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地球的宇宙環(huán)境
宇宙是空間、時(shí)間無(wú)限的物質(zhì)世界，目前人類(lèi)觀測(cè)到的宇宙范圍叫做總星系，半徑約150億光年�？傂窍抵屑s有10億個(gè)星系。星系有大有小，小者有幾萬(wàn)顆恒星，大者有上千億顆恒星。太陽(yáng)所在的星系叫做銀河系。
宇宙是由各種形態(tài)的天體和電磁波等物質(zhì)組成的，天體常常聚集成一個(gè)個(gè)天體群或集團(tuán)，通稱(chēng)為天體系統(tǒng)。天體系統(tǒng)有不同的級(jí)別，如地球與繞之運(yùn)轉(zhuǎn)的月球、小行星、人造衛(wèi)星等組成較低級(jí)的地-月系統(tǒng)，太陽(yáng)與繞之運(yùn)轉(zhuǎn)的地球及其他行星則組成較高一級(jí)的太陽(yáng)系。
太陽(yáng)是一顆普通的恒星，是太陽(yáng)系內(nèi)唯一發(fā)光發(fā)熱的最大質(zhì)量天體，其質(zhì)量占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.8%，對(duì)地球和整個(gè)太陽(yáng)系都有著極大影響。行星是環(huán)繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)而本身不發(fā)光的天體。太陽(yáng)吸引著九大行星(按與太陽(yáng)由近及遠(yuǎn)的距離依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)、50顆衛(wèi)星、2000多顆小行星以及600多顆彗星繞其運(yùn)行(圖21)。
九大行星體積大小相差懸殊，最大的木星比最小的水星大73500倍;與地球相比，水星體積相當(dāng)于地球的0.056，木星則為1313.5。按特征可把九大行星分為兩類(lèi)：離太陽(yáng)較近的水星、金星、地球和火星物理性質(zhì)與地球相似，稱(chēng)為類(lèi)地行星，它們體積較小、密度較大、衛(wèi)星較少，表層為固體，重元素較多;離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的木星、土星、天王星和海王星的物理特征近似木星，稱(chēng)為類(lèi)木行星，它們體積大、密度小、衛(wèi)星較多，無(wú)固體表面，輕元素(特別是氣體元素)較多。冥王星距太陽(yáng)最遠(yuǎn)，其物理性質(zhì)尚不甚清楚。太陽(yáng)系目前以冥王星軌道為邊界，直徑為118108km，太陽(yáng)發(fā)出的光需要5.5小時(shí)才能穿出太陽(yáng)系。
月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，其半徑為1738km，質(zhì)量為7.35l022kg，平均密度3.34103kg/m3。分別相當(dāng)于地球的27.1%、1.2%、60.6%，距地球38.44104km。月球上沒(méi)有水，大氣也極稀薄，還不到地球海平面大氣密度的10-12，因此沒(méi)有生物，也沒(méi)有風(fēng)云雨雪等天氣現(xiàn)象。在地月系中，像月球如此之大的衛(wèi)星是絕無(wú)僅有的。地月系的中心天體是地球，地球運(yùn)動(dòng)多方面受著月球的影響，地球上的天文地理現(xiàn)象，如日月食和潮汐，也主要與月球有關(guān)。
在無(wú)限的宇宙空間中，地球只不過(guò)是滄海之一粟，它處在永不止息的運(yùn)動(dòng)中。地球的運(yùn)動(dòng)有多種形式，其中最顯著的是自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。地球繞著通過(guò)地心的地軸的旋轉(zhuǎn)稱(chēng)為自轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生一系列后果。其中最顯著的是天體的周日視運(yùn)動(dòng)，其次是與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的一種慣性力，稱(chēng)為地轉(zhuǎn)偏向力或科氏力。一般認(rèn)為，地球公轉(zhuǎn)就是地球環(huán)繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，地球公轉(zhuǎn)既是地球和太陽(yáng)環(huán)繞日地共同質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)，也是地球和月球環(huán)繞地月共同質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)。地球上的潮汐，主要是在月球和地球的相互公轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生的，沒(méi)有公轉(zhuǎn)也就無(wú)所謂潮汐現(xiàn)象。
地球的起源
地球的起源與太陽(yáng)系密切相關(guān)，自18世紀(jì)以來(lái)，先后提出過(guò)30多種地球起源的假說(shuō)。有些假說(shuō)因限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)水平，不能圓滿解釋太陽(yáng)系存在的客觀規(guī)律，大都相繼退出歷史舞臺(tái)。但有些假說(shuō)，如拉普拉斯的星云假說(shuō)、康德的微粒假說(shuō)、施密特的俘獲假說(shuō)、霍伊爾的新星云假說(shuō)等，對(duì)認(rèn)識(shí)天體形成和演化曾起到了一定積極作用。
要解決地球起源問(wèn)題，必須圓滿解釋太陽(yáng)系所具有的主要特征，特別是角動(dòng)量分配不均問(wèn)題。同時(shí)，立論必須建立在太陽(yáng)僅是宇宙間極其尋常的一顆恒星這樣一個(gè)基點(diǎn)上，把地球與整個(gè)天體的形成和演化聯(lián)系起來(lái)，并充分重視近代天體演化上已被證實(shí)的客觀存在的幾個(gè)基本事實(shí)：(1)萬(wàn)物源于氫;(2)氣塵彌漫于星際空間;(3)恒星在不斷形成與消亡之中�，F(xiàn)將當(dāng)前較流行的太陽(yáng)系和地球的起源假說(shuō)綜述如下：
大約在50～60億年前，在銀河系所在部位存在一個(gè)巨大的氣體塵埃星云，叫作太陽(yáng)云。一開(kāi)始它就在不穩(wěn)定地自轉(zhuǎn)，同時(shí)在自身引力作用下進(jìn)行收縮，使大量物質(zhì)聚集于中心部分(圖24A)。根據(jù)旋轉(zhuǎn)體角動(dòng)量守恒定律，體積縮小導(dǎo)致自轉(zhuǎn)速度加快，離心力隨之加大，太陽(yáng)云逐漸變扁成圓盤(pán)狀。太陽(yáng)云在收縮過(guò)程中，密度、壓力加大，導(dǎo)致溫度急劇上升，于是產(chǎn)生氫聚變?yōu)楹さ暮朔磻?yīng)。通過(guò)向外強(qiáng)烈輻射釋放出巨大能量，于是光芒四射的原始太陽(yáng)就此產(chǎn)生(圖24B)。原始太陽(yáng)經(jīng)過(guò)一個(gè)不穩(wěn)定階段，拋射出大量物質(zhì)。太陽(yáng)拋出的物質(zhì)參加到圍繞它旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)中去。在圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的盤(pán)狀星云赤道面上，塵埃物質(zhì)作為氣體凝聚的核集結(jié)成一個(gè)個(gè)大小團(tuán)塊，并沿赤道下沉，形成一圈圈有規(guī)律間隔的塵環(huán)。環(huán)內(nèi)物質(zhì)在不均勻引力作用下，大質(zhì)點(diǎn)吸引小質(zhì)點(diǎn)，逐漸聚結(jié)成為行星胚胎(圖24C)，最終形成行星。