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地球的質(zhì)量與數(shù)據(jù)

卡文迪許認(rèn)為地球的質(zhì)量約為610^24千克

地球的赤道半徑ra=6378137m6.37810^6m，極半徑rb=6356752m6.35710^6m，扁率e=1/298.257,忽略地球非球形對稱，平均半徑r=6.37110^6m。在赤道某海平面處重力加速度的值ga=9.780m/s^2,在北極某海平面處的重力加速度的值gb=9.832m/s^2，全球通用的重力加速度標(biāo)準(zhǔn)值g=9.807m/s^2，地球自轉(zhuǎn)周期為23小時56分4秒（恒星日），即T=8.61610^4s。

如果把地球看成質(zhì)量均勻，并且忽略其它天體的影響，可以通過如下途徑計(jì)算地球的質(zhì)量。

方法一、在赤道上，地球?qū)�質(zhì)量為m的物體的引力等于物體的重力與隨地球自轉(zhuǎn)的向心力之和，則為5.984*10^24 kg

方法二、在北極，不考慮地球自轉(zhuǎn)，則計(jì)算為5.954*10^24kg

方法三、把地球看作質(zhì)量均勻的球體，忽略自轉(zhuǎn)影響，半徑取平均值，重力加速度取標(biāo)準(zhǔn)值。則為5.965*10^24kg

月地距離r月地＝3.88410^8m，月球公轉(zhuǎn)周期為27天7小時43分11秒（恒星日），即T月2.36110^6s，月球和地球都看做質(zhì)點(diǎn)，設(shè)月球質(zhì)量為m月。

方法四、為6.220*10^24kg

地球的主要成分

直到十六世紀(jì)時，人類才了解到地球只不過是太陽系的另一顆行星而已。

地球不需太空探測船才可認(rèn)識，但是直到二十世紀(jì)我們才真正勾勒出地球的全貌。當(dāng)然能自太空中取得它的影像是其中相當(dāng)重要的因素，地球的太空影像對天氣預(yù)測，尤其是臺風(fēng) （颶風(fēng)）的預(yù)報來說有很大的幫助，而且從太空看到的地球真是非常美麗、可愛。

由化學(xué)組成成分及地震震測特性來看，地球本體可以分成一些層圈，以下就標(biāo)示出它們的名稱與范圍（深度，單位為公里）：

0～40地殼40～2890地幔2890～5150外地核5150～6378內(nèi)地核

固態(tài)的地殼厚度變化頗大，海洋地區(qū)的地殼較薄，平均約7公里厚；而大陸地殼就厚得多，平均約40公里厚； 地函也是固態(tài)，不過在它上部有一層極小部分熔融的區(qū)域，稱為軟流圈，其上的地函最頂部及整個地殼則稱為巖石圈 ；至于外地核是液態(tài)而內(nèi)地核是固態(tài)。 這些不同的層圈都是以不連續(xù)面為界，最有名的就是在地殼與地函之間的莫氏不連續(xù)面 （Mohorovicic discontinuity）。

地幔占有地球的主要質(zhì)量，地核反而位居其次，至于我們生存的空間則只是整個地球極小的一部分而已（質(zhì)量，單位為10的24次方公斤： 大氣層 = 0.0000051，海洋 = 0.0014 ，地殼 = 0.026，地幔 = 4.043，外地核= 1.835，內(nèi)地核 = 0.09675，）

地核的主要成分是鐵 （或鐵鎳質(zhì)），不過也可能有一些較輕的物質(zhì)存在，地心的溫度約有7,500K，比太陽表面溫度還高；下部地函的主要成分可能是矽、鎂、氧，再加上一些鐵、鈣及鋁；上部地幔主要成分則是橄欖石及輝石（鐵鎂矽酸鹽巖石），也有鈣和鋁。 以上這些?解都是來自于地震震測資料，雖然上部地幔的物質(zhì)有時會因著火山噴出熔巖而被帶到地表來，但是我們?nèi)詿o法到達(dá)固體地球的主要部分，目前的海底鉆探行動連地殼都尚未挖穿。地殼的成分則主要是石英 （二氧化硅）及硅酸鹽類如長石。 整體估算，地球化學(xué)組成的重量百分比為： 鐵34.6% ，氧29.5% ，硅15.2% ，鎂12.7% ，鎳2.4% ，硫1.9% ，0.05% 鈦 。

地球是平均密度最大的主要星體。

其它類地行星也都具有和地球類似的結(jié)構(gòu)與組成，但其中也有一些差異：月球核所占比例最�。� 水星核的比例最大；而火星及月球的函相對較厚；月球和水星沒有化學(xué)組成明顯不同的函與殼之分；地球可能是唯一可再分成內(nèi)外核的。不過請留意，我們對行星內(nèi)部的認(rèn)識主要是來自于理論推導(dǎo)，就算是對地球的也是如此。

有別于其它類地行星 ，地球的最外層（包含地殼及上部地幔的頂端）被切分為數(shù)塊，「飄浮」于其下的熾熱地幔之上，這就是著名的板塊構(gòu)造運(yùn)動學(xué)說 。 這個學(xué)說主要描述兩種運(yùn)動：拉張與隱沒，前者發(fā)生在二個板塊互相遠(yuǎn)離，其下的巖漿涌出而生成新地殼之處；后者則發(fā)生在二個板塊互相碰撞，其中一方潛入另一方之下，終至消滅于地函中之處。此外，也有一些板塊邊界是橫向錯開式的相對運(yùn)動或兩個大陸板塊硬碰硬地撞在一起。

地球的大部分表面很年輕 ，只有5億年左右，以天文的角度來看確實(shí)很短。但也有很少的地方露出了當(dāng)年地球地殼形成時的基底花崗巖，如中國遼寧省葫蘆島市綏中縣就有裸露，由于形成花崗巖時的冷卻時間長，所以花崗巖內(nèi)的結(jié)晶體都非常發(fā)育，邊長在1-2厘米，故把其命名為綏中花崗巖。由于侵蝕作用及構(gòu)造地質(zhì)運(yùn)動不斷地破壞又重建大部分的地表，因而地表早期的地質(zhì)記錄不容易找到，例如撞擊坑，所以早期地球歷史大部分都已不見蹤跡。 地球約有45至46億年老，然而目前已知最老的巖石只有大約40億年前（地球有相當(dāng)長的一段時期是一個由熔化的巖漿形成的火球），而且老于30億年的巖石非常罕見。最老的生物化石不早于39億年前，有關(guān)生命起源的關(guān)鍵時期則亳無記錄。

地球表面積71%為水所覆蓋，地球是太陽系唯一在表面可以擁有液態(tài)水的行星 （土衛(wèi)六的表面有液態(tài)乙烷或甲烷，而藏于木衛(wèi)二的表面之下則可能有液態(tài)水，不過地球表面有液態(tài)水仍是獨(dú)一無二的）。液態(tài)水是我們已知的生命型式所不可或缺的要素；而緣于水具有的大比熱性質(zhì)，海洋的熱容積成為保持地球溫度恒定的一大功臣；液態(tài)水還是陸地上侵蝕與風(fēng)化作用的主要營力，這是太陽系中唯一有此作用的地方（也許火星早期也曾有過這些作用，但現(xiàn)在已無）。

地球大氣組成中，77%是氮?dú)舛?1%是氧氣，再來就是微量的氬、二氧化碳及水氣。 地球初形成時的大氣很可能大部分都是二氧化碳，不過它們大多已被碳酸鹽類巖石給結(jié)合，其余的則是溶入海洋及被綠色植物耗盡；如今板塊構(gòu)造運(yùn)動及生物作用是大氣中二氧化碳消長的持續(xù)主控者。大氣中存在的水氣及微量二氧化碳所造成的溫室效應(yīng)是維持地表溫度極重要的作用，溫室效應(yīng)使地表溫度提高了大約35℃，否則地表的平均溫度將是酷寒的-21℃！ 若沒有水氣及二氧化碳，海水會凍結(jié)，而我們已知的生命型式將無從開展。 此外，水氣更是地球水循環(huán)及天氣變化中不可或缺的要角。

自由氧的存在也是地球化學(xué)組成的一大特征，因?yàn)檠跏腔钚院軓?qiáng)的氣體，照理說應(yīng)該很容易就和大氣中其它元素相化合，地球上的氧氣完全是由生物作用產(chǎn)生及維持，若沒有生命就不會有自由氧。

地球與月球之間的引潮力會使地球的自轉(zhuǎn)周期每一世紀(jì)增加約2毫秒，最新研究顯示在9億年前一天只有18小時，而一年則有481天。地球擁有適度的磁場，推測磁場是起因于液態(tài)外地核中的電流。 由于太陽風(fēng)與地球磁場及外層大氣的交互作用， 極光于焉產(chǎn)生；而上述因素的不均衡造成磁極會在地表移動，目前磁北極位于加拿大北境。由于太陽風(fēng)與地球磁場及外層大氣的交互作用，極光于焉產(chǎn)生；

地球磁場及其與太陽風(fēng)的交互作用也造成了范艾倫輻射帶（Van Allen radiation belts），它是環(huán)繞著地球的成對環(huán)狀帶，外型就像是甜甜圈，由氣體離子（電漿） 組成，其外圈由海拔19,000公里延伸到41,000公里；內(nèi)圈則介于海拔13,000至7,600公里之間。

地球的溫度

地核的溫度大約是4700℃，比太陽光球表面溫度（6000℃）略低。地球上最高溫度發(fā)生在閃電中。一次閃電能釋放100億焦耳的能量，達(dá)到30000℃，這溫度是太陽表面溫度的5倍，但比太陽核心的溫度（1400萬攝氏度）低多了。 地球上最冷的地方在哪里？北半球的冷極在西伯利亞東部的奧伊米亞康，1961年1月的最低溫度是71℃。南半球的冷極在南極大陸，1960年8月24日氣溫為88.3℃。

地球的運(yùn)動

地球繞地軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，叫做地球的自轉(zhuǎn)。地軸的空間位置基本上是穩(wěn)定的。它的北端始終指向北極星附近，地球自轉(zhuǎn)的方向是自西向東；從北極上空看，呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)一周的時間，約為23小時56分，這個時間稱為恒星日；然而在地球上，我們感受到的一天是24小時，這是因?yàn)槲覀冞x取的參照物是太陽。由于地球自轉(zhuǎn)的同時也在公轉(zhuǎn)，這4分鐘的差距正是地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)疊加的結(jié)果。天文學(xué)上把我們感受到的這1天的24小時稱為太陽日。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜更替。晝夜更替使地球表面的溫度不至太高或太低，適合人類生存。

地球自轉(zhuǎn)的平均角速度為每小時轉(zhuǎn)動15度。在赤道上，自轉(zhuǎn)的線速度是每秒465米。天空中各種天體東升西落的現(xiàn)象都是地球自轉(zhuǎn)的反映。人們最早就是利用地球自轉(zhuǎn)來計(jì)量時間的。研究表明，每經(jīng)過一百年，地球自轉(zhuǎn)速度減慢近2毫秒，它主要是由潮汐摩擦引起的，潮汐摩擦還使月球以每年3～4厘米的速度遠(yuǎn)離地球。地球自轉(zhuǎn)速度除長期減慢外，還存在著時快時慢的不規(guī)則變化，引起這種變化的真正原因目前尚不清楚。

地球繞太陽的運(yùn)動，叫做公轉(zhuǎn)。從北極上空看是逆時針繞日公轉(zhuǎn)。地球公轉(zhuǎn)的路線叫做公轉(zhuǎn)軌道。它是近正圓的橢圓軌道。太陽位于橢圓的兩焦點(diǎn)之一。每年1月3日,地球運(yùn)行到離太陽最近的位置,這個位置稱為近日點(diǎn);7月4日,地球運(yùn)行到距離太陽最遠(yuǎn)的位置,這個位置稱為遠(yuǎn)日點(diǎn)。地球公轉(zhuǎn)的方向也是自西向東，運(yùn)動的軌道長度是9.4億千米，公轉(zhuǎn)一周所需的時間為一年，約365.25天。地球公轉(zhuǎn)的平均角速度約為每日1度，平均線速度每秒鐘約為30千米。在近日點(diǎn)時公轉(zhuǎn)速度較快，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時較慢。地球自轉(zhuǎn)的平面叫赤道平面，地球公轉(zhuǎn)軌道所在的平面叫黃道平面。兩個面的交角稱為黃赤交角，地軸垂直于赤道平面，與黃道平面交角為66，或者說赤道平面與黃道平面間的黃赤交角為23，由此可見地球是傾斜著身子圍繞太陽公轉(zhuǎn)的。