自然界中存在3種碳的同位素,它們的重量比例是12∶13∶14,分別用碳-12、碳-13、碳-14來表示。前二者是穩定同位素,碳-14則有放射性。碳-14在大氣中存在,在大氣高空層中,因宇宙射線中子和大氣氮核作用而生成。它在大氣中與氧結合成C4O2分子,與二氧化碳的化學性能是相同的。因此,它與二氧化碳混合一起,參與自然界的碳交換運動。同時,碳-14因光合作用而被植物吸收,並貯存在植物之中。人和動物需要食用植物,於是也在人體和動物體內存留。生物在存活期間,它們不斷地從大氣中獲取這種放射性碳。但是任何一種動物或植物一旦死亡,它就停止吸收,而且會使存留體內的這種放射性碳不斷減少。大約經過5730年,它的含量可以衰減一半。因此,物理學家將5730年稱為半衰期。由此可知,隻要用儀器測出樹木、穀物、人骨、獸骨等生物遺骸中現有的碳-14含量,與它原始的碳-14水平相比,就可以推算出它們在多少年前死亡,進而可以推斷與它們共存的遺存(諸如建築遺址、墓葬或其他遺物)距今已有多少年了。地球的周長
地球赤道的全長是40024千米,赤道處的直徑是12758千米,比兩極處的垂直直徑稍長43千米。地球的質量
世界上第一個“稱”地球質量的人,是英國科學家亨瑞·卡文迪許。他將一條細線係於一個輕質木棒的中端,並在木棒的兩端各係上一個小鉛球,從而製成了一個簡單的裝置,木棒可繞懸線自由扭動。這樣,隻需輕輕一碰,木棒兩端的小球就可改變裝置的運動狀態。利用這一方法,卡文迪許測出了不同作用力產生的“扭矩”。
而後,卡文迪許將兩個較大的金屬球分別裝於這兩個小球的附近,這兩個金屬球與兩個小球之間的引力使懸線發生輕微的扭動。根據扭臂的長度,卡文迪許計算出了兩對球體之間的相互的吸引力,進而他根據兩對球體的中心距和各球的質量,以及位於地表的相同球體所受的重力(該重力大幹兩球間的相互作用力),與兩對球體間吸力的差值計算出了地球的質量。卡文迪許計算出地球的質量約為6×1024千克。這一數據直至今天仍一直被科學界所認可,因而卡文迪許的研究可以說是在該領域的首創。地球上的水
地球最初是由太陽星雲分化出來的星際物質聚合而成的,它的基本組成部分有氫氣和氮氣以及一些塵埃。固體塵埃聚集結合形成地球的內核,外麵圍繞著大量氣體。地球剛形成時,結構鬆散,質量不大,引力也小,溫度很低。後來,由於地球不斷收縮,內核放射性物質產生能量,致使地球溫度不斷升高,有些物質慢慢變暖熔化,較重的物質,如鐵、鎳等聚集在中心部位形成地核,最輕的物質浮於地表。隨著地球表麵溫度逐漸降低,地表開始形成堅硬的地殼。但因地球內部溫度很高,岩漿活動非常激烈,火山爆發十分頻繁,地殼也不斷發生變化,有些地方隆起形成山峰,有的地方下陷形成低地與山穀,同時噴發出大量的氣體。由於地球體積不斷縮小,引力也隨之增加,此時,這些氣體已無法擺脫地球的引力,從而圍繞著地球,構成了“原始地球大氣”。
原始大氣由多種成分組成,水蒸氣便是其中之一。水蒸氣又是從那兒來的呢?組成原始地球的固體塵埃,實際上就是衰老了的星球爆炸而成的大量碎片,這些碎片多是無機鹽之類的東西,在它們內部蘊藏著許多水分子,即所謂的結晶水合物。結晶水合物裏麵的結晶水在地球內部高溫作用下離析出來就變成了水蒸氣。噴到空中的水蒸氣達到飽和時便冷卻成雲,變成雨,落到地麵上,聚集在低窪處,逐漸積累成湖泊和河流,最後彙集到地表最低區域形成海洋。地球上的水在開始形成時,不論湖泊或海洋,其水量不是很多,隨著地球內部產生的水蒸氣不斷被送入大氣層,地麵水量也不斷增加,經曆幾十億年的地球演變過程,最後終於形成我們現在看到的江河湖海。地到底有多厚?
經過人類長期以來對地球的認識和科學探測,已知地球是一個南北兩極半徑稍短、赤道半徑稍長的橢圓形球體,其球體內部大致分為地殼、地幔和地核三大部分。
地殼是由各種不均勻的岩石組成,除地表覆蓋著一層薄薄的沉積岩、風化土和海水外,主要是由花崗岩一類的物質組成。地殼的厚度,在地球全部結構中,隻占極薄的一層。據科學家們最新的探測資料,地殼的平均厚度約為17千米(莫霍界麵到地表的平均距離)。當然,由於地球表麵是凹凸不平的,有些地方地殼就較厚,如我國青藏高原達到四五十千米;有些地方很薄,如在大洋深處,地殼隻有幾千米。人們所說的地厚應該說就指的是地殼這一層。目前,人類鑽探進的不過8千米~10千米,還遠沒有突破地殼。地球的內部什麼樣
地球的外層是地殼,地殼之下由外向裏分別為地幔和地核。他們的分層結構就像雞蛋的蛋殼、蛋清和蛋黃。地核又分為內地核和外地核。外地核呈液體熔融狀態,主要由鐵、鎳及一些輕元素組成,它們可以流動(對流),這層液態外核為內核的旋轉提供了條件。內核呈固態,成分以鐵為主,內部壓力極大,溫度極高。地殼的平均厚度約為33千米(大陸部分地殼的平均厚度),地幔的厚度約2900千米,地核的半徑約3400千米。地球的中心溫度
科學家們經過實驗證實,在地表從挖石油的鑽孔往下測量,深度每增加1千米,溫度就上升33℃。而從地表到地下200千米處是岩石,所以地下200千米以內的溫度還沒有達到使岩石熔化的程度,溫度也不過隻2000℃左右。但地下200千米以外的溫度就不能測量了,於是科學家們從墜落在地球之上的隕石、隕鐵中的鈾及釷的含量來推測地球中心的溫度。因為隕石、隕鐵的成分與地球內部的成分相差無幾。據科學家們推測,地球中心的溫度一般不會超過5000℃。地球的中心正在“變軟”嗎?
科學家們最近研究發現,地球的中心——下地幔比此前所想象的更“軟”。下地幔位於地表以下660千米~2900千米處,位於外地核上層。此處的壓力和溫度極高,物質不再以地表的岩石形態存在。由於無法直接采取地球最深部的物質樣本,科學家們一般通過觀測地震波的速度來確定這些物質的密度和組成成分。而現在科學家們研究發現,下地幔的一部分物質擁有不常見的電子特性,使得聲音的傳播速度放慢,在一定的壓力範圍也就是約從395萬個大氣壓到59萬個大氣壓之內,物質會變得“更軟”。也就是說,在下地幔中聲波的傳播速度比我們此前的預想要慢。這一發現意味著科學家們可能必須重新繪製下地幔模型。世界上最高的大陸
地球上最高的大陸不是擁有青藏高原的亞洲大陸,而是南極大陸。地球上其他幾個大陸的平均海拔高度為:亞洲950米,北美洲700米,南美洲600米,非洲560米,歐洲最低,隻有300米。然而,南極大陸就其自然表麵來說,其平均海拔高度為2350米,比其他幾個大陸中最高的亞洲還要高得多。不過,這主要是因為在南極大陸上覆蓋著厚厚的冰蓋,如果把覆蓋在南極大陸上的冰蓋剝離,它的平均高度僅有410米,比整個地球上陸地的平均高度要低得多。“大陸漂移”學說
1915年,德國氣象學家、地球物理學家魏格納提出了著名的“大陸漂移說”,開創了地球科學史上的一次革命。魏格納大陸漂移說的主要論點是:現在的美洲、非洲、亞洲、歐洲、澳洲及南極洲,在古生代是一個單一的超級大陸——魏格納稱之為“泛大陸”。花崗岩質大陸像冰山在海洋中一樣漂浮在玄武岩質基底上。由於潮汐力和地球自轉離心力的作用,泛大陸在中生代分裂成幾大塊:最先是美洲、歐洲、非洲分離出去,中間形成大西洋,接著澳大利亞、南極和亞洲分離出去,中間形成印度洋。移動大陸的前沿遇到玄武岩質基底的阻擋,便發生擠壓和褶皺,隆起為山脈、而移動過程中脫落下來的大陸“碎片”,便成了島嶼。這個漂移過程很緩慢,直到第四紀初期才形成現今地球上海陸分布的輪廓。魏格納的大陸漂移說較好地解釋了今天大西洋兩岸的輪廓、地形、地質構造、古生物群落的相似性及南半球各大陸古生代後期冰層的分布等一係列問題,但在其漂移的“動力”問題上至今還沒有較為明確的答案。“神秘緯度線”