第二章 地球系统与海底科学

§2.1地球的基础知识

    2.1.1地球的宇宙环境

    宇宙是空间、时间无限的物质世界，目前人类观测到的宇宙范围叫做总星系，半径约150亿光年。总星系中约有10亿个星系。星系有大有小，小者有几万颗恒星，大者有上千亿颗恒星。太阳所在的星系叫做银河系。

    宇宙是由各种形态的天体和电磁波等物质组成的，天体常常聚集成一个个天体群或集团，通称为天体系统。天体系统有不同的级别，如地球与绕之运转的月球、小行星、人造卫星等组成较低级的地-月系统，太阳与绕之运转的地球及其他行星则组成较高一级的太阳系。

    太阳是一颗普通的恒星，是太阳系内唯一发光发热的最大质量天体，其质量占太阳系总质量的99.8％，对地球和整个太阳系都有着极大影响。行星是环绕恒星运转而本身不发光的天体。太阳吸引着九大行星(按与太阳由近及远的距离依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星)、50颗卫星、2000多颗小行星以及600多颗彗星绕其运行(图2—1)。

    九大行星体积大小相差悬殊，最大的木星比最小的水星大73500倍；与地球相比，水星体积相当于地球的0.056，木星则为1313.5。按特征可把九大行星分为两类：离太阳较近的水星、金星、地球和火星物理性质与地球相似，称为“类地行星”，它们体积较小、密度较大、卫星较少，表层为固体，重元素较多；离太阳较远的木星、土星、天王星和海王星的物理特征近似木星，称为“类木行星”，它们体积大、密度小、卫星较多，无固体表面，轻元素(特别是气体元素)较多。冥王星距太阳最远，其物理性质尚不甚清楚。太阳系目前以冥王星轨道为边界，直径为118×108km，太阳发出的光需要5.5小时才能穿出太阳系。

    月球是地球唯一的天然卫星，其半径为1738km，质量为7.35×l022kg，平均密度3.34×103kg/m3。分别相当于地球的27.1%、1.2%、60.6%，距地球38.44×104km。月球上没有水，大气也极稀薄，还不到地球海平面大气密度的10-12，因此没有生物，也没有风云雨雪等天气现象。在地月系中，像月球如此之大的卫星是绝无仅有的。地月系的中心天体是地球，地球运动多方面受着月球的影响，地球上的天文地理现象，如日月食和潮汐，也主要与月球有关。

    在无限的宇宙空间中，地球只不过是沧海之一粟，它处在永不止息的运动中。地球的运动有多种形式，其中最显著的是自转和公转。地球绕着通过地心的地轴的旋转称为自转。地球自转会产生一系列后果。其中最显著的是天体的周日视运动，其次是与运动相关的一种惯性力，称为地转偏向力或科氏力。一般认为，地球公转就是地球环绕太阳的运动。事实上，地球公转既是地球和太阳环绕日地共同质心的运动，也是地球和月球环绕地月共同质心的运动。地球上的潮汐，主要是在月球和地球的相互公转过程中发生的，没有公转也就无所谓潮汐现象。
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