地球的大小和質(zhì)量

地球是一個(gè)龐大的球體，面對(duì)這么大的球體，人們用什么辦法能夠測出它的大小和質(zhì)量呢

公元前300多年，古希臘著名學(xué)者亞里士多德得出了地球是球體的結(jié)論，緊跟著，古希臘的地理學(xué)家埃拉托色尼出色地完成了測量地球大小的工作。他巧妙地利用太陽光線作參照，測出亞歷山大港與阿斯旺兩地間的地面弧距，冉測出這兩地間的地面距離。他利用這兩個(gè)數(shù)據(jù)算出地球的周長大約為39816千米，與白前測算的結(jié)果相當(dāng)接近。

現(xiàn)代的科學(xué)家們不僅可以在地面上用三角測量法對(duì)地球作精密的測算，而且還可以利用人造衛(wèi)星在空中對(duì)地球進(jìn)行精確測量，由此得出了地球大小的精確值。

那么地球的質(zhì)量又是怎么測算出來的呢？有人也許會(huì)想，很簡單，地球體積和密度的乘積就是地球的質(zhì)量。然而地球由表面到核心物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，密度變化很大，用這種方法困難很多。

科學(xué)家們想到了萬有引力定律:任何兩個(gè)物體間都存在著一對(duì)相互吸引的力，這一對(duì)力大小相等，方向相反。其大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比，與其間距離的平方成反比。利用這一定律人們測出地球的質(zhì)量約為5976x10噸，即約為60萬億億噸，由地球的質(zhì)量和體積，求出地球的平均密度約為5.5克/立方厘米。

正因?yàn)榈厍蚓薮蟮馁|(zhì)量才產(chǎn)生了強(qiáng)大的引力。在這強(qiáng)大引力的作用下，不僅地球表面的萬物都被緊緊地束縛在地球上，而且圍繞在地球周圍的大氣層也無法逃逸。

地球的形狀和大小

地球的形狀，顧名思義，是“球”形的。不過，對(duì)于“球”形的認(rèn)識(shí)曾經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長的過程。公元前五六世紀(jì)，古希臘哲學(xué)家從球形最完美這一概念出發(fā)，認(rèn)為地球是球形的。到了公元前350年前后，古希臘著名學(xué)者亞里士多德，通過長期的觀察，得出了大地是球形的結(jié)論。他的根據(jù)有三點(diǎn):第一，人往北走時(shí)，北邊的星星越升越高，而南邊的星星越來越低;第二，海船遠(yuǎn)去時(shí)，先是看不見船身，最后才看不見船的桅桿；第三，月食時(shí)從月亮上看到地球影子的一部分是圓弧形的。這是人類第一次對(duì)地球形狀所做的科學(xué)論證。我國戰(zhàn)國時(shí)期哲學(xué)家惠施也早已提出地球呈現(xiàn)球形的看法。1519年，葡萄牙航海家麥哲倫率領(lǐng)船隊(duì)，經(jīng)過長達(dá)3年的十分艱苦的海上航行，于1522年勝利地完成了人類歷史上第一次環(huán)繞地球航行一周的壯舉，他們用自己的親身實(shí)踐證實(shí)了地球是球形的。從此，對(duì)地球的形狀問題不再有人持懷疑態(tài)度了，人們便一致把我們所在的世界稱為“地球”。

最早算出地球大小的，應(yīng)該說是公元前3世紀(jì)的希臘地理學(xué)家埃拉托斯特尼。他成功地用三角測量法測量了阿斯旺和嚴(yán)歷山大城之間的子午線長，算出地球的周長約為25萬希臘里（39600公里），與實(shí)際長度只差340公里，這在2000多年前實(shí)在是了不起。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在17世紀(jì)末，人們對(duì)地球是正圓球的主張開始有了懷疑。1672年，法國天文學(xué)家李希通過測定，發(fā)現(xiàn)地球赤道的重力比其他地方都小，提出大地是扁球形的主張。

17世紀(jì)末，英國大科學(xué)家牛頓研究了地球自轉(zhuǎn)對(duì)地球形態(tài)的影響，從理論上推測地球不是一個(gè)很圓的球形，而是一個(gè)赤道處略為隆起，兩極略為扁平的橢球體，赤道半徑比極半徑長20多公里。1735～1744年法國巴黎科學(xué)院派出兩個(gè)測量隊(duì)分別赴北歐和南美進(jìn)行弧度測量，測量結(jié)果證實(shí)地球確實(shí)為橢球體。

本世紀(jì)50年代后，科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速，為大地測量開辟了多種途徑，高精度的微波測距，激光測距，特別是人造衛(wèi)星上天，再加上電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)用和國際間的合作，使人們可以精確地測量地球的大小和形狀了。通過實(shí)測和分析，終于得到確切的數(shù)據(jù)：地球的平均赤道半徑為6738.14公里，極半徑為6356.76公里，赤道周長和子午線方向的周長分別為40075公里和39941公里。測量還發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)約高出18.9米，南極地區(qū)則低下24～30米。

看起來，地球形狀像一只梨子：它的赤道部分鼓起，是它的“梨身”；北極有點(diǎn)放尖，像個(gè)“梨蒂”；南極有點(diǎn)凹進(jìn)去，像個(gè)“梨臍”，整個(gè)地球像個(gè)梨形的旋轉(zhuǎn)體，因此人們稱它為“梨形地球”。其實(shí)地球確切地說，是個(gè)三軸橢球體。

地球的年齡

今天的科學(xué)家告訴我們，地球的年齡已經(jīng)有46億年了。然而，這個(gè)結(jié)論是怎么得出來的呢？生活在地球上的人類自古以來就十分關(guān)心地球的年齡問題，但是由于古代人們?nèi)狈ν扑愕厍蚰挲g的科學(xué)方法，地球的年齡始終是一個(gè)末解之謎。在這種情況下，西方國家的一些教會(huì)神甫們宣稱地球是上帝在公元前4000年創(chuàng)造的，使許多人相信了這種無稽之談。

怎樣才能科學(xué)地推算地球的年齡呢

17世紀(jì)到18世紀(jì)期間，有科學(xué)家試圖通過研究海洋里的鹽度來推算地球的年齡。他們假定海水最初是淡的，由于河水把鹽沖人海洋才使海水變咸。知道了目前海水的含鹽量和全世界的河流每年能把多少鹽沖人海洋就可以算出海洋的年齡，并進(jìn)一步推算出地球的年齡。因?yàn)楹Ｋ�最初是不是淡的本身就是一個(gè)末解之謎，河流每年帶入海洋的鹽量也并不一樣，此外地球的形成比海洋的出現(xiàn)早多少年也不得而知。因此這種方法解決不了問題。

還有一些科學(xué)家想通過測量海洋每年的沉積率來推算地球的年齡。他們認(rèn)為算出海洋每年的沉積率，再測出海洋沉積物的總厚度，就可以計(jì)算海洋的年齡。然而由于海底是不斷運(yùn)動(dòng)的，海底沉積也隨之時(shí)常在變化，這種方法也站不住腳。

19世紀(jì)，達(dá)爾文提出進(jìn)化論以后，人們發(fā)現(xiàn)了通過對(duì)生物化石的研究來確定巖石相對(duì)年齡的方法，但是用這種方法還不能推算出地球本身的絕對(duì)年齡。

到了20世紀(jì)，科學(xué)家們終于找到了測定地球年齡的最可*的方法，叫做同位素地質(zhì)測定法。

20世紀(jì)初期，人們發(fā)現(xiàn)地殼中普遍存在微量的放射性元素，它們的原子核中能自動(dòng)放出某些粒子而變成其它元素，這種現(xiàn)象被稱做放射性衰變。在天然條件下，放射性元素衰變的速度不受外界物理化學(xué)條件的影響而始終保持很穩(wěn)定。

例如1克鈾經(jīng)過一年之后有1/74億克衰變?yōu)殂U和氦。在鈾的質(zhì)量不斷減少的情況下，經(jīng)過約45億年以后，大體就有1/2克衰變?yōu)殂U和氦。利用放射性元素的這一特性，我們選擇含鈾的巖石，測出其中鈾和鉛的含量，便可以比較準(zhǔn)確地計(jì)算出巖石的年齡。用這種方法推算出地球上最古老的巖石大約為38億年。當(dāng)然這還不是地球的年齡，因?yàn)樵诘貧ば纬芍�前地球還經(jīng)過一段表面處于熔融狀態(tài)的時(shí)期，科學(xué)家們認(rèn)為加上這段時(shí)期，地球的年齡應(yīng)該是46億年。

近些年來，人們又用同樣的方法推算了各類隕石以及"阿波羅"宇航員從月球上取回的月巖的年齡。結(jié)果，它們的年齡都是45億年至46億年。這說明太陽系中這些天體是同時(shí)形成的，同時(shí)也說明用這種方法來測定地球的年齡是比較準(zhǔn)確的。

地球起源

與太陽系的起源基本是一個(gè)問題。地球是太陽系的一員。從20世紀(jì)40年代中期起，人們逐漸傾向于太陽系起源于低溫的觀點(diǎn)。他們認(rèn)為行星不是由高溫氣體凝固而成的，而是由溫度不高（低于1000℃）的固體塵埃物質(zhì)積聚而成的。行星形成后，由于引力能的釋放和放射性物質(zhì)的衰變生熱，行星內(nèi)部增溫，甚至導(dǎo)致局部物質(zhì)的熔化。

約在50億年以前，銀河系中存在著一塊太陽星云，它是一團(tuán)塵、氣的混合物。在它的引力收縮中，溫度和密度都逐漸增加，尤其在自轉(zhuǎn)軸附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太陽。其余的殘留部分圍繞著太陽形成一個(gè)包層。由于自轉(zhuǎn)，這個(gè)包層沿著太陽的赤道方向逐漸擴(kuò)展，形成一個(gè)星云盤。星云中較大的顆料叫做星子。在引力、離心力和摩擦力的作用下，星子和塵埃物質(zhì)向星云盤的中間平面沉降，在那里形成一個(gè)較薄、較密的塵層。塵層是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，在太陽的引力作用下很快瓦解成許多小的團(tuán)塊，由于自身的引力又積聚成小行星大小的第二代星子。由塵層形成第二代星子，估計(jì)約需1萬年。

第二代星子繞太陽運(yùn)行時(shí)常發(fā)生碰撞。碰撞時(shí)，有的撞碎，有的合并增長。當(dāng)一個(gè)星子增長到半徑約幾百千米時(shí)，它的引力就足以干擾附近星子的運(yùn)行而使它們*擾。星子越大，它的引力也越大，體積的增長也越快。大星子很容易將它附近的較小星子吞并而積聚成一個(gè)行星的核心。在塵層中，只有幾個(gè)星子能增長成為行星，其余都被吞并。

地球形成時(shí)基本上是各種石質(zhì)物的混合物。初始地球的平均溫度估計(jì)不超過1000℃，所以全部處于固態(tài)。形成后，由于長壽命放射性物質(zhì)的衰變和引力位能的釋放，內(nèi)部慢慢增溫。當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部開始出現(xiàn)熔融的物質(zhì)，重力分異作用就開始，液態(tài)的鐵元素逐漸流向地心，形成地核，地幔的表層也逐漸分異出一層薄薄的地殼。一個(gè)具有分層結(jié)構(gòu)的地球開始形成。

歷年世界環(huán)境日主題

年 只有一個(gè)地球

1975年 人類居住

1976年 水：生命的重要源泉

1977年 關(guān)注臭氧層破壞、水土流失、土壤退化和濫伐森林

1978年 沒有破壞的發(fā)展

1979年 為了兒童的未來--沒有破壞的發(fā)展

1980年 新的十年，新的挑戰(zhàn)--沒有破壞的發(fā)展

1981年 保護(hù)地下水和人類食物鏈，防治有毒化學(xué)品污染

1982年 紀(jì)念斯德哥爾摩人類環(huán)境會(huì)議十周年--提高環(huán)境意識(shí)

1983年 管理和處置有害廢棄物、防治酸雨破壞和提高能源利用率

1984年 沙漠化

1985年 青年·人口·環(huán)境

1986年 環(huán)境與和平

1987年 環(huán)境與居住

1988年 保護(hù)環(huán)境、持續(xù)發(fā)展、公眾參與

1989年 警惕，全球變暖

1990年 兒童與環(huán)境

1991年 氣候變化--需要全球合作

1992年 只有一個(gè)地球--關(guān)心與共享

1993年 貧窮與環(huán)境--擺脫惡性循環(huán)

1994年 一個(gè)地球，一個(gè)家庭

1995年 各國人民聯(lián)合起來，創(chuàng)造更加美好的世界

1996年 我們的地球、居住地、國家

1997年 為了地球上的生命

1998年 為了地球上的生命，拯救我們的海洋

1999年 拯救地球就是拯救未來