地球衛(wèi)星測(cè)量，它的數(shù)值已經(jīng)達(dá)到很高的精度。這個(gè)橢球面不是真正的地球表面，而是對(duì)地面的一個(gè)更好的科學(xué)概括，用來(lái)作為全球各地大地測(cè)量的共同標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫做參考橢球面 。按照 這個(gè)參考橢球面 ，子午圈上一平均度是111.1千米 ，赤道上一平均度是111.3千米 。在參考橢球面上重力勢(shì)能是相等的，所以在它上面各點(diǎn)的重力加速度是可以計(jì)算的，公式如下：

g0=9.780318(1+0.0053024sin2j

-0.0000059sin2j)米/秒2， 式中g(shù)0是海拔為零時(shí)的重力加速度，j是地理緯度 。知道了地球形狀、重力加速度和萬(wàn)有引力常數(shù)G=6.670×10-11牛頓·米2/千克2，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量M為 5.976×1027克。

自轉(zhuǎn) 由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定性 ，人類(lèi)生活歷來(lái)都利用它作為計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一年，地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間叫做一日。然而由于地球外部和內(nèi)部的原因，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)其實(shí)是很復(fù)雜的。地球自轉(zhuǎn)的復(fù)雜性表現(xiàn)在自轉(zhuǎn)軸方向的變化和自轉(zhuǎn)速率即日長(zhǎng)的變化。

自轉(zhuǎn)軸方向的變化中，最主要的是自轉(zhuǎn)軸在空間繞黃道軸緩慢旋進(jìn)，造成春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.256″的歲差。這是日、月對(duì)地球赤道突出部分吸引的結(jié)果。其次是地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本身的位置變化，造成了地面各點(diǎn)的緯度變化。這種變化主要有兩種成分 ：一種以一年為周期 ，振幅約為0.09″，是大氣和海水等季節(jié)性變化所引起的，是一種強(qiáng)迫振動(dòng);另一種成分以14個(gè)月為周期，振幅約為0.15″，是地球內(nèi)部變化所引起的，叫做張德勒擺動(dòng)，是一種自由振動(dòng) 。此外還有一些較小的自由振動(dòng)。

轉(zhuǎn)速的變化造成日長(zhǎng)的變化。主要有3類(lèi) ：長(zhǎng)期變化是減速的，使日長(zhǎng)每百年增加1 ～ 2毫秒 ，是潮汐摩擦的結(jié)果;季節(jié)性變化最大可使日長(zhǎng)變化0.6毫秒 ，是氣象因素引起的;

不規(guī)則的短期變化，最大可使日長(zhǎng)變化4毫秒 ，是地球內(nèi)部變化的結(jié)果。

表面形態(tài)和地殼運(yùn)動(dòng) 地球的表面形態(tài)是極復(fù)雜的 ，有綿亙的高山，有廣袤的海盆，還有各種尺度的構(gòu)造。

地表的各種形態(tài)主要不是外力造成的，它們來(lái)源于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。地殼運(yùn)動(dòng)的起因至少有以下幾種設(shè)想：①地球的收縮或膨脹。許多地學(xué)家認(rèn)為地球一直在冷卻收縮，因而造成巨大的地層褶皺和斷裂。然而觀測(cè)表明，地面流出去的熱量和地球內(nèi)部因放射性物質(zhì)的衰變而生出的熱量是同量級(jí)的。也有人提出地球在膨脹的論據(jù)。這個(gè)問(wèn)題現(xiàn)在尚無(wú)定論。②地殼均衡。在地殼以下的某一定深度，單位面積上的載荷有一種傾向于均等的趨勢(shì)。地面上的巨大高差為地下深部橫向物質(zhì)流動(dòng)所調(diào)節(jié)。③板塊大地構(gòu)造假說(shuō)——地球最上層約八、九十千米厚的巖石層是由幾塊巨大的板塊組成的。這些板塊相互作用和相對(duì)運(yùn)動(dòng)就產(chǎn)生地面上一切大地構(gòu)造現(xiàn)象 。板塊運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自何處，現(xiàn)在還不清楚，但不少人認(rèn)為地球內(nèi)部物質(zhì)的對(duì)流起了決定性的作用。

電磁性質(zhì) 地磁場(chǎng)并不指向正南。11世紀(jì)中國(guó)的《夢(mèng)溪筆談》就有記載。地磁偏角隨地而異。真正地磁場(chǎng)的形態(tài)是很復(fù)雜的。它有顯著的時(shí)間變化，最大的變化幅度可達(dá)到總地磁場(chǎng)的千分之幾或更高。變化可分為長(zhǎng)期的和短期的。長(zhǎng)期變化來(lái)源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng);短期變化來(lái)源于電離層的潮汐運(yùn)動(dòng)和太陽(yáng)活動(dòng)的變化。在地磁場(chǎng)中，用統(tǒng)計(jì)平均或其他方法將短期變化消去后就得到所謂基本地磁場(chǎng)。用球諧分析的方法可以證明基本地磁場(chǎng)有99%以上來(lái)源于地下，而相當(dāng)于一階球諧函數(shù)部分約占80%，這部分相當(dāng)于一個(gè)偶極場(chǎng)，它的北極坐標(biāo)是北緯78.5°，西經(jīng)69.0°。短期變化分為平靜變化和干擾變化兩大類(lèi)。平靜變化是經(jīng)常出現(xiàn)的，比較有規(guī)律并有一定的周期，變化的磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)幾十納特 ;干擾變化有時(shí)是全球性的 ，最大幅度可達(dá)幾千納特 ，叫做磁暴。

基本磁場(chǎng)也不是完全固定的，磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖像每年向西漂移0.2°～0.3°，叫做西向漂移。這就指出地磁場(chǎng)的產(chǎn)生可能是地球內(nèi)部物質(zhì)流動(dòng)的結(jié)果?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為地球核主要是鐵鎳組成的(還包含少量的輕元素)導(dǎo)電流體，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)便產(chǎn)生電流。這種電磁流體的耦合產(chǎn)生一種自激發(fā)電機(jī)的作用，因而產(chǎn)生了地磁場(chǎng)。這是當(dāng)前比較最為人接受的地磁場(chǎng)成因的假說(shuō)。

當(dāng)巖漿在地磁場(chǎng)中降溫而凝固成巖石時(shí)，便受到地磁場(chǎng)磁化而保留少許的永久磁性，稱為熱剩磁。大多數(shù)巖漿巖都帶有磁性，其方向和成巖時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致。由相同時(shí)代的不同巖石標(biāo)本可以確定成巖時(shí)地球磁極的位置。但由不同地質(zhì)時(shí)代的巖石標(biāo)本所確定的地磁極位置卻是不同的。這就給大陸漂移的假說(shuō)提供了一個(gè)有力的證據(jù)。人們還發(fā)現(xiàn)，在某些地質(zhì)時(shí)代成巖的巖石，磁化方向恰好和現(xiàn)代的地磁場(chǎng)方向相反。這是由于地球在形成之后，地磁場(chǎng)曾多次自己反向的結(jié)果。按照自激發(fā)電機(jī)地磁場(chǎng)成因假說(shuō)，這種反向是可以理解的。地磁場(chǎng)的短期變化可以感應(yīng)地下電流，而地下電流又引起地面的感應(yīng)磁場(chǎng)。地下電流同地下物質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān)，因而可由此估計(jì)地球內(nèi)部的電導(dǎo)率分布。然而計(jì)算是復(fù)雜的，而且解答不單一?，F(xiàn)在所能取得的一致意見(jiàn)是電導(dǎo)率隨深度而增加，在60～100千米深度附近增加很快 。在400～700千米的深處，電導(dǎo)率又有明顯的變化，此處相當(dāng)于地幔中的過(guò)渡層(又叫C層)。

溫度和能源 地面從太陽(yáng)接受的輻射能量每年約有10焦耳，但絕大部分又向空間輻射回去，只有極小一部分穿入地下很淺的地方。淺層的地下溫度梯度約為每增加30米，溫度升高1℃ ，但各地的差別很大 。由溫度梯度和巖石的熱導(dǎo)率可以計(jì)算熱流 。由地面向外流 出的熱量 ，全球平均值約為6.27 微焦耳/厘米秒 ，由地面流出的總熱能約為10.032×1020焦耳/年。

地球內(nèi)部的一部分能源來(lái)自巖石所含的放射性元素鈾 、釷、鉀。它們?cè)趲r石中的含量近年來(lái)總在不斷地修正，有人估計(jì)地球現(xiàn)在每年由長(zhǎng)壽命的放射性元素所釋放的能量約為9.614×1020焦耳 ，與地面熱流很相近 ，不過(guò)這種估計(jì)是極其粗略的，含有許多未知因素。另一種能源是地球形成時(shí)的引力勢(shì)能，假定地球是由太陽(yáng)系中的彌漫物質(zhì)積聚而成的 。這部分能量估計(jì)有25×1032焦耳 ，但在積聚過(guò)程中有一大部分能量消失在地球以外的空間 ，有一小部分 ，約為1×1032焦耳，由于地球的絕熱壓縮而積蓄為地球物質(zhì)的彈性能。假設(shè)地球形成時(shí)最初是相當(dāng)均勻的，以后才演變成為現(xiàn)在的層狀結(jié)構(gòu)，這樣就會(huì)釋放出一部分引力勢(shì)能，估計(jì)約為2×1030焦耳。這將導(dǎo)致地球的加溫。地球是越轉(zhuǎn)越慢的。地球自形成以來(lái)，旋轉(zhuǎn)能的消失估計(jì)大約有1.5×1031焦耳，還有火山噴發(fā)和地震釋放的能量，但其數(shù)量級(jí)都要小得多。

地面附近的溫度梯度不能外推到幾十千米深度以下。地下深處的傳熱機(jī)制是極其復(fù)雜的，由熱傳導(dǎo)的理論去估計(jì)地球內(nèi)部的溫度分布，常得不到可信的結(jié)果。但根據(jù)其他地球物理現(xiàn)象的考慮，地球內(nèi)部某些特定深度的溫度是可以估計(jì)的。結(jié)果如下：①在100千米的深度 ，溫度接近該處巖石的熔點(diǎn)，約為1100～1200℃;②在400千米和650千米的深度，巖石發(fā)生相變 ，溫度各約在1500℃和1900℃ ;③ 在核幔邊界，溫度在鐵的熔點(diǎn)之上，但在地幔物質(zhì)的熔點(diǎn)之下，約為3700℃;④在外核與內(nèi)核邊界 ，深度為5100千米 ，溫度約為4300℃，地球中心的溫度，估計(jì)與此相差不多。

內(nèi)部結(jié)構(gòu) 地球的分層結(jié)構(gòu)基本上是按地震波( P和S )的傳播速度劃分的。地球上層有顯著的橫向不均勻性：大陸地殼和海洋地殼的厚度大不相同，海水只覆蓋著2/3的地面。

地震時(shí)，震源輻射出兩種地震波，縱波P和橫波S。它們各以不同的速度向四圍傳播經(jīng)過(guò)不同的時(shí)間到達(dá)地面上不同的地點(diǎn)。若在地面上記錄到P和S的傳播時(shí)間隨震中距離的變化，就可以推算地下不同深度地震波的傳播速度υp和υs。

地球內(nèi)部的分層就是由地震波速度分布定義的，在海水之下，地球最上層叫做地殼，厚約幾十千米。地殼以下直對(duì)地核，這部分統(tǒng)稱為地幔。地幔內(nèi)部又有許多層次。地殼與

地幔的邊界是一個(gè)明顯的間斷面 ，稱為M界面或莫霍界面 。界面以下約到會(huì)80千米的深度，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下，速度變化不大，這部分叫做蓋層。再往下 ，速度明顯降低 ，直到約220千米深度才又回升 。這部分叫低速帶。以下直到2891千米深度叫做下地幔。核幔邊界是一個(gè)極明顯的間斷面。進(jìn)入地核 ，S波消失 ，所以地球外核是液體。到了5149.5千米的深度 ，S波又出現(xiàn)，便進(jìn)入了地球內(nèi)核。

由地球的速度和密度的分布可以計(jì)算出地球內(nèi)部的兩個(gè)彈性常數(shù)、壓力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的變化很小 ，只是過(guò)了核幔邊界才向地心遞減至零 。在核幔邊界處的壓力為1.36兆巴，在地心處為3.64兆巴。

內(nèi)部物質(zhì)組成 地震波的速度和密度分布對(duì)于地球內(nèi)部的物質(zhì)組成是一個(gè)限制條件 。地球核有約 90%是由鐵鎳合金組成的，但還含有約法三章10%的較輕物質(zhì);可能是硫或氧。關(guān)于地幔的礦物組成，現(xiàn)在還存在分歧意見(jiàn)。地殼中的巖石礦物是由地幔物質(zhì)分異而成的。火山活動(dòng)和地幔物質(zhì)的噴發(fā)表明地幔的主要礦物是橄欖巖。地震波速度的數(shù)據(jù)表明在內(nèi)400、500、和諧500千米的深度，波速的梯度很大 。這可解釋為礦物相變的結(jié)果。在內(nèi)400千米的深處 ，橄欖石相變?yōu)榧饩慕Y(jié)構(gòu)，而輝石則熔入石榴石 。在家500千米的深度，輝石也分解為尖晶石和超石英的結(jié)構(gòu) 。在先650千米深度下，這些礦物都為鈣鈦礦和氧化物結(jié)構(gòu) 。在下地幔最下的200千米中，物質(zhì)密度有顯著增加。這個(gè)區(qū)域有無(wú)鐵元素的富集還是一個(gè)有爭(zhēng)論的問(wèn)題。

起源和演化 地球的起源和演化問(wèn)題實(shí)際上也就是太陽(yáng)系的起源和演化問(wèn)題。早期的假說(shuō)主要分兩大派：以康德和拉普拉斯為代表的漸變派和以G.L.L.布豐為代表的災(zāi)變派 。漸變派認(rèn)為太陽(yáng)系是由高溫的旋轉(zhuǎn)氣體逐漸冷卻而成的;災(zāi)變派主張?zhí)?yáng)系是由此及彼2個(gè)或3個(gè)恒星發(fā)生碰撞或近距離吸引而產(chǎn)生的。早期的假說(shuō)主要企圖解釋一些天文事實(shí)，如行星軌道的規(guī)律性，內(nèi)行星和外行星的區(qū)別。太陽(yáng)系中角動(dòng)量的分布等。在全面解釋上述觀測(cè)事實(shí)時(shí)，兩派都遇到不可克服的因難。

從20世紀(jì)40年代中期起，人們逐漸傾向于太陽(yáng)系起源于低溫的固體塵埃的觀點(diǎn)。較早的倡議者有魏茨澤克、施米特和尤里。他們認(rèn)為行星不是由高溫氣體凝固而成，而是由溫度不高的固體塵物質(zhì)積聚而成的。

地球形成時(shí)基本上是各種石質(zhì)物體和塵、氣的混合物積聚而成的。初始地球的平均溫度估計(jì)不超過(guò)去時(shí)1000℃。由于長(zhǎng)壽命放射性無(wú)素的衰變和引力勢(shì)能的釋放，地球的溫度逐漸升高。當(dāng)溫度超過(guò)鐵的熔點(diǎn)時(shí)，原始地球中的鐵元素就化成液態(tài)，由于密度大就流向地球的中心部分，從而形成了地核。地球內(nèi)部溫度繼續(xù)升高，使地幔局部熔化，引起了化學(xué)分異，促進(jìn)了地殼形成。

海洋和大氣都不是地球形成時(shí)就有的，而是次生的。因?yàn)樵嫉厍虿豢赡鼙３执髿夂退? 。海洋是地球內(nèi)部增溫和分異的結(jié)果。原始大氣是從地球內(nèi)部放出的，是還原性的。直到綠色植物出現(xiàn)后，大氣中才逐漸積累了自由氧，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中逐漸形成現(xiàn)在的大氣(見(jiàn)地球起源)。

年齡 地球的年齡 ，如果定義為原始地球形成后到現(xiàn)在的時(shí)間，則由巖石和礦物所含的放射性同位素可以測(cè)定。但是這樣做時(shí)，仍免不了對(duì)地球的初始狀態(tài)做一些假定，根據(jù)巖石礦物中和隕石中鉛同位素的精密分析，現(xiàn)在一般都接受的地球年齡約為46億年。

大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層，它包圍著海洋和陸地。大氣圈沒(méi)有確切的上界，在2000 ～ 16000 公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下，土壤和某些巖石中也會(huì)有少量空氣，它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個(gè)組成部分。地球大氣的主要成份為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體。地球大氣圈氣體的總質(zhì)量約為5.136×1021克，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之0.86。由于地心引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度范圍內(nèi)，其中75%的大氣又集中在地面至10公里高度的對(duì)流層范圍內(nèi)。根據(jù)大氣分布特征，在對(duì)流層之上還可分為平流層、中間層、熱成層等。

我們的家園——地球

地球是什么形狀的?她來(lái)自哪里? 早在170萬(wàn)年前，人類(lèi)就對(duì)自己的家園——地球，產(chǎn)生了各種美麗的遐想，編織成許多絢麗多彩的傳說(shuō)。中國(guó)古代就有盤(pán)古開(kāi)天辟地的故事，古希臘神話講開(kāi)天辟地時(shí)，傳說(shuō)宇宙是從混沌之中誕生的，最先出現(xiàn)的神是大地之神——該亞。天空、陸地、海洋都是由她而生，因此人們尊稱她為“地母”。

地球已經(jīng)是一個(gè)5000歲的老壽星了，她起源于“盤(pán)古”開(kāi)天劈地。約在5000年前，天和地相聯(lián)后來(lái)逐漸進(jìn)化，出現(xiàn)了各種不同的生物。地球的平均赤道半徑為6378.14公里，比極半徑長(zhǎng)21公里。

地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為三層：地殼、地幔和地核。在地球引力的作用下，大量氣體聚集在地球周?chē)?，形成包層，這就是地球大氣層。

地球就像一只陀螺，沿著自轉(zhuǎn)軸自西向東不停地旋轉(zhuǎn)著。她的自轉(zhuǎn)周期為23小時(shí)56分4秒，約等于24小時(shí)。 同時(shí)，地球還圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，她的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形，軌道的半長(zhǎng)徑達(dá)到149,597,870公里。 公轉(zhuǎn)一周要365.25天，為一年。