□作者: 李龍臣

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　　三、地球外部和外部環境
　　
　　地球的外部
　　地球略呈梨形，北極地區約高出18.9米，南極地區低24∼30米，平均半徑6378千米，質量6×1027克，離太陽的平均距離（即軌道半徑）14960萬千米，它以約30千米/秒的速度繞太陽運行，365日6小時9分9.5秒轉一圈，自轉周期為23小時56分4秒。
　　地球的表面70%以上是被水覆蓋的海洋，在不到30%的陸地上，也分布著江河湖泊。在陸地和海洋中（包括地表下一定深度和地表以上一定高度的空間）生活著150多萬種動物、30多萬種植物。這些生物與環境相互作用，建立了一個被稱為“生物圈”的大系統。
　　
　　地球表面之上是大氣層，主要成份是氮（78%）、氧（21%）、氬（0.93%）、二氧化碳（0.03%）和氖（0.0018%），此外還有水汽和塵埃。大氣層可向上延伸6400千米左右，但稠密大氣層不過100千米。
　　大氣層因離地面高度不同而有物理性質上的差別。從地球赤道往上約16千米為對流層，大氣層中的水汽幾乎都集中在這里，是風雲雨雪等氣象變化的舞台。往上至80千米為中層（又叫逸散層），溫度隨高度增加而降低。再往上至800千米為熱層，其中在500千米處溫度高達1100℃。再往上為外大氣層，也叫外逸層，空氣非常稀薄，已與行星際空間融合在一起。
　　大氣層還可根據其成份的電離程度分層。20千米至50千米高度上的大氣，其氧分子在太陽紫外線作用下生成臭氧，形成臭氧層，它是地球生物免受紫外線傷害的屏障。再往上至1000千米為電離層，空氣分子和原子因受太陽輻射而電離成正離子和電子。根據電離程度的不同又可分為D、E、F1和F2四層，在200千米以上的F2層中電子濃度最高，而且日夜不散。
　　
　　地球大氣層之外為“地球行星空間”。按地球磁層計算，半徑達6.5萬千米；按地球引力計算，半徑則達93萬千米。那里沒有空氣，而有太陽電磁輻射、太陽宇宙線輻射、銀河宇宙線輻射和內外地球輻射帶的輻射。地球輻射帶是地球磁層俘獲太陽輻射的高能帶電粒子形成的。20世紀初，科學家提出存在這個輻射帶。50年代末和60年代初，由人造地球衛星的探測得到證實。
　　地球行星空間以外為太陽系行星際空間。
　　地球有磁場。在背向太陽的一面，磁力線可延伸到200萬千米之外，但在向陽的一面，磁力線被太陽風壓縮在一個較小的區域內，叫磁層。磁層也是一道屏障，保護地球上的生物不受太陽風的傷害。
　　為了模擬地球海洋和大氣之間的相互作用，2002年4月，日本在橫濱地球科學研究所建成了“地球模擬器”，它由5000多個計算機處理器組成，連接電纜總長達2800千米。它可建立最詳細的地球氣候模型，能預測未來50年的氣候變化。同時也能模擬地震、地心動態和地磁場。還能模擬火箭發動機內燃料的流動情況，以及用于預測新材料的特性和了解亞原子粒子之間的相互作用。
　　
　　地球－月球－太陽及其他
　　地球與它的衛星——月球是親密的伙伴，月球對地球產生著種種巨大的影響。
　　月球的直徑是地球直徑的1/4，達3476千米。這樣的比例，除冥王星外，是僅有的，這幾乎使人們將月球和地球看成是“雙星系統”。由于月球的存在，地球的自轉不會加快。
　　月球與地球的平均距離為38.44萬千米，它在以每秒1.02千米的速度繞地球公轉的同時，繞軸自轉。公轉與自轉周期相同，都是27.2天。因此，月球總是以同一面對著地球。
　　月球對地球的引力造成地球海洋的潮汐。當滿月和新月時，太陽、月球、地球在一條直線上，太陽和月球的引力疊加，使地球海洋形成大潮；當上弦月和下弦月時，太陽與地球－月球連線成直角，太陽的引力部分抵消了月球的引力，使地球海洋只形成小潮；由于地球的自轉，使地球海洋的潮峰不在地－月的連線上，而是略微超前。海洋潮汐與地球表面摩擦，使地球的自轉速度減慢。珊瑚化石證明，3.5億年前地球上的一天只有21小時，歷史上記載的日食也證明了這一點。
　　當月球運行到地球與太陽的正中間時，由于月球遮擋了陽光，而形成日食。
　　地球與太陽的關系更密切。太陽的光與熱是地球上生物生存和發展的必要條件。太陽的總熱量有22億分之一到達地球大氣層外，其中一半被大氣層反射出去，最後有44億分之一的總熱量到達地球表面。所接受的總輻射功率近200萬億千瓦，平均每平方米表面積約1.36千瓦。正是這些熱能，使人類和萬物繁衍生息。太陽到達地球表面能量的任何增加或減少，都會對地球上的生物產生危害。太陽上的黑子和耀斑活動，以及太陽風，也會對地球生物造成種種復雜的影響。
　　地球未來的命運也由太陽主宰著。在50∼60億年後太陽變為紅巨星時，由于表面積的增大，輻射出的總熱量將比以往增加，這會使地球海洋中的水蒸發干盡，大氣層被剝離，地球會逐漸變成一個大火爐，生命不再存在。隨著太陽體積的不斷膨脹，地球終將被陷入它熊熊燃燒的外殼之中。這時的地球雖然被燒成了灰燼，但由于紅巨星外殼的物質密度非常低，所以地球仍可在原有軌道上運行。
　　地球與其他行星、小行星和彗星也有著錯綜復雜的關系。前面已經提到有些科學家認為，地球上生命的種子是由小行星和彗星從太空帶來的，甚至地球上的水也是由彗星帶來的。統治地球超過1億年的恐龍的滅絕，現在一般都認為是小行星或彗星撞擊地球造成的。而行星的老大哥木星，以其巨大的引力把大多數離軌的小天體吸向自己，從而保護著其他行星兄弟，地球遭毀滅性撞擊的幾率，因此由10萬年一次降低為1億年一次，這保證了地球上生命繁衍所需要的最低周期。