太陽系八大行星之壹，國際名“蓋亞”(蓋亞，希臘神話中的大地之神，是萬神中德高望重、地位顯赫的神。是希臘神話中最早的神，由世界之初的混亂而誕生。她是宙斯的祖母。蓋亞生下了天空之神烏拉諾斯，與他結合生下了六男六女，十二個泰坦巨人，三個獨眼巨人，三個百臂巨人，這就是世界的開端，所有的神都是她的後代。直到現在，西方人仍然經常把地球稱為蓋亞。)，按照離太陽由近到遠的順序，是第三。它有壹顆天然衛星——月球，形成壹個天體系統——地月系統。在中國神話中，是盤古開的。盤古死後，他的身體就成了構成大地的山山水水。
地球自西向東自轉，同時圍繞太陽公轉。地球自轉和公轉的結合，產生了地球上的晝夜交替和季節變化(地球自轉和公轉的速度是不均勻的)。同時，由於太陽、月球、附近行星的引力作用，以及地球大氣、海洋、地球內部物質等多種因素的影響，地球自轉軸的方向在空間和地球本身都會發生變化。地球自轉產生的慣性離心力，使球形地球從兩極逐漸向赤道擴張，成為兩極略扁、赤道略鼓的旋轉橢球體。極地半徑比赤道半徑短約265，438+0 km。
阿波羅飛船在月球上看到地球是由壹系列同心層組成的。地球有地核(地核)、地幔(地幔)和地殼(地殼)結構。地球外部有水圈、大氣圈和磁圈，在堅固的地球周圍形成壹層美麗的外衣。
作為壹顆行星，地球誕生於56億年前的原始太陽星雲。
地球的基本參數
平整度系數:298.257
平均密度:5.52克/立方厘米。
赤道半徑:ae = 6378136.49
極半徑:ap = 6356755.00米。
平均半徑:a = 6371001.00米
赤道重力加速度:ge = 9.780327米/秒2。
平均旋轉角速度:ωe = 7.29115×10-5弧度/秒。
平整度:f = 0.003352819。
質量:米⊕ = 5.9742× 10 24kg
地心引力常數:GE = 3.986004418×10 14m 3/秒2。
平均密度:ρ e = 5.51.5g/cm3。
太陽與地球的質量比:S/E = 332946.0
太陽與地月系的質量比:s/(m+e)= 328900.5。
公轉時間:T = 365.2422天。
與太陽的平均距離:a = 1.49597870×1011m。
公轉速度:v = 11.19 km/s。
表面溫度:t =-30 ~+45。
地面大氣壓:p = 1013.250毫巴。
地表重力加速度(赤道):978.0厘米/秒2。
地表重力加速度(極地):983.2厘米/秒2
自轉周期:23小時56分4.0096秒(平均太陽時)
回轉軌道半長直徑:149597870 km。
公轉軌道的偏心率:0.0167
公轉周期:1恒星年。
交角:23度26分。
地球海洋面積:361745300平方公裏。
地殼厚度:80.465公裏
地幔深度:2808.229千米
核心半徑:3482.525公裏
表面積:510067866平方公裏
直到最近，人們才清楚地知道地球的結構。整個地球不是各向同性體，而是具有明顯的圓形結構。地球各層的成分、密度、溫度都不壹樣。在天文學中，研究地球的內部結構，對於了解地球的運動、起源和演化，探索其他行星的結構，乃至整個太陽系的起源和演化，都具有重要意義。
地球圈層的結構
地球的球體分為兩部分:外圈和內圈。地球的外圈可以進壹步分為四個基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈；地球的內圈可以進壹步分為三個基本圈，即地幔圈、外核液體圈和固體內圈。此外，地球外圈和內圈之間還有壹個軟流圈，是地球外圈和內圈之間的過渡層，位於地面下平均深度約150公裏處。這樣整個地球就包含了八個球體，其中巖石圈、軟流圈和地球內圈共同構成了所謂的固體地球。地球外圈的大氣圈、水圈、生物圈，以及巖石圈表面，壹般都是通過直接觀測和測量來研究的。目前對地球內圈的研究主要采用地震學、重力、高精度現代空間大地測量觀測反演等地球物理方法。地球的球體分布有壹個顯著的特點，就是固體地球內部和地表以上的高空基本上是上下平行的，而在地球表面附近，球體是相互穿插甚至重疊的，其中生物圈最明顯，其次是水圈。
大氣
大氣層是地球外圈最外層的氣體層，包圍著海洋和陸地。大氣沒有確切的上限，在2000 ~ 16000 km的高度仍然有稀薄的氣體和基本粒子。在地面、土壤和壹些巖石中也有少量的空氣，也可以認為是大氣的壹部分。地球大氣的主要成分是氮、氧、氬、二氧化碳和小於0.04%的微量氣體。地球大氣中氣體的總質量約為5.136× 1021g，相當於地球總質量的0.86百萬分之壹。由於重力，幾乎所有的氣體都集中在地面以上100 km的高度範圍內，大氣的75%集中在地面到10 km的對流層範圍內。根據大氣的分布特征，可分為平流層、中間層和對流層以上的熱層結。
水氣
水圈包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川和地下水等。這是壹個連續但不規則的圓。從距離地球數萬公裏的高空俯瞰地球，可以看到地球大氣中水汽形成的白雲和覆蓋地球大部分區域的藍色海洋，使地球成為“藍色星球”。地球水圈總質量為1.66×1.024克，約為地球總質量的1/3600，海洋水的質量約為陸地水(包括河流、湖泊、地表巖石孔隙和土壤)的35倍。如果整個地球沒有固體部分的起伏，整個世界就會被深達2600米的水層覆蓋。大氣層和水圈結合在壹起形成了地表的流體系統。
生物圈
由於地球的大氣圈、水圈和地表都有礦物質的存在，在地球上這種適宜的溫度條件下，形成了適宜生物生存的自然環境。人們通常指生物，包括植物、動物和微生物。據估計，植物約有40萬種，動物約有165438+萬種，微生物至少有65438+萬種。據統計，地質歷史上存活下來的生物大約有5000-100億種。然而，在地球漫長的進化過程中，大部分已經滅絕。現存生物生活在巖石圈上部、大氣圈下部和整個水圈，形成了地球上獨特的生物圈，稱為生物圈。生物圈是太陽系所有行星中唯壹存在於地球上的球體。
巖石圈
對於地球巖石圈來說，除了表面形態，是不可能直接觀測到的。它主要由地幔圈內的地殼和上地幔頂部組成，從固體地球表面向下穿過近33公裏處地震波顯示的第壹個不連續面(莫霍面)，壹直延伸到軟流圈。巖石圈厚度不均勻，平均厚度約為100 km。由於巖石圈及其表面形態與現代地球物理學和地球動力學密切相關，所以巖石圈是現代地球科學中固體地球研究得最多、最細致、最透徹的部分。由於洋底占據了地球表面總面積的三分之二之多，而洋盆約占洋底總面積的45%，平均水深4000 ~ 5000米，所以大量的海底火山分布在洋盆中，廣闊的海底山丘在其周圍延伸。因此，整個固體地球的主要地表形態可以認為是由海洋盆地和大陸臺地組成，對它們的研究構成了與巖石圈結構和地球動力學直接相關的“全球構造”理論。
軟流圈
在地球表面以下約100公裏的上地幔中，有壹個明顯的地震波低速層，該層由Gutenberg在1926年首次提出，稱為軟流圈。它位於上地幔上部，也就是b層，在洋底以下，位於深度60公裏左右；在中國大陸，它位於約120km深度以下，平均深度約60-250km。現代觀測和研究證實了這種軟流圈的存在。正是因為有了這個軟流圈，地球的外圈才和地球的內圈區分開來。
地幔圈
地震波屬於地幔圈，只是在地面以下約33公裏處有壹個顯著的不連續面(稱為莫霍面)，在軟流圈以下，直到地球內部深度約2900公裏的界面。因為地球的外核是液態的，地幔中的地震波S波無法通過外核中的這個界面傳播。在這個界面上P波曲線的速度也急劇下降。這個界面是古騰堡在1914年發現的，所以也叫古騰堡面，它構成了地幔球和外核流體球的界面。整個地幔由上地幔(33 ~ 410 km深度的B層，410 ~ 1000 km深度的C層，又稱過渡帶層)、下地幔D '層(1000 ~ 2700 km深度)和下地幔D”層組成。地球物理研究表明，D ″層存在很強的橫向不均勻性，其不均勻程度甚至與巖層相當。它不僅是地核熱量向地幔傳遞的熱邊界層，而且是與地幔化學成分不同的化學層結。
外核液體圈
地幔下面是所謂的外核液體球，位於地面以下約2900 km至5120 km的深度。整個外核液體圈可能基本上由動力粘度很低的液體組成，其中2900到4980公裏的深度稱為E層，完全由液體組成。從4980 km到5120 km的深度層稱為F層，它是外核液體圈和固體內核圈之間的壹個薄的過渡層。
實心內芯環
地球八大圈最接近圓心的是所謂的實心內圈，位於地球中心5120至6371 km，也稱G層。根據地震波速度的檢測和研究，證明G層是壹個固體結構。地球內層不均勻，平均地球密度為5.51.5g/cm3，而地球巖石圈密度僅為2.6 ~ 3.0g/cm3。所以地球內部的密度肯定大很多，而且隨著深度的增加，密度也有明顯的變化。地球內部的溫度隨著深度而上升。根據最近的估計，100 km深度的溫度為1300 ℃, 300km距離的溫度為2000 ℃,地幔與外核液球邊界的溫度約為4000 ℃,地心的溫度為5500 ~ 6000℃。
形狀和尺寸
中國古代對天地的認識有所謂的渾天說。東漢張衡在《渾天儀註》中寫道:“天體圓如彈丸，地黃如雞...天空包裹的大地，依然包裹在外殼裏。”地球是圓的這個概念，從古至今就隱約存在。723年，唐玄宗與南宮朔等人在今河南同壹條子午線上選了13個位置，測量了夏至日的影子長度和北極的高度，得出子午線在0(唐代度和長的單位)曾有3565438+80步的長度。現代的尺度是緯度曾經是132.3公裏，相當於地球半徑7600公裏，比現代的數值大了20%左右。這是對地球尺度最早的估計(埃及人測量得更早，但觀測點不在同壹條子午線上，長度單位的核算標準不明，所以無法估計精度)。
精確的地形測量只有在牛頓發現萬有引力定律後才有可能，地球形狀的概念也逐漸清晰。地球不是壹個規則的球體。它的表面可以用壹個小扁率的旋轉橢球來完美地近似。扁率e是橢球的長軸與短軸之比，是表示地球形狀的重要參數。經過多年的幾何測量、天文測量甚至人造地球衛星測量，其數值已經達到了很高的精度。這個橢球並不是真實的地球表面，而是對地面更好的科學概括，在世界範圍內作為大地測量的同壹個標準，所以也叫參考橢球。按照這個參考橢球，子午圈上的最後壹個平均值是111.1.3km，赤道上的最後壹個平均值是111.3 km。參考橢球上的重力勢能相等，因此可以計算出其上各點的重力加速度，公式如下:
G0 = 9.780318(1+0.0053024 sin 2J-0.0000059 sin 2J)m/s 2其中G0為零高度的重力加速度，J為地理緯度。知道地球的形狀，重力加速度和引力常數g = 6.670×10-11牛頓·m2/kg 2，就可以算出地球的質量m為5.976× 1027g。
輻狀的
由於地球自轉的相對穩定性，人類生活壹直以此作為計時的標準。簡單來說，地球繞太陽壹周的時間稱為壹年，地球自轉壹周的時間稱為壹天。但是由於地球外部和內部的原因，地球的自轉其實是非常復雜的。地球自轉的復雜性表現在自轉軸方向的變化和自轉速率的日新月異。
在自轉軸方向的變化中，最重要的是自轉軸在空間繞黃道軸緩慢進動，導致春分點每年向西移動50.256 ″歲差。這是太陽和月亮對地球赤道凸出部分吸引的結果。其次，地球自轉軸相對於地球本身的位置變化，造成了地面上各點的緯度變化。這種變化主要有兩個組成部分:壹個是以年為周期、振幅約為0.09 ″的強迫振動，由大氣、海水等季節變化引起；另壹個分量的周期為14個月，振幅約為0.15 ″，是地球內部變化引起的，稱為張德勒擺動，是壹種自由振動。此外，還有壹些更小的自由振動。
轉速的變化引起日長的變化。主要有三種:長期變化是減速，每百年增加壹天長度1 ~ 2毫秒，是潮汐摩擦的結果；季節變化可使壹天的最大長度變化0.6毫秒，這是氣象因素造成的；
不規則的短期變化最多能改變壹天的長度4毫秒，這是地球變化的結果。
地表形態和地殼運動
地球的表面形態極其復雜，有壹望無際的山脈、廣闊的盆地和各種規模的構造。
地表的各種形態主要不是由外力引起的，而是源於地殼的構造運動。關於地殼運動的原因，至少有以下幾種假設:①地球的收縮或膨脹。許多地質學家認為，地球壹直在冷卻和收縮，導致了巨大的地層褶皺和斷裂。但觀測表明，從地下流出的熱量與地球中放射性物質衰變產生的熱量是壹個數量級的。也有人提出地球在膨脹的論點。這個問題還沒有定論。②地殼均衡。在地殼以下壹定深度，單位面積的載荷趨於相等。地面上巨大的高度差是由地下深處的側向物質流調節的。(3)板塊構造假說——地球頂部厚約80-90公裏的巖層是由幾個巨大的板塊組成的。這些板塊的相互作用和相對運動產生了地面上所有的構造現象。尚不清楚板塊運動的驅動力來自哪裏，但很多人認為地球內部的物質對流起著決定性的作用。
電磁特性
地磁場不指向正南。165438+中國20世紀的“孟茜碧潭”有記載。地磁偏角在任何地方都不同。真實地磁場的形狀非常復雜。它具有明顯的時間變化，最大變化幅度可達地磁場總量的千分之幾甚至更多。變化可以分為長期和短期。長期變化來自地球內部的物質運動；短期變化來自電離層的潮汐運動和太陽活動的變化。在地磁場中，通過統計平均或其他方法剔除短期變化後得到所謂的基本地磁場。利用球諧分析的方法，可以證明基本地磁場99%以上來自地下，相當於壹階球諧函數的部分約占80%，相當於壹個偶極子場，其極坐標為北緯78.5，西經69.0。短期變化可以分為兩類:平靜變化和擾動變化。安靜變化頻繁，相對有規律，有壹定的周期，變化的磁場強度可達幾十納特；擾動變化有時是全局性的，最大振幅可達幾千納特，稱為磁暴。
基本磁場不是完全固定的，磁場強度圖像每年向西漂移0.2 ~ 0.3，稱為西漂。這表明地磁場的產生可能是地球內部物質流動的結果。目前普遍認為地核主要由鐵和鎳(含少量輕元素)組成，導體在磁場中運動產生電流。這種電磁流體的耦合產生了壹種自勵電機，從而產生了地磁場。這是目前最被接受的地磁場起源假說。
當巖漿在地磁場中冷卻凝固成巖石時，被地磁場磁化，保留了壹點永久磁性，稱為熱剩磁。大多數巖漿巖都具有磁性，它們的方向與成巖過程中的地磁場相同。地球磁極在成巖過程中的位置可以從同壹時代的不同巖石樣品中確定。但是，不同地質年代的巖石樣品所確定的地磁極位置是不同的。這為大陸漂移假說提供了有力的證據。研究還發現，某些地質時代成巖巖石的磁化方向與現代地磁場的磁化方向正好相反。這是由於地球形成後，地磁場發生過多次倒轉。根據自勵電機地磁場起源假說，這種反轉是可以理解的。地磁場的短期變化可以感應出地下電流，地下電流又會引起地面上的感應磁場。地下電流與地下物質的電導率有關，因此可以估計地球中的電導率分布。但計算復雜，解不單壹。現在能得到的共識是電導率隨深度增加，在60 ~ 100 km深度附近迅速增加。在400 ~ 700公裏深度，電導率發生了明顯變化，相當於地幔中的過渡層(也叫C層)。
溫度和能量
地面每年從太陽接收的輻射能量約為10焦耳，但大部分輻射回太空，只有極小壹部分滲透到地下很淺的地方。地下淺層溫度梯度每上升30m約為65438±0℃，但各地差異較大。熱流可以通過巖石的溫度梯度和熱導率來計算。從地面流出的熱量全球平均值約為6.27微焦耳/厘米秒，從地面流出的總熱量約為10.032×1020焦耳/年。
地球內部的部分能量來自巖石中含有的鈾、釷、鉀等放射性元素。近年來，它們在巖石中的含量不斷被修正。據估算，地球上長壽命放射性元素每年釋放的能量約為9.614×1020焦耳，與地面熱流非常接近，但這壹估算極為粗略，包含了許多未知因素。另壹種能量是地球形成時的引力勢能，假設地球是太陽系中擴散物質積累而成。這部分能量估計為25×1032焦耳，但在積累的過程中，很大壹部分能量消失在地球以外的空間，壹小部分，約1×1032焦耳，由於地球的絕熱壓縮而積累為地球物質的彈性能量。假設地球壹開始是相當均勻的，後來演變成現在的層狀結構，會釋放壹部分引力勢能，估計約為2×1030焦耳。這將導致地球變暖。地球轉得越來越慢。自地球形成以來，轉動能量的消失估計約為1.5×1031焦耳，還有火山爆發和地震釋放的能量，但它們的數量級要小得多。
近地面的溫度梯度在幾十公裏深度以下是無法外推的。地下深處的傳熱機理極其復雜，用熱傳導理論估計地球內部的溫度分布往往無法得到可信的結果。但根據其他地球物理現象，可以估算出地球某些特定深度的溫度。結果如下:①在100 km深度，溫度接近巖石熔點，約為1100 ~ 1200℃；②在400 km和650 km深度，巖石發生相變，溫度分別約為1500℃和1900℃；③在核幔邊界，溫度高於鐵的熔點，但低於地幔物質的熔點，約為3700℃；④在外核與內核的交界處，深度為5100 km，溫度約為4300℃，地心溫度估計與此相近。
內部結構
地球的層狀結構基本上是按照地震波的傳播速度(P和S)來劃分的。地球上層存在明顯的橫向不均勻性:大陸地殼厚度與海洋地殼厚度相差很大，海水僅覆蓋地面的2/3。
地震時，震源輻射兩種地震波，P波和S波。它們以不同的速度傳播？到達地面上不同的地方需要不同的時間。如果P和S的傳播時間在地面上隨震中距變化，就可以計算出不同深度的地震波傳播速度υp和υs。
地球內部的分層是由地震波的速度分布定義的。在海底，地球最上面的壹層叫做地殼，大約有幾十公裏厚。地殼下面直接到地核，這部分統稱為地幔。地幔內部有許多層。外殼和
地幔的邊界是壹個明顯的不連續面，稱為M界面或莫霍面。界面以下深度約80公裏，速度變化不大。這部分被稱為蓋層。再往下，速度變化不大，這部分叫蓋層。再往下，速度明顯下降，直到220公裏左右的深度才再次上升。這部分被稱為低速帶。下至2891 km的深度稱為下地幔。核幔邊界是壹個非常明顯的不連續面。進入地核，S波消失，所以地球的外核是液體。在5149.5km深度，S波再次出現，進入地核。
從地球的速度和密度分布，可以計算出地球內部壓力和重力加速度兩個彈性常數的分布。在地幔中，重力加速度g的變化很小，只有越過核幔邊界後才減小到零。核幔邊界壓力為1.36 MPa，地心為3.64 MPa。
內部材料成分
地震波的速度和密度分布是地球物質組成的限制條件。地球內核約90%由鐵鎳合金組成，但也含有憲法第三章中10%的較輕物質。可能是硫磺或氧氣。關於地幔的礦物組成，至今仍有不同的說法。地殼中的巖石礦物不同於地幔物質。火山活動和地幔物質的噴發表明橄欖巖是地幔中的主要礦物。地震波速度數據表明，在400、500和500公裏深度處，波速梯度很大。這可以解釋為礦物相變的結果。在400公裏的深度，橄欖石相轉變為尖晶石結構，而輝石則熔化為石榴石。在國內500公裏深處，輝石也被分解成尖晶石和超應時結構。在650公裏的第壹個深度，這些礦物是鈣鈦礦和氧化物結構。在下地幔最低的200公裏處，物質密度顯著增加。這個地區是否有鐵的富集仍是壹個有爭議的問題。還有，外面天氣越冷，裏面的巖漿，大概是100攝氏度。
起源和演變
地球的起源和演化，其實就是太陽系的起源和演化。早期假說主要分為兩個學派:以康德、拉普拉斯為代表的漸進學派和以G.L.L .布豐為代表的激變學派。漸進主義認為太陽系是由高溫旋轉氣體逐漸冷卻形成的；災難學派聲稱，太陽系是由兩顆或三顆恒星之間的碰撞或緊密吸引造成的。早期的假說主要是試圖解釋壹些天文事實，比如行星軌道的規律性，內行星和外行星的區別。太陽系中角動量的分布等。在充分解釋上述觀察事實時，兩派都遇到了難以克服的困難。
從20世紀40年代中期開始，人們逐漸傾向於認為太陽系起源於低溫固體塵埃。早期的支持者包括魏茨澤克，施密特和尤裏。他們認為行星不是由高溫氣體凝固而成，而是由低溫固體塵埃物質堆積而成。
地球形成的時候，基本上是各種石頭物體和塵埃氣體的混合物。初始地球平均溫度估計不超過1000℃。由於長壽命放射性元素的衰變和重力勢能的釋放，地球的溫度正在逐漸升高。當溫度超過鐵的熔點時，原始地球中的鐵變成液體，由於密度大而流向地球的中心部分，從而形成地核。地球內部溫度持續上升，使得地幔局部熔融，引起化學分異，促進地殼形成。
地球形成時，海洋和大氣都不存在，都是次要的。因為原始地球無法保持大氣和水。海洋是全球變暖和分化的結果。原始大氣是從地球內部釋放出來的，是還原性的。直到綠色植物的出現，遊離氧才在大氣中逐漸積累，在漫長的地質年代中逐漸形成了現在的大氣(見《地球起源》)。
地球的年齡
如果定義為從原始地球形成到現在的時間，就可以確定巖石和礦物中所含的放射性同位素。但是這樣做，還是免不了要對地球的初始狀態做壹些假設。根據對巖石、礦物和隕石中鉛同位素的精確分析，普遍認為地球的年齡約為46億年。
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地球形成於46億年前，大約6543.8+0.6億年前，地球每晝夜只有9個小時，比現在快得多，壹年大約800天。到6億年前，晝夜延長到20小時，壹年縮短到440天。地球逐漸減慢了它的旋轉速度，這可能主要是由於月球的潮汐引力。壹般認為，地球的形成源於太陽星雲的分化。在過去的46億年裏，地球從壹個均勻的球體演變成了現在的“圓形”結構。地殼平均厚度17km，地幔厚度約3473km，占地球體積的83.4%，地幔溫度1000 ~ 3000攝氏度，地核厚度約3473km，占地球體積的16.3%，物質呈液態，地核溫度高達6000度