地球與月球構成了一個天體係統,稱為地月係。在地月係中,地球是中心天體,因此一般把地月係的運動描述為月球對地球的繞轉運動。然而,地月係的實際運動是地球與月球對於它們的公共質心的繞轉運動。
· 神秘的地球內部 ·
古代人認為地球的內部是十八層地獄和陰曹地府,當然,這是不可能的。那麼地球內部究竟有什麼秘密呢?
有些科學家相信,在地球內部存在著一個與地球人生活相隔絕的地下城鎮,這個城鎮中生活著許多外星人,這些外星人長相很嚇人,但不可否認的是,他們比人類更加高級。這些外星人在人類還沒有出現在地球上時,便在地球內部定居了,他們有著先進的機器,能夠在地球內部自由穿梭,他們的城鎮和地球表麵上的城鎮一樣多,然而,不同的是那裏的城鎮建設得更豪華、更壯觀,到處可以見到各種飛行器。這個說法是由美國科學家理查德·沙弗提出來的。後來有科學家進一步指出,這些外星人也許是居住在第四度空間,當地球磁場發生變化時,空間之門便可能打開。
報紙上曾經登出過這樣一則新聞:1963年,兩名美國煤礦工人在挖煤時,突然發現了一條通往地下的隧道,兩人很好奇,於是沿著隧道一直走,隧道的盡頭是一扇大理石門,推開門之後,是一道大理石樓梯,然而兩人因為害怕,所以不敢繼續走下去。英國也發生了類似的事情,煤礦工人在挖隧道時,突然從底下傳來聲響,工人們發現一個通向地下井的樓梯,沿著樓梯越往下走,聲音越響,工人們很害怕,於是逃離了隧道,等他們再次回來時,通往地下井的樓梯卻消失了。
這樣的故事有很多,雖描繪得有聲有色,但可信度不是很高。著名的科幻作家凡爾納在他的《地心遊記》中,講述了一個教授和他的侄兒進入地球內部的所見所聞。當然,這個故事是虛構的。然而要想了解地球內部的秘密,最好的辦法還是到地球內部去看一看,但這種想法是不現實的,因為目前人類的技術大概隻能間接接觸到地下15千米,而地球的半徑是6378千米,這就像是橘子的外層皮對於橘子一樣,無法深入其中。所以,時至今日,人們還無法知道地球內部的真實情況,但是地球是不斷地活動的,人們可以通過火山運動或者地震來了解地球的內部情況。
火山爆發是地殼運動的一種表現形式,是地球內部熱能向外噴發的途徑之一,在爆發的過程中,岩漿等噴出物會在短時間內通過火山口向外噴出,等火山爆發結束,岩漿冷卻之後,人們便可以研究岩漿的成分、組成、構造等,這樣能夠幫助人們了解地球內部的秘密,不過岩漿也不過是來自於幾十千米或者幾百千米的地球內部,所以要了解地球更深處的秘密要靠地震。
地震是由於地殼快速釋放能量產生的,不論是天然的地震還是人為的地震都會產生地震波。之所以出現地震,是因為板塊與板塊之間相互擠壓碰撞而造成了動蕩。據說,地球上每年要發生幾百萬次地震,平均下來每天要發生上萬次。當然,其中大多數地震是人們感受不到的,真正能造成危害的地震次數很少。地震發生時會產生地震波,地震波可以在地球內部進行傳播,地震波傳播的速度與地震波通過地區的物質性質有關,如通過固態物質時,傳播速度就會減慢。
物質在地球內部並不是雜亂無章的,而是分成一個個層次,這些層次也被稱作地球內部圈層。科學家把地球內部分為地殼、地幔、地核。當然,這些層次隻是科學家們根據地震波以及溫度進行猜測的,雖然沒有真正見識過,但這種說法還是相當可靠的。
地球表麵的溫度大概都是靠太陽來提供的,如果沒有太陽,地球恐怕會陷入黑暗和寒冷中,不過這隻是指地球表麵的溫度變化,地球內部的溫度好像與太陽沒有太大的關係。地球內部的溫度很高,而且越深,溫度越高,通過觀測,深度每往下增加100米,地溫就會增加3益。到了6378千米的核心地區,溫度要達到幾千攝氏度。地殼雖然平均厚度有35千米,但是其溫度並不是很高,相反,地殼就像是熱絕緣體,隔斷了地球內部的高溫,所以地球表麵的溫度才不會很高。地殼中含有的氧和矽比較多,氧占整個地殼質量的1/2左右,矽大約占了1/4。
一般認為,地核部分的上半部分是液態的,而下半部分是固態的,這是因為下半部分處於核心部位,所承受的壓力達300萬個大氣壓以上,在這麼高的氣壓的壓迫下,下半部分隻能是固態的。地核部分的主要成分是鐵、鎳,所以也有人把地核稱為“鐵鎳核心”。地幔部分是地球內部的主要組成部分,這個區域內含有的鐵和鎂比較多。
地球內部究竟是怎樣的?裏麵有沒有外星人?對此,目前誰也無法得知,因為人們還沒有能力去地球內部看一看。
也許有一天,人們能夠製造出可在地球內部穿梭的機器,到那時,人們就可以去地球內部旅行了,看看地球內部是不是像凡爾納在中寫的那樣。
· 地球形成之謎 ·
地球的年齡已有46億歲,然而這顆星球是怎樣形成的呢?
關於地球的形成,人們起初以為是由“神”創造的,但這種說法很快遭到了人們的質疑。後來,有科學家認為,地球是由於彗星碰撞形成的,按照大爆炸理論,大爆炸後會有許多物質不斷旋轉,因為受到引力的作用而相互碰撞,起初的地球就是這樣混沌的物質,然後經過上億年的演化,初步具備了地球的形態。
18世紀,德國科學家康德通過觀測和推斷,提出了地球是由星雲組成的,即“星雲假說”。在沒有太陽係之前,到處都是由氣體組成的星雲,由於溫度過高和引力作用,一些星雲逐漸碰撞,最終融為一體。大概在46億年前,溫度逐漸降低,氣體隨之收縮,然後星雲就開始運轉起來,根據牛頓的重力學理論,氣體圍繞著中心周轉,星雲就會逐漸變成圓盤狀。在不斷地收縮過程中,由於周圍物質的離心力大於中心的吸引力,這時,周圍物質就不會再向中心處收縮,反而會脫離,形成一個獨立的天體,就這樣,天體一個一個地出現,而原先的中心不斷收縮,於是就形成了太陽,而脫離太陽的天體中就有一顆是地球。
地球剛形成時並不穩定,火山、地震等頻發,逐漸形成了高山、深穀、懸崖、丘陵等地形,地球的麵貌初步形成。火山爆發、地震等地殼地運動釋放出了大量的二氧化碳、水蒸氣等,氣體上升後在地球外部形成大氣層,水蒸氣在大氣層遭遇冷氣流後就會形成降雨,落在地球上,便形成了原始的海洋。水是生命之源,會產生有機物,地球就這樣成為一個適合人類居住的家園。
還有一種說法是“銀河係大爆炸說”。按照科學家的推算,大約在66億年前,銀河係曾經發生過一次大爆炸,爆炸分離出來的物質在宇宙中到處飄蕩,然後經過漫長的時間,這些物質逐漸冷卻、凝固、聚合。科學家還推算出在50億年前,一團龐大的氣體與星雲按逆時針方向旋轉、收縮———這也是太陽係的初步形態———在旋轉的過程中,質量較輕的物質就會被甩出去,就像我們使用洗衣機脫水時,當洗衣機運轉起來後,衣服上的水就會飛出去,重的物質就會留下來,形成各種天體,而地球就是其中的一個。
關於地球的形成,還有很多種說法,如認為太陽係中本來有兩顆恒星,隻是一顆恒星後來不知怎的演變為各個行星,其中就包括地球。這其中最讓人信服的仍是“星雲假說”。但是“星雲假說”也存在很多難以解釋的地方,如衛星逆行現象。
原始地球形成後,形成地球的物質都帶有很高的運動能量,而根據能量守恒定律可知,運動能量會轉變為熱能,熱能讓地球的溫度空前升高,當時地球的大部分地區的溫度都超過了鐵的熔點,高溫使得地球中的各種金屬熔化,因為密度比較大,所以向地球的中心部位流動,形成了地核。同時由於各物質的熔點不同、密度不同,導致分層,即中心部位是地核,外麵是由較的輕物質組成的陸核,陸核不斷增生,就成了地殼。連接地核和地殼的是地幔。這樣一來,地球內部構造就算形成了,即地核、地幔、地殼。由於地球內部處於熱學和力學的不平衡狀態,導致地球上不斷產生火山爆發等現象,然後海洋和大氣圈也形成了。
有科學家認為地球的板塊起初並不是現在這樣,很有可能是連在一起的,因為地殼運動,便分為幾塊,然後漂移形成現在的樣子。如美洲、非洲和格陵蘭島原是連在一起的,大約在2億年前開始分裂,向外擴張、漂移,在板塊大地構造學說中,這種過程叫作“離散”;印度板塊是在0.6億年前左右才漂移到歐亞板塊的,這種過程叫作“彙聚”。正是由於板塊運動才形成了如今的地球。
另外,不少科學家發現了宇宙中有不少星體互相碰撞的現象,如1887年,有顆彗星在靠近近日點時,由於受太陽引力的影響,彗頭被太陽所吞噬。也就是說,地球是由“彗星碰撞”形成的說法極有可能是正確的。當然,其他各種說法也有一定的可能性。
如今,對於地球是如何形成的仍然沒有明確的結論,但是隨著科技的發展,我們對宇宙、對地球的認識正在逐漸加深。
未來我們可能還會提出關於地球形成的新的說法,但總有一天,科學家會揭開這個謎底。
· 地球生命是如何產生的 ·
古人認為地球上的人類是神創造的。這是地球生命起源的第一種說法。
神創世紀的說法在古代流傳過一段時間,但是我們知道這種說法是不正確的,這隻是一種神話傳說,並沒有真憑實據,何況據科學家考察,人類的原始祖先是森林古猿。
第二種說法是宇生學說。這個學說有兩個要點:第一是認為地球上的生物可能來自於星外天體,如火星等;第二是星外天體有形成新生命的可能。但直到今天,科學家們並沒有在其他天體上發現有生命存在,雖然有些證據能夠證明有些天體上曾經存在生命,但是都沒有得到確認。並且這個說法會引起新的疑問,即“宇宙中的生命是如何形成的”,而這種說法是無法解釋這個問題的。
第三種說法是熱泉生態係統說。20世紀70年代末,有科學家在考察中發現了幾處深海熱泉,熱泉中生活著許多生物。如今,科學家已發現了數十個這樣的熱泉。科學家之所以猜測生命起源於熱泉生態係統,是因為如今所發現的一些古老細菌大都是生活在與熱泉類似的環境中,即高溫、缺氧、偏酸的環境中。另外,科學家在熱泉周圍發現了一些硫化物,這和原始地球的環境很相似,所以有科學家認為熱泉生態係統可能是孕育生命的理想場所。
第四種說法是自然發生說。即認為生命是自然發生的,是可以從非生物的環境中發生出來的,如腐草化螢。為了證明這種說法,有人進行了一係列實驗,如往罐子裏放一些食物,置於陰暗處,不久後,他打開罐子一看,竟然有螞蟻出現了。
但在19世紀,法國微生物學家巴斯德做了一項“肉湯實驗”,將肉湯放在燒瓶中加熱,然後將其冷卻,如果燒瓶口打開,那麼肉湯中很快就會有微生物出現;如果一開始就封閉燒瓶口,肉湯中就沒有微生物出現。這個實驗表明,微生物是來自於空氣,而不是自然發生的。這個實驗否定了“自然發生”的理論。
第五種說法是化學起源說。原始地球剛形成時,大氣中並沒有氧氣,而是充滿著像H2、CH4之類的還原性大氣,另外有科學家推測,能在地球大氣層中產生作用的能源主要有紫外線、宇宙射線以及雷電等,而紫外線和宇宙射線中的可做有機合成的能源很少,倒是雷電每年都會發生很多次。基於以上考慮,美國科學家米勒在實驗中模擬了原始地球還原性大氣,然後製造雷電,並觀測能否合成有機物。
首先,米勒將燒瓶中的空氣抽出,往裏加入了H3和H2等還原性大氣;然後往燒瓶中注入了約500毫升的水,代表著原始海洋;最後給燒瓶加熱,使水蒸氣和還原性大氣在管中循環,同時通過兩個電極放電產生火花,模擬原始天空中的閃電。經過一周的實驗,米勒在檢查實驗結果時發現,燒瓶裏麵還有很多不同的有機化合物,如氨基酸、氯氫酸。這個實驗表明,在原始地球的環境中生命是可以出現的。
氨基酸、氯氫酸等有機物出現後,經過長期積累,在一定的條件下就會轉化為原始的蛋白質分子和核酸分子。科學家將蛋白質、核酸等放在合適的溶液中,它們就會自動濃縮聚集為球狀小滴,這種小滴被稱為團聚體。科學家認為團聚體是可以表現出一些生命現象的,如分解、生長。另外,還有科學家提出微球體和脂球體等說法。
但是科學家也對米勒的實驗提出了質疑:首先,米勒實驗中的閃電是連續的,但是原始地球不一定能夠提供這個條件;其次,目前已經證明氨基酸是可以在宇宙中存在的,有科學家認為氨基酸是由於彗星等撞擊地球時帶來的。
目前來說,化學起源說最令人信服,是被科學家普遍接受的生命起源假說,但是它也不是完美無缺的,仍存在很多疑團。
· 人類起源之謎 ·
物競天擇,適者生存。
1831年,一位年輕的學者跟隨海軍“貝格爾”號戰艦進行環球航行,這位學者在戰艦航行的過程中,每到一地,都要去考察一下當地的環境、動植物等,並把它們記錄下來,等到五年後回國,這位學者對其資料進行總結,並且進行了大量的試驗,總結出物種的形成是自然選擇的結果。也就是說,能夠適應自然環境的,就生存了下來;不能適應自然環境的,就被淘汰了———物競天擇,適者生存。這是學者提出生物進化理論的基礎,在他所著的《物種起源》中指出了人類起源於古猿。
這個說法在當時引起了軒然大波,學者也因此而廣為人知,這位學者的名字叫達爾文。經過激烈的爭論後,人類起源於古猿的說法也逐漸被人們所接受。後來,生物學家通過對古化石的研究驗證了達爾文的說法,他們認為人類是由古猿在漫長的歲月中一步步演化過來的,根據研究,人們推測地球生物的進化模式是無脊椎動物—脊椎動物—哺乳動物—靈長類動物—猿猴類動物—人類。後來馬克思進一步補充說明,在古猿演化為人類的過程中,勞動所起的作用是非常大的。現在地球上的猿猴類動物仍然不少,它們之所以沒能進化成人,就是因為缺少勞動。
現在普遍認為,人類是由古猿中的一支演化過來的,從古猿進化成人要經過四個階段。
第一是猿人階段。此階段大概處於原始石器時代,猿人會製作一些簡單的石器,平時靠打獵為生。如我國發現的北京猿人、元謀人都是在這個時期出現的。猿人由於長時間的勞動,已經開始擺脫猿類的一些特征,而出現了人的特征,隨著勞作,猿人製作的石器越來越豐富。當猿人明白火的作用,知道如何使用火、保存火時,就可以說猿人進化成人了。
第二是早期智人階段。這個時候的人被稱作古人,大約生活在距今20萬年至5萬年之前。古人已經懂得簡單地思考,懂得如何生火,懂得製作各種石器,懂得開始穿衣。