地球在自转的时候大气会转吗

第八节　地球——人类的母亲

地球，太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序为第三颗，是唯一一个不是从希腊或罗马神话中得到名字的行星。地球大约有46亿年的历史，它是人类的母亲。

地球有一个天然卫星——月球，二者组成一个天体系统——地月系。

地球作为一个行星，它是如何形成的？现在人类认为地球是起源于46亿年前始于太阳星云的。它的形成同其他行星一样，经历了吸积、碰撞等一系列的物理演化过程。地球胎形成伊始，其温度较低，并无分层结构，后来由于陨石等物质的轰击，放射性元素衰变导致放热和原始地球的重力收缩，使得地球温度逐渐增加。随着温度的升高，地球内部物质的可塑性也越来越大，同时，局部也开始出现熔融现象。这时，在重力作用下，物质开始分异。地球外部较重的物质逐渐下沉，地球内部较轻的物质逐渐上升，重的元素下沉到地球中心，形成一个密度比较大的地核。伴随着大规模的化学分离活动，最后地球就逐渐形成了现在的地壳、地幔和地核等结构层次。

在地球演化早期，地球上的原始大气逐渐逃逸殆尽，伴随着物质的重新组合及分化，第二代大气也形成了。后来在植物的光合作用下，进一步发展成为现代大气。同时，地球内部的温度也逐渐升高，而地表的温度却在下降，于是气态水经过凝结以降雨的形式落到地面形成水圈。大约在三四十亿年前，地球上就开始出现了单细胞生命，然后逐步进化成为各种生物，直到人类这样的高级生物的诞生，一个完整的生物圈形成了。

地球

地球赤道半径为6378140米，质量是5.976×10²⁴千克。地球名球，并非正球体，而是扁球体，或者说，是个像梨状的旋转体。人造地球卫星的观测结果表明，地球的赤道也是椭圆，因此，可以认为地球是个三轴椭球体。地球表面的液态水层，即水圈，从形成至今至少已有30亿年。地球的表层由各种岩石和土壤组成，地面崎岖不平，低洼部分被水淹没成为海洋、湖泊；高出水面的陆地则有平原、高山。地球表面70%以上是被蓝色的海洋所覆盖，湖泊、江河只占地球表面水域很少的部分。地球固体表面总垂直起伏约为20千米，超过大陆地壳平均厚度的一半。洋底像陆地一样，极不平坦，也不平静。洋底岩石年龄比陆地年轻得多。陆地上大多数岩石的年龄小于二十几亿年。在陆地上随处都可以找到沉积岩，由此可以推测，这些地方在远古时期可能是海洋。地表虽有少量的环形山，但难以找到类似月球、火星和水星那样多的环形山，这主要是因为地球表面受到外力（水和大气）和内力（地震和火山）的共同作用，经过不断的风化、侵蚀和瓦解所产生的结果。

(上图)地球表面

(下图)地球表面70%以上被蓝色的海洋所覆盖。

地球可以看做是由一系列的同心层组成的。从外到里，分成三层，分别是地壳、地幔和地核。地壳主要是岩石；地幔主要是含有镁、铁和硅的橄榄岩；地核，也就是真正的地球之心，主要是铁和镍，那里的温度超过2000℃。在地球外部，有水圈、大气圈，还有磁层，形成了围绕固态地球的外套。磁层和大气圈阻挡着来自太空的紫外线、X射线、高能粒子和众多的流星对地面的直接轰击。

地球大气的组成中，氮气占77%，21%是氧气，剩下的就是微量的氩、二氧化碳及水汽。在地球初形成时的大气中，很大部分可能都是二氧化碳，不过它们大多已和碳酸盐类岩石相结合，其余的则溶入海洋及被绿色植物耗尽。大气中存在的水汽及微量二氧化碳所造成的温室效应在维持地表温度方面起着极重要的作用，温室效应使地表温度提高了大约35℃，否则地表的平均温度只有-21℃，极为酷寒。地球上若没有水汽及二氧化碳，海水就会冻结，人类生命活动也无从开展。此外，水汽更是地球水循环及天气变化中不可或缺的要素。而自由氧的存在也是地球化学组成的一大特征，若没有氧气，地球上的生命就无从产生及维持。

地球沉积岩地貌

地球结构图

根据万有引力定律测得地球的质量为5.976×l0²⁴千克。而地球质量的确定又为其他天体质量的测定提供了依据。地球的重力就是地球引力和惯性离心力的合力。地球上任何质点都会受到地球重力的作用，而地球的重力常数为9.8牛/千克，是月球的6倍。重力随高度递增而减小，同时也和纬度的变化等因素有关。

地球的表面

地球的自转和公转概念，由哥白尼在1543年发表的《天体运行论》一书中首先完整地提了出来。他认为地球是自西向东自转，同时围绕着太阳公转。此后，大量的观测和实验都证明了这一结论。1851年，法国物理学家傅科在巴黎成功地进行了一次著名的实验，即傅科摆实验，实验成功地证明了地球的自转，其自转周期约为23时56分4秒。地球公转的轨道是椭圆的，其公转平均速度为29.79千米/秒，黄道与赤道交角（黄赤交角）为23°27′，公转周期为一恒星年。正由于地球自转和公转运动的结合，便产生了地球上的昼夜交替、四季变化和五带的区分。地球自转的速度不均匀，有长期变化、季节性变化和不规则变化。同时，在日、月、行星的引力作用以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用下，地球自转轴在空间和地球本体内的方向都会产生变化。

(左图)哥白尼像。哥白尼其著作《天体运行论》中完整地提出了地球的公转与自转。

(右图)能够证明地球自转的傅科摆实验

长期以来，人们认为地壳构造运动主要表现为地面的隆起和沉降，以垂直运动为主，水平运动是次要的。后来经过多年的研究发现，地球上不仅有垂直运动，还有更大的水平运动，海洋和大陆的相对位置在不同地质时期也是变化着的。1912年魏格纳提出大陆漂移假说，但在很长时期里许多科学家拒绝承认大陆漂移假说，因为当时的人们很难相信，能有这么大的力量把原先的大陆块撕开，使各碎块分别逐渐漂移到今天的位置。20世纪60年代初，洋底扩张假说出现了，全球大地构造被认为是洋底不断扩张的直接结果。正是由于洋底扩张假说和板块运动理论的发展，又使得大陆漂移学说重新受到重视，并最终为人们所接受。

知识链接：地球的八个主要板块

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——南极洲与南太平洋。