第2章 宇宙中的地球

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1、第二章宇宙、太阳系和地球一、宇宙的起源二、太阳系的起源三、地球的诞生四、现代地球环境的形成五、宇宙中的地球混沌初开，乾坤始奠。轻清者上浮为天，重浊者下凝为地。——中国古代的贤哲做为自然科学研究的具体对象，宇宙是一个有限的客观存在。这样一个宇宙，应该有它的开端。宇宙是怎样开端的呢？20世纪初，天文学家斯利弗尔（V.M.Slipher，1875-1969）在观测银河系外的仙女座大星云是，取得15个星系的光谱资料，经过研究，发现其中13个正以每秒数十万米的高速推行，即离开我们越来越远。1929年，哈勃根据观测到的河外星系正在退行的资料

2、，提出：一个星系的退行速度和它与我们（地球）的距离成正比，即离得越远退行越快。这个发现告诉我们，我们周围的星系正在四散离开，也可以说我们已知的宇宙正在膨胀。爱因斯坦在1916年提出广义相对论演绎出宇宙在膨胀的理论哈勃的发现被认为是对这些理论的验证。以后的天文观测继续有新的发现，证明宇宙在膨胀，曾测到有的河外星系之间，正以每小时2，500，000km的速度拉开差距。比利时天文学家勒梅特1927年提出宇宙为什么会膨胀？膨胀的宇宙会不会是爆炸的产物？《BIGBANG》——大爆炸宇宙中的全部物质，当初都集中在一个原始原子里（或称宇宙蛋），

3、异常紧密温度约1032K，绝对温度1亿亿亿亿显然这只能维持极其短暂的平衡，一旦平衡破坏，就发生大爆炸，原始原子迅速膨胀，逐渐扩展为我们的宇宙。现在的认识大爆炸后，在高温下处于基本粒子状态的物质，随着温度的降低，聚合成各类原子爆炸后100万年到20亿年，逐步形成各类天体星系大爆炸理论多普勒效应红移—距离关系哈勃定律大爆炸理论－1946－伽莫夫科学的预言－大爆炸灰烬－背景辐射星系的演化二、太阳系的起源大爆炸发生约80亿年之后太阳系出现三、地球的诞生形成地球的这团冷星云，在万有引力的作用下，物质的威力相互吸引，形成小的团块，也叫做星子。

4、星子再相互吸引，大的吸引小的，不断碰撞、不断吸积，直至成为地球和其他行星的前身。这个原始的地球是一个比今日的地球大得多的尘埃集合体，大致沿着今天的地球轨道自转。原始地球内的“星子”受到引力的作用向中心聚集，体积逐渐缩小，物质的密度越来越大收缩不是无限的，因为物质还要受到自转产生的惯性离心力的作用，而离心力是要随体积缩小，导致自转速度加快而增大的，当离心力增大到能抵消引力时，就达到平衡。冷——热——冷尘埃向中心聚集的过程中，由于引力的作用，体积收缩，压力加大，会释放出大量的热量。放射性元素的蜕变和陨石的撞击，也都要放出热能。尽管原始

5、的星云物质是冷的，后来地球曾经历过一个高温时期，至少是局部物质处于热的熔融状态，以后收缩停止，才又逐渐冷却凝结。地球圈层的形成重力的作用与高温的影响，地球里面的物质发生部分熔融，使重者下沉，轻者上浮出现大规模的物质分异和迁移形成从里向外，物质密度从大到小的圈层结构四、现代地球环境的逐渐形成46亿年前，整个地球的温度都很高，表面也接近于熔融的状态各类岩石的块体（以星子为基础）分布在地球的表面后来构成大陆的地壳冥古宙（46-38亿年）原始地球表层一些处于熔融状态的物质向上挤入地壳中凝结，或涌出地面，表现为广泛分布的火山活动另一方面物质

6、又在向下流动，把上面已经固结的地壳撕裂，并将其部分碎块拽向深处，使它再次熔入地幔物质之中与此同时，薄弱的地壳还在陨石的撞击下形成大量陨击坑。太古宙（38-25亿年）元古宙（18-6亿年）显生宙（5.43亿年至今）五、宇宙中的地球（1）天圆地方？空间探测技术－地球的全貌(一个以蓝色为主的、色彩丰富的星球)敕勒川，阴山下。天似穹庐，笼盖四野。天苍苍，野茫茫。风吹草低见牛羊。－世界各地人们最初都有类似的错觉天道圜(圆)，地道方，圣王法之，所以立上下(上君下臣)。公元前３世纪吕不韦主持编成的《吕氏春秋》解释天圆地方日月交替，东升西降，变换

7、有序。如果大地是一个平面，那日月星辰又落到何处呢？板状的大地靠什么依托？大地的另一面又是什么样子？善于运用逻辑方法思维的古希腊人，率先提出了大地是一个圆球的想法。先有毕达哥拉斯(Pythagoras，前571～前497)，后来亚里士多德(Aristotle，前384～前322)更是把地球摆在他设想的宇宙体系的中心。埃拉托色尼(Eratosthenes，前276?～前196),观察了亚历山大城及其南边约920km锡恩的阳光照射现象。张衡(78～139年）观测到月食的阴影边缘总是弧形的，由此证明大地是圆的。1519年9月，麦哲伦(F

8、.D.Magalhhaes，1480?～1521)环球航行1687年7月，牛顿(SirIssacNewton,1642～1727)的传世名著《自然哲学的数学原理》地球转动产生惯性离心力人类经过漫长的探索终于证实大地是一个球体。地球的形态是指大地水准