逍遥学能 2017-10-07 10:26
地球的质量与数据
卡文迪许认为地球的质量约为610^24千克
地球的赤道半径ra=6378137m6.37810^6m，极半径rb=6356752m6.35710^6m，扁率e=1/298.257,忽略地球非球形对称，平均半径r=6.37110^6m。在赤道某海平面处重力加速度的值ga=9.780m/s^2,在北极某海平面处的重力加速度的值gb=9.832m/s^2，全球通用的重力加速度标准值g=9.807m/s^2，地球自转周期为23小时56分4秒（恒星日），即T=8.61610^4s。
如果把地球看成质量均匀，并且忽略其它天体的影响，可以通过如下途径计算地球的质量。
方法一、在赤道上，地球对质量为m的物体的引力等于物体的重力与随地球自转的向心力之和，则为5.984*10^24 kg
方法二、在北极，不考虑地球自转，则计算为5.954*10^24kg
方法三、把地球看作质量均匀的球体，忽略自转影响，半径取平均值，重力加速度取标准值。则为5.965*10^24kg
月地距离r月地＝3.88410^8m，月球公转周期为27天7小时43分11秒（恒星日），即T月2.36110^6s，月球和地球都看做质点，设月球质量为m月。
方法四、为6.220*10^24kg
地球的主要成分
直到十六世纪时，人类才了解到地球只不过是太阳系的另一颗行星而已。
地球不需太空探测船才可认识，但是直到二十世纪我们才真正勾勒出地球的全貌。当然能自太空中取得它的影像是其中相当重要的因素，地球的太空影像对天气预测，尤其是台风 （飓风）的预报来说有很大的帮助，而且从太空看到的地球真是非常美丽、可爱。
由化学组成成分及地震震测特性来看，地球本体可以分成一些层圈，以下就标示出它们的名称与范围（深度，单位为公里）：
0～40地壳40～2890地幔2890～5150外地核5150～6378内地核
固态的地壳厚度变化颇大，海洋地区的地壳较薄，平均约7公里厚；而大陆地壳就厚得多，平均约40公里厚； 地函也是固态，不过在它上部有一层极小部分熔融的区域，称为软流圈，其上的地函最顶部及整个地壳则称为岩石圈 ；至于外地核是液态而内地核是固态。 这些不同的层圈都是以不连续面为界，最有名的就是在地壳与地函之间的莫氏不连续面 （Mohorovicic discontinuity）。
地幔占有地球的主要质量，地核反而位居其次，至于我们生存的空间则只是整个地球极小的一部分而已（质量，单位为10的24次方公斤： 大气层 = 0.0000051，海洋 = 0.0014 ，地壳 = 0.026，地幔 = 4.043，外地核= 1.835，内地核 = 0.09675，）
地核的主要成分是铁 （或铁镍质），不过也可能有一些较轻的物质存在，地心的温度约有7,500K，比太阳表面温度还高；下部地函的主要成分可能是矽、镁、氧，再加上一些铁、钙及铝；上部地幔主要成分则是橄榄石及辉石（铁镁矽酸盐岩石），也有钙和铝。 以上这些?解都是来自于地震震测资料，虽然上部地幔的物质有时会因著火山喷出熔岩而被带到地表来，但是我们仍无法到达固体地球的主要部分，目前的海底钻探行动连地壳都尚未挖穿。地壳的成分则主要是石英 （二氧化硅）及硅酸盐类如长石。 整体估算，地球化学组成的重量百分比为： 铁34.6% ，氧29.5% ，硅15.2% ，镁12.7% ，镍2.4% ，硫1.9% ，0.05% 钛 。
地球是平均密度最大的主要星体。
其它类地行星也都具有和地球类似的结构与组成，但其中也有一些差异：月球核所占比例最小； 水星核的比例最大；而火星及月球的函相对较厚；月球和水星没有化学组成明显不同的函与壳之分；地球可能是唯一可再分成内外核的。不过请留意，我们对行星内部的认识主要是来自于理论推导，就算是对地球的也是如此。
有别于其它类地行星 ，地球的最外层（包含地壳及上部地幔的顶端）被切分为数块，「飘浮」于其下的炽热地幔之上，这就是著名的板块构造运动学说 。 这个学说主要描述两种运动：拉张与隐没，前者发生在二个板块互相远离，其下的岩浆涌出而生成新地壳之处；后者则发生在二个板块互相碰撞，其中一方潜入另一方之下，终至消灭于地函中之处。此外，也有一些板块边界是横向错开式的相对运动或两个大陆板块硬碰硬地撞在一起。
地球的大部分表面很年轻 ，只有5亿年左右，以天文的角度来看确实很短。但也有很少的地方露出了当年地球地壳形成时的基底花岗岩，如中国辽宁省葫芦岛市绥中县就有裸露，由于形成花岗岩时的冷却时间长，所以花岗岩内的结晶体都非常发育，边长在1-2厘米，故把其命名为绥中花岗岩。由于侵蚀作用及构造地质运动不断地破坏又重建大部分的地表，因而地表早期的地质记录不容易找到，例如撞击坑，所以早期地球历史大部分都已不见踪迹。 地球约有45至46亿年老，然而目前已知最老的岩石只有大约40亿年前（地球有相当长的一段时期是一个由熔化的岩浆形成的火球），而且老于30亿年的岩石非常罕见。最老的生物化石不早于39亿年前，有关生命起源的关键时期则亳无记录。
地球表面积71%为水所覆盖，地球是太阳系唯一在表面可以拥有液态水的行星 （土卫六的表面有液态乙烷或甲烷，而藏于木卫二的表面之下则可能有液态水，不过地球表面有液态水仍是独一无二的）。液态水是我们已知的生命型式所不可或缺的要素；而缘于水具有的大比热性质，海洋的热容积成为保持地球温度恒定的一大功臣；液态水还是陆地上侵蚀与风化作用的主要营力，这是太阳系中唯一有此作用的地方（也许火星早期也曾有过这些作用，但现在已无）。
地球大气组成中，77%是氮气而21%是氧气，再来就是微量的氩、二氧化碳及水气。 地球初形成时的大气很可能大部分都是二氧化碳，不过它们大多已被碳酸盐类岩石给结合，其余的则是溶入海洋及被绿色植物耗尽；如今板块构造运动及生物作用是大气中二氧化碳消长的持续主控者。大气中存在的水气及微量二氧化碳所造成的温室效应是维持地表温度极重要的作用，温室效应使地表温度提高了大约35℃，否则地表的平均温度将是酷寒的-21℃！ 若没有水气及二氧化碳，海水会冻结，而我们已知的生命型式将无从开展。 此外，水气更是地球水循环及天气变化中不可或缺的要角。
自由氧的存在也是地球化学组成的一大特征，因为氧是活性很强的气体，照理说应该很容易就和大气中其它元素相化合，地球上的氧气完全是由生物作用产生及维持，若没有生命就不会有自由氧。
地球与月球之间的引潮力会使地球的自转周期每一世纪增加约2毫秒，最新研究显示在9亿年前一天只有18小时，而一年则有481天。地球拥有适度的磁场，推测磁场是起因于液态外地核中的电流。 由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用， 极光于焉产生；而上述因素的不均衡造成磁极会在地表移动，目前磁北极位于加拿大北境。由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用，极光于焉产生；
地球磁场及其与太阳风的交互作用也造成了范艾伦辐射带（Van Allen radiation belts），它是环绕著地球的成对环状带，外型就像是甜甜圈，由气体离子（电浆） 组成，其外圈由海拔19,000公里延伸到41,000公里；内圈则介于海拔13,000至7,600公里之间。
地球的温度
地核的温度大约是4700℃，比太阳光球表面温度（6000℃）略低。地球上最高温度发生在闪电中。一次闪电能释放100亿焦耳的能量，达到30000℃，这温度是太阳表面温度的5倍，但比太阳核心的温度（1400万摄氏度）低多了。 地球上最冷的地方在哪里？北半球的冷极在西伯利亚东部的奥伊米亚康，1961年1月的最低温度是71℃。南半球的冷极在南极大陆，1960年8月24日气温为88.3℃。
地球的运动
地球绕地轴的旋转运动，叫做地球的自转。地轴的空间位置基本上是稳定的。它的北端始终指向北极星附近，地球自转的方向是自西向东；从北极上空看，呈逆时针方向旋转。地球自转一周的时间，约为23小时56分，这个时间称为恒星日；然而在地球上，我们感受到的一天是24小时，这是因为我们选取的参照物是太阳。由于地球自转的同时也在公转，这4分钟的差距正是地球自转和公转叠加的结果。天文学上把我们感受到的这1天的24小时称为太阳日。地球自转产生了昼夜更替。昼夜更替使地球表面的温度不至太高或太低，适合人类生存。
地球自转的平均角速度为每小时转动15度。在赤道上，自转的线速度是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。人们最早就是利用地球自转来计量时间的。研究表明，每经过一百年，地球自转速度减慢近2毫秒，它主要是由潮汐摩擦引起的，潮汐摩擦还使月球以每年3～4厘米的速度远离地球。地球自转速度除长期减慢外，还存在着时快时慢的不规则变化，引起这种变化的真正原因目前尚不清楚。
地球绕太阳的运动，叫做公转。从北极上空看是逆时针绕日公转。地球公转的路线叫做公转轨道。它是近正圆的椭圆轨道。太阳位于椭圆的两焦点之一。每年1月3日,地球运行到离太阳最近的位置,这个位置称为近日点;7月4日,地球运行到距离太阳最远的位置,这个位置称为远日点。地球公转的方向也是自西向东，运动的轨道长度是9.4亿千米，公转一周所需的时间为一年，约365.25天。地球公转的平均角速度约为每日1度，平均线速度每秒钟约为30千米。在近日点时公转速度较快，在远日点时较慢。地球自转的平面叫赤道平面，地球公转轨道所在的平面叫黄道平面。两个面的交角称为黄赤交角，地轴垂直于赤道平面，与黄道平面交角为66，或者说赤道平面与黄道平面间的黄赤交角为23，由此可见地球是倾斜着身子围绕太阳公转的。