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地球基本知识(六)
 

地球结构

直到16世纪哥白尼时代人们才明白地球只是一颗行星。

地球,当然不需要飞行器即可被观测,然而我们直到二十世纪才有了整个行星的地图。由空间拍到的图片应具有合理的重要性;举例来说,它们大大帮助了气象预报及暴风雨跟踪预报。它们真是与众不同的漂亮啊!

地球由于不同的化学成分与地震性质被分为不同的岩层(深度:千米):

  040 地壳

  40 400 Upper mantle 上地幔

  400 650 Transition region 过渡区域

  6502700 Lower mantle 下地幔

  27002890 D'' layer D"

  28905150 Outer core 外核

  51506378 Inner core 内核

地壳的厚度不同,海洋处较薄,大洲下较厚。内核与地壳为实体;外核与地幔层为流体。不同的层由不连续断面分割开,这由地震数据得到;其中最有名的有数地壳与上地幔间的莫霍面-不连续断面了。

地球的大部分质量集中在地幔,剩下的大部分在地核;我们所居住的只是整体的一个小部分(下列数值×10e24千克):

  大气 = 0.0000051

  海洋 = 0.0014

  地壳 = 0.026

  地幔 = 4.043

  外地核 = 1.835

  内地核 = 0.09675

地核可能大多由铁构成(或镍/铁),虽然也有可能是一些较轻的物质。地核中心的温度可能高达7500K,比太阳表面还热;下地幔可能由硅,镁,氧和一些铁,钙,铝构成;上地幔大多由olivenepyroxene(/镁硅酸盐),钙,铝构成。我们知道这些金属都来自于地震;上地幔的样本到达了地表,就像火山喷出岩浆,但地球的大部分还是难以接近的。地壳主要由石英(硅的氧化物)和类长石的其他硅酸盐构成。就整体看,地球的化学元素组成为:

  34.6% 

  29.5% 

  15.2% 

  12.7% 

  2.4% 

  1.9% 

  0.05% 

地球是太阳系中密度最大的星体。

其他的类地行星可能也有相似的结构与物质组成,当然也有一些区别:月球至少有一个小内核;水星有一个超大内核(相当于它的直径);火星与月球的地幔要厚得多;月球与水星可能没有由不同化学元素构成的地壳;地球可能是唯一一颗有内核与外核的类地行星。值得注意的是,我们的有关行星内部构造的理论只是适用于地球。

不像其他类地行星,地球的地壳由几个实体板块构成,各自在热地幔上漂浮。理论上称它为板块说。它被描绘为具有两个过程:扩大和缩小。扩大发生在两个板块互相远离,下面涌上来的岩浆形成新地壳时。缩小发生在两个板块相互碰撞,其中一个的边缘部份伸入了另一个的下面,在炽热的地幔中受热而被破坏。在板块分界处有许多断层(比如加利福尼亚的San Andreas断层),大洲板块间也有碰撞(如印度洋板块与亚欧板块)。目前有八大板块:

  北美洲板块 - 北美洲,西北大西洋及格陵兰岛

  南美洲板块 - 南美洲及西南大西洋

  南极洲板块 - 南极洲及沿海

  亚欧板块 - 东北大西洋,欧洲及除印度外的亚洲

  非洲板块 - 非洲,东南大西洋及西印度洋

  印度与澳洲板块 - 印度,澳大利亚,新西兰及大部分印度洋

  Nazca板块- 东太平洋及毗连南美部分地区

太平洋板块 - 大部分太平洋(及加利福尼亚南岸)

还有超过廿个小板块,如阿拉伯,菲律宾板块。地震经常在这些板块交界处发生。绘成图使得更容易地看清板块边界(上图)。

地球的表面十分年轻。在50亿年的短周期中(天文学标准),不断重复着侵蚀与构造的过程,地球的大部分表面被一次又一次地形成和破坏,这样一来,除去了大部分原始的地理痕迹(比如星体撞击产生的火山口)。这样一来,地球上早期历史都被清除了。地球至今已存在了4546亿年,但已知的最古老的石头只有40亿年,连超过30亿年的石头都屈指可数。最早的生物化石则小于39亿年。没有任何确定的记录表明生命真正开始的时刻。71%的地球表面为水所覆盖。地球是行星中唯一一颗能在表面存在有液态水(虽然在土卫六的表面存在有液态乙烷与甲烷,木卫二的地下有液态水)。我们知道,液态水是生命存在的重要条件。海洋的热容量也是保持地球气温相对稳定的重要条件。液态水也造成了地表侵蚀及大洲气候的多样化,目前这是在太阳系中独一无二的过程(很早以前,火星上也许也有这种情况)。

地球的大气由77%的氮,21%氧,微量的氩、二氧化碳和水组成。地球初步形成时,大气中可能存在大量的二氧化碳,但是几乎都被组合成了碳酸盐岩石,少部分溶入了海洋或给活着的植物消耗了。现在板块构造与生物活动维持了大气中二氧化碳到其他场所再返回的不停流动。大气中稳定存在的少量二氧化碳通过温室效应对维持地表气温有极其深远的重要性。温室效应使平均表面气温提高了35℃(从冻人的-21℃升到了适人的14℃);没有它海洋将会结冰,而生命将不可能存在。

丰富的氧气的存在从化学观点看是很值得注意的。氧气是很活泼的气体,一般环境下易和其他物质快速结合。地球大气中的氧的产生和维持由生物活动完成。没有生命就没有充足的氧气。

地球与月球的交互作用使地球的自转每世纪减缓了2毫秒。当前的调查显示出大约在9亿年前,一年有481天又18小时。

地球有一个由内核电流形成的适度的磁场区。由于太阳风的交互作用,地球磁场和地球上层大气引发了极光现象(参见行星际介质)。这些因素的不定周期也引起了磁极在地表处相对地移动;北磁极现正在北加拿大。

发表时间:〖2016-12-20〗    浏览次数:〖2706
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