最古时,人们认为世界天圆地方,所以有这样的说法“天圆如穹顶,地方若棋局
地球是球形这个概念的出现,可上溯到公元前五、六世纪。当时,希腊的毕达哥拉斯学派的哲学家只是从球形最美的观念出发产生这一概念的。亚里士多德根据月食时月球上地影是一个圆,第一次科学地论证了地球是个球体。中国早在战国时期,哲学家惠施已提出地球是球形的看法。
公元前三世纪,古希腊的地理学家埃拉托斯特尼成功地用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长。中国唐朝时期,在一行的指导下,由南宫说率领的测量队在河南省黄河南北的平原地带进行了最早的弧度测量,算出了北极的地平高度差一度,相当于南北地面距离相差约351里80步(唐朝的长度单位5尺=1步,300步=1里),从而可算出地球的半径。这项工作比阿拉伯人的类似工作约早100年。在现代,除用大地测量方法外;还可用重力测量确定地球的均衡形状。人造地球卫星上天后,地球动力学测地方法得到很大发展。各种方法的联合使用,使得地球形状和大小的测定精度大大提高。1976年国际天文学联合会天文常数系统中,地球赤道半径α为6378140米,地球扁率因子1/f为298.257。地球不是正球体,而是扁球体,或者说,更象个梨状的旋转体。人造地球卫星的观测结果表明、地球的赤道也是个椭圆,据此可认为地球是个三轴椭球体。地球自转产主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形状,极半径比赤道半径约短21公里。地球内部物质分布的不均匀性,进一步造成地球表面形状的不规则性。在大地测量学中,所谓的地球形状是指大地水准面的形状,在这个面上重力位各处相同,是个等位面。日、月对地球的引力作用使地球上的海洋、大气产生潮汐现象,也使固体地球(在某种程度上是个弹性体)发生弹性形变,这就是所谓“固体潮”。
地球资料
年龄:46亿岁
公转周期:365.25天
自转周期:23.小时56分4秒(平太阳时)
体积:10832亿立方千米
质量:600000亿亿吨
表面积:5.1亿平方千米
海洋面积:3.61亿平方千米
大气:主要成分:氮(78.5%)和氧(21%)
地壳:主要成分:氧(47%)、硅(28%)和铝(8%)
卫星:一颗(月球)
板块
目前全球有八个主要板块:
欧亚板块-北大西洋东半部、欧洲及亚洲(印度除外);
非洲板块-非洲、南大西洋东半部及印度洋西侧;
印澳板块-印度、澳洲、新西兰及大部分的印度洋;
太平洋板块-大部分的太平洋(包含美国南加州海岸地区);
纳斯卡板块-紧临南美洲的太平洋东侧;
北美板块-北美洲、北大西洋西半部及格陵兰;
南美板块-南美洲与南大西洋西半部;
南极板块-南极洲与南大洋。
此外还有至少二十个小板块,如阿拉伯板块、科克斯板块及菲律宾海板块等。在板块边界的地震发生异常频繁,将震央—点出即可明显看出板块的边界何在。
地球上29%是陆地,71%是海洋.全球的陆地可以分为七大洲:亚洲,非洲,欧洲,大洋洲,南美洲,北美洲和南极洲。全球的海洋可以分为四大洋;太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。
地球各圈层结构
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体。这个深度,就被称为“古登堡面”。
地球是人类的共同家园,然而,随着科学技术的发展和经济规模的扩大,全球环境状况在过去30年里持续恶化。有资料表明:自1860年有气象仪器观测记录以来,全球年平均温度升高了0.6摄氏度,最暖的13个年份均出现在1983年以后。20世纪80年代,全球每年受灾害影响的人数平均为1.47亿,而到了20世纪90年代,这一数字上升到2.11亿。目前世界上约有40%的人口严重缺水,如果这一趋势得不到遏制,在30年内,全球55%以上的人口将面临水荒。自然环境的恶化也严重威胁着地球上的野生物种。如今全球12%的鸟类和四分之一的哺乳动物濒临灭绝,而过度捕捞已导致三分之一的鱼类资源枯竭。
世界地球日
1970年4月22日,在太平洋彼岸的美国,人们为了解决环境污染问题,自发地掀起了一场声势浩大的群众性的环境保护运动。在这一天,全美国有10000所中小学,2000所高等院校和2000个社区及各大团体共计2000多万人走上街头。人们高举着受污染的地球模型、巨画、图表,高喊着保护环境的口号,举行游行、集会和演讲,呼吁政府采取措施保护环境。这次规模盛大的活动,震撼朝野,促使美国政府于70年代初通过了水污染控制法和清洁大气法的修正案,并成立了美国环保局。从此,美国民间组织提议把4月22日定为“地球日”,它的影响随着环境保护的发展而日趋扩大并超过了美国国界,得到了世界许多国家的积极响应。
“地球日”诞生后20年中,世界范围内的环境保护工作取得了很大的进展。1972年6月,联合国召开了具有划时代意义的人类环境会议,1973年,成立了联合国环境规划署,许多国家都相继成立了环境保护管理机构和科研机构,环境保护被提上了许多国家政府的重要议事日程,环境问题受到了公众的普遍关注。在许多重大的国际会议上,环境保护也成为重要议题之一,如1989年召开的44届联大、不结盟国家首脑会议、英联邦国家首脑会议、西方七国首脑会议等都讨论了环境问题,并通过了关于环境保护的决议或宣言。这说明环境保护已成为国际政治和国际关系的“热点”。越来越多的政治家、科学家、有识之士都强烈的认识到,环境污染和生态恶化会使社会的文明进程将受到巨大阻碍。
由于环境保护问题已成为国际政治的热点,1990年的地球日活动组织者们决定,要使1990年的地球日成为第一个国际性的地球日,以促使全球亿万民众都来积极地参与环境保护。为此,地球日活动的组织者致函中国、美国、英国三国领导人和联合国秘书长,呼吁以1990年4月22日为目标日期,举行高级环境会晤,为缔结多边条约奠定基础。呼吁各国采取积极步骤,达成协议,以阻止和扭转全球环境恶化趋势的发展。同时呼吁全世界愿意致力保护环境,进行国际合作的政府,在本国举办“地球日”20周年庆祝活动。
庆祝“地球日”20周年活动的呼吁,得到了五大洲各国和各种团体的热烈响应和积极支持。美国总统布什宣布,把4月22日作为美国法定的地球日,并呼吁公民积极投身到改善环境的行动中去。“1990年地球日”协调委员会主席丹尼斯·海斯事先拜访了伦敦、巴黎、罗马、波恩、布鲁塞尔等地的活动小组,并得到明确的答复,同意将1990年的地球日作为国际地球日进行纪念。亚洲、非洲、美洲的许多国家和地区也都积极响应,组织纪念活动。众多的国际组织,如国际学生联合会、青年发展与合作协会等,也都表示大力支持和积极参与“地球日”20周年纪念活动。1990年4月22日这一天,全世界有100多个国家举行了各种各样的环境保护宣传活动,参加入数达几亿人。从那时起,“地球日”才具有国际性,成为“世界地球日”。
世界地球日活动旨在唤起人类爱护地球、保护家园的意识,促进资源开发与环境保护的协调发展。中国从20世纪90年代起,每年4月22日都举办世界地球日活动。
世界地球日由来
人类历史上的第一个“地球日”,是1970年4月22日,由美国哈佛大学法学院的一个刚满25岁的学生——丹尼斯·海斯在校园发起和组织的。他在今天被誉为“地球日之父”。但实际上,“地球日”最早的发起人并不是他,而是美国一位政界名人盖洛·尼尔森(GaylordNelson)。1962年,美国威斯康星州民主党参议员盖洛·尼尔森,试图说服肯尼迪总统,进行一次保护野生动物的旅行,以引起公众注意保护环境,总统十分赞同这个建设性的意见。第二年秋,尼尔森与另外3名参议员,参加了总统这次“十分有意义的”旅行,这是一个良好的开端。尼尔森又酝酿设立“地球日”。1969年夏,尼尔森和参议院的同事成立了一个组织,制定了纪念全国性地球日活动计划,并于同年9月初宣布了这件事,包括要在全美各大校园内举办环境保护问题的讲演会等。美国人民的反应极为热烈,令尼尔森也始料未及。
1969年盖洛·尼尔森提议,在全国各大学校园内举办环保问题讲演会,海斯听到这个建议后,就设想在剑桥市举办一次环保的演讲会。于是,他前往首都华盛顿去会见了尼尔森。年轻的海斯谈了自己的设想,尼尔森喜出望外,立即表示愿意任用海斯,甚至鼓动他暂时停止学业,专心从事环保运动。于是,海斯毅然办理了停学手续。不久,他就把尼尔森的构想扩大,办起了一个在美国各地展开的大规模的社区性活动。举办“地球日”的主意就这样形成了。
他选定1970年4月22日(星期三)为第一个“地球日”。就在那年的4月22日,美国各地大约有2000万人参加了游行示威和演讲会。
美国的1970年正是个多事之秋,光纤织物被发明了出来,“阿波罗13号”的悲剧导致登月计划的失败,在南卡罗来纳州萨瓦那河附近一家核工厂发生泄露事故,当时的美国人,终日呼吸着豪华轿车的含铅尾气。工厂肆无忌惮地排放着浓烟和污水,却从不担心会被起诉或者是受到舆论的谴责。“环保人士”凤毛麟角,他们只是列在字典里的单词,却很少能够被人所重视。正是在这样的背景下,首次“地球日”取得了极大的成功。鉴于公众对环境保护的关心,美国国会在“地球日”这一天休会,近40名参众议员分别在当地集会上讲话。伦特·杜贝斯、保罗·埃利希以及拉尔夫·纳德等美国的名流发表了演讲,阐明集会的重要意义。25万人聚集在华盛顿特区,10万人向纽约市第五大街进军,支持这次活动。
据统计,这一天全美有2000多万人、1万所中小学、2000所高等院校和2000个社区以及各大团体参加了“地球日”活动。人们举行集会、游行和其他多种形式的宣传活动,高举着受污染的地球模型、巨幅画和图表,高呼口号,要求政府采取措施保护环境。1970年的首次“地球日”活动声势浩大,被誉为二战以来美国规模最大的社会活动。这次活动标志着美国环保运动的崛起,并促使美国政府采取了一些治理环境污染的措施。
1970年4月22日的“地球日”活动,是人类有史以来第一次规模宏大的群众性环境保护运动。作为人类现代环保运动的开端,它推动了西方国家环境法规的建立。如美国就相继出台了清洁空气法、清洁水法和濒危动物保护法等法规;1970年的地球日还促成了美国国家环保局的成立,并在一定程度上促成了1972年联合国第一次人类环境会议在斯德哥尔摩的召开,有力地推动了世界环境保护事业的发展。1973年联合国环境规划署的成立,国际性环境组织——绿色和平组织的创建,以及保护环境的政府机构和组织在世界范围内的不断增加,“地球日”都起了重要的作用。因此,“地球日”也就成为了全球性的活动。
在第一个“地球日”成功举办后,各国的政府环保部门和民间环保组织纷纷成立,“地球日”也因此成为多个国家共同的环保纪念日。1990年4月22日,“地球日”成为第一个“国际地球日”,有全球141个国家、2亿人参与,成千上万的各项活动在全球各地展开。参与团体举办座谈会、游行、文化表演、清洁环境等活动来倡导“地球日”精神,并进一步向政府施压,期盼引发更多关注与政策的制定。据“地球日”国际协调员麦格拉尚说,140个国家的团体制定了与“地球日”有关的活动。这次活动的规模比20年前举行的首次“地球日”活动大得多,很多国家把星期日(1990年4月22日)定为举行一周活动的高潮。
1990年4月22日这天,全世界有数亿人身穿蓝绿两色服装参加了“地球日”活动。他们为纪念“地球日”20周年,开展了捡拾废纸和塑料袋、严禁随地倒垃圾的活动。这些活动的目的是提醒人们重视保护地球环境,制止生态恶化,使每一位地球居民都为悍卫地球环境、改善地球环境作出贡献。身穿蓝绿两色服装是表示为捍卫地球环境而行动的决心。
“地球日”这天,美国全国大约有1亿人把汽车放在家里不用,以防汽车排放出来的废气和其他有害的排放物散发到空气中去。在中国,当时李鹏总理在4月21日通过电视发表了环境问题讲话,中央电视台还播放了“只有一个地球”的专题报道。从此,我国每年都进行“地球日”的纪念宣传活动。
2000年2月末,海斯接受中国的邀请,来中国参加了“中国2000年‘地球日’中国行动”启动仪式。
在20世纪90年代末,盖洛·尼尔森和布鲁司·安德森(太阳能建筑师、作家、新罕布什尔州“地球日”组织者)共同为把“地球日”办成一个年度性、高水准的活动,创办了“美国地球日”组织。“地球日”网页于1995年开通。1999年“美国地球日”组织更名为“地球日网络”,成为一个面向全世界、推动每年“地球日”国际活动的组织。2000年的“地球日”,又是由盖洛·尼尔森和丹尼斯·海斯领导,所不同的是,这次他们在1970年“地球日”的基础上,加入了全球性的公众运动,并充分利用了网络这一新兴的信息手段,把各国人民的智慧和热情都聚集在了一起。在盖洛·尼尔森、丹尼斯·海斯和其战友们的努力下,今天的“地球日”已真正成为全地球的节日,提醒着人类保护地球、善待地球。
“地球日之父”:丹尼斯·海斯
人类历史上的第一个“地球日”,是1970年4月22日,由美国哈佛大学法学院的一个刚满25岁的学生——丹尼斯·海斯在校园发起和组织的。他被誉为“地球日之父”。
丹尼斯·海斯,生长在美国华盛顿州环境幽美的哥伦比亚河峡谷,他从小养成爱好大自然的个性。到了大学时代,他虽然读的是法律,却始终没有放弃对环境问题的关心。
第一个“地球日”活动之后,被称为“地球之父”的海斯先后到史密森尼恩研究所和伊利诺州政府任职,研究制定有关能源方面的政策。以后又得到美国当时的能源部长施莱辛格的赞赏,担任了由能源部经办的太阳能研究所的所长。海斯一直从事环保活动,1988年,他同朋友们一起讨论筹办纪念地球日20周年的活动。他的倡议很快得到了世界上大多数国家和联合国的支持。
地球的大部分质量集中在地幔,剩下的大部分在地核;我们所居住的只是整体的一个小部分(下列数值×10e24千克):
大气=0.0000051
海洋=0.0014
地壳=0.026
地幔=4.043
外地核=1.835
内地核=0.09675
地核可能大多由铁构成(或镍/铁),虽然也有可能是一些较轻的物质。地核中心的温度可能高达7500K,比太阳表面还热;下地幔可能由硅,镁,氧和一些铁,钙,铝构成;上地幔大多由olivene,pyroxene(铁/镁硅酸盐),钙,铝构成。我们知道这些金属都来自于地震;上地幔的样本到达了地表,就像火山喷出岩浆,但地球的大部分还是难以接近的。地壳主要由石英(硅的氧化物)和类长石的其他硅酸盐构成。就整体看,地球的化学元素组成为:
34.6%铁
29.5%氧
15.2%硅
12.7%镁
2.4%镍
1.9%硫
0.05%钛