正文 第一章 地球是怎樣形成的(1 / 3)

人類賴以生存的地球經曆了大約50億年周而複始的運動,才形成今天的這個樣子。那麼它是怎樣形成的呢?

18世紀中期,德國哲學家康德提出的“星雲假說”認為,地球是太陽係中的一個行星,它是同太陽係同時形成的。50億年前,太陽係還沒有形成、當時它隻是一團充滿氣體塵埃的星雲圈,後來經過不斷運動轉化,它的中心先形成了一個質量巨大的發光體,這就是最初的太陽。

接著又在太陽周圍分離出繞其赤道麵旋轉的星雲盤,盤中的物質微粒不斷碰撞運動。團體微粒吸附氣體微粒,並形成了大團塊。大團塊不斷地壯大起來。最後形成了幾個行星的胚胎,地球就是其中的一個原始行星;它們共同組成了太陽係。

地球形成的最初階段,由於溫度很低,物體的固體狀態混雜在一起。隨著地球體積的不斷增大,內部溫度不斷升高,最後使固體物質熔融,物質從重到輕分布在深處到表層,形成了地核、地幔和地殼,稱之是地球內部層圈。同時,它又不斷地將太陽星雲中的部分氣體吸引在自己的周圍,經過漫長的發展過程,形成了水圈、大氣圈和生物圈,稱之為地球的外部層圈。隨著地球的不斷運動,引起了潮汐漲落、滄海桑田以及高山幽穀等循環往複的變化,才使地球有了今天的麵目。

一、怎麼樣測定地球的年齡

地質學家們說地球已有大約50億年的曆史,這是經過詳細研究得出的結論。地球的年齡是用什麼科學方法推算出來的呢?

18世紀初,英國科學家哈雷提出用海水來推測計算地球的年齡,這種方法並不科學,沒有得到科學界的汄可。19世紀初,科學家試圖利用海洋沉積物的厚度來計算地球年齡,怛由於地球形成在這些沉積岩之前,所以這種方法、又被科學界否定了。19世紀末,法國科學家貝克勒發現了元素的放射性。英國物理學家盧瑟福建議用同位素來測定地球的年齡。他們利用地球內放射性元素和它蛻變生成同位素的方法來計算岩石的年齡。這是因為在一定時間內,放射性元素分裂的分量和產生新物質的數量在速度上比較穩定,而且不受外界條件變化的影響。比如鈾要裂變為鉛和氬,原子量為238的鈾,每經過45億年,則要變掉原來質量的一半。

因此,同位素方法就是根據岩石中鈾和鉛的含量比值來計算岩石的年齡,也就是地殼的年齡。計算結果,地殼已有30多億年的曆史。但地殼形成以前,地球還有一段表麵處於熔融狀態的時期,加上這段時間地球的年齡就有50億年,這種方法得到了科學界的首肯。

1.怎樣“稱”出地球的重量

我國曆史上有過曹衝稱象的故事,這已是家喻戶曉了。聰明的曹衝用巧妙的方法稱出了大象的重量。可是要說“稱”出地球的重量,這怎麼“稱”呢?這麼大的地球不能設想有誰或者什麼器械能把地球放到秤上去稱一稱,而且世界上也沒有能容得下地球的秤呀!

早在200多年前,英國物理學家亨利,卡文迪許就已經稱過地球了。他沒有用秤,而是根據牛頓的萬有引力定律計算出來的。根據這個定律,宇宙中包括地球在內各星球之間都有引力互相作用。重量越重距離越近引力就越大,扣反,重量輕的,引力就越小。

他製造了一個形狀像啞鈴一樣的裝置,並把它懸掛在細絲上,然後在“啞鈴”的兩端相隔一定距離,各放一個已知重量的大球,測量它們之間的吸引力,寸箅出引力常數、求出地球的平均密度為5.5克/(厘米)3。

然後根據地球圓周長、直徑等參數計算出地球的體積為10830億立方千米,密度和體積的乘積便是地球的重量,計算結果是66萬億億噸,這就是著名的“扭稱試驗”。

科學家通過現代精密儀器,更科學地計算了地球的重量,結果是59.8萬億億噸,比“扭稱試驗少了6.2萬億億噸。

2.怎樣測出地球的周長

“天圓地方”這種說法綿延了數千年。公元前6世紀,占希臘哲學家畢達哥拉斯最早提出大地是個球形。並且把大地分成了北極、夏季、赤道、冬季和南極五個帶。

當人們知道地球是個球體以後,便開始探索地球的大小了。最早測量地球大小的是古希臘哲學家埃拉托色尼,那是在公元前200多年。他是從一個不被人注意的普通現象的觀察中引出了一個驚人的發現。有一年他從居住多年的埃及亞曆山大港移居到該市正南方的阿斯旺城。在這年他發現夏至的中午相距800千米的兩個城市在同一個時間裏陽光照射角度是不一樣的。當正午時刻,在一個城市陽光可直射井底;而在另一個城市,陽光卻斜射井壁。於是他測出了太陽的人射角為7.2°,年算出了兩地之間地麵彎曲程度和經緯度,得出了地球是圓球的結論。那麼這個角度就是兩地之間的地球圓弧所對的圓心角。

於是,他利用簡單的數學公式:地球周長:800千米二360°:7.2°計算出地球的周長為39816千米,這個數字與現在我們所測知的地球真正周長十分接近,這就是世界上對地球最早的測量。

3.地球的外貌是什麼樣子

今天,環球航行已不是什麼稀罕的事了,若是乘坐航天飛機的話,隻需一個半小時左右就可以轉一周。人造衛星的上天,使人們獲得了從太空拍攝地球照片的機會,徹底看清了地球的外貌——一個蔚藍色的球體。

我們從宇宙空間拍攝的地球照片上可以看到一層白雲遮掩著球麵,仿佛是一層蔚藍色的軟紗。當然,它不是用輕紗羅綺製作的,而是由看不見、摸不著的氣體組成的,這就是我們常說的大氣層。大氣層的厚度有2000~3000千米。大氣層的密度因高度不同差異很大,越往髙處越稀薄。如果海麵上空氣密度為1,在240千米的高空處的大氣密度隻有它的千萬分之一,而且整個大氣層質量的90%都集中在從海平麵到16千米的這塊空間中。同我們大家關係最密切的便是這一層。而且,地球是太陽係中唯一有海洋的天體。由太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋形成了一個彼此相通的大鹹水體。這個水域麵積很大,占整個地球表麵積的71%,為3,61億平方千米。因此,宇航員在太空中看到的地球是一個藍色的球體了。