地球科学概论 第3讲 地球的演化

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1、第3讲 地球的演化申文斌，邓洪涛，徐新禹，罗佳2014.4.301内容提要 0引言1地球的起源与演化2地球的年龄3地球上生命的起源4地球的几种典型场5地球会膨胀吗20引言 30引言 起源研究的历史关于地球起源问题探索，已有很长历史了。在古代，人们就曾探讨了包括地球在内的天地万物的形成问题，在此期间，逐渐形成了关于天地万物起源的“创世说”（古埃及人的创世说、基督教的七天创世说或基督教的“上帝创世说”、众生创世说等）。其中流传最广的要算是《圣经》中的创世说。在人类历史上，创世说曾在相当长的一段时期内占据了统治地位。东方（中国）神话：盘古开天辟地40引言 

2、起源研究的历史自1543年波兰天文学家哥白尼提出了日心说以后，天体演化的讨论突破了宗教神学的桎梏，开始了对地球和太阳系起源问题的真正科学探讨。50引言 起源研究的历史1644年，笛卡儿（R.Descartes）在他的《哲学原理》一书中提出了第一个太阳系起源的学说，他认为太阳、行星和卫星是在宇宙物质涡流式的运动中形成的大小不同的旋涡里形成的。布封（G.L.L.deBuffon）于1745年在《一般和特殊的自然史》中提出第二个学说，认为：一个巨量的物体，假定是彗星，曾与太阳碰撞，使太阳的物质分裂为碎块而飞散到太空中，形成了地球和行星。事实上由于彗星的质量一般都很小，

3、不可能从太阳上撞出足以形成地球和行星的大量物质的。60引言 起源研究的历史在布封之后的200年间，人们又提出了许多学说，这些学说基本倾向于笛卡尔的假说，即太阳和行星由同一原始气体云逐渐凝缩而成。也有类似于布封观点，即认为行星物质是因为某种原因从太阳中分离出来的。70引言 起源研究的历史1755年，著名德国古典哲学创始人康德（I.Kant）提出"星云假说"。1796年，法国著名数学和天文学家拉普拉斯（P.S.Laplace）在他的《宇宙体系论》一书中，继承性地发展了太阳系起源的星云假说。"康德－拉普拉斯学说"。整个十九世纪，这种学说在天文学中一直占有统治的地

4、位。80引言 起源研究的历史20世纪初，由于康德－拉普拉斯学说不能对太阳系的越来越多的观测事实作出令人满意的解释，致使分离学（灾变）说再度流行起来。1900年，美国地质学家张伯伦（T.C.Chamberlain）提出了一种太阳系起源的学说，称为“星子学说”。摩耳顿（F.R.Moulton）发展了这个学说，他认为曾经有一颗恒星运动到离太阳很近的距离，使太阳的正面和背面产生了巨大的潮汐，从而抛出大量物质，逐渐凝聚成了许多固体团块或质点，称为星子，进一步聚合成为行星和卫星。90引言 起源研究的历史著名的中国天文学家戴文赛先生于1978年提出了一种新的太阳系起源学说

5、（新星云说），他认为整个太阳系是由同一原始星云形成的。这个星云的主要成份是气体及少量固体尘埃。原始星云一开始就有自转，并同时因自引力而收缩，形成星云盘，中间部分演化为太阳，边缘部分形成星云并进一步吸积演化为行星。100引言 起源研究的历史总的来说，关于太阳系的起源的学说已有40多种。20世纪初期迅速流行起来的灾变说，是对康德－拉普拉斯星云说的挑战；20世纪中期兴起的新的星云说（例如英国科学家Hoyle霍伊尔：新星云假说），是在康德－拉普拉斯学说基础上建立起来的更加完善的解释太阳系起源的学说。人们对地球和太阳系起源的认识也是在这种曲折的发展过程中得以深化的。111地球

6、的起源与演化 原始地球的形成关于形成原始地球的方式，尽管还存在很大的推测性，但大部分研究者的看法与戴文赛先生的结论一致，即在上述星云盘形成之后，由于引力的作用和引力的不稳定性，星云盘内的物质，包括尘埃层，因碰撞吸积，形成许多原小行星或称为星子，又经过逐渐演化，聚成行星，地球亦就在其中诞生了。121地球的起源与演化 原始地球的形成形成地球的冷却星云里，在万有引力作用下，物质微粒的相互吸引形成星子。星子再相互吸引，不断碰撞，直到成为地球和其它行星的前身。131地球的起源与演化 原始地球的形成引力吸积作用使地球星云越来越小，密度增大，转速越来越快；温度增加【练习：

7、试计算温度增量】。141地球的起源与演化 原始地球的形成引力吸积、元素的放射性衰变、陨石的撞击等，使地球内部温度不断升高，热辐射压力增大，与引力作用达到平衡，原始地球形成。151地球的起源与演化 原始地球的形成根据估计，原始地球的形成所需时间约为1千万年至1亿年，离太阳较近的行星（类地行星），形成时间较短，离太阳越远的行星，形成时间越长，甚至可达数亿年。【研究课题：估算上述过程所化时间】161地球的起源与演化 形成原始地球的物质主要来自与上述星云盘的原始物质，其组成主要是氢和氦，它们约占总质量的98％。此外，还有固体尘埃和太阳