书城科普读物平凡的陆地和神秘的海洋(科学新知丛书)
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第2章 太空中的地球(2)

1.自转运动:地球绕地轴的自转运动。赤道上各点以每小时1690千米的速率自转,24小时是地球绕地轴自转一周的结果,它使地球表面每个地区都不间断地由面向太阳到背向太阳,这一转动形成了昼夜交替现象的出现。

2.旋晃进动:地球绕太阳运行的同时,地球本身也由西向东自转,倾斜的地轴沿一个闭合的圆周缓慢运动,地球自转轴旋进的周期为每25700年完成一周,在这一过程中勾画出一对锥体,这一运动称为进动,像陀螺的旋晃。

3.颤摇章动:由于太阳及月亮的引力,它们对地球的共同作用的结果,使地轴产生类似微微点头的小幅度颤摇,这种颤摇效果称为章动。由于转动的轨道不是平滑的,即地轴在长周期旋进中,在它的平均位置上附加了一种短周期的章动的摆动,其主要部分的周期是18.6年。地球自转轴所扫过的轨迹不是一个简单的锥面,由于地轴的里外摆动,使锥面带上了一个荷叶边。事实上,以地轴为中心的自转也不是完全稳定的,例如月球对海洋的引潮力产生潮汐涨落、由于潮汐重量的移动而使地球轻微失衡等,这时地轴也会旋晃摆动。

地球的公转

1.公转运动:地球以每秒29.79千米的速度绕太阳公转,地轴与地球公转的轨道面的倾斜角为66度34分,公转的轨道呈椭圆形,公转一周9.4亿千米,大致需时365天5时48分46秒,因此公转的运行便产生了地球上四季的相继出现。

由于地轴与地球的公转轨道面的倾斜角为66度34分,而且地轴在宇宙空间的方向不因季节变化而变化,地轴的北端总是指向北极星附近。因此在地球绕日公转的过程中,太阳有时直射在北半球,有时直射在南半球,有时直射在赤道上。太阳直射的范围最北是北纬23度26分,最南是南纬23度26分。当太阳直射在北纬23度26分时,是夏至日(6月22日前后);以后太阳直射点南移,到了秋分日(9月23日前后),太阳直射在赤道上;太阳直射在南纬23度26分,这一天是冬至日(12月22日前后);以后太阳直射点北返,当太阳再次直射赤道时,是春分日(3月21日前后);夏至时太阳又直射在北纬23度26分。这样地球以一年为周期绕太阳公转,太阳直射点相应地在南北回归线之间往返移动,所以在南北回归线之间各地,每年两次受到太阳直射。

影响地球上季节温度变化的决定性因素是太阳照射地面的角度,而不是太阳与地球之间的距离,无论南半球或北半球,太阳以较近直射的角度来照射地球地面的季节是夏季,而照射角度最小的季节则是冬季。

2.地月质量中心轨道运动:地球绕太阳公转的椭圆形轨道并不就是地心运行的轨道,太阳的引力作用于地球和月球,地球和月球这一对由万有引力联成一体的双星,在绕太阳运行的椭圆形轨道上,地球和月球就像组成的一头大而另一头小的巨型不对称哑铃一般。事实上,地球围绕太阳公转运行的椭圆形轨道,是不对称哑铃的质量中心运行的椭圆形轨道,这个质量中心并不在地球中心,而在离地心约4800千米处的地球内部。

由于月球每个月还要绕地球运行一周,这只绕日巨型哑铃另一端地球的地心遂不断受到月球牵动,而在公转轨道上不断地来回摆动,地球中心的运行轨道是弯弯曲曲的,因此地心的运行轨道沿公转轨道蛇行向前呈之字形曲线。地月系统不会在以后的年代里回到先前的运行轨道上。

其他三种小的摆动运动

1.其他行星对地球的引力运动:天体中其他行星对地球的引力不是很大,因此它们引起地球偏离公转轨道的幅度非常小,甚至微不足道。

2.银河系在其所属的本星系群的星云中的穿越运动:即太阳带着地球以每秒19千米的速度向武仙座方向移动。

3.太阳带着地球围绕银河系的中心做高速盘旋前进运动:即太阳以每秒240千米的速度带着地球在银河系中疾驰。

地球起错了名字

在太空中俯瞰地球,你就会发现,宇宙间的地球原来是一个淡蓝色的水球,人类居住的陆地却散布在巨大的海洋之中,陆地只不过是海洋中的“岛屿”。有人认为“地球”这个名字是古人对自己居住星球的一种误解,如果把地球称作“水球”、“水的星球”似乎更为贴切些,然而今天我们已没有必要再做这样的更正。地球不同于其他行星的主要特征之一是地球上有丰富的水,地球上的水分布广泛,全球约有3/4的面积被水覆盖,各大洋呈连续的水带环绕着地球。

地球上的陆地和海洋总称为地面,即地球表面。地球表面积约5.1亿平方千米,其中海洋面积约3.61亿平方千米,陆地面积约1.49亿平方千米,分别占全球总面积的71%和29%,也就是说,地球海洋面积是地球陆地七大洲面积的2.4倍。地球上的海洋连成一片,而陆地却相互分离,海陆的分布亦很不均匀,但是无论东半球和西半球相比,或北半球和南半球相比,以及水半球和陆半球相比,都是海洋的面积大于陆地的面积。

东半球和西半球

地球是个球体,若以西经20度和东经160度为标准,把地球划分东、西两个半球,西经20度以东的半球称东半球,西经20度以西的半球称西半球。东半球的陆地面积占35%,海洋面积占65%;西半球的陆地面积仅占20%,而海洋面积却占80%。(用西经20度而不用0度经线来划分,是为了保持欧洲和非洲大陆的完整,避免将某些国家划到两个半球上。)地球上的海洋是连片统一的大洋,但没有统一的大陆,是海洋包围所有的陆地,不是陆地分割海洋。

北半球和南半球

以赤道为标准,把地球分成南、北两个半球。北半球的陆地面积占39%,海洋面积占61%;南半球的陆地面积仅占19%,海洋面积却占81%。其中南半球高纬度一些地区,除一些岛屿外,几乎全部为广阔的海洋,尤其是南纬56度~南纬65度之间,完全没有陆地。北半球的极地四周被海水包围,并且北半球大多数纬度上的海洋面积均大于陆地,但在北纬65度附近,大陆几乎连成一片,白令海峡的宽度仅86千米。

水半球和陆半球

另外,还可把整个地球划分为陆半球和水半球。陆半球中心点在法国维莱纳河口的杜曼岛,水半球中心点在新西兰东南的安提波德斯岛。这样划分的结果是,地球上的陆地主要分布在北半球,并集中了全球陆地的81%,所以北半球又有陆半球之称。虽然陆半球是全球陆地最集中的半球,但是陆半球海洋面积仍大于陆地面积,海洋面积占52.7%,陆地面积占473%。南半球海洋面积更为广泛,海洋面积占905%,陆地面积仅占9.5%,所以南半球也有水半球之称。

因此,从宇宙中看地球,无论从哪个方向看,都是海洋面积大于陆地,它既不是火星的红色,也不是陆地的绿色,而是海洋的蓝色。地球上的陆地平均海拔高840~875米,海洋平均海水深3800米,世界大洋的水量比高于海平面的陆地体积大14倍,假如地球具有平坦的球面,那整个地球表面就将被覆盖在一层深达2400米的蓝色海水中。

海洋是生命的摇篮,在地球刚诞生的时候,地球上并不存在任何生命,也不存在任何海洋。

一般认为,在地球刚形成的时候几乎没有大气,而当地球进一步收缩、变成熔融状态的时候,地球内部所含的气体就被挤了出来,这些气体包在地球的周围。最初包在地球外面的大气被称为原始大气,原始大气的主要成分是甲烷、氨气和水蒸气。后来,太阳把水蒸气分解成氧气和氢气,氧气和甲烷发生反应,产生了二氧化碳和水。

同时,太阳能又从氨气中分解出氮气。这样,以二氧化碳和氮气为主要成分的大气就形成了。现在空气中的大部分氧气是在地球上出现了绿色植物之后,通过光合作用由二氧化碳制成的。

在地球刚形成的时候,原始地壳很薄,火山活动频繁,由于火山的活动,大量的水和盐分从地球内部涌出,并覆盖在地球表面形成初生的原始海洋。原始海洋中的海水量要比现在小得多,所含盐分也很少。

随着地球的逐渐冷却,地球表面温度冷却到水的沸点以下的时候,漂浮在空中的水蒸气变成雨水倾注到地面,充满了低洼地区,于是海水量增加,陆地上的盐分也不断被冲到海洋中来,海水随之变咸,从而形成了现在的海洋。

根据目前已发现的最早的32亿年前的海藻化石判断,这种海洋原始生命的诞生过程可能持续了几十亿年。