作者：张恩台
出版社：汕头大学出版社
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地理：地球家园守望者试读：
前言
科学探索是认识世界的天梯，具有巨大的前进力量。随着科学的萌芽，迎来了人类文明的曙光。随着科学技术的发展，推动了人类社会的进步。随着知识的积累，人类利用自然、改造自然的的能力越来越强，科学越来越广泛而深入地渗透到人们的工作、生产、生活和思维等方面，科学技术成为人类文明程度的主要标志，科学的光芒照耀着我们前进的方向。
因此，我们只有通过科学探索，在未知的及已知的领域重新发现，才能创造崭新的天地，才能不断推进人类文明向前发展，才能从必然王国走向自由王国。
但是，我们生存世界的奥秘，几乎是无穷无尽，从太空到地球，从宇宙到海洋，真是无奇不有，怪事迭起，奥妙无穷，神秘莫测，许许多多的难解之谜简直不可思议，使我们对自己的生命现象和生存环境捉摸不透。破解这些谜团，有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。
其实，宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜，使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术的发展日新月异，达到了很高程度，但对于那些奥秘还是难以圆满解答。尽管经过古今中外许许多多科学先驱不断奋斗，一个个奥秘被不断解开，推进了科学技术大发展，但随之又发现了许多新的奥秘，又不得不向新问题发起挑战。
宇宙世界是无限的，科学探索也是无限的，我们只有不断拓展更加广阔的生存空间，破解更多的奥秘现象，才能使之造福于我们人类，我们人类社会才能不断获得发展。
为了普及科学知识，激励广大青少年认识和探索宇宙世界的无穷奥妙，根据中外最新研究成果，编辑了这套《青少年科学探索营》，主要包括基础科学、奥秘世界、未解之谜、神奇探索、科学发现等内容，具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。
本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大青少年读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
地球的形成
地球的起源大约46亿年前，太阳星云开始分化出原始地球。原始地球因重力分异和放射性元素蜕变，温度日渐升高，当内部物质增温达到熔融状态时，比重大的亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表，形成原始水圈和大气圈。地球形成星云说
星云说认为，形成太阳系的是银河系里的一团密度比较大的星云。该星云绕银河中心旋转时，星云被压缩，由于收缩引起势能转化为热能，星云的温度增高，在中心逐渐形成一个红外星，可以称为原太阳。原太阳由于收缩，体积缩小，自转加快，在惯性离心力和磁力的作用下，逐渐在赤道面上形成一个盘形结构。原太阳逐渐演化成太阳，扁盘上的物质逐渐演化成地球、其他行星及卫星，最后形成太阳系。地球圈层的分异
在太阳系演化早期，行星原始气尘云开始积聚，形成一系列的环，并逐渐形成一些凝聚中心。这些中心开始吸引周边物质，形成类似小行星的岩石块体，并互相撞击。陨石冲击事件不仅是行星形成的原因，也是地球圈层分异的主要原因之一。地球外圈的形成
地球圈层结构的形成与太阳系早期陨石冲击事件有着密切的联系。对于岩石行星而言，圈层形成的重要原因是需要有很高的温度使行星处于熔融状态，在重力的作用下按密度发生分异。
地球形成的早期曾存在一个原始大气圈，其成分与宇宙中的其他天体一样，以氢、氦为主。由于行星离太阳的距离比较近，并且行星的质量都比较小，所产生的万有引力也比较小，加之氢、氦气体容易向外层空间逃逸，在太阳风的作用下会很快消失。因此，现今地球大气圈的形成与地球的内部去气作用是密切相关的。大气圈的形成
陨石冲击事件使得地球表面的温度不断增加，地球大部分的岩石和外来的陨石都处于熔融状态，岩石中的挥发性成分从岩石中分离出来，形成了现在大气圈的雏形。
早期大气圈的成分和现在大气圈的成分有较大的区别，最明显的是氧和二氧化碳含量的变化，早期二氧化碳的含量相当于现在大气圈的20万倍。水圈的形成
水圈的形成与大气圈形成的原因和过程相似。在陨石冲击下，陨石和地球岩石中大量的结晶水由于温度的升高从矿物的分子结构中分离出来，形成大量的蒸气。陨石冲击事件逐渐减少后，地球表面的温度也开始下降，水蒸汽结成水降至地球表面，并最终形成水圈。地球的年龄
科学家对地球的年龄多次进行了确认，认为地球的产生要远远晚于太阳系的产生，跨度约为1.5亿年左右，这远远晚于此前认为的4500万年。此前科学家通过太阳系年龄计算公式算出了太阳系产生的时间为45.68亿年前，而地球产生的时间要比太阳系晚4500万年左右，大约为45亿年前。地球的未来地球的未来与太阳有着密切的关联，由于氦的灰烬在太阳的核心稳定地累积，太阳光度将缓慢地增加。在未来的11亿年中，太阳的光度将增加10%，之后的35亿年又将增加40%。气候模型显示抵达地球的辐射增加，可能会有可怕的后果，包括地球的海洋消失等。延伸阅读地球起源探索：在古代，人们就曾探讨过包括地球在内的天体万物的形成问题，关于创世的神话也广为流传。自1543年波兰天文学家哥白尼提出了日心说之后，天体演化的讨论才开始步入科学范畴，逐渐形成了俘获说、灾变说、双星说等学说。
地球内部构造
地壳的构造地壳是地球的表面层，是由多组断裂的大小不等的块体组成的。它的外部呈现出高低起伏的形态，有高山、平原和盆地。地壳分为上下两层，地壳上层为花岗岩层，主要由氧、硅、铝组成；下层为玄武岩层，富含硅和镁。地壳运动
地壳自形成以来，每时每刻都在运动着，这种运动引起地壳结构不断地变化。地震是人们直接感到的地壳运动的反映。更普遍的地壳运动是长期地、缓慢地进行着，也是人们不易觉察到的，必须借助科学仪器长期进行观测才能够发觉。地壳中的元素
化学元素周期表中有112种元素，其中有92种元素以及300多种同位素在地壳中存在。在地壳中最多的化学元素是氧，它占总重量的48.6%；其次是硅，占26.3%，铝7.73%，铁4.75%，钙3.45%；以下是钠、钾、镁等。其中含量最低的是砹和钫，约占1/1023。前面的8种元素占地壳总重量的98.04%，其余80多种元素共占1.96%。地幔的构造
地壳下面是地球的中间层，叫做地幔，厚度约2865千米，主要由致密的造岩物质构成。地幔是地球内部体积最大、质量最大的一层，可分成上地幔和下地幔两层。
上地幔顶部存在一个地震波传播速度减慢的层，即古登堡低速层，一般又称为软流层。据推测该软流层是由于放射性元素大量集中，蜕变放热，使岩石高温软化，并局部熔融造成的，很可能是岩浆的发源地。
软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。下地幔温度、压力和密度相比上地幔均增大，物质呈可塑性固态。上地幔
上地幔是地幔的一部分，曾称榴辉岩圈。物质成分除硅、氧外，铁、镁显著增加，铝退居次位，由类似橄榄岩的超基性岩组成。
上地幔平均密度为每立方米3.8克，压力约1.2吉帕至1.35吉帕，温度为400度至3000度，物质状态属固态结晶质，具较大的塑性。厚度为20千米至400千米。地震波速在其内部随深度增加的梯度较小，在60千米至150千米间，许多大洋区及晚期造山带内有一低速层，可能是由地幔物质部分熔融造成的。下地幔
下地幔是地幔的一部分，曾称硫氧化物圈。物质成分主要为硅酸盐，此外还有金属氧化物与硫化物，特别是铁、镍显著增加。主要为镁方铁矿，具石盐结构，另外还有硅酸盐，具钙钛矿结构，它们是下地幔的主要矿物相。
下地幔厚度为670千米至2900千米。目前认为下地幔的成分比较均一，但因处于极端高温和高压环境，地幔岩石呈现为塑性状态。地核的构造地核是地球的核心部分，主要由铁、镍元素组成，半径为3480千米。温度非常高，约有4000摄氏度至6000摄氏度。地核又分为外地核和内地核两部分。地核占地球总质量的16%，地幔占83%，而与人们关系最密切的地壳，仅占1%而已。外地核和内地核
外地核为地核的外层，即上层，其距离地表的深度为2885千米至4640千米。外地核的物质组成为液态的铁、镍。外核深度介于2900千米至5100千米之间，温度约为3700摄氏度。
内地核位于地球的核心部分，呈球体状，距地表的深度为5155千米至6371千米。内核的深度位于5100千米以下，温度在4000摄氏度以上。延伸阅读地壳、地幔及地核的分界：地幔和地壳的分界面是莫霍洛维奇不连续面，也就是莫霍面。地幔和地核的分界面是古登堡面。前者由南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现，后者由美籍德国地震学家古登堡于1914年发现。
地球表层
岩石圈地球岩石圈指地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部。从固体地球表面向下穿过地震波在近33千米处所显示的第一个不连续面，一直延伸至软流圈为止。岩石圈厚度不均一，平均厚度约为100千米。岩石圈的三大类岩石是岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩
岩浆岩或称火成岩，是由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的65%。岩浆是在地壳深处或上地幔产生的高温炽热、粘稠、含有挥发成分的硅酸盐熔融体，是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。沉积岩
沉积岩又称为水成岩，在地表不太深的地方，其他岩石的风化产物和一些火山喷发物经过水流或冰川的搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。
在地球地表，有70%的岩石是沉积岩，但如果从地球表面到16千米深的整个岩石圈算，沉积岩只占5%。沉积岩主要包括石灰岩、砂岩和页岩等。沉积岩中所含有的矿产，占世界全部矿产蕴藏量的80%。变质岩
变质岩可在高温高压和矿物质的混合作用下由一种岩石自然变质成另一种岩石，质变可能是重结晶、纹理改变或颜色改变。
变质岩是在地球内力作用下引起的岩石构造的变化和改造产生的新型岩石。这些力量包括温度、压力、应力的变化和化学反应。固态的岩石在地球内部的压力和温度作用下，发生物质成分的迁移和重结晶，形成新的矿物组合。如普通石灰石由于重结晶变成大理石。水圈
水圈是地球外圈中作用最为活跃的一个圈层，也是一个连续不规则的圈层。它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用，直接关系到影响人类活动的表层系统的演化。水圈也是外动力地质作用的主要介质，是塑造地球表面最重要的角色。水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。生物圈
生物圈是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区，是地表有机体包括微生物及其自下而上环境的总称，是行星地球特有的圈层，也是人类诞生和生存的空间。生物圈是地球上最大的生态系统。
生物圈是自然灾害的主要发生地，它衍生出环境生态灾害。大气圈
大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000千米至16000千米高空仍有稀薄的气体和基本粒子。
在地下土壤和某些岩石中也会有少量空气，这些空气也可认为是大气圈的一个组成部分。人类活动
人类的出现使地球表层发生了质的变化，也构成了地球表层区别于其他层圈的突出特征。
现在几乎找不到一块没有人类影响的禁地，人类的作用和影响在地球上已经连成一片，形成了名副其实的智慧圈、文化圈。地球表层渐渐成了人及其生活环境相互有机联系的新的系统。延伸阅读人类活动：人类的出现使地球表层发生了质的变化，也构成了区别于其他层圈的突出特征。人类改变大气圈，造成温室效应、热岛效应，甚至控制局部环流。人类改变水循环、创造人工地形，从根本上改变了生物界的面貌。
地球的板块构造
太平洋板块太平洋板块是一块海洋地壳板块，大部分位于太平洋海面下。东以太平洋海隆为界，北、西、西南都为深海沟，与阿留申岛弧、日本岛弧、菲律宾板块和印度板块接界，南部以海岭同南极洲板块相接。亚欧板块亚欧板块是地球六大板块之一，由亚洲和欧洲组成。其范围介于西太平洋海沟系以西，喜马拉雅、阿尔卑斯山脉以北，大西洋中脊以东和北冰洋中脊以南的广大地区。新生代早期，该板块与印度板块和非洲板块沿雅鲁藏布江—阿尔卑斯带碰撞，白垩纪晚期与北美洲板块分离，与太平洋板块发生汇聚。非洲板块
非洲板块是地球六大板块之一，其范围包括大西洋中脊南段以东，印度洋中脊以西，印度洋中脊西南支以北和阿尔卑斯山以南地区。该板块在白垩纪早期同南美板块分离。
在大西洋中脊扩张的推动下，非洲板块向北漂移，与欧亚板块碰撞，形成了欧洲南部的阿尔卑斯造山带。根据地震和大地测量表明，非洲板块仍然在向欧亚板块之下俯冲。北美洲板块
北美洲板块是一个较大的板块，它的范围覆盖了北美洲的大部，向东延伸至中大西洋海岭，向西延伸至东西伯利亚的切尔斯基山脉。它是1968年勒皮雄首次提出的六大板块中美洲板块的一部分。
后来，美洲板块又被细分为北部的北美洲板块、南部的南美洲板块和周围的一些小板块。
由于不同的板块划分方案中承认的小板块数目不同，因此北美洲板块的边界随各家观点不同而不同。印度洋板块
印度洋板块为次大陆板块，属于印度洋澳洲板块的一部分，包括印度次大陆和印度洋。印度洋板块形成于9000万年以前的白垩纪，自非洲东部的马达加斯加分离，每年向北漂移15厘米，大约在5500万年至5000万年以前的新生代的始新世时期和亚洲撞合，这一时期，印度洋板块移动了约2000千米至3000千米距离，比已知的任何板块移动的速度都要快。板块边界
不同板块之间的结合部位，表现为持续活动的火山带和地震带，是地球地质作用比较活跃的地区。可分为三种类型，即洋中脊代表的离散边界、俯冲带代表的汇聚边界和转换断层代表的转换边界。
一般认为缝合带代表古板块的汇聚和碰撞边界。这三种板块边界主要位于海洋底或海洋陆地交接处。此外，大陆内部的地缝合线，则是两个大陆之间的碰撞带，代表已经消亡的古海洋，是古板块划分的重要依据。海底扩张说
人们利用放射性同位素测定海底岩石年龄，发现海底岩石很年轻，一般不超过两亿年，相当于中生代侏罗纪。离海岭越近，岩石年龄越轻；离海岭越远，岩石年龄越老，而且在海岭两侧呈对称分布。因此在20世纪，有科学家提出了海底扩张学说，认为海岭是新的大洋地壳诞生处。板块运动
板块运动指地球表面一个板块对于另一个板块的相对运动。法国地质学家勒皮雄把地球的岩石层划分为六个大板块，这些板块都漂浮在具有流动性的地幔的软流层之上。随着软流层的运动，各个板块也会发生相应的水平运动。延伸阅读假如板块停止了运动：如果没有了板块运动，地球上的火山活动、地震以及造山运动几乎不会发生。这样，地球原本凹凸不平的地形会因为上亿年的风吹雨打变成没有任何起伏的大平原。地球上的气候也将发生根本性改变，地球磁场也将不再存在，而且会引起生物界的灾难，导致生物大灭绝。
地球的旋转
地球自转地球绕自转轴自西向东的转动，是地球的一种重要运动形式。我们平时看到的太阳东升西落、昼夜交替循环现象就是因为地球每时每刻都在自转造成的。其自转从北极点上空看，呈逆时针旋转，从南极点上空看则呈顺时针旋转。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]