第一章 走進大自然 一、人類賴以生存的家園——地球
我們從地麵仰望，映入眼簾的是無邊無際的蔚藍色的天空，若是晚上，天空中群星閃爍。若從人造衛星上望地球，映入眼簾的是一顆極為端莊秀麗的蔚藍色的星球，上空濃雲密布，下麵海陸隱現。當宇航員站在月球上看地球時，就像我們站在地球上看月球一樣，在月亮上空懸掛著一個麵積比月球大十幾倍、亮80倍的蔚藍色的大球。其景觀真是既宏偉壯觀，又美如詩畫！(圖1-1)這就是人類的故鄉，我們可愛的家園。
圖1-1地球是太陽係中的一顆行星。它不僅圍繞著太陽公轉，而且自轉。地球有一顆天然衛星——月球，這兩個天體構成了一個天體係統，稱為地月係。(圖1-2)
人們對地球形狀的認識，有一個從“天圓地方”到球體，又從球體到近似“梨形—橘狀”旋轉橢球體的漫長的認識過程。
圖1-2
科學技術要求更精確地描繪地球，於是引進了大地水準球體的概念。現代，由於地球科學的飛速發展，特別是自1957年原蘇聯成功地發射第一顆人造地球衛星以來，人可以站得很高很遠，一眼就看到地球的全貌。同時衛星軌道的分析計算又把人類對地球形狀的認識引上了一個更高的台階：梨形大地水準球體——橘子狀旋轉橢球體——球體。據分析計算，地球的質量為5976×1021t(噸)，地球整體的密度平均值為552g／cm3，而地球表麵的岩石平均密度隻有25～33g／cm3。由此可推測，地球內部密度必然有大於552g／cm3的物質，地球是表裏不一的。根據地震資料得知，地球內部密度是隨著深度逐漸增加的。
地球表麵的總麵積為51億km2，海洋占708％，陸地占29H2％，且65％以上的陸地分布在北半球。地球上最高峰是我國跟尼泊爾接壤的珠穆朗瑪峰，海拔8.84813m；陸地上最低處在死海，海拔為-392m；海洋中最深的地方是在太平洋的馬裏亞納海溝，在海平麵以下1.1034m。地球表麵最大垂直起伏約為2萬m。
按高程和起伏特征，可將陸地地形分為山地、丘陵、平原、高原、盆地和裂穀等。洋底同樣具有廣闊的平原、高峻的山脈和深陡的裂穀，比大陸更為宏偉壯觀。洋底地形可分為洋脊和洋隆，島弧和海溝、大洋盆地等。
地球是一顆由不同狀態和不同物質組成的呈若幹個同心圈層構造的球體。主要可分為外圈及內圈，外圈包括大氣圈、水圈及生物圈；內圈包括岩石圈(包括上部的地殼)、地幔及地核。(圖1-3)圖1-3
大氣圈是環繞地球最外層的氣體圈層。它的密度隨高度的增加而減少，越向上空氣越稀薄，並逐漸過渡為宇宙空間，大氣上界的具體數字還難以確定，根據人造衛星所得資料，在2.000～3.000km的高空，還有稀薄的空氣痕跡；在16萬km高空仍存在更稀薄空氣體或基本粒子。大氣圈按其組成和性質的不同，自下而上可分為對流層、平流層、中間層、電離層和散佚層。對流層的厚度從兩極到赤道逐漸增加，約9～18km。大氣質量估計為5×1015t，占地球總質量的000009％。由於地球有強大的吸引力，所以大氣的79％集中在對流層。
大氣的成分很複雜，主要有氮氣和氧氣。氮和氧分別占總成分含量的75％和23％；分別占空氣總容積的7809％和2095％。其他成分還有氬、二氧化碳、氖、氦等氣體。(圖1-4)
圖1-4
地球周圍包圍著一層厚厚的“被子”——大氣。人類就居住在這層大氣的底部。地球所以呈藍色，是由於大氣層像帷幕一樣籠罩著大地，大氣分子，特別是低層大氣分子，使太陽光發生散射，主要是散射波長較短的藍色光，才使地球蒙上了一層神秘的色彩——藍色，以與其他星球相區別。大氣對地球表麵氣候的調節發揮著極為重要的作用。月球幾乎沒有大氣層，成為一個無風、無水、無聲響、冷熱劇變、非常幹旱、無生命生存的寂靜世界。地球的大氣和海洋共同調節地麵氣候，與其他行星相比較，地球難以發生類似火星的全球性塵暴，也不似金星大氣那樣窒息和形成強酸雨。地球上的氣候，極宜生物的生存、繁殖和演化。
對流層跟人類的關係十分密切，它的溫度隨高度的增加而降低。該層內空氣隻有強烈的垂直和水平對流運動，導致了水的三態變化，產生了一係列物理變化過程，對流層中的空氣，是使水處於不間斷的循環運動之中的不可缺少的運輸工具，是風、霜、雨、雪的活動場所。該層底部氣候適宜，風調雨順，具備生物生存的必要條件。特別是富含的氧氣，這是人類生存必不可少的氣體。
大氣，特別是平流層，在離地麵10~50km處含大量的臭氧，叫臭氧層。它能大量吸收太陽光中的紫外線，從而使地麵上的萬物才能生存，臭氧層起到了保護人類的作用。
從60km、70km到1.000多km以上是電離層，有了這一層，才使得長距離無線電通信成為可能。該層為人類的高度文明發展發揮了重要作用。