了解地球

地球（Earth）是人类生存的摇篮，形成至今至少已有46亿年了。从宇宙空间或月球上看到地球是一个非常大的圆球，人们习惯地叫她“地球”。

地球与太阳的平均距离为一个天文单位（AU），即149597870千米。地球与其他行星一样，既绕太阳公转，又绕地轴自转，还随着太阳系绕银河系中心的轨道运行。地球公转的轨道呈椭圆形。地球的结构是由不同性质的物质的同心圈层重叠而成的。这些圈层从上而下是大气圈、生物圈、水圈、地壳、地幔和地核。地球的形状为不规则的椭球体，其表面高低不平。地球的平均半径为6371千米，体积为1.083×1021立方米。

一、行星—地球

地球属于银河系太阳系，处在金星与火星之间，是太阳系中距离太阳第三近的行星，有一颗卫星。

地球所处的宇宙环境是指以地球为中心的宇宙环境，可以从宏观和微观两个层面理解。宏观层面上是指地球在天体系统中所处的位置，即地月系—太阳系—银河系—总星系；微观层面上是指地球在太阳系中所处的位置。在无限的宇宙空间中，地球只不过是沧海之一粟，它处在永不止息的运动中。

行星是一个非常古老的词汇。古代各民族的天文学家很早就发现星空中有五颗与众不同的星，它们在固定不变的恒星背景中游走移动，也就是今天所说的金、木，水、火、土“五大行星”。西方语言中“行星”一词最初的含义就是星空中的游走者，出自古希腊语。中国古代称之为纬星、五星。中文中“行星”一词出现很早，它也是描述今日所谓的“五大行星”的词汇．不过最初的用法与现在不同，描述的是五星在天球上移动的度数，例如“行星三度百六十七万三千四百五十三分”（《汉书•律历志》）。1792年日本学者本木良永在翻译哥白尼著作时将“行星”译作“惑星”。明治维新时的日本学者还使用“游星”一词来指“行星”。直到L859年，李善兰和伟烈亚力合译《（谈天》一书，现代汉语的“行星”首次出现。

然而很少有古人能够想到，我们脚下的大地是一颗与金星、木星、水星、火星、土星一样的行星。科学迈向这一正确的认识，需要解决两个难题：证明地球不是宇宙的静止中心，它在运动；证明大地是个球体。

在古希腊天文学家那里，地球是个球体很早就被认识到了。公元前6世纪的数学家毕达哥拉斯第一次提出大地是球体这一概念。他是从圆形最完美的哲学理念出发，认为大地和其它天体一定是球体．后来的观测者通过观测月食时的地影，认可了这一观点。大哲学家柏拉图也教导他的学生们说大地是个球体。统治西方天文学一千多年的地心说的集大成者，大天文学家托勒玫的《至大论》也承认这一观点。中国古代可能也有地圆说，公元l世纪，东汉大科学家张衡提出：“地如鸡子中黄。”这似乎表明大地是球形的。

然而，古老的天圆地方观念是如此地深人人心，500多年前的大航海时代，中西方的大多数学者和公众仍然认为大地是个平面。1519年9月20日，是值得历史永远铭记的一天，麦哲伦开始了前所未有的西行计划，5艘海船从西班牙出发，步上了历时3年多的环球航行征程。1522年9月6日，硕果仅存的“维多利亚”号海船载着18名船员返回西班牙，无可辩驳地证明了地球是个球体。为了这一知识，包括麦哲伦在内的200多名船员付出了生命的代价。

根据国际天文联合会2006年布拉格大会的决议，行星定义有三个要素，第二条是必须有足够大的质量来克服固体应力，以达到流体静力平衡的形状（即近于球形）。麦哲伦的发现从今天的眼光来看，是证认地球为行星的重要一环。根据现代科学测量，地球的赤道半径为6，378.137千米，极半径为6，356.752千米，是一个非常接近正球体的椭球体。

有趣的是，“维多利亚”号的船员在途中和对面行来的船员交流时发现，他们的时间莫名其妙地少了一天。按照他们的日历，他们于1522年9月5日返回西班牙。作为虔诚的基督徒，他们每天按照教廷的历法礼拜、祷告，认真计算着时日，然而回到西班牙时，岸上的人肯定地告诉他们，他们少记了一天，这是对上帝的不敬！双方各执一词，最后天文学家给出了答案，双方都没有记错时日。这是因为船员们一直向西航行追赶太阳，环球航行结束时，他们比岸上的人少落后太阳的运转l圈整。

这个现象是地球与太阳相对运动的一种表现。然而，当时的天文学家是站在地心说的立场上给出了对现象的解释。

也是在古希腊，最先有人对地心说提出了不同的看法。萨摩斯岛的阿里斯塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。1543年，波兰天文学家哥白尼发表的《天体运行论》，提出了完整的日心说宇宙模型。然而坚实的大地在运动，这一点在古代是令人非常难以接受的，因此在《天体运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到关注，支持者非常稀少，很多人只是把它作为一种有趣的几何模型看待。

1609年，天文望远镜的发明使事情有了转机。不久，伽利略发现了木星的卫星和金星的位相变化，证明了金星在围绕太阳运转。木星有自己的卫星，打破了只有地球才有天体围绕的旧观念，有力地支持了日心说。17世纪的重大科学发现还有开普勒的行星运动三定律和牛顿的万有引力定律，特别是牛顿的力学体系，使日心说建立在牢固的物理力学基础上，从而得到了普遍的承认。不过日心说的最终胜利要等到1838年，德国天文学家贝塞尔首次利用三角方法测出恒星天鹅座61号星的视位置变化，发现了日心说预言的恒星周年视差。

国际天文联合会2006年布拉格大会决议，行星必须围绕恒星公转。日心说的成立是证认地球的行星身份的决定性一环。

现代科学对于行星的定义还有一些其它内涵。一是行星本身不发光，而是反射恒星的光照而波看见。这就要求它们的质量在一定范围以内，不能发生恒星所具有的热核反应。二是已经清空自身运行的轨道，这也要求行星有巨大的质量，有强大的引力作用。这些条件地球当然也符合，所以现代科学已经认定地球是一颗行星。

地球遵循行星运动的规律，在一条椭圆轨道上围绕太阳自西向东运转。它的远日点距离为152，097，701千米，近日点距离为147，098，074千米。地球的公转轨道非常近似一个正圆形。地球的公转周期约为365.2564个平太阳日。平均公转速度约29.783千米/秒。地球公转在地面观测的反映就是太阳在恒星背景间的周年运动，它的轨迹称为黄道。在地球的轨道内侧，还有水星和金星两颗行星围绕太阳运转。在它外侧的行星依次是火星、木星、土星、天王星、海王星。

除了绕日公转外，地球还有自西向东的自转运动。平均自转周期为23小时56分4.09894秒。地球的自转周期在很长的历史时期内是人类定义时间的基础。地球自转在地面观测中的直接反映就是天体每天沿天赤道方向东升西落。天赤道和黄道有一个23.5度左右的夹角，这就造成了一年当中的季节变化和地球上的寒暑五带。

作为一个有限的天体，地球有着一定的体积和质量。地球的赤道周长为40，075.02千米，子午圈周长为40，007.86千米，表面积510，065，600平方千米，其中陆地面积148，939，100平方千米，约占29.2%，水域面积361，126，400平方千米，约占70.8%。

天文学家将太阳系行星分为两类，一类是岩质、质量较小的类地行星，包括水星、金星、地球、火星；一类是气态、质量较大的类木行星，包括木星、土星、天王星、海王星。地球当然属于前者，它的质量约5.9742×1024千克，平均密度为5，515.3千克／立方米。地球主要是由铁、氧、硅、镁等较重的元素组成，其中铁约占35%，氧约30%，硅约l5%，镁约13%。这意味着地球的主要组分来自于宇宙早期的大质量恒星爆炸。这些较重的元素是岩质行星形成的基石。地球大约在45亿年前形成，这一过程大约用了1百万年到2百万年。在最初的融化状态，水蒸气开始在大气层聚集，使地球的表面逐渐冷却而组成了一个坚硬的固态外壳。

推荐访问:地球