地球有多大？
地球
太陽系九大行星之壹。地球在太陽系中並不占據顯要位置，太陽只是壹顆普通的恒星。然而，由於人類已經定居並生活在地球上，他們不得不尋求更深入的了解。
行星地球是距離太陽距離順序中的第三顆行星，它與太陽的平均距離為654.38+4960萬公裏，稱為壹個天文單位(A)。地球軌道為橢圓形，長半徑為149597870 km，偏心率為0.0167，平均速度為29.79 km/s..
地球赤道半徑約6378 km，極地半徑約6357 km，相差約21 km。地球的平均半徑約為6371 km。地球平均密度為5.517克/厘米。地球的比例尺和其他參數如表所示。
形狀和大小中國古代對天地的認識叫做渾天說。東漢張衡在《渾天儀註》中寫道:“天體圓如彈丸，地黃如雞...天空包裹的大地，依然包裹在外殼裏。”地球是圓的這個概念，從古至今就隱約存在。723年，唐玄宗與南宮朔等人在今河南同壹條子午線上選了13個位置，測量了夏至日的影子長度和北極的高度，得出子午線在0(唐代度和長的單位)曾有3565438+80步的長度。現代的尺度是緯度曾經是132.3公裏，相當於地球半徑7600公裏，比現代的數值大了20%左右。這是對地球尺度最早的估計(埃及人測量得更早，但觀測點不在同壹條子午線上，長度單位的核算標準不明，所以無法估計精度)。
精確的地形測量只有在牛頓發現萬有引力定律後才有可能，地球形狀的概念也逐漸清晰。地球不是壹個規則的球體。它的表面可以用壹個小扁率的旋轉橢球來完美地近似。扁率e是橢球的長軸與短軸之比，是表示地球形狀的重要參數。經過多年的幾何測量、天文測量甚至人造地球衛星測量，其數值已經達到了很高的精度。這個橢球體並不是真實的地球表面，而是對地面更好的科學概括，在世界範圍內作為大地測量的同壹標準，所以也叫參考橢球體。按照這個參考橢球，子午圈上的最後壹個平均值是111.1.3km，赤道上的最後壹個平均值是111.3 km。參考橢球上的引力勢能相等，因此可以計算出其上各點的引力加速度。
由於地球自轉的相對穩定性，人類生活壹直以此作為計時的標準。簡單來說，地球繞太陽壹周的時間稱為壹年，地球自轉壹周的時間稱為壹天。但是由於地球外部和內部的原因，地球的自轉其實是非常復雜的。地球自轉的復雜性表現在自轉軸方向的變化和自轉速率的日新月異。
在自轉軸方向的變化中，最重要的是自轉軸在空間繞黃道軸緩慢進動，導致春分點每年向西移動50.256 ″歲差。這是太陽和月亮對地球赤道凸出部分吸引的結果。其次，地球自轉軸相對於地球本身的位置變化，造成了地面上各點的緯度變化。這種變化主要有兩個組成部分:壹個是以年為周期、振幅約為0.09 ″的強迫振動，由大氣、海水等季節變化引起；另壹個分量的周期為14個月，振幅約為0.15 ″，是地球內部變化引起的，稱為張德勒擺動，是壹種自由振動。此外，還有壹些更小的自由振動。
轉速的變化引起日長的變化。主要有三種:長期變化是減速，每百年增加壹天長度1 ~ 2毫秒，是潮汐摩擦的結果；季節變化可使壹天的最大長度變化0.6毫秒，這是氣象因素造成的；不規則的短期變化最多能改變壹天的長度4毫秒，這是地球變化的結果。
地表形態與地殼運動地球的地表形態極其復雜，包括壹望無際的山脈、廣闊的盆地和各種規模的構造。
地表的各種形態主要不是由外力引起的，而是源於地殼的構造運動。關於地殼運動的原因，至少有以下幾種假設:①地球的收縮或膨脹。許多地質學家認為，地球壹直在冷卻和收縮，導致了巨大的地層褶皺和斷裂。但觀測表明，從地下流出的熱量與地球中放射性物質衰變產生的熱量是壹個數量級的。也有人提出地球在膨脹的論點。這個問題還沒有定論。②地殼均衡。在地殼以下壹定深度，單位面積的載荷趨於相等。地面上巨大的高度差是由地下深處的側向物質流調節的。(3)板塊構造假說——地球頂部厚約80-90公裏的巖層是由幾個巨大的板塊組成的。這些板塊的相互作用和相對運動產生了地面上所有的構造現象。尚不清楚板塊運動的驅動力來自哪裏，但很多人認為地球內部的物質對流起著決定性的作用。
電磁地磁場並不指向正南。165438+中國20世紀的“孟茜碧潭”有記載。地磁偏角在任何地方都不同。真實地磁場的形狀非常復雜。它具有明顯的時間變化，最大變化幅度可達地磁場總量的千分之幾甚至更多。變化可以分為長期和短期。長期變化來自地球內部的物質運動；短期變化來自電離層的潮汐運動和太陽活動的變化。在地磁場中，通過統計平均或其他方法剔除短期變化後得到所謂的基本地磁場。利用球諧分析的方法，可以證明基本地磁場99%以上來自地下，相當於壹階球諧函數的部分約占80%，相當於壹個偶極子場，其極坐標為北緯78.5，西經69.0。短期變化可以分為兩類:平靜變化和擾動變化。安靜變化頻繁，相對有規律，有壹定的周期，變化的磁場強度可達幾十納特；擾動變化有時是全局性的，最大振幅可達幾千納特，稱為磁暴。
基本磁場不是完全固定的，磁場強度圖像每年向西漂移0.2 ~ 0.3，稱為西漂。這表明地磁場的產生可能是地球內部物質流動的結果。目前普遍認為地核主要由鐵和鎳(含少量輕元素)組成，導體在磁場中運動產生電流。這種電磁流體的耦合產生了壹種自勵電機，從而產生了地磁場。這是目前最被接受的地磁場起源假說。
當巖漿在地磁場中冷卻凝固成巖石時，被地磁場磁化，保留了壹點永久磁性，稱為熱剩磁。大多數巖漿巖都具有磁性，它們的方向與成巖過程中的地磁場相同。地球磁極在成巖過程中的位置可以從同壹時代的不同巖石樣品中確定。但是，不同地質年代的巖石樣品所確定的地磁極位置是不同的。這為大陸漂移假說提供了有力的證據。研究還發現，某些地質時代成巖巖石的磁化方向與現代地磁場的磁化方向正好相反。這是由於地球形成後，地磁場發生過多次倒轉。根據自勵電機地磁場起源假說，這種反轉是可以理解的。地磁場的短期變化可以感應出地下電流，地下電流又會引起地面上的感應磁場。地下電流與地下物質的電導率有關，因此可以估計地球中的電導率分布。但計算復雜，解不單壹。現在能得到的共識是電導率隨深度增加，在60 ~ 100 km深度附近迅速增加。在400 ~ 700公裏深度，電導率發生了明顯變化，相當於地幔中的過渡層(也叫C層)。
溫度和能量地面每年從太陽接收的輻射能量約為10焦耳，但大部分輻射回太空，只有極小壹部分滲透到地下很淺的地方。地下淺層溫度梯度每上升30m約為65438±0℃，但各地差異較大。熱流可以通過巖石的溫度梯度和熱導率來計算。從地表流出的熱量全球平均值約為6.27微焦耳/厘米秒，從地表流出的總熱能約為10.032×1020焦耳/年。
地球內部的部分能量來自巖石中含有的鈾、釷、鉀等放射性元素。近年來，它們在巖石中的含量不斷被修正。據估算，地球上長壽命放射性元素每年釋放的能量約為9.614×1020焦耳，與地面熱流非常接近，但這壹估算極為粗略，包含了許多未知因素。另壹種能量是地球形成時的引力勢能，假設地球是太陽系中擴散物質積累而成。這部分能量估計為25×1032焦耳，但在積累的過程中，很大壹部分能量消失在地球以外的空間，壹小部分，約1×1032焦耳，由於地球的絕熱壓縮而積累為地球物質的彈性能量。假設地球壹開始是相當均勻的，後來演變成現在的層狀結構，會釋放壹部分引力勢能，估計約為2×1030焦耳。這將導致地球變暖。地球轉得越來越慢。自地球形成以來，轉動能量的消失估計約為1.5×1031焦耳，還有火山爆發和地震釋放的能量，但它們的數量級要小得多。
近地面的溫度梯度在幾十公裏深度以下是無法外推的。地下深處的傳熱機理極其復雜，用熱傳導理論估計地球內部的溫度分布往往無法得到可信的結果。但根據其他地球物理現象，可以估算出地球某些特定深度的溫度。結果如下:①在100 km深度，溫度接近巖石熔點，約為1100 ~ 1200℃；②在400 km和650 km深度，巖石發生相變，溫度分別約為1500℃和1900℃；③在核幔邊界，溫度高於鐵的熔點，但低於地幔物質的熔點，約為3700℃；④在外核與內核的交界處，深度為5100 km，溫度約為4300℃，地心溫度估計與此相近。
內部結構地球的層狀結構基本上是按照地震波的傳播速度(P和S)來劃分的。地球上層存在明顯的橫向不均勻性:大陸地殼厚度與海洋地殼厚度相差很大，海水僅覆蓋地面的2/3。
地震時，震源輻射兩種地震波，P波和S波。它們以不同的速度傳播？到達地面上不同的地方需要不同的時間。如果P和S的傳播時間在地面上隨震中距變化，就可以計算出不同深度的地震波傳播速度υp和υs。
地球內部的分層是由地震波的速度分布定義的。在海底，地球最上面的壹層叫做地殼，大約有幾十公裏厚。地殼下面直接到地核，這部分統稱為地幔。地幔內部有許多層。地殼和地幔的邊界是壹個明顯的不連續面，稱為M界面或莫霍面。界面以下深度約80公裏，速度變化不大。這部分被稱為蓋層。再往下，速度變化不大，這部分叫蓋層。再往下，速度明顯下降，直到220公裏左右的深度才再次上升。這部分被稱為低速帶。下至2891 km的深度稱為下地幔。核幔邊界是壹個非常明顯的不連續面。進入地核，S波消失，所以地球的外核是液體。在5149.5km深度，S波再次出現，進入地核。
從地球的速度和密度分布，可以計算出地球內部壓力和重力加速度兩個彈性常數的分布。在地幔中，重力加速度g的變化很小，只有越過核幔邊界後才減小到零。核幔邊界壓力為1.36 MPa，地心為3.64 MPa。
內部物質組成的地震波的速度和密度分布是地球內部物質組成的壹個限制條件。地球內核約90%由鐵鎳合金組成，但也含有憲法第三章中10%的較輕物質。可能是硫磺或氧氣。關於地幔的礦物組成，至今仍有不同的說法。地殼中的巖石礦物不同於地幔物質。火山活動和地幔物質的噴發表明橄欖巖是地幔中的主要礦物。地震波速度數據表明，在400、500和500公裏深度處，波速梯度很大。這可以解釋為礦物相變的結果。在400公裏的深度，橄欖石相轉變為尖晶石結構，而輝石則熔化為石榴石。在國內500公裏深處，輝石也被分解成尖晶石和超應時結構。在650公裏的第壹個深度，這些礦物是鈣鈦礦和氧化物結構。在下地幔最低的200公裏處，物質密度顯著增加。這個地區是否有鐵的富集仍是壹個有爭議的問題。
起源與演化地球的起源與演化其實就是太陽系的起源與演化。早期假說主要分為兩個學派:以康德、拉普拉斯為代表的漸進學派和以G.L.L .布豐為代表的激變學派。漸進主義認為太陽系是由高溫旋轉氣體逐漸冷卻形成的；災難學派聲稱，太陽系是由兩顆或三顆恒星之間的碰撞或緊密吸引造成的。早期的假說主要是試圖解釋壹些天文事實，比如行星軌道的規律性，內行星和外行星的區別。太陽系中角動量的分布等。在充分解釋上述觀察事實時，兩派都遇到了難以克服的困難。
從20世紀40年代中期開始，人們逐漸傾向於認為太陽系起源於低溫固體塵埃。早期的支持者包括魏茨澤克，施密特和尤裏。他們認為行星不是由高溫氣體凝固而成，而是由低溫固體塵埃物質堆積而成。
地球形成的時候，基本上是各種石頭物體和塵埃氣體的混合物。初始地球平均溫度估計不超過1000℃。由於長壽命放射性元素的衰變和重力勢能的釋放，地球的溫度正在逐漸升高。當溫度超過鐵的熔點時，原始地球中的鐵變成液體，由於密度大而流向地球的中心部分，從而形成地核。地球內部溫度持續上升，使得地幔局部熔融，引起化學分異，促進地殼形成。
地球形成時，海洋和大氣都不存在，而是次要的。因為原始地球無法保持大氣和水。海洋是全球變暖和分化的結果。原始大氣是從地球內部釋放出來的，是還原性的。直到綠色植物的出現，遊離氧才在大氣中逐漸積累，在漫長的地質年代中逐漸形成了現在的大氣(見《地球起源》)。
地球的年齡，如果定義為從原始地球形成到現在的時間，可以通過巖石和礦物中所含的放射性同位素來確定。但是這樣做，還是免不了要對地球的初始狀態做壹些假設。根據對巖石、礦物和隕石中鉛同位素的精確分析，普遍認為地球的年齡約為46億年。