作者：李剑桥
出版社：天津科学技术出版社
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神奇的地球家园试读：
前言
我们青少年对什么都充满了好奇感，这主要是我们正处在思维能力由具体向抽象过渡的阶段，思维能力正向深化和扩散方向发展，思维敏捷，反应灵活，接受新鲜事物的能力很强，所以希望学习非常具有趣味性和新鲜性的各类知识。
青少年在此阶段培养广泛的兴趣爱好和构建基本的知识体系十分重要。特别是通过初级兴趣领域的开发和基础知识的学习，可以建立基本的兴趣爱好，能够对世界有一个大概认知。
但是，我们青少年的时间都非常有限，怎样在学好课本知识之外，再涉猎广泛的兴趣爱好与学好广泛的知识呢？21世纪是知识爆炸的时代，要学的知识很多，怎样精选最有趣最有用最基础的知识学习呢？这是非常值得我们探索的问题。
茫茫宇宙，浩浩自然，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，使我们对宇宙世界、自然现象以及人类生命等简直捉摸不透。破解这些谜团，推动人类发展，这是时代前进的方向，也是我们青少年的神圣使命。
我们青少年最感兴趣的就在于世界的丰富多彩与无限魅力，特别是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。我们总是希望不断认识它、探索它。虽然今天科学技术日新月异，达到了很高程度，但对于那些无限奥秘还是难以圆满解答。古今中外许许多多科学先驱不断奋斗，一个个奥秘不断解开，推进了科学技术大发展，但又发现了许多新的奥秘现象，那么我们青少年就不得不向新问题发起挑战了。
为此，我们根据中外最新知识的发展，特别编辑了本套丛书。我们根据广大青少年的身心特点和知识兴趣，主要精选编辑了有关宇宙、自然、人类、世界等领域的奥秘知识和百科知识等，具有很强的系统性、知识性和可读性。
本套书不仅注重兴趣爱好的开发，还注重基础知识的讲解，还特别注重内涵的深化和外延的扩充，可以说版面有限，知识无限，尽量让我们青少年在有限的时间获得更多的兴趣与知识。同时，我们根据知识内容的特点，还配有精美的图片，图文并茂，形象生动，非常易于阅读和欣赏，是我们广大青少年开发兴趣和增长知识的最佳版本，非常适合大家阅读，也非常适合各级图书馆收藏和陈列。
认识地球
给地球拍个全身照
你们会举出许多例证，证明地球是个圆球：
当发生月蚀的时候，月亮上出现的黑色圆影，就是地球表面的轮廓。
人们站在岸上观看从海洋上驶进港口的船只，总是先看到船桅，然后才慢慢地看到船身，说明大洋表面原来就是一个球面。
几百年前麦哲伦环绕地球一周的航行，令人信服地证实了地球是个球体的学说。
但是，地球终究太大了，上述所有办法都不能使人们用肉眼直接看到地球的外形。因为在那个时代里，人类还没有办法使自己离开所居住的地球，再回过头来，看看地球的外形。这叫做：“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”
最近二三十年，科学技术飞速发展，人类已经可以把人造地球卫星或载人的宇宙飞船发射到几百公里，甚至更高的太空中。
宇航员第一次从太空中看到自己的“家”，真是兴奋极了，并通过飞船上的相机，拍下最珍贵的镜头——地球的全身像。
在宇航员视野里出现了什么呢？
他们确确实实看到一个巨大的球体。虽然严格地说，这个球体有点扁，南端还稍微向里凹下去，北端稍微突起，即所谓的“梨状体”。但是，这些细微的差别毕竟太小了，宇航员的肉眼是看不出来的。在他们眼中，地球仍然是个正球体。
那些高山、盆地会不会影响地球形状呢？也不会。我们前面已经说过，几千米的高度在这样大的球体上根本无法被宇航员们觉察出来。
宇航员还看到，整个地球被一层浓厚的大气包围着。天空中飘浮着的云层可以证明大气的存在。有时，大气中的云层范围很大，景象十分壮观。比如，如果宇航员下面正好对准一次热带气旋（在我国叫台风），那么飘浮在空中的云层将出现一个庞大的“螺旋”，范围可以达到几百公里。
宇航员可以看到碧波万顷的海洋和各个大陆的轮廓。宇航员们说，地球曾被叫做“水球”，因为海洋的面积占地球的百分之七十，这是千真万确的。在宇航员眼里，地球基本上被彼此相连的海洋包围着，而那些大陆只不过是漂浮在海洋中的岛屿。
人们还设计出不载人的地球卫星，专门用来测量地球。卫星里安装着各种各样的先进科学设备，可以在几百公里的高空，不停地对地球进行拍照。同时还能把这些照片变成电讯号，用无线电波传给地面接收站，最后又还原成一张张地球的照片。
这种照片拍摄的范围都很大，有一种卫星，一张照片就能照下相当于地球表面一百八十多公里见方的面积。人造地球卫星不停地绕地球旋转，一百分钟左右，就绕地球一周，十八天就能把整个地球拍照一遍。
也许，你们以为这些不载人的人造地球卫星的照相机，比不上宇宙飞船上宇航员的眼睛。其实不然。这些新型的照相设备不但比人的肉眼有更高的分辨力，而且能透过云层，甚至在漆黑的夜晚还能照样拍照。
这样，人类靠着自己的智慧和先进的设备，开始对地球进行更广泛、更深入的研究。
比如，上面提到过的热带气旋，因为有了卫星的帮助，人类可以在它刚刚形成的时候就发现它，并且能够对它的移动速度、移动方向做出准确的预报。
长期以来，对于地球上一些自然条件极端恶劣的地区，诸如浩瀚的海洋、广阔的沙漠和难以进入的高山高原，人们对它们内部情况了解得很少。今天，有了人造地球卫星的帮助，情况就截然不同了。
比方我国的青藏高原，尽管最近一百多年来，不少探险队进入这个地区，但始终没有弄清那里有多少湖泊。有的湖泊即使被发现了，位置画得也很不准确。现在，科学家们利用卫星拍下来的照片，轻而易举地找到青藏高原上所有的三百多个湖泊，并且把它精确地画在了地图上。卫星照片还可以帮助人们寻找矿藏和地下水源，分析农业生产情况，在军事上，它的作用就更大了。现在，卫星的种类越来越多，探索的领域也越来越广。
一张看不见的网
地球不但个头大，而且没边儿没沿儿，到处都是浑圆浑圆的球面。这就给表示地球上任何地点的具体位置造成了很大困难。
比如要问：“我国上海市在地球的什么地方？”
你们可能回答：“上海在亚洲的东南部，太平洋西岸，长江入海口的南边。”
尽管你们回答得这么详细，却仍然不够精确。亚洲东南部有那么大，太平洋西岸有那么长，长江口南边又有那么多的城镇，怎么能知道上海的准确位置呢？
何况，地球上许多地点附近并没有明显的标志，根本不能用在什么河流、什么山脉、什么大海附近，把它表示出来。
当一艘远洋航船在茫茫大海中航行，或者一架飞机在辽阔的天空中飞行，它们都要随时确定自己的准确位置，进而确定自己的航行方向，怎么能用前面所说的那种很不精确的方法表示它们的位置呢？
一座城市不论有多么大，有多少居民住户，邮递员总会找到各家各户的准确地址。人们先把城市分成若干区、若干街道，再把每户编上门牌号码，随便你找什么单位或住户，只要知道街巷名称和门牌号码，都能很快地找到。
科学家们也是利用类似上面的方式，设计出一套既科学、又行之有效的办法，用来确定地球上任何地点的位置。这就是地球的经纬网。
经纬网是由一组基本上互相垂直的经线、纬线构成的。其实，并没有谁真正在地面上去划出这些线条，而是科学家们通过计算，在地球仪上或者在地图上画出的假想线。
在地球仪上连接南极点、北极点的南北方向的弧线，是个半圆，叫经线，也叫子午线。所有的经线长度都相等。通过英国伦敦格林威治天文台旧址的经线叫本初子午线，即零度经线，往东、往西各分一百八十度。
在地球仪上与两极点等距离的大圆叫赤道，与赤道平行的线叫纬线，都自成圆圈，指示东西方向。赤道是最大的纬线圈，长约四万公里，被定为纬度零度，向南、向北各等分九十度。从赤道到两极，纬圈越来越小，到南北极点就成为一个点。
经度、纬度以下还可细分为“分”、“秒”。
这样，整个地球就被这张密密麻麻的网严格地分割开来，地球上任何一个点，都可以用精确的经纬度值表示出来。
比如，莫斯科：东经37°，北纬55°；巴黎：东经2°，北纬48°；东京：东经139°，北纬35°；纽约：西经73°，北纬40°；开罗：东经31°，北纬30°；墨尔本：东经145°，南纬37°；新加坡：东经103°，北纬1°；布宜诺斯艾利斯：西经58°，南纬34°等等，都可以用两组简单的数字表示出它们各自在地球上的准确位置。
地球上的经纬网还有更广泛的用途。
有了经纬网的帮助，人们可以很方便地计算不同经度地方时的时差；全世界统一标准的地图，也可以利用经纬网测量和绘制出来。
总之，经纬网是一种非常有用的东西，我们一定要掌握它。
地球周围大气的功劳
地球周围有一层厚厚的大气，总的厚度大约有一千公里。这层大气对人类来说实在是太重要了，没有它地球上就不可能有人类，也不可能有任何生命存在。
为什么这么说呢？
第一，大气给生物和人类提供了一刻都不可缺少的氧气。
第二，大气能使地面上保持适宜的温度。白天，太阳照射的时候，它使阳光带来的热量均匀分散开，地面的温度也就均匀而缓慢地上升。夜晚背对太阳的时候，地面把白天吸收的热量向空中散发出去，大气又使这种散发过程缓慢地进行，地面上的温度就不会降得太低。大气的这种作用，就象一条大棉被一样，使地面上的温度总是保持在一个适宜于人类生活的范围内。
第三，大气又象一副坚韧的盔甲，使地面避免受到那些天上射来的“炮弹”的轰击。原来，太阳系里除了有行星、卫星、彗星之外，还有数不清的大大小小的石块。这些石块大的象一座山，小的象一粒灰尘，都和地球一样围绕太阳转圈子。有的石块转到了地球附近，就会被地球的引力吸过来。它们的速度大得很，有的是每秒钟十几公里，有的甚至达到每秒钟七、八十公里。如果就这样撞到地面上，那可不得了。幸亏地球周围有这层大气，使那些闯进来的石块受到强烈的摩擦，越来越热，最后就燃烧起来了。在夜晚，我们常常可以看到天空中一闪而过的流星，就是那些正在燃烧的石块。大多数石块在落到地面以前就已经烧光了，变成了气体和尘末。要是没有大气挡住那些石头“炮弹”，地面上的生物和人类可就太危险了。
第四，大气还有一个本领，就是能吸收掉从天上来的紫外线和X射线。这些射线是从太阳和其他恒星、星系发来的，对生物和人体很有害。假如它们都能直接射到地面上来，地球上也就不可能产生出生命来了。
我们生活在空气的海洋中
地球大气，是人类生存的基本条件。
地球大气的全部质量，约有5000万亿吨。大气团聚在地球的周围，离地面愈近愈密集，愈远则愈稀薄，形成了还可以再分出若干层次的大气圈层。
高度在100千米左右以下的地球大气，从高到低，由疏到密，相差很大，但成分一致，都是那种我们在地面上可以接触到并且时刻都在呼吸着的空气。
在空气中，以氮为主，其次是氧，如按体积计算，约78%是氮，约21%是氧。其他成分还有多种，但含量都很少，像二氧化碳是常可遇到的，仅占0.03%左右。空气的这种组成，适合人体的需要，人的生存没有氧气不行，少了也不行。
只是在地球上才有这种空气。木星、土星、天王星、海王星的大气都是以氢和氦为主，缺少氧气。火星和金星的大气中，二氧化碳的含量均在90%以上。空气中二氧化碳的含量超过1%，就会致人于死命。这种以二氧化碳为主的大气，人在其中根本不可能生存。
高度在100千米左右以上的地球大气，成分有很大的变化，大体上是从下到上以1000千米、2400千米的高度为界，分别依次变成以氧为主、以氦为主、以氢为主的大气层，并且都是以原子微粒的状态出现，非常稀薄，稀薄到比地面上的人造真空还要“空”。因此，尽管这些高层大气所占领的空间范围很广，有些研究者认为，最远可以到达离地面80000千米的高空，而且无明显的上部边界，但这部分大气所拥有的质量是很轻的，还不到全部地球大气质量的十万分之一。
全部地球大气质量的99.999%以上，集中在地球周围高度低于100千米左右的空间内，因此，也可以说地球的大气圈就是包围地球的空气层。我们人类就是住在这个空气层里面的地球上，颇有点像栖息在海底的鱼类。这就是说，我们人类离不开空气，就像鱼类离不开海水一样；我们人类习惯于承受空气压力就像鱼类承受海水压力一样。
尽管空气很轻，但由于压在地面上的空气层这样厚，空气的分量就相当可观了。在海平面这样的高度上，1升干燥空气的质量约为1.3克，而压在这里每平方米面积上的空气，从上到下，总共约重10吨！
地势升高，压在上面的空气层减薄，空气的密度也相应变小，在5千米的高度，1升干燥空气的质量只有0.7克左右。地面承受的大气压力相应地减轻，仅比海平面上所受的大气压力的二分之一稍多一点。不过，这种空气的密度和压力还能为人类所忍受，再往高处去，空气越发稀薄，气压越发降低，人类就很难长期在那里居住。比如说，登山运动员攀登海拔8848米高的珠穆朗玛峰，在达到一定高度以后，因大气中氧气奇缺，就必须吸入自己携带的氧气，正是这个道理。
空气能进行对流的大气的最低层——对流层，同我们的生活关系最为密切。它下贴地面，厚度约在8~16千米之间，地球南北两极地区的大气层较薄，赤道一带较厚，在它们中间的地区，厚度则处于中等。
对流层所占空间不大，但占有地球大气全部质量的75%左右，并含有将近13万亿吨水蒸气和以云雾等状态悬浮在大气中的水；在对流层之外的大气中，几乎就不含什么水分了。
对流层的底部，高度在5千米以下的一带，空气稠密，适于人类呼吸。特别是对流层中那些水分，约有90%集中在这里。
风云雷电、雨雪冰霜、寒潮热浪等的天气变化，都发生在对流层中，尤其是集中在它的底部。
在对流层以上，直到50千米的高度，是空气水平对流的大气中层——平流层。这一层次中水分极少，天气总是晴朗的，气流也很平稳。所以，当喷气式飞机越过对流层进入平流层以后，不管下面是什么天气，这里仍是晴空万里，机舱安稳得使人感觉不出飞机在动。平流层的气流运动比对流层弱，所以，从表面上看起来显得比较平静，实际上那里的大气还是在不断地运动和变化，并能对对流层中的天气现象产生影响。
在平流层以上，地球的大气还可以再分出若干层次，不过这些层次与我们人类的直接关系不太大就是了。
这些层层包围地球的大气，为我们人类在地球上创造了一个舒适而安全的环境。
那些贴近地面、含有水分并夹杂有许多尘埃的稠密空气，具有吸热保暖的作用。它们既可以拦截一部分太阳辐射来的热，使地面上不致在受到阳光照射时酷热不堪；又可阻挡地面的热向外散失，使那里在没有阳光照射时也不致很冷。月球和水星缺少这种条件，所以热起来可以热到二百多摄氏度，冷起来又可冷到零下一百多摄氏度。
在对流层上部，随着高度的增加，空气逐渐稀薄，所含水分和尘埃也逐渐减少，吸热保暖的作用也相应地减弱，加上在高空中从地面得到的热比在低处得到的要少得多以及其他一些因素，出现离地面愈高的地方气温愈低的这种变化。高山上的气温总是低于附近的平地，著名的避暑胜地庐山牯岭，7月平均气温是22.6℃，而山下的九江盆地的气温则高达29.6℃。我国西部许多高山顶上，还冷到了终年积雪的程度。但是这种气温随高度增加而降低的现象，在高度增加到进入平流层后就中断了。在平流层中，气温上下一致，因此过去曾把平流层叫做“同温层”。
空气分子以及悬浮在空气中的液体和固体微粒，如微小的水滴和尘埃，能使一部分太阳射来的光线发生折射或反射，改变前进的方向，四散分开。太阳光本是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色的光混合在一起的，其中蓝色光、青色光和紫色光较易被空气散射开来，而又以蓝色光散射得最多，我们常见天空呈现蓝色，就是这种阳光散射的效果；越过具有散射作用的稠密空气层，那里看到的天空就成为黑洞洞了。如果没有空气，地面上阳光不能直接照射到的地方，白天也会伸手不见五指。
早在半个世纪以前，探测者乘坐气球探空就已发现，随着气球的上升，所见到的天空颜色逐渐加深，以淡蓝、深蓝、紫色、紫黑直到成为黑色。一位目击者描绘他在18千米的高度上，看到上面的天空“犹如黑色的丝绒，略带深蓝之色”。
稀薄的大气，不能挡住阳光，使它散射形成有色的天空，却能阻挡那些来自天外、以高速冲向地球的固体碎屑，使它们中的绝大多数因与这些大气摩擦，产生高热，在100~200千米的高空，化为流星消逝。只有极少数“天外来客”能穿越大气层，坠落到地面上成为陨石或陨铁；它们的体积已因熔化碎裂而大大缩小，坠落速度也随之减慢，所以，一般不会在地面上造成灾害。例如1976年坠落在我国吉林省的陨石雨，就是大块陨石爆炸后的产物。
如果没有大气的保护，地球早就被那些高速冲来的石块、金属块砸出许多坑坑洼洼来了，地球就会像月球、火星表面那样堆满了粉尘和沙砾。
如果没有大气保护，地面上的生物还会被太阳辐射来的过多的紫外线所杀死。紫外线的绝大部分为大气中的臭氧所吸收，剩下的部分可以杀菌，但不伤人，对我们不仅无害，而且有益。这些臭氧主要分布在15~50千米高空的大气层中，这里被称为臭氧层。
地球的大气中，还含有一些由气体分子分解出来的带电粒子。它们的出现，主要由于在紫外线的作用下，气体分子产生了被称为电离的分解过程。在离地面60千米的高度以上、1000千米的高度以下的空间里聚集的带电微粒较多，所以这个空间层次被称为电离层。
电离层有挡住无线电波中的短波使它折回地面的作用，假使没有它，这些无线电波就会逃到太空中去，我们便收听不到电台的短波广播，也无法进行无线电通讯了。
地球的大气，是人类时刻不可缺少的。正是因为如此，人们在宇宙中航行时，要在飞船的密封舱中装进足够的空气，或者注入适量的纯氧，以保持舱中有一个使人能正常呼吸的环境。
宇航员登上月球或在太空中行走时，是靠密封的“宇宙服”得到人体所需要的气压和新鲜空气的。
二氧化碳和臭氧
大气家族中还有一些含量很少而且变化不定的气体成分，如二氧化碳、臭氧、氮氧化物、甲烷、二氧化硫等等，这些微量气体与人类的关系相当密切，这里介绍最引人注目的两种。
二氧化碳是煤炭、石油、天然气等化工燃料燃烧时的副产品，人类和动植物在新陈代谢过程中也呼出大量二氧化碳。大气中的二氧化碳，对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的，因而地表能受到太阳辐射而增温；另一方面，二氧化碳对从地表射向太空的长波辐射，特别是对红外辐射有强烈的吸收作用。二氧化碳这种使短波进入而阻止长波逸出的单向阀门作用，有些类似温室玻璃的作用，所以习惯上称为“温室效应”，更确切些则应称为“大气效应”。在全球变暖的气候研究中，这些具有温室效应的气体被统称为“温室气体”。
二氧化碳的温室效应使它在控制全球气候方面有举足轻重的作用。另一方面，它是绿色植物光合作用产生碳水化合物中碳的来源，从而提供了所有动植物生活的基础。
二氧化碳在大气中的平均含量约为万分之三（按体积算），但这个含量一直在变化着。自1850年以来，由于人类活动，大气中的二氧化碳含量从290ppm（ppm表示百万分之一）增至360ppm。其中有确切记录的是根据1957~1958国际地球物理年计划而建立的两个大气二氧化碳监测站的监测结果，一个站是夏威夷群岛的冒纳罗亚高山站，另一个是南极站。由这两个站的监测记录可以看出，大气中的二氧化碳含量在有规律地逐年增长，刚开始的增长率为0.7ppm/年，而70年代末期已达到1.4ppm/年，80年代末则达到极大值为1.8ppm/年。
对于二氧化碳含量的增长，一般都归因于工业化程度提高和使用化石燃料增加的结果。但现在也有证据表明，世界范围内由于人工采伐、农田扩大等原因使森林面积减少，从而使碳的贮存库减少，这也是大气中二氧化碳含量增加的一个重要因素。
对二氧化碳含量增长所带来的后果，人们也进行了种种模拟估算。当二氧化碳含量比现在增加一倍时，估算的结果是，使极冰融化，水位升高，从而使一些海拔较低的大陆被淹没，世界气候将变暖，导致干旱地区扩大，严重影响农业生产。由此而引起的气候问题已引起人们的普遍关注。
臭氧是一种无色而有特殊臭味的气体。在近地层中，汽车尾气、森林火灾、火山爆发、自然闪电、人工放电以及核爆炸等，均会产生臭氧。但大气中臭氧的主要来源还是太阳紫外线辐射的作用。
在高层大气中，氧分子经太阳紫外线辐射的作用而离解为氧原子，这种氧原子在第三种分子的介入下与氧分子碰撞而结合成臭氧分子。
由于太阳紫外辐射离地面越高处越强，大气密度离地面越高处越小，因此，就形成了20~25公里高度上的臭氧含量出现极大值，这就是臭氧层。一般臭氧层的界限可取为15~50公里高度。
臭氧在大气中的含量很少。形象些说，如果把单位面积上的大气柱变换到约8000米的高度，那么臭氧层则仅占3毫米厚。尽管臭氧层如此薄，但它的作用却不容忽视。
臭氧能够强烈吸收太阳紫外辐射，使得波长短于0.3微米的紫外辐射几乎不能到达地面。这种太阳紫外辐射对生物有很大的影响，它的数量过多，会危害人和动物的生命，妨碍植物生长，所以，如果大气中一旦失去了臭氧层，则一切生物都将被太阳紫外辐射所伤害。
如前所述，近年来超音速飞机的频繁飞行、农业肥料和工业氟利昂冷冻剂的大量使用都将使臭氧减少，从而破坏大气臭氧层，这种自毁家园的行为已受到广泛的重视。另一方面，一种气象战的想法也由此产生，即用人工方法使臭氧层暂时产生一个空隙，让太阳紫外辐射穿过空隙投射到敌方进行杀伤。
这种想法不幸被言中，20世纪80年代人们发现南极地区上空存在“臭氧洞”。在南极大陆上，自70年代中期起每年春季（9~10月前后）高空大气中的臭氧含量急剧减少，减少量甚至达臭氧正常含量的50%以上。从空间分布看，形成一个类似于低谷的大洞，“臭氧洞”由此而得名。人类不能自毁家园，所以世界各国行动起来，签署了《气候变化框架公约》，经过一系列努力和磋商，最终在1997年12月达成协议，通过了《京都议定书》，确定发达国家必须减排温室气体，到2010年要比1990年减少5.2%，这是人类保护地球环境的良好开端。
太阳系中的“绿洲”
地球不是很大很大吗？这是对于人类而言。但是，对于地球所在的太阳系，它只是一个小兄弟。而太阳系在广袤（mào）无垠的宇宙中也仅仅是一个小小的“家族”。
天文学家早就测量出太阳系家族各个主要成员的大小、质量及其本身的运动规律。
论大小，它虽然比水星、金星、冥王星、火星稍大，却又远不如木星、土星、天王星、海王星的规模。
论质量，它只有木星的三百一十八分之一，土星的九十五分之一，天王星和海王星的十几分之一。
在绕太阳运行的轨道上，地球既不象水星、金星离太阳那么近，也没有火星、木星、土星、海王星、天王星、冥王星离太阳那么遥远。
所以，不论从哪个方面来看，地球都是九颗行星中间的一颗中等水平的行星。
那么，地球在太阳系九颗行星中间有没有什么特殊的地方？
地球最大特点是，它是九大行星中唯一有生物的星球。在这个星球上有和煦的阳光、丰富的水和充足的空气，为生命的生存和发展提供了条件。在地球上的千千万万种生物中，人是最高等的生物。它能够利用自己的智慧，制造工具，从事各种生产活动。这样，地球上就出现了其他行星所没有的景象：沟渠纵横阡陌相连的原野、熙熙攘攘的城镇、马达轰鸣的工厂和矿山……因此，有人把地球叫做太阳系里的“绿洲”。
尽管一些科学家们断言，在茫茫宇宙之中，总该有存在着生命的星球，也许还有“外星人”。但是，到目前为止，他们还没有找到一颗象地球这样的星球。所以，我们还可以说，地球是迄今人类在宇宙中发现的唯一的一颗有人类生存的星球。
当然，人类得到这样的认识并不是很容易的。过去，曾经流传过不少关于外星人的传说。
拿我国来说，两千多年以前，就出现过关于“嫦娥奔月”的神话故事。月球是地球的卫星，距地球最近。每当圆月当空的时候，人们可以模模糊糊地看到月亮表面上的一些阴影，就猜测月亮上也会有人生活。现在知道，这些传说是毫无根据的。从登月的宇航员带回来的报告中，我们知道，月亮上不但没有人，就是最低等的生物也不能生存。那里没有水，没有空气，是一个完全死寂的世界。
在国外，流传得最广泛的是关于火星人的传说。自从人类发明望远镜、并用它来观测天体的时候起，人们就对火星产生了浓厚的兴趣。
在太阳系九颗行星中，火星与地球最相象。它比地球要小。同样以差不多二十四小时的时间自转一周。火星上也有“春、夏、秋、冬”之分，在望远镜里，人们可以观察到，随着季节的变化，火星表面的颜色也发生变化。
另外，人们还发现笼罩在火星四周的大气，火星两极堆满白皑皑的“积雪”，天空中飘动着朵朵“白云”。
一位天文学家发现，火星大地还分布着纵横交错的“河流”。他认为，这是说明有火星人存在的最重要的证据。这些河流大概是火星人自己开凿出来的“运河”。
在西方，有火星人存在的说法，影响十分广泛。小说家们竟然根据这些材料创作出不少生动有趣的科学幻想故事。其中有一个故事说，在某年、某月、某日，一群火星人突然闯入地球，竟轻而易举地把大英帝国给占领了。
现在，火星人假说已经被完全否定了。一九七六年八月，美国发射的“海盗号”探测器飞落到火星上，获得了十分丰富的科学资料。人们发现，火星上没有生物，更没有人。
火星外层大气不是象地球空气那样，由氮、氧等气体组成，而是一色的二氧化碳。火星两极的“积雪”不是由水冻结而成，而是低温时二氧化碳的结晶体。空中飘浮的“白云”，也是由固态二氧化碳形成的。
至于那些火星表面上的“运河”，原来是一些沟壑，根本不是什么火星人开凿出来的。
现在可以证明，在太阳系的行星中，只有地球有生命存在。在茫茫的宇宙中是否有外星人存在，目前还难于下结论，因为这些星球距离我们太远了，人类现在还没有探索的手段。
“活”的断层
一九○六年四月十八日凌晨五点十二分，在美国西部加利福尼亚州发生了一次美国历史上罕见的大地震。震级为八点三级，在三十七万平方公里的范围内都感觉到了这次地震。
这次地震的震中并不在圣弗兰西斯科市（即旧金山市），但是却使这个城市完全震毁。地震发生后，三百多人被倒塌的房屋砸死。接着又发生了无法扑灭的火灾，大火一连烧了三天三夜，把圣弗兰西斯科烧成一片瓦砾。
这就是闻名世界的圣弗兰西斯科大地震。
美国加利福尼亚州西海岸是世界上地震发生最频繁的地区之一。在最近一百多年的时间里，超过八级的特大地震就发生过两次。一些震级较小的地震几乎年年都有发生。
为什么加利福尼亚州西海岸是一个多地震的地区呢？
原来，这里有一条很长很长的地壳断裂带。它纵贯北美洲西部沿海，并且深入到太平洋中，全长足有一千六百多公里。科学家们管它叫圣安德烈斯断层。
什么是断层呢？地壳运动会使岩层发生断裂，断裂岩层沿着断裂面发生相对移动的现象就叫断层。断层一般是岩体沿断裂面上下错动。
圣安德烈斯断层有其突出的特点。它不象常见的断层那样上下错动，而是彼此平行滑动，也就是在水平方向上的前后错动。断层的东侧向南，西侧向北，滑动的速度也很可观。一九○六年，圣弗兰西斯科大地震时，一次就滑动了六米，在地面上产生一条三百多公里长的大裂缝。
圣安德烈斯断层引起科学家们极大兴趣。科学家们发现，这个断层一直处于不停地运动中。在多数情况下，断层的移动很慢。但移动的速度并不总是一样的，有时快一些，有时又突然慢下来。如果没有精确的测量仪器，人们用肉眼是很难发现断层移动的。科学家把这种断层移动叫“蠕动”。
在一九五六年，人们用肉眼看到了这种滑动现象。在那一年，一座凑巧建筑在圣安德烈斯断层上的葡萄酒厂的钢筋混凝土厂房，突然发现有一条很大的裂隙。经过调查，这个建筑物的裂缝，既不是地基基础不好，也不是建筑材料质量不好或施工问题造成的。它的断裂来源于地下那条不断滑动的断层。
圣安德烈斯断层上发生过许多奇怪现象。一家草坪木栅栏突然从中间断开，铁轨发生意外的弯曲，就是那些穿过断层的河流也因为断层的移动，河道不能顺直地流动，造成非常奇怪的拐弯。
科学家们用精密的测量仪器对断层两侧进行过反复测量，最后测出，圣安德烈斯断层平均每年彼此滑动距离为十毫米。“十毫米”，这是一个多么小的数字。但是，用地质学的观点看，这个数字是相当惊人的。圣安德烈斯断层至少已经存在一亿多年了。在这漫长的年代里，移动速度按每年十毫米算，加起来就是一个十分惊人的数字。
科学家们估计，这个断层已经相对移动了二百六十公里！
圣安德烈斯断层的活动给地震科学家研究地震成因提供了一个难得的天然实验室。地震科学家在这个断层附近布置了许多台仪器，昼夜不停地观察着断层的一举一动，把这些现象统统记录下来，进行详细地研究，探索地震的起因和规律。
科学家们认为，地壳的运动应该是地震发生的基本根源。
现在可以这样说，地球表面的地壳各个部分总是或多或少地运动着。它们有的彼此分离，有的彼此挤压，有的相互错动。这样，地壳间就产生了十分强大的压力。
科学家们推测，地球上某一地区在地震发生之前，那里的地壳正受到日益增加的强大压力。这种巨大的压力不断地积累着，增加着。地壳压力可以引起地壳的变形：轻度的倾斜或者翘起。断裂带是地壳的薄弱部分，当地壳所受的压力达到一定限度，足以超过地层之间断层摩擦力的时候，断层就会急剧活动，山崩地裂的地震就发生了。
会搬家的河流
河流还会搬家吗？河流搬家是怎么回事呢？
河流搬家，就是指河流改道。
在地球上有这么一些河流，它们经常改变自己河床的位置，今年在这里流，过不了几年又流到另外的地方去了，成了会搬家的河流。
在整个地球上，最会搬家的河流就数我国的黄河了。
现在，黄河是在山东北部流入渤海。可是，在历史上黄河入海的地方曾经发生过许多次大的变迁。最北，黄河曾经流到天津入渤海。最南，曾经占据今天的淮河河道，流入黄海。两个入海口南北之间的距离，大约有五六百公里。
清代有位大学者把我国有记载以来黄河搬家的情况做了一番详细的统计，得出的结果是：
两千多年以来，黄河决口、泛滥成灾有一千五百多次，平均每三年就要决口两次。其中决口造成的大范围改道有二十六次，平均每一百年就要改道一次。
黄河改道给黄河两岸人民带来无穷无尽的灾难。
河流的改道，除了自然原因之外，还有人为的破坏。就拿距离我们最近的一次黄河大改道来说，一九三八年以前，黄河下游基本上沿着今天的河道，在山东北部流入渤海。一九三八年，抗日战争爆发不久，国民党反动派为了掩护中央军撤退，竟不顾黄河下游两岸人民的死活，在河南郑州以东的花园口扒开黄河南大堤，使汹涌的黄河水向南流入河南、安徽、江苏，最后占据了淮河河道，东流进入黄海。从一九三八年到一九四六年，黄河就沿着这条新冲开的河道流了九年，使沿河四十多个县受灾，八九十万无辜人民死于洪水。
解放前，除了黄河以外，河流改道这种现象，在我国华北平原上也相当普遍。永定河、漳河、滹沱河等都是很会搬家的河流。
河流为什么会改道？河流搬家的奥秘在哪里呢？这要从河流是怎样“工作”说起。
为了说明问题方便，我们可以把一条河流分成上、下游两段。上游，一般山高谷深，河水在坡度很大的河床里奔流，对河床产生强大的冲刷力量，我们把它叫作“河流的侵蚀”。
侵蚀作用能够切开坚硬岩石，造成大量的泥沙。这些泥沙又被湍急的河水带向下游，这就是“河流的搬运”。
河流的下游，地势一般都比较平坦，水流也开始慢下来。结果是河水的侵蚀作用减弱了，同时，河水挟带的泥沙也渐渐沉积下来，堆在河床里，这就是“河流的堆积”。
世界上一切河流都在不停地做着上述三种“工作”，侵蚀和堆积工作性质相反，而连接这两种“工作”的桥梁就是搬运。侵蚀——搬运——堆积，三者相互连接，组成了河流全部“工作”的内容。
当然，在一条具体的河流上，上述三种作用常常是同时发生的。上游虽然以侵蚀为主，但也有轻微的堆积；下游以堆积为主，也有一定程度的侵蚀；就是到了入海口，河流的搬运作用也没有完全消失。只是那里的搬运作用已经很小，挟带的多是十分细小的物质罢了。
河流年复一年地“工作”着。结果，上游河谷不断被侵蚀而逐渐加宽、加深；下游的河床则因不断堆积而抬高。当下游河床抬高到高出河床两侧地面的时候，“水往低处流”，河水冲决河堤，另辟新的河道，河流就要搬家了。
河流改道是世界上一种常见的，也是很难避免的自然现象。只要河流在“工作”，河流就有可能发生改道。如果河流上游土质疏松，侵蚀和搬运作用特别强烈，河流下游堆积作用就会加强，河流改道的问题就比较严重。这一点，黄河就是一个突出例子。
黄河的中、上游流经土质疏松而颗粒细腻的黄土高原，地面上又很少有茂密的森林覆盖，土壤侵蚀十分强烈，洪水季节，一立方米的黄河水中含沙量竟达三百多公斤，就是说十公斤左右的河水中，有三公斤多的泥沙。平均每年黄河带向下游的泥沙总量达十六亿吨之多。河水中的泥沙这样多，到了下游，有一部分就堆积在河床里，河床必然急剧地升高，一遇洪水，黄河也只好搬家了。
为了防止黄河泛滥，我国人民在黄河下游两岸修筑成两条一千三百多公里长的大堤，每年都有成千上万的河防大军战斗在黄河大堤上。他们不断地加固黄河大堤，在堤上种植树木，把千里长堤建成了一道坚实牢固的“河上长城”。
但是，要想根治黄河，彻底解除黄河对下游两岸人民的洪水威胁，还要在黄河上、中游下功夫。也就是说，在黄土高原上大力植树种草，增加植物覆盖面积，减少流水的侵蚀作用和黄河的泥沙来源。现在，这项工作在黄土高原地区已经普遍地开展起来。
“万里长江第一弯”
在我国青藏高原的东侧，自北而南绵延着的几条大山，总称横断山脉。在这崇山峻岭中间，金沙江、怒江、澜沧江并排着向南方奔流而去。
如果稍加注意，你就会发现，金沙江与怒江、澜沧江不大一样。这条源远流长的大江虽然开始与怒江、澜沧江并排向南流去，可是到了云南省丽江的石鼓村，江水突然急转而北，差不多来了个一百八十度大转弯。这就是通常所说的“万里长江第一弯”。
石鼓以下，金沙江犹如一匹脱缰的野马，在一条仅仅几十米宽的深谷里呼啸奔腾，两岸的峭壁直上直下，从江底到山顶足有两三千米，成了世界上最壮丽的峡谷之一，被称为“虎跳峡”。
长江第一弯曾使许多到过这里的旅行家们感到莫名其妙。就是世世代代住在金沙江边的居民也弄不清这到底是怎么回事。
他们认为，也许是什么神灵在捣鬼吧。要不，金沙江流到我们村子怎么突然又拐到北边去了呢？于是，他们在村头面对金沙江的山脚下，雕成一面精制的石鼓，希望能用这面石鼓镇住眼前的洪流，保佑他们不受水灾。
科学家们对这类神话当然不感兴趣。他们注意长江第一弯的目的是，想透过这一奇怪的现象弄清金沙江的发展历史。
一种比较流行的说法是：在很早很早以前，金沙江与怒江、澜沧江一样，都是自北向南流去。后来，金沙江东面的古长江不断向西发展，最后在石鼓附近硬是切开金沙江与古长江的分水岭，使金沙江与长江连接起来。结果金沙江水全部流入长江，成为长江的上游河段。而原来的金沙江下游河道与长江分离，变成了一条不起眼的小河。
科学家们确实在石鼓以南找到一条没有水的宽阔谷地。这条谷地一直向南延伸，与一条从北向南流的河流——漾濞江很自然地连在一起。他们认为，这就是古金沙江的遗迹。
也有不少人不同意上述意见，他们认为，金沙江发生这种奇怪的拐弯与当地的地壳断裂方向有关。石鼓往下，金沙江是沿着一条很大的断层向北流的。
两种完全相反的解释争论了好多年，就是到今天仍然没有取得一致意见。
这里想着重介绍一下第一种意见所说的那种现象。古长江夺走金沙江河水这种现象，在地理学辞典里有一个专门名词，叫作“河流袭夺”。
河流袭夺这个名字起得很形象。不是吗，本来流得好好的河流，竟被一条本来毫不相干的外来河流拦腰斩断，把它的河水截夺了过去！河流袭夺是河流自身发展过程中很常见的现象。一条河流的向下侵蚀不断向源头发展，有时会切穿分水岭，与另一条河流相连。因为它向下侵蚀的作用强，河床低，另一条河流的水就会汇注到这条河里来。我们如果有兴趣的话，可以多看地图。凡是那些河流流向发生非常奇怪的拐弯，而在对着拐弯的一侧又有一条与原来河流流向一致的河流的地方，你都可以画个问号，问一个为什么。当然，最后确定这个地方是否发生过河流袭夺，还要到实地去做一番详细地调查，找出过得硬的证据来。
从一个简单的实验讲起
石灰岩是一种很普通的岩石，铺筑马路的基石，多是石灰岩的碎块，盖房用的石灰，也是用石灰岩烧制的。
普通是普通，可是石灰岩也有它自己的“个性”。我们不妨做一个小实验：在一块石灰岩上滴几滴盐酸（没有盐酸用浓醋也可以），我们可以看到，滴上盐酸的地方会咕嘟嘟地冒起泡来，象开了锅一样。
这是怎么回事呢？
原来，石灰岩的主要成分是碳酸钙，盐酸滴上去之后，就会使它起化学反应，变成氯化钙（如果滴的是醋，就是醋酸钙），并放出大量的二氧化碳气，所以看起来，就象盐酸在石灰岩上“沸腾”了。
自然界里存在着很多二氧化碳气，二氧化碳溶解在水中，就形成碳酸。碳酸和石灰岩同样会产生一系列化学反应。反应的结果生成可以在水中溶解的碳酸氢钙，被流水带走。于是，坚硬的石灰岩在水和二氧化碳联合进攻下就会被溶蚀。
含有二氧化碳的水溶蚀石灰岩的速度有多大呢？
有人在广西桂林地区进行过调查，结果是每年大约为零点三毫米。就是说每年石灰岩山石要被溶蚀掉大约有手指甲那么厚的一层。“每年只溶蚀这么一点点，对那些石灰岩大山能有多大作用呀！”你也许会这么想。
这你可想错啦！
大自然就是靠着这么一点点的溶蚀力量，不但雕塑成了象云南石林那样几十米高的石灰岩石峰石柱，而且还能“建造”起象桂林到阳朔一带那一座座几百米高的石灰岩峰林。有名的北京周口店猿人洞，桂林的七星岩、芦笛岩，江苏宜兴的善卷洞、张公洞、灵谷洞等石灰岩溶洞，也主要是靠溶蚀作用形成的。
在我国广西、贵州、云南的石灰岩地区，到处都可以见到这种溶蚀作用的痕迹。其中包括形态奇特的溶蚀谷地、小小的溶蚀盆地、深不可测的落水洞以及许多奔流在地下的暗河等。它们没有一样不是这种溶蚀作用造成的。
从前，在地理教科书里把这种溶蚀作用造成的地形叫“喀斯特”地形。这是因为，在欧洲的南斯拉夫亚得里亚海滨有一个叫“喀斯特”的高原，那里有很大一片石灰岩山地，形成不少典型的溶蚀地形。科学家们在这里做过详细的调查，并且把这类石灰岩地形通称为喀斯特地形。
后来，有人觉得喀斯特这个词总有些别扭，改称“岩溶”两个字。就是岩石被溶蚀的意思，这比起叫“喀斯特”来要明白精确多了。
你可能会问：这样缓慢的溶蚀速度怎么能把石灰岩溶蚀成石林、高峰和溶洞这种种岩溶地形呢？
当然，要溶蚀成这些岩溶地形确实都要花费很长很长的时间。这点，我们不必担心。地质历史本来就是非常漫长的。拿地球的一“岁”——一百万年来说，就足够了。这个算术题很简单：以每年零点三毫米乘一百万，得出的数就是三百米。
我们知道，云南路南石林，一般高度只有几十米，桂林的峰林只有一二百米，而一般溶洞的高度也只有几十米，当然都不在话下了。
是不是凡有石灰岩的地方就能形成岩溶地形呢？也不是。岩溶地形的形成，一方面要有大面积、大厚度、质地纯净的石灰岩地层，另一方面还要有湿热的气候条件。在这种条件下，地表水和地下水丰富，植物的枯枝落叶腐解迅速，土壤和水中的二氧化碳含量高，这都有利于溶蚀作用的进行。所以，气候越潮湿，越热，石灰岩被溶蚀的速度也越快，岩溶地形也就能发育到十分完善的程度。
了解到这一点，你们就会明白为什么岩溶地形在我国南方特别多，而北方比较少见的道理了。
当然，干旱少雨的北方也不是绝对找不到岩溶地形。象北京附近的周口店猿人洞、上方山云水洞等，都是岩溶地形，但它们并不是在今天的气候条件下形成的。它们形成的时候，距离现在最少有几十万年了，当时北京地区的气候比今天要炎热潮湿得多，大概和今天我国南方的气候没有多大差别，所以才形成了这些岩溶地形。
撒哈拉的过去和今天
撒哈拉沙漠横亘于非洲的北半部，面积达九百一十万平方公里，和我国领土面积相差不多，是地球上最大的沙漠。
撒哈拉沙漠的东半部，尼罗河自南而北，流经沙区，注入地中海，在河流两岸形成一条狭窄的绿带。而大沙漠的其余广大地区，除有零星分布的小片绿洲以外，都是起伏的沙山和偶尔突出在沙海之中的裸露的岩岛。
这里是一个终年炎热无雨，荒凉死寂的世界。没有树木，没有青草，没有牛羊，也没有任何野兽，当然更没有人烟。热带炎热的阳光常年炙烤着这片没有生命的土地，中午，沙丘表面温度超过七十度，鸡蛋埋在沙里，很快就会烤熟。
然而，这片大沙漠自古以来就是这个模样吗？不是的。现在我们已经知道，就在距今天几千年前，撒哈拉沙漠所在的地区还曾经是一片繁茂的草原。
那里有茂密的森林，有青葱的牧草，草原上各种各样的动物自由自在地游荡。居住在撒哈拉深处的古代居民，已经学会饲养家畜，种植各种农作物，在辽阔的撒哈拉土地上安居乐业地生活着。
他们没有文字，不可能用文字把他们的生活记录下来。
一百多年前，西方殖民主义者为了瓜分和掠夺非洲的宝贵资源，对撒哈拉沙漠进行过多次考察探险。考察队远离海洋，深入撒哈拉内部，并且成功地穿越撒哈拉沙漠。后来，他们把在沙漠内部看到的种种奇迹公布了出来。
考察队在沙漠内部的山崖上看到许多古代居民留下来的绘画。这些画在岩壁上的图画，不但分布地区广，数量多，而且具有很高的艺术价值。古代的撒哈拉居民以他们纯熟的技巧和高超的艺术天才，生动地给我们描绘出几千年前撒哈拉居民的社会情况和自然风貌。
古代撒哈拉居民画在岩壁上的画有好多种颜色：白色、赤红色、赭石色、绿色等。这是用当地生产的氧化铁、高岭土以及页岩画出来的。不仅色泽鲜艳，而且多年不褪色。他们就是用这些材料为我们留下一幅又一幅美丽的画面，成为研究撒哈拉历史的珍贵资料。
在一幅撒哈拉草原上的“百兽图”中，画有几十只不同种类的动物：有高个子的长颈鹿，有肥胖的水牛，有奔跑的羚羊和鸵鸟，还有身体笨拙的大象，……每个动物，不仅线条清晰，而且生动准确。
在撒哈拉沙漠中发现的描绘各种野生动物的壁画很多。它告诉我们，既然这里生活着这些动物，那么，这里的气候一定比较湿润，原野上一定生长着茂盛的植物，这与今天酷热和干旱的景象形成明显的对照。
描绘当地居民放牧牛羊的壁画也不少。在一幅壁画中，我们可以看到一些健壮的牧民，赶着成群的牛羊在草原上游牧。一只调皮的公牛硬是不听主人的指挥，在牛群中横冲直闯。一幅生动的熙熙攘攘的牧牛图呈现在我们眼前。
人们不禁要问，撒哈拉古代居民是什么时代的居民？他们是在什么时候离开了这里的？撒哈拉为什么会变成今天这种情况呢？
经过科学家们的长期研究，已经弄清楚，生活在撒哈拉的古代居民大约是在四千多年以前的古代非洲居民。最早的一幅画可能要上溯到八千多年以前。大约在四千多年前，由于撒哈拉地区大气环流形势发生了改变，南方的海上潮湿空气越来越难以吹进撒哈拉内部，撒哈拉地区的气候也就逐渐变得干旱起来。
随之而来的是，河流断流了，湖泊消失了，植物枯萎了，茂盛的草原渐渐变成了沙漠。撒哈拉古代居民只好赶着牛羊，离开了自己的家园，到新的地方安家。
最后，需要指出的是，类似撒哈拉这样由湿润的草原逐渐变成干旱沙漠的情况，在世界上并不是绝无仅有的特例。即使在最近几千年的历史时期，地球上的某些地方也曾发生过类似的情况。有的地方变干了，草原变成了沙漠；相反，有的地方变湿了，干旱沙漠又长出茂盛的青草。这种局部的气候变化是地球长期气候变迁的一段小小插曲。
地球的构造与变迁
地球的厚被——大气圈
地球的周围包围着一层厚厚的被子——大气，人类就居住在这层大气的底部。这看不见、摸不着的大气圈里，发生着种种有趣的自然现象，为人类的生存提供了可靠的保障。
大气的成分很复杂，除了氧气和氮气外，还有氢、二氧化碳、氦、氖、氩、氪、氙、臭氧等气体。氮和氧分别占了空气总容积的78.09%和20.95%，其他气体的总和还不到空气总容积的1%。大气层中还含有一定数量的水和各种尘埃杂质，是形成云、雨、雾、雪的重要物质。
大气圈里的空气虽然看不见，但质量大得惊人。据科学家估算，整个地球周围有5000多亿吨重的空气。住在地球上的人，如果没有人体内向外的压力，会被压得粉身碎骨。由于地球引力的作用，大气质量的十分之九都集中在近地面的16公里以内的大气层里。离地面越高，空气就越稀薄。
地球大气圈的厚度大约有二三千公里。由于各个不同高度上的大气特性不同，因此，气象学家往往把大气划分为几个层次。
距地球表面最近的一层叫对流层。在中纬度地区的平均厚度为10~12公里，在赤道地区的为16~18公里，两极地区的为7~10公里。对流层的主要特点是气温随高度升高而降低，离地面愈远温度愈低。对流层内空气具有强烈的垂直和水平对流运动，从而导致了水的三态变化，产生了一系列物理变化过程。风霜雨雪、云雾冰雹等变化多端的天气现象，都发生在对流层内。
从对流层往上到50公里的高空是平流层。这里空气稀薄，水气和尘埃很少，气流以水平运动为主，而且很平稳，所以很适宜于飞机飞行。从平流层再往上到85公里的高空是中间层。这一层的气温随高度升高而降低，最高处可到－90℃左右。中间层的顶部有少量水分，偶尔还能见到银白色的夜光云。
从85公里到500公里这一层，称为热层或暖层。它的特点是温度随高度升高而升高，在距地面400公里的高空，温度可达3000~4000℃。这一层里的氧原子和氮原子处于电离状态，所以又被称为电离层。来自地表某个地点的无线电波，必须经过电离层的反射，才能传到世界各地。
热层以上就是大气的外层了。它的下限约在800~1000公里，上限可伸展到3000公里。这里是地球大气与星际空间的过渡地带。因为这一层的空气非常稀薄，温度又高，一些高速运动的空气分子和原子拚命挣脱地球引力的速缚，逃逸到宇宙太空中去，所以，这一层又称为散逸层。
生命的摇篮——水圈
海洋面积占地球表面的71%，如果把海洋中所有的水均匀地铺盖在地球表面，地球表面就会形成一个厚度约2700米的水圈。所以有人说地球的名字是取错的，应该叫它“水球”。
不过，在四五十亿年前，当地球刚刚诞生的时候，它的表面几乎找不到一滴水，当然不会有任何生命。后来，地球渐渐冷却下来，弥漫在大气层中的水蒸气开始凝结成雨，不断地降到地球上，流向低洼的地方，日积月累，逐渐形成了原始的湖泊和海洋。地球上最早的生命物质，就是从原始海洋中萌发的。
地球水圈介于大气圈和岩石圈之间，它由海洋、湖泊、江河、沼泽、地下水及冰川等液态水和固态水组成。据科学家估算，地球表层的总水量约为14亿立方公里，其中海洋水占97.3%，以冰川为主的陆上水占2.7%，大气中的水，与前两者相比小得几乎可以忽略不计。
在太阳的照射下，地球水圈处于不间断的循环运动之中。海洋和陆地上的水受热蒸发形成水气升入空中，成为大气水；大气水在适宜的条件下又凝结为雨雪降到地面或海洋。地面上的水或汇入江河湖海，或渗入土壤和岩石缝隙成为地下水，或又直接蒸发进入大气，循环往复。在这循环运动中，大气是水分的重要的“运输工具”。由于地球上永不停息地进行着大规模的水循环，才使得地球表面沧桑巨变，万物生机盎然。
生命活动的领地——生物圈
在太阳系中，地球是唯一存在生命的星球。无论是冰天雪地的南极，还是赤日炎炎的热带；无论是干旱燥热的沙漠，还是碧波万顷的海洋；无论是地层深处，还是高空，到处都可以找到生命的踪迹。人们把地球上动物、植物和微生物所存在的活动的圈层，称为地球生物圈。
植物是生物圈中的重要成员。许多科学家认为，在地球形成的早期，大气中的主要成分是二氧化碳，氧气的含量极少。直到大量植物出现以后，由于植物的光合作用而产生大量的氧气，才使具有高度智慧的人类和大量动物得以生存。据统计，地球上的植物大约有50多万种。那些生长在一起的植物叫植被，如森林植被、草原植被、荒漠植被等。
生物圈中的动物分布极为广泛。据估计，地球上的动物约有150万种左右。根据不同的自然景观中动物类群的生态特征，可将它们分为森林动物、草原动物、荒漠动物、苔原动物和高山动物等。
地球上的生物都有很强的适应环境的生存能力，尤其是微生物，具有顽强的生命力和繁殖能力。地质勘探表明，在地下几百米甚至一公里的深处，都有细菌存在。有些鱼类和低等浮游生物可在十几公里以下的深海中生活。
生命的过程就是生物不断地把太阳能转化成化学能的过程。煤和石油都是由于生物死亡后堆积演化而成的；岩石的风化，土壤的形成，都离不开生物的积极参与。
地球生物圈经历了十几亿年的繁衍发展，才形成为今天一切生物得以生存的环境。在这个漫长的发展演化过程中，地球的大气圈、水圈及地壳表面都积极参与其中。因此，生物圈的形成，是大气圈、水圈和地壳间相互接触、相互渗透、相互影响的结果。
地球的外衣——地壳
地球是由外部圈层和内部圈层两大部分构成的。外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈；内部圈层包括地壳、地幔和地核三部分。地壳是内部圈层的最外层，由风化的土层和坚硬的岩石组成，所以地壳也可称为岩石圈。地壳只占地球体积的0.5%。如果把地幔、地核比作蛋清和蛋黄，那地壳就像蛋壳。
地壳的厚度在地球各地是不同的。有的地方较厚，如我国青藏高原厚度可达60~80公里；有的地方较薄，如大西洋海盆厚度仅有5~6公里，太平洋海盆厚约8公里。海陆地壳的平均厚度约为33公里，仅占地球半径的二百分之一。
地壳虽然很薄，但它上下层的物质结构并不相同。地壳的上部主要由密度较小、比重较轻的花岗岩组成。它的主要成分是硅、铝元素，因此，这一层又称为“硅铝层”。地壳的下部主要由密度较大、比重较重的玄武岩组成。它的主要成分是镁、铁、硅元素，所以这一层又称“硅镁层”。在大洋底部，由于地壳已经很薄，一般只有硅铝层而没有硅美层。此外，在地壳的最上层，还有一些厚度不大的沉积岩、沉积变质岩和风化土，它们构成地壳的表皮。
地壳并不是静止不动和永久不变的。在漫长的地球历史中，沧海桑田的巨变时有发生。大陆漂移、板块运动、火山爆发、地震等等都是地壳运动的表现形式。地壳还受到大气圈、水圈和生物圈的影响和侵蚀，形成各种不同形态和特征的地壳表面。其中土壤与人类的活动关系最为密切。
在地壳中，蕴藏着极为丰富的矿床资源。现在已探明的矿物就有2000多种，其中金、银、铜、铁、锡、钨、锰、铅、锌、汞、煤、石油等，都是人类物质文明不可缺少的资源。
地球的中间层——地幔
地幔介于地壳和地核之间，深度一般从地面以下33公里到2900公里，约占地球总体积的83.3%。因为它在地壳和地核的中间，所以又称“中间层”。
地幔可分为上下两层。上地幔由硅、氧、铁、镁等元素组成，其中铁镁含量比地壳的铁镁含量多，因此这层又称为地幔硅镁层。一般认为，这里的物质处于局部熔融状态，它像一条传送带，带动着地壳缓慢地移动，并促使地球下层的物质与上层物质进行交换。这里也是岩浆的发源地，广泛分布于地壳的玄武岩就是从这一层喷发出来的。下地幔除硅酸盐岩石外，金属氧化物与硫化物显著增加，它的物质比重比上地幔物质比重要大，呈固体状态。
据推算，地幔层的温度高达1000~2000℃，内部压力达9000~38.2万个大气压，物质密度达3.3~4.6克/厘米3。在这种高温、高压和高密度的环境条件下，物质处于一种塑性的固体状态。它好像沥青一样，在短时间内具有固体的性质，如果放久了就会变形，具有可塑性。在地幔的上层，由于压力较小，物质呈半熔融状态，被称为“软流层”。坚硬的地壳，就浮在这个软流层上。一旦在地壳的浅薄地段发生裂缝，灼热的岩浆就会沿着裂缝喷出地面，引起火山爆发。
地幔层是一个广阔的地下世界，人们至今知道得还很少，有待我们去探索。
地球的核心——地核
地核是地球的核心。从下地幔的底部一直延伸到地球核心部位，距离约为3 473公里。据科学观测分析，地核分为外地核、过渡层和内地核三个层次。外地核的厚度为1742公里，平均密度约10.5克/厘米3，物质呈液态。过渡层的厚度只有515公里，物质处于由液态向固态过渡状态。内地核厚度1216公里，平均密度增至12.9克/厘米3，主要成分是以铁、镍为主的重金属，所以又称铁镍核。21
地核的总质量为1.88×10吨，占整个地球质量的31.5%，体积占整个地球的16.2%。地核的体积比太阳系中的火星还要大。由于地核处于地球的最深部位，受到的压力比地壳和地幔部分要大得多。在外地核部分，压力已达到136万个大气压，到了核心部分便增加到360万个大气压了。这样大的压力，我们在地球表面是很难想象的。科学家作过一次试验，在每平方厘米承受1770吨压力的情况下，最坚硬的金刚石会变得像黄油那样柔软。
地核内部不仅压力大，而且温度也很高，估计可高达2000~5000℃，物质的密度平均在10~16克/厘米3之间。在这种高温、高压和高密度的情况下，我们平常所说的“固态”或“液态”概念，已经不适用了。因为地核内的物质既具有钢铁那样的“钢性”，又具有像白蜡、沥青那样的“柔性”（可塑性）。这种物质不仅比钢铁还坚硬十几倍，而且还能慢慢变形而不会断裂。
地核内部这些特殊情况，即使在实验室里也很难模拟，所以人们对它了解得还很少。但有一点科学家是深信不疑的：地球内部是一个极不平静的世界，地球内部的各种物质始终处于不停息的运动之中。有的科学家认为，地球内部各层次的物质不仅有水平方向的局部流动，而且还有上下之间的对流运动，只不过这种对流的速度很小，每年仅移动一厘米左右。有的科学还推测，地核内部的物质可能受到太阳和月亮的引力而发生有节奏的震动。
地球的骨架——岩石
岩石是地壳的基本物质。雄伟的泰山，险峻的华山，奇秀的黄山，神秘的庐山，都是由岩石组成的山地。
组成岩石的化学元素基本上有8种，称为八大元素——氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾和镁。岩石的种类繁多，形态、结构、颜色各异，但就其成因来说，可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
岩浆岩又叫火成岩，是组成地壳的基本岩石，它是由岩浆活动形成的。岩浆活动有两种，一种是岩浆从火山口喷出地表，然后冷却凝固变成岩石，这样形成的岩石叫喷出岩。大陆地壳中最常见的喷出岩就是玄武岩。“玄武”是中国古代神话里一位身穿黑袍站在龟蛇背上的神，因玄武岩的颜色也是黑黝黝的，所以地质学家给它起了这个古怪的名称。另一种是岩浆从地球深处沿地壳裂缝处缓缓浸入而不猛烈喷出地表，然后在周围岩石的冷却挤压之下固结成岩石，这样形成的岩石叫侵入岩。地壳中最常见的侵入岩就是花岗岩。花岗岩的颜色非常美丽，呈粉红色，其中还均匀地散布着黑色的云母晶体。它不透水，能保持水分，而且还含有丰富的钾、钠等矿物，因此由花岗岩风化而成的土壤特别肥沃。我国风景秀丽的黄山、华山和衡山，都是由花岗岩组成的。
沉积岩是地壳最上部的岩石，它是由亿万年前的岩石和矿物经水、风或冰川的搬运、冲刷堆积而成的。常见的砂岩、页岩和石灰岩都是沉积岩。煤和石油是一种特殊的沉积岩。层层叠叠的结构，是沉积岩最显著的特征。地壳中的沉积岩分布很广，但在印度和非洲大陆却很少。
岩浆岩和沉积岩在受到高温、高压或外部各种化学溶液的作用时，其内部结构要重新组合，矿物也会发生重结晶现象，这样便形成了变质岩。地壳中变质岩的分布很广，而且具有很大的实用价值，许多矿床，如铁、金、石墨、石棉、滑石等都和它有密切关系。
岩石也是一种自然资源，现在多用于建筑业，有待我们去开发利用。
天然的地质史书——地层
地球的年龄大约有46亿岁了。地质学家发现，铺盖在原始地壳上的层层叠叠的岩层，是一部地球几十亿年演变发展留下的“石头大书”，地质学上叫做地层。
翻开这本硕大无比的大书，地质学家找到了许多隐埋其中的特别文字和图画——化石。在大书的前几页上，是人类祖先古猿的化石；再翻下去，又发现了许多爬行类动物和两栖类动物及鱼类的化石；最后几页，找到了一些藻类和原始细菌的残骸。
地层包括各个不同地质年代所形成的沉积岩、变质岩和岩浆岩。地层形成的历史有先有后，一般说来，先形成的地层在下，后形成的地层在上，越靠近地层上部的岩层形成的年代越短。在地层的形成过程中，生物也不停地从低级阶段向高级阶段进化发展。当某一时期的生物死亡后，就被掩埋在土壤之中，经过地质历史的变迁，它们以化石的形式保留在原来的地层中。于是，不同时期的地层便有不同的化石相对应，这样，地质学家就可根据化石的种类、形态来判断地层的新老关系，区分出各种不同地质年代的地层结构。比方说，在今天的大海里生存着许多海生动物，每种海生动物对生活环境（如温度、光照、水深等）都有不同的要求。如果我们今天在远离海洋的太行山某一地层中发现了与现代类同的海生动物的化石及海洋沉积物，那么可以肯定，在那久远的过去，这里必然是一片汪洋大海，并可由此推断出当时海洋的一些大致情况。事实也正是如此，我国北宋时代的著名科学家沈括，在他所著的《梦溪笔谈》一书中，记述了他当年考察太行山和浙江雁荡山时，都在山地的崖壁间发现了许多卵石和螺蚌壳化石，从而证明这些地方古时候曾被大海所淹没。
地层从最古老的地质年代开始，层层叠叠地到达地表。不论在陆地还是水中，地层中的堆积物的性质和组织结构都不尽相同，它代表着不同地质年代的自然地理状态。因此，地层是记录地球发展状况的历史书。地质学家通过地质年代表把它记录下来。这个地质年代表，由国际地质学会于1881年正式通过，以后又经过不断修订补充，一直沿用到现在。据科学家用放射性同位素测定，世界上最古老的地层已有40~45亿年历史。
特殊的地层文字——化石
厚厚的地层好比一本硕大无比的“石头大书”，夹藏在不同地层里的化石就像一种特殊的文字，记录着它生存活动的历史和地层的年龄。化石是划分地质年代的重要依据，也是人类开启地球迷宫的一把“钥匙”。
在有些五光十色的大理石上，镶嵌着许多美丽精致的花纹图案，有的像水中的波浪，有的像树木的年轮。这些花纹图案就是一种原始植物形成的化石，是七八亿年前一种水生藻类的遗体。这种由生物遗体形成的化石叫做遗体化石。它包括动物的骨胳、牙齿、贝壳及植物的茎干、花叶、种子等。
除了生物遗体化石外，还有遗物化石和遗迹化石，如动物的粪便、蛋，古人使用过的工具，以及动物行走时留下的痕迹等。
1963年，在我国新疆地区首次发现了一种叫准噶尔翼龙的大型爬行动物化石，距今已有一亿多年的历史。这种个体巨大的翼龙与恐龙一样，属于已绝迹的古代爬行类动物。不过，翼龙有两支长达2米左右的前肢，展开时能够飞翔。它的眼睛又圆又大，视力非常敏锐，当它展翅在广阔的内海和湖南上飞翔盘旋时，能敏捷地捕食鱼类和其他动物。准噶尔翼龙化石的发现，证明了在一亿多年前，我国新疆的戈壁荒滩地区，原来曾是植物繁茂、碧波荡漾的湖区。
1964年，我国登山队员在8000多米的西藏希夏邦马峰上，发掘到一种巨大的海生动物鱼龙的化石，距今已有2亿多年历史。鱼龙是一种生活在大洋中的巨型动物，体长10多米，凶猛而善游。这一发现，再次有力地证明了在2亿多年前的中生代时，整个喜马拉雅山区都是一片苍茫辽阔的大海。
地球的血液——岩浆
岩浆是地壳深处一种高温、成分复杂的硅酸盐熔融体。这种熔融体的物理性质很特别，它既像坚硬的固体，又像柔软的液体。它如同烧红了的玻璃那样，既可流动弯曲，却又十分坚硬致密。因此，在希腊文中，岩浆的原意是指可以揉搓的“面团”。在这种“面团”里，包含着种类众多的金属、非金属以及其他气体成分等。地球上所有的化学元素，在岩浆里几乎都能找到。
这种高温熔融状态的岩浆，主要集中在离地表几百公里以下的上地幔层内活动。它原是一种活力很强的物质，只是由于受到沉重的上覆岩层的压力，才使它处于一种强烈的压缩状态之中，不能像液体那样自由自在地流动。尽管如此，由于地壳内部压力的差异，岩浆仍像人体内的血液那样，在地球内部上下流动着，只是它的流动速度非常缓慢而已。一旦地壳出现裂缝，岩浆会沿着外压力较弱的裂缝和地层浅薄处猛烈地喷发出来，这就是火山喷发。
溢出地表的岩浆，就像刚刚出炉的钢水，火红而炽热。据测定，岩浆的温度一般在900~1200℃之间，最高可达1300℃。它流经之处便是一片火海。冷却凝固后就形成各种火山熔岩，如玄武岩、安山岩、流纹岩等。另一种形式是猛烈爆发，形成火山碎屑岩。有时岩浆未能冲出地表，就会在地壳的不同深度冷却凝固，形成各种侵入岩，如花岗岩、橄榄岩、闪长岩等。
那些原来熔化并分散在岩浆岩的矿物质，随着岩浆的冷凝而按次序逐步结晶分离，重的沉到底部，轻的浮在上面，较活泼的含矿汁挥发成分还可穿进外围岩石的缝隙中形成矿脉。
不同种类的侵入岩，往往控制着特定的内生矿床。如镍矿、铬矿、铂族元素矿、钒钛磁铁矿等只有超基性岩中才有；钨、锡、钼、铋矿和水晶、金绿宝石等要到花岗岩体及其近旁去找。玛瑙和有些铁矿、金银矿以及好多非金属矿，往往产生在火山岩里。
地球的皱纹——褶皱
人脸上的皱纹是饱经风霜的见证，地球上的褶皱是地球经历亿万年动荡留下的痕迹。大家知道，一块坚硬的钢板，只要施加足够大的外力，也会弯曲甚至断裂。所以，即使由坚硬岩层组成的地壳，在一定条件下，也会发生扭曲褶皱。
坚硬的岩层具有弹性，当它受到地壳运动的强烈挤压、拉张的扭曲时，会把内力慢慢地在岩层里聚集起来，就像我们拉张弹弓一样。年长日久，这个力越聚越大，最后终于超过了岩层本身的强度，使得岩层承受不了而发生变曲甚至断裂。地质学上把这种岩层由于受到水平方向力的挤压而发生波状弯曲但未失去连续性和完整性的现象称为摺皱。
褶皱有多种形式，最基本的是向斜和背斜两种。
向斜褶皱是指岩层“大波纹”中向下弯曲的部分。向斜中间部分的岩层时代较新，两侧愈变愈老。背斜褶皱是指岩层“大波纹”中间上隆起的部分。背斜中间部分的岩层时代较老，两侧愈变愈新。在一般情况下，背斜形成山峰，向斜形成谷地。但有时往往相反。因为褶皱形成后，如果地壳再次经历强烈的动荡，那么这些褶皱会再次受到挤压甚至倒置，或者向斜被抬升、背斜被降低，因此出现了十分复杂的地质情况。凡是向斜成山、背斜成谷现象，称为“地形倒置”，或“负地形”。世界上有许多著名的山脉都是由地壳褶皱运动形成的。从欧洲的阿尔卑斯山到亚洲的喜马拉雅山一带，是世界上最长的一条东西向褶皱带，其中包括高加索山脉、兴都库什山脉等。
褶皱构造常常与大型油田联系在一起。有时，大的背斜能形成穹窿状构造，就像把地壳“挤”出一座圆形仓库，它的内部成了良好的“储油罐”。世界上许多油田开采者都在抽取这种“油罐”中的石油，我国的大庆油田就是其中之一。
地壳的变迁
整个地球的历史，可以说是地壳运动的演变史。造山运动是地壳运动的主要表现之一。“世界屋脊”喜马拉雅山脉，连同世界第一高峰——珠穆朗玛峰（海拔8848.13米），曾经就是汪洋大海。为什么大海会变成高山？科学家已经为我们找到了比较满意的答案。
1960年5月，中国登山队第一次从北坡登上了珠穆朗玛峰，并在珠峰的沉积层中发现了大批古生物化石，其中有代表海洋环境下生长的菊石类、鱼龙等化石。这些化石是一亿年前的中生代形成的。1975年，中国登山队再次在顶峰附近的岩层中发现了四五亿年前的古生代奥陶纪的海生动物化石，如三叶虫、海百合、腕足类等。这就清楚地证明：喜马拉雅山地区在很早很早以前是一片汪洋。
是什么力量使茫茫古海会变成巍峨高山？科学家提出一种假设，认为地球上的岩石层并不是一个大整块，而是分成好些大块，地质学家称它为“板块”。这些板块就像悬浮在地幔软流层上的“木筏”，是会漂移的。按照这种学说，亚洲大陆是一个大板块，南亚次大陆又是另一个大板块。在离现在大约3000万年以前，由于南面印度洋下面软流层的活动，引起了洋底扩张，使南亚次大陆板块逐渐向北移动，最后与亚洲大陆板块相撞。恰恰在这两大板块之间的喜马拉雅古海受到两面夹击，猛然被挤，就这样被抬升起来，沧海变成了高山。在地质历史上，地壳的这次异常强烈的造山运动，就叫喜马拉雅运动。有趣的是，雄伟挺拔的喜马拉雅山至今仍在缓缓上升呢！
地壳的这种巨大海陆变迁，不仅仅局限于喜马拉雅山一带，在欧洲的阿尔卑斯山地区以及许多其他地方，都可找到这种历史巨变的痕迹。例如，发生在中生代的两次大的地壳运动——印支运动和燕山运动，就对我国大陆和亚洲东部地壳发生巨大影响。在两次地壳运动后，我国四川、云南以东原来被汪洋大海所淹没的地区，全部从海底隆起成为大陆，从此结束了我国南海北陆的局面，使南北陆地连成一片。强烈的燕山运动使我国的昆仑山、天山、祁连山、大兴安岭及太行山等山脉相继崛起；辽阔的华北平原、松辽平原、江汉平原等也相继形成了。
地壳运动除大型造山运动外，还有地震、火山爆发等等，它们都是地壳运动的表现形式。
三次大冰期
大冰期是指在地球历史上发生的全球范围的气温剧烈下降、冰川大面积覆盖大陆，地球处于非常寒冷的时期。
在地球的历史上，曾发生过距今较近的三次大冰期，即震旦纪大冰期、石炭－二叠纪大冰期和第四纪大冰期。
震旦纪大冰期约出现在距今7~9.5亿年以前，当时地球上的许多地方都覆盖着厚厚的冰层，最厚的冰层达几百米甚至上千米。从西伯利亚到我国北方和长江中下游，从西北欧到非洲，从北美到澳大利亚南部，几乎到处都是白茫茫的雪原和林立的冰山。
石炭－二叠纪大冰期约出现在距今2亿多年以前。这次大冰期主要影响南半球的澳大利亚、南美洲和非洲等地。现在的南美和非洲的一些地方，还可看到当年冰川活动留下的痕迹。
第四纪大冰期是距今最近的一次大冰期，约出现在200万年前。这次冰期的情况比较复杂，除了冰期持续时间长外，在大冰期中还出现了温度相对较高的温暖期，称为间冰期。据地质学家研究，在整个第四纪中曾出现过四次寒冷的冰河期和三次温暖的间冰期。在寒冷的冰河期中，即使在赤道非洲的许多高山上，都有规模很大的冰川活动。当时我国的长江流域和西南地区山地也有冰川活动。当冰河期结束后，间冰期开始了，这时整个地球气温回升，冰雪慢慢消融，巨大的冰川逐渐向北撤退，中低纬度的植物重新泛起新绿，树林中的各种动物也开始活跃起来了。
冰川是冰期的产物。冰川有两种形式，一种叫做大陆冰川，另一种叫做山岳冰川。我们现代所能看到的大陆冰川有南极冰川和格陵兰冰川，而我们能看到的山岳冰川却很少。现在，地球中高纬度的高山地区仍发育着第四纪冰川。冰川以它巨大的能量塑造了独特的冰川地貌景观。山岳冰川地貌有角峰、刃脊、冰斗等类型。
大陆在漂移
1912年的一天，德国气象学家魏格纳因病躺在床上。当他把目光移到墙上那张已看过千百遍的世界地图上时，突然产生了一个新奇的想法：为什么地图上南美洲巴西亚马孙河口突出的一块大陆，同非洲喀麦隆海岸凹陷进去的部分，形状竟会如此相似？为什么沿北美洲的东海岸到特立尼达和多巴哥的凹形地带，与欧洲西海岸到非洲西海岸的凸形大陆，竟会如此吻合呢？难道这几块大陆原来曾连在一起，后来才分离开来的吗？
魏格纳被这个奇妙的想法激动得没有睡好觉。他把地图上所有的陆块都进行了比较研究，结果发现它们的海岸线都能较好地吻合在一起。后来，他还进一步从地质构造和古气候、古生物学方面，对大西洋两岸大陆的地层、岩石、构造进行论证，发现它们有许多相似之处。此外，南美洲、非洲、印度半岛和澳大利亚等地，在古生代和中生代初期，古生物及古气候的分布情况也十分相似，但在中生代以后则又有明显区别。这说明几块大陆曾连在一起，后来才逐渐分开。因此，魏格纳大胆地提出了轰动世界科学的著名学说——大陆漂移假说。他认为：在太古时代，地球上所有的陆地都是连在一起的，后来由于受到自东向西的潮汐摩擦力和从两极向赤道方向的离心力，导致大陆分裂并产生漂移。美洲大陆漂得最快，亚洲、大洋洲大陆漂得最慢，成了今天的陆地块概貌。
这一学说曾在学术界引起了巨大反响，盛极一时。虽则在本世纪30年代以后，由于魏格纳本人逝世和没有更多的事实所证实，这一学说一度被淡忘。但到50年代后，一系列新的科学观测资料为大陆漂移学说提供了证据。例如，古地磁学的研究证明，磁极在地球历史中变化是很大的，如用大陆固定论就无法解释这种变化，而用大陆漂移说来解释就容易多了。新的科学观测资料还证实，大陆现在仍然在移动之中。近几十年来，欧洲和美洲大陆每年以1~5厘米的速度在相互靠拢。法国的科西嘉岛，在最近80年间曾向东移动了8~10米。
海底在扩张
波涛汹涌的大海，已有几十亿年历史了。可是，科学家惊奇发现，海底岩石的年龄却很轻，一般不超过亿年，而陆地上最古老的岩石年龄已有40多亿年历史了。这到底是怎么回事呢？
本世纪60年代，两位英国海洋地质学家瓦因和马修斯提出了“海底扩张”的假说。他们认为，在地壳以下的地幔层，有一个几百公里厚的软流层，这里的物质处于不断的对流运动中，对流速度每年约为一厘米到几厘米。在对流运动中，较重的物质逐渐向地核中心集中，较轻的物质缓慢地向上升。当上升的物质运动到地壳岩层的底部时，因受岩层阻挡而发生分流现象；即高温高压的软流层物质沿岩层底部向四周扩散流动。这种流动的作用力很大，能渐渐地把岩层拉裂开来。在被拉裂的部位，岩浆便沿着裂缝涌出地壳表面，冷却后就形成了岩墙，原有的海底被推向两侧。随着岩浆的不断涌出，岩墙也随之不断增高，新的海底不断向两侧扩大延伸。于是，在大洋底部形成一条条蜿蜒起伏、雄伟壮观的新生海底山脉，地质学上称为“洋中脊”或“海岭”。在太平洋、大西洋和印度洋洋底，都可看到这种海岭。
当海岭和新的海底平原形成后，还是继续活动。事实上，地幔中的软流层起着“传送带”的作用，它把一条条新海岭从地壳岩层中推送出来，同时又把它们慢慢地从大洋海沟中推落下去，重新熔化到地幔中去。据测定，海底扩张的速度是很缓慢的，在太平洋洋底，海岭两侧的地壳处外扩张的速度是每年6厘米左右，在大西洋是每年2厘米左右。大洋底部的地壳面貌大约需要经过两三亿年的变迁，才会发生一次更新式的巨大变化。
板块在运动
坚硬的地壳并不是“铁板一块”，位于地表以下70~100公里厚的岩石层也不像蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层，原来都是由一块块大板块构成的。在这些大板块之间不是大洋中脊的裂口，就是几千米深的海沟或者是巨大的断层。
1968年，法国地质学家勒皮顺把地球的岩石层划分为六个大板块，即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极洲板块。其中，除了太平洋板块全部浸没在海洋底部外，其他五个板块上，既有大陆也有海洋。随着研究的深入，有人在这些大板块中又分出一些较小的板块，例如，把美洲板块分为北美洲板块和南美洲板块；从太平洋板块中分出东太平洋板块；从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块等等。所有这些板块，都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。
随着软流层的运动，各个板块也会发生相应的水平运动。据地质学家估计，大板块每年可以移动1~6厘米距离。这个速度虽然很小，但经过亿万年后，地球的海陆面貌就会发生巨大的变化：当两个板块逐渐分离时，在分离处即可出现新的凹地和海洋；大西洋和东非大裂谷就是在两块大板块发生分离时形成的。当两个大板块相互靠拢并发生碰撞时，就会在碰撞合拢的地方挤压出高大险峻的山脉。位于我国西南边疆的喜马拉雅山，就是三千多万年前由南面的印度板块和北面的亚欧板块发生碰撞挤压而形成的。有时还会出现另一种情况；当两个坚硬的板块发生碰撞时，接触部分的岩层还没来得及发生弯曲变形，其中有一个板块已经深深地插入另一个板块的底部。由于碰撞的力量很大，插入部位很深，以至把原来板块上的老岩层一直带到高温地幔中，最后被熔化了。而在板块向地壳深处插入的部位，即形成了很深的海沟。西太平洋海底的一些大海沟就是这样形成的。
板块构造学说诞生后，已成功地解释了一些大地构造现象。同时，仍存在一些尚不能圆满解释的问题，有些推论也未得到最后的证实。但这些都不会影响这一学说的发展，相反会对它起推进作用。
地球的脾气
太阳活动影响地震
在日地关系研究中，地震与太阳活动的关系也是天文学应用研究的热点之一。国内外的地学和天文工作者在这方面开展了大量的研究。我国的统计研究表明，全国地震频率与太阳黑子11年的活动周期有关，我国南北地震带强震高潮与低潮的组成周期为22年。我国科学家还发现，某些地区地震震中纬度迁移有较显著的准22年周期，并给出了天山地带的强震迁移公式，对地震预报有指导意义。
统计发现，地震常与地磁暴相伴，可能磁暴在壳中产生力的作用从而影响了地震。
地壳运动的“马达”
山脉的形成显然是地壳运动的结果。早在一个多世纪以前，就有人设想地球是从一个炽热的熔融的火球慢慢冷却以后形成的。在冷却过程中，地球体积逐渐收缩，于是地球的外壳就发生了褶皱和断裂，如同苹果的表面凸凹不平一样。冷却了的地球表面同样也是高低起伏的，这样就为陆地、海洋、山脉、盆地、河流等各种不同地形的形成奠定了基础，创造了雏形。这就是所谓收缩说。但是，本世纪初放射性元素的发现证实，放射性元素是地球内部的主要热源，它持续不断地放出热量，地球并不是像人们所想象的那样处在逐渐冷却之中，于是人们便开始对主张地球因冷却而收缩的收缩说产生了怀疑。同时，大量的资料表明，地球上巨大的山脉并不是因地球的冷却收缩而形成的。因此，一度流行的收缩说被否定了。
1912年，德国科学家魏格纳提出了大陆漂移的设想。他认为：全球在两亿年以前只有一块连在一起的庞大的陆地，中生代（从距今2.3亿年到7000万年以前）时才开始分裂、漂移，逐渐形成现在的位置。他找到了许多证据，证明漂移现象的存在，例如大洋两岸海岸线的轮廓，尤其是大西洋两岸的海岸线十分吻合，而大洋两岸的地质构造和生物群落等也具有相似性和连续性。1965年，布拉德等人把大西洋两岸的美洲大陆和欧非大陆像玩七巧板一样地拼合起来，令人惊奇地发现它们的吻合真可以说是“天衣无缝”。
但是，是什么力量推动大陆东漂西移的呢？当时包括魏格纳本人在内的一些科学家都认为大陆有离开两极地带而向赤道靠拢的倾向，正是这种力量——所谓离极力把大陆推动漂移。然而，根据计算结果，这种力量太小了，不可能推动大陆漂移。于是又有人提出是由于潮汐牵引的力量，但实际上，这种力量也仍然是太小了，它更不足以引起大陆的漂移。那么，究竟是什么力量推动它们的呢？这个问题不能解决，对于大陆漂移说来讲是个致命的打击。因此，不久以后的30年代，大陆漂移说自然就渐渐销声匿迹了。
大家知道，地球的表面有三分之二以上被海洋所覆盖，然而，在传统的概念中，大洋的洋底是一个没有地势起伏的平坦的盆地。可是，事实上，正如前面所谈过的，海底不仅有延伸几千公里的绵延起伏的山脉，而且还有高达3000~4000米以上的海底火山。
世界著名的海底山脉——大西洋中脊，从深达5000米的海底升起，高度可达3000米以上，宽度超过2000公里。它从北冰洋开始，往南经过大西洋中部，绕过非洲南部的好望角进入印度洋。在印度洋中部，洋中脊分叉，它的东支通过南极海伸展到南太平洋，在这里和东太平洋洋隆相接，形成环绕全球的洋中脊系统，其总长度竟达70000公里以上。大西洋中脊的面积几乎占了大西洋的三分之一，其规模之大远远地超过了陆地上的喜马拉雅山脉或阿尔卑斯山脉。
大西洋中脊有一个中心带，其宽度约为200公里，它具有高低不平的多山地形特征。在洋中脊的顶（轴）部，有一条南北向的宽约15公里的中央裂谷，有人把这个中央裂谷形象地叫做地壳的裂缝，它的确很像一条被撕开的裂缝。
海域热流测量结果表明，在各大洋的洋中脊的顶部，热流值比正常值高出7~8倍。为什么洋中脊顶部下面具有这么异常的温度呢？这是由于地幔对流的关系。由于地幔物质温度高，而洋中脊的顶部似乎是地热的排泄口，因此在洋中脊的中心地带，普遍具有高热流。距洋中脊越近，热流值越高；距洋中脊越远，热流值越低。在大西洋中脊如此，在东太平洋洋隆如此，在印度洋中脊也如此。这里，火山活动强烈，熔岩涌溢，同时这里也是海洋地震震源的集中地。
地幔对流的过程是很缓慢的，上升对流的时间可达几千万年甚至几亿年。地幔为什么会发生对流呢？格里格斯认为，这是由于岩石的传导性不良，放射性元素衰变产生的热量在地球内部聚集起来，使得地幔下层物质受热膨胀，密度减小变轻，从而引起它的上升，并发生对流，这就像锅里的粥煮开了一样。美国的赫斯和迪茨认为，正是由于地幔对流，高温炽热的地幔物质才能从洋中脊的中心带往上涌起，涌起的地幔物质便形成了新的海底，所以大洋中脊也就是新的大洋地壳——海底开始生长的地方，新的大洋地壳不断地增长，便把海底从洋中脊处向两侧慢慢地推开，东侧的向东移动，西侧的向西移动，于是海底逐渐扩张，这就是所谓海底扩张说。事实证明，距离洋中脊越近，火山岛的年龄就越轻，距离越远，年龄也就越老，这说明了海底的的确确是在逐渐扩张的。
目前，无论是主张以地壳的垂直运动为主的学派，还是主张以地壳的水平运动为主的学派，差不多都公认地幔对流是地壳运动的主要动力来源。大陆漂移说所遇到的一个致命的打击——驱动力的问题，一直到20世纪60年代后期才发生了戏剧性的变化，现在可以说基本上已经解决了：地幔对流是一个威力无比的马达。
失去平衡的滑坡
滑坡是一种最常见的地质灾害现象，尤其是在松散地层分布的地区滑坡的发生尤为频繁。
什么是滑坡呢？简单地说滑坡是指坡地的土体或岩体由于水、重力和人为等因素失去了平衡而沿着一定的斜坡面发生整体滑动的现象。这部分岩石土壤堆积物称为滑坡体。滑坡体的岩性松软破碎，一般为黄土、沙砾、碎石等，其中有些是残留在坡上的坡积物，也有些是洪水带来的洪积物。发生滑坡现象的因素除地形坡度较陡及岩性松软破碎外，最重要的因素是地下水的活动。由于地下水的渗透作用，在浅部土层或碎石堆积物与较坚硬的不透水岩体的接触面上形成了一定的水位，水不断地向外排泄，便形成了一个凹曲面。在地下水长期渗透作用下，当土体因含水量过多而导致重量增加失去平衡，同时由于水使接触面摩擦力减小，于是岩石土堆积物即沿斜坡滑落而形成滑坡。
滑坡发生的原因很多，既有内因，又有外因。滑坡发生的内在因素主要包括斜坡地层的岩石性质、斜坡的地质构造和内部结构；外在因素是指地表水和地下水的活动、人工切坡或加载以及震动等促进斜坡丧失稳定性等因素。人类的活动，如修建铁路、公路、桥梁，开挖隧道以及修筑水坝、水库蓄水等，均可促使滑坡的发生。另外，地震也是诱发滑坡的重要因素之一。
滑坡在世界各地分布广泛。日本是世界上多山、尤其是多火山和地震活动十分频繁的国家，滑坡几乎遍布日本各地。据1958年实地勘察结果，日本全国共查明滑坡5584个，面积达143263公顷，平均每年有40000公顷土地、78900问住房、218间校舍、500座神社受到滑坡的危害，甚至发生过滑坡将火车和公共汽车推入大海的事故。在美国，由于滑坡的发生，河流被滑坡体堵塞而形成湖泊；印度也发生过类似的情形。1962年，原捷克斯洛伐克通过滑坡普查，发现了9164个滑坡，被滑坡毁坏的耕地面积达35000公顷，森林达13500公顷。瑞士总人口仅为643万，滑坡灾害曾使5000人丧生。前苏联和美国，每年因滑坡造成的损失可达数千万以至数亿美元。
我国发生滑坡的地区分布很广，而且是世界上最早有滑坡记录的国家，滑坡造成“移山湮谷”、“地移村掩”的灾害，在历史上早有记载。公元前186年，武都（今甘肃省武都县）由于地震引起了滑坡，死亡760人。该滑坡记录较欧洲有文字记载的滑坡记录要早749年。
近几十年来、我国境内的滑坡活动更加频繁，尤其是在西南和西北地区，每年都有规模不等的滑坡发生。据统计，四川省滑坡、泥石流共波及90个县区，约有60000处之多；在陕西凤县、略阳、宁强、勉县等县，发生滑坡、泥石流的地段达20000多处。（1）甘肃洒勒山滑坡
甘肃省东乡族自治县是个多滑坡的地区，东乡果园洒勒山的前后左右都有许多老滑坡体。这里解放以来曾发生过4次大的滑坡。1983年3月7日又发生了一次大型滑坡，其规模之大、滑动速度之快、造成损失之惨重，均属国内外所罕见。
这次滑坡的滑坡体南北长约1600米，东西宽600~1100米，其厚度达20~35米，滑坡体的体积约600万立方米，滑坡体在地表所占的面积约3平方公里。在大约2~3分钟之内，滑坡体即滑至巴谢河南岸，截断了巴谢河，掩埋了苦顺、新庄、洒勒三个村庄，毁坏良田达3000余亩，掩埋致死237人，重伤27人，损失惨重。
洒勒山主峰位于巴谢河的北岸，山脉呈东西向延伸，主峰海拔2283米，相对高差大于300米。山体从上到下由黄土、亚砂土、紫红泥岩组成。山坡的坡度为40°左右，顶部在50°~60°左右。南坡冲沟较为发达，加上1982年冬季降雪量较大，因此在第二年融雪期间形成的地下水的作用下，产生了这次震惊中外的大型滑坡。（2）云南禄劝县烂泥沟滑坡
烂泥沟滑坡是1965年11月20日至23日发生在云南省禄劝县普福乡烂泥沟的一次特大型滑坡。在滑坡体剧烈滑动之前，地面曾出现长200~300米，宽约2米的大裂缝，至11月20日晚11时33分，裂缝急剧扩大到3~4米宽。第一次滑动，滑坡体土石方总量达2.5亿立方米；23日晚发生第二次、第三次滑动，滑坡体土石方总量分别为5000万立方米和900万立方米。由于滑坡体前后缘高差大、山坡陡，滑坡物质滑落后，顺沟谷高速滑动5~6公里，直到前方受到鲁干大山阻拦后，方才停积下来。滑坡在河谷中堆积而筑成了一个拦河大坝，构成了一个容量达500万立方米的水库。此外，还由于巨大的滑坡体急剧下滑而引起地面大的震动，震级达4.4级，震中烈度达到5~6度。直接遭受滑坡之害的有4个村庄，共计85户、283间房屋；被掩埋的死亡人数至少为443人。1966年7月，即滑坡发生8个月之后，大坝又发生溃决，形成了一股强大的泥石流，大量石块被带进金沙江，形成了险滩。
滑坡的防治措施主要是工程措施，包括截排水工程（排除水对滑坡的作用）、卸荷减重工程（减轻滑坡重量）、坡面防护工程（加固岸坡）等。由于滑坡的类型很多，引起滑坡的原因也很多，因此，要根据当地具体条件，采取一种或几种措施相结合的方法，才能取得良好效果。
地球嚎啕大哭
泥石流虽然也和山崩一样是一种比较罕见的灾害性地质现象，但它十分凶猛，一旦发生，对人类的危害性极大。泥石流是山区突然爆发、历时短暂、含有大量泥沙和石块等固体物质并具有强大破坏力的特殊洪流，俗称“山洪”、“龙扒”、“走蛟”等。泥石流在一些山区，一般几十年甚至几百年才发生一次，但也有个别山区一年会爆发几十次。泥石流的发生远远不如滑坡那样普遍，但其危害程度大大超过滑坡。
泥石流是温带和半干旱山区所特有的一种突发性的地质灾害，在我国主要分布在西南、西北的高山区，西藏高原的边缘山区以及西北的黄土高原地区。
造成泥石流的条件主要有以下几项：一是要有物质来源，即常年累月地积存下来的大量泥沙、石块；二是要有充足的水源；三是地形陡峻，也就是说，它常常发生在山区的沟谷地带。
在泥石流形成之初，通常可听到从山沟里传来雷鸣般的阵阵巨响，紧接着，泥石流便挟带着大量大小不等的石块、泥沙，前推后涌直泻而下。泥石流的每一次阵流（阵发性泥石流），相隔时间一般为几秒到几分钟不等。阵流持续一段时间后，如遇暴雨不止，就会形成另一种形态的泥石流，即连续流，也就是阵流一个连着一个，连续不断。连续流通常流速、流量很大，迅猛向前奔涌，其冲击力更大，破坏力也就更甚。
研究表明，泥石流在地球上的分布极广，七大洲中除南极洲外，其余六大洲的六十多个国家和地区都受到泥石流的危害，世界上泥石流发生最频繁、来势最凶猛的地区要数阿尔卑斯山—喜马拉雅山系、环太平洋山系以及欧亚大陆内部的一些山系了，其次是拉丁美洲、大洋洲和非洲的某些山区。
我国是世界上多山的国家，泥石流分布十分广泛，危害也相当严重，但各地危害程度不一，在我国境内，黄土高原、祁连山和昆仑山的山前地带，秦岭、太行山地区以及北京的西山、辽宁西部的山区和吉林长白山地区，均有泥石流分布，甚至在我国东南沿海地区，也时有泥石流灾害发生。而我国西南横断山区，则是我国泥石流发生最频繁、爆发最凶猛的典型分布区。（1）云南东川因民沟泥石流
1984年5月27日晨4时30分，在云南省东川市西北一百多公里处的因民沟，发生了一次由暴雨引起的泥石流灾害，给当地人民的生命财产造成了巨大的损失。
这次泥石流发源于因民沟上游左侧的支流——黑山沟。黑山沟沟长5.4公里，集水面积9.5平方公里，山坡坡度左岸为50°，右岸为45°左右，分水岭处标高3579米。从总体来看，山体比较稳定，仅局部地段有少量浅层滑坡，有的地方也曾发生过山崩。但由于人类长期的经济活动和自然风化作用，尤其是山崩时有大量的块石滚到沟床中填积，长年累月，越积越多，为泥石流的发生提供了物质来源。
1984年5月27日，在黑山沟的上游三风口一带降了一场百年不遇的雹暴雨，冰雹粒径为10到20毫米，雨滴直径为5至10毫米，雹暴雨来势凶猛，沿陡峭山坡直泻而下，夹带着大量的沙石泥土，形成了一股股强大的黏滞洪流汇聚于沟床中，涌向下游。流量越大，流速也就越快，到黑山村上游80米处，开始淘蚀沟床，最后造成水、泥、沙、块石俱下的泥石流，犹如一条长龙，直向因民沟袭来。它的舌状前缘，俗称龙头，把沟床中的沙砾、石块推向下游，掀上两岸。
据现场调查，这次泥石流破坏并波及的地段，长1500米，宽30~50米，沟床被淘深2.5~5.0米，搬运固体物质总量为36万立方。固体物质中块石直径大于0.5米者约占30%，最大为5.5×3.3×1.6米，泥石流的流量为400立方/秒，流速为6.11米/秒。在这场泥石流中共死亡121人，伤34人，死牲畜360头，冲走粮食137万斤、食油3万斤，冲毁农田3205亩，冲毁各种建筑4万多平方米、管道2万多米，造成直接经济损失约合人民币1000万元。（2）四川甘洛县利子依达泥石流
1981年7月9日，在四川甘洛县利子依达发生了一场高密度黏稠泥石流，它是解放后三十多年来在横断山脉地区发生的规模最大、损失最为惨重的一场泥石流。
利子依达是成昆铁路横跨大渡河后从沟口附近穿越的第一条沟谷，属凉山彝族自治州甘洛县。主沟与大渡河交汇处海拔638米。当时正在成昆线上行驶的列车的两个机车头、一节行李车和一节硬座车厢顷刻之间被推到了大渡河中，另外两节硬座车厢被扔到桥台护坡上，还有一节出了轨，造成了很大的伤亡。
泥石流的防治措施有两类：一是生物措施，通过植树造林、种草育草来保持水土，使斜坡坡面得到保护；二是工程措施，如改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的泄洪能力等等。
开创新生面的火山地震和陷落地震
人们很早就注意到火山喷发前后伴生有地震，这就是火山地震。
意大利著名的维苏威火山东南坡上的庞贝古城，63年2月5日曾发生较强烈的地震，其后的16年里便经常发生小地震。79年8月24日地震活动达到高潮，接着维苏威火山开始大爆发，火山喷出的熔岩、浮石、碎石、火山灰埋葬了整座庞贝古城，直到1592年当地修筑水渠时才发现其遗迹。1748年开始进行发掘，1763年才证实这就是被地震和火山爆发毁灭了的庞贝古城。庞贝古城的两万多居民，如果能够意识到火山爆发前持续了十多年的一千多次地震是火山大爆发的先兆，就可能避免全城覆灭的命运，庞贝灿烂的古代文化和文明，就可能较多地流传下来。
1855年，有人根据南太平洋新西兰惠灵顿地震造成的地面上升情况，认为这次地震与火山爆发在成因上有密切关系，推测火山地震是地下岩浆上涌注入地下岩层裂隙，裂隙中的压力增高使地表岩层破裂导致火山喷发，喷发时大量气体在火山口附近爆炸形成地震。
后来科学家们在火山周围建立地震台，监测火山地震的活动情况。日本学者分析地震仪观测记录到的火山地震的地震波，发现地震波的冲击方向都指向火山中心，因此认为火山地震是由于岩浆大量喷发之后，火山内部压力减小，引起火山的岩层断裂错动而形成地震，所以火山地震群大都发生在火山大爆发之后。
在有活火山的地区，经常发生地震。从20世纪60年代开始，多火山的国家都在火山周围建立地震观测台网，用以观测地震活动情况，并以此监视火山的活动。经过观测研究，许多科学家认为，当地质构造运动使地壳局部区域改变状态变得软弱时，岩浆就趁机上涌，并沿隙缝冲出地面，形成岩浆喷发时的火山地震。另外，当岩浆注入地下断层裂隙后，可能降低断层面上的摩擦力，加强断层附近地应力，改变地应力的平衡分布，使断层错动发生地震，同时岩浆喷出地表形成火山爆发。但发生在火山区域的地震不一定都是火山地震，例如，日本首都东京位于著名的富士山火山群区域，1923年发生的毁灭了东京的大地震不是火山地震，也没有引起火山爆发。
世界上火山带与地震带的分布基本一致。火山主要分布在太平洋沿岸及其弧形岛屿地带，形成“太平洋火山环”。另外，中亚至地中海一带火山也比较多。意大利、日本、印度尼西亚、堪察加半岛、墨西哥、智利、夏威夷群岛等多火山的国家和地区，常发生火山地震。
我国的火山主要分布在东北、内蒙古、山西、云南、新疆和台湾。东北长白山区的白头山火山曾于1597年和1702年爆发过，黑龙江德都县五大连池火山也曾于1720年爆发过，这几次火山爆发都可能伴有一些小地震。台湾大屯火山群的七星山火山，至今还在继续活动，是我国著名的活火山，经常发生微弱的火山地震。新疆于田县苏巴什以南昆仑山中大坂西沟附近的火山，1951年5月27日曾爆发，爆发时发出巨响，从火山口喷出圆柱状的烟灰，飞出石头，由于喷发不甚猛烈，未引起较大的地震。
没有人否认火山爆发会引起地震，但火山地震一般都很小，数量也很少，仅占全世界地震总数的百分之几。通过观测火山地区的地震活动来预报火山爆发，已成为很有效的办法。
另外，在我国广西、贵州、云南东部分布有石灰岩地下溶洞的地区和全国各地的某些矿区，有时由于溶洞、矿山采空、地下水过量开采致使地表塌陷，会引起局部范围的地面震动或破坏，这就是人们熟知但少见的陷落地震。与构造地震和火山地震比较，陷落地震数量极少，影响范围极小，都属于小地震之列。例如，1935年广西百寿县安和乡屯浪弄发生一次较大的陷落地震，仅崩陷了三四万平方米，陷坑附近房屋屋瓦掀动，十多公里范围内的居民受到惊骇。
陷落地震越来越受到人们的特别重视。煤矿采空区自然塌陷和人为放落采空区顶板造成的地震较普遍。例如，1973年5月30日起，山西省大同煤矿区微弱地震次数逐日增多，5天后每日达80多次，6月14日发生两次较大的有感地震后，地震次数进一步猛增到一天内发生240多次小地震，紧接着就发生了矿井采空区塌落（冒顶），形成震级达4级的陷落地震，之后小震次数急速减少，很快就趋于平息。矿区陷落地震的这一普遍规律，已被用来监测预报矿山采空区的自然塌落，成为保障矿区安全生产的重要手段之一。
除构造地震、火山地震和陷落地震外，陨石坠落冲击地面、陡峻的山坡和海岸崩塌等，也会形成地震，这些自然原因造成的地震，统称为天然地震。开山炸石、采矿爆破、地下核爆炸等也产生地震，称为人工地震。地下核爆炸促进了地震学的发展，地震观测又使核试验的秘密暴露在光天化日之下。
强大的地下核爆炸是人工地震，它产生的地震波虽然比大地震微弱得多，但同样传遍全世界，用灵敏度很高的地震仪可以把它记录下来。任何国家在任何地区进行地下核试验，设有地震台的国家，几分钟后就能分析出核爆炸的时间、地点和量级（核爆炸的大小）。因此，如今的地震学已不仅仅是一门重要的基础科学，而且跃入了尖端科技领域，开创了应用地震学的新生面，推动着其他学科的迅速发展。
险象丛生的水库地震
人类对自然规律认识不多的时候，某些自然现象的发生。往往出乎人们的预料之外。修建大水库诱发地震，就是这样一种自然现象。
希腊曾在阿里洛斯河上修建蓄水0.41亿立方米的马拉松水库，1929年10月建成并蓄水，1931年在库坝区开始发生小地震，这是世界上最早由水库蓄水诱发的地震。因为该水库处于地震活动区，建水库之前，当地就曾发生过地震，因此水库蓄水后诱发的地震没有引起人们的特别注意。地震随库水增高而增多，1938年库水猛涨的时候发生了5级地震，震动了水库大坝，更震惊了科学家和当地群众，人们才开始注意水库蓄水诱发地震的问题。
1935年，美国在科罗拉多河上修筑胡佛大坝，建成蓄水375亿立方米的米德湖大水库。虽然库区几百年来没有发生过地震，美国工程技术人员仍注意吸取希腊马拉松水库地震的教训，在库区周围建立地震台，监测地震活动。1936年水库水位升高到100米时，库区发生一次小地震；库水继续增高，地震也随着增多增强。1939年库坝区发生5级地震，危及水库及其下游人民的生命财产安全，美国政府被迫投入大量人力物力详细研究水库与地震的关系，从此研究水库诱发地震逐渐成为地震学中的一个重要课题。
科学家和工程技术人员虽然注意到大水库可能会诱发地震，兴建水库前要对库区地震活动性进行调查和观测研究，认真考虑大坝的抗震性能，但失误仍然一再重演，险情不断发生。
1958年，我国在风光秀丽的广东省东江支流新丰江（河源县）兴建新丰江大型水库，一年多即筑成一座105米高的混凝土大头坝（空心坝），库容115亿立方米。库坝及周围地区历史上没有破坏性地震记录，按抗震建筑规范规定，大坝按抗6度地震烈度设防（即不抗御破坏性地震）。1959年截流蓄水，库坝区即开始发生小地震，地震随库水增高而增多增强，当地群众不时感到地震的摇撼，听到地震时的地声。
1960年，当水库第一次蓄满水之后，大坝附近小地震骤然增多增强，并发生一次人们感觉强烈的地震，引起地震工作者、工程技术人员和当地群众的高度警觉。大坝一旦溃决，东江沿岸的河源、增城、惠州、东莞、广州等许多城市都将被一扫而光，并危及香港和澳门的安全。在危险迫在眉睫的时候，周恩来总理亲临水库大坝视察，指示立即采取有效防范措施，加固大坝，确保安全。水库工程局当即决定改大头坝为实心的重力坝，对大坝按抗御8度地震烈度加固，以实际抗9度进行验收。与此同时，成千上万的小地震接踵而至，0.4级以上的小地震平均每月达4000多次，危如累卵。
当大坝加固工程临近结束时，1962年3月19日，大坝下游1公里处发生了6.1级破坏性地震，坝区的地震烈度达8度。纵横100公里范围内的城乡机关、学校建筑物和民房倒塌1800余间，破坏23900余间，死伤85人。地震时，大坝剧烈摇晃，水平裂缝贯穿坝体，大坝电厂及附属设施均遭破坏。由于震前加固及时，大坝整体稳定，才顶住了强烈地震的冲击，转危为安，避免了一场险恶的灾难。三十多年来，新丰江水库地震台观测记录到的地震已超过了40万次。新丰江水库是世界上诱发地震次数最多、地震延续时间最长、大坝加固最及时的大水库。
20世纪60年代以来，水库地震遍及世界各国，水库地震与日俱增，国内外已有几十座库容1亿立方米以上的大水库诱发了地震。非洲赞比亚卡里巴水库、印度柯依纳水库、希腊克里马斯塔水库和我国新丰江水库等，都诱发了6级以上的破坏性地震。
纵观国内外的水库地震，地震次数和地震大小均随库水升降而增减，最大地震一般发生在第一次蓄满水后的数月之内。水库地震还与库容及坝高有一定关系，诱发了地震的水库，库容一般在10亿立方米以上，坝高多在100米以上。破坏性的水库地震，都发生在库容25亿立方米以上、坝高100米以上的大型水库。但不是所有高坝大水库都诱发地震，全世界坝高200米以上的大水库只有25%左右诱发了地震，坝高100米以上、库容10亿立方米以上的大型水库只有10%诱发了地震，坝高100米以上、库容不足10亿立方米的大型水库则只有0.54%诱发了地震。
许多位于地震区的大水库平安无事，有些位于非地震区的中小水库却诱发了地震。但所有诱发地震的水库，都位于地质构造复杂和地下岩层软弱易透水的地区。几十万年来地质构造活动强烈、有大规模活动断层或多组断层交错切割的地区，地下应力分布复杂，水库蓄水后增加的静压力可以改变地下应力分布状况，造成地下应力分布不均匀和局部加强，致使断层失去平衡，最后突然断错形成地震。另外，水渗透对断层面的软化、润滑、吸附、增温、水化学、气化学及应力腐蚀等物理化学作用，亦使地下断层易于活动，导致发生一系列地震。各水库的具体情况和条件不同，诱发地震的原因也不完全相同，但水库地震都属于有水参与作用的构造地震，研究水库地震是地震学的一个专门课题。
破坏严重的高烈度地震
地震有大有小，对地面的影响或破坏程度有强有弱。大地震导致山崩地裂、房倒屋塌，小地震则一晃而过。
1668年7月25日（清康熙七年六月十七日），文学家蒲松龄出游到山东省临淄县北的古齐城，晚上8点左右他正与表兄李笃在旅馆对烛畅饮时，忽闻地下有声如雷，自东南方向传来，众骇异，不解其故。接着桌子颠簸，酒杯倾倒，屋梁椽柱错折乱响，人们相顾失色，呆滞了一阵才意识到是地震，急忙逃往屋外。只见远近楼阁房舍剧烈摇晃，墙倾屋塌之声与儿啼女号声交混鼎沸。人眩晕坐立不稳，河水倾泼且猛涨数米，四野鸦鸣犬吠，一个多小时后始稍定。蒲松龄把自己的这些亲身体验和见闻，写成《聊斋志异》一书中精湛的《地震》一文。这次大地震就是山东省郯城、莒县发生的8.5级大地震。
山东省南部的郯城、临沂、莒县、莒南一带是1668年大地震的极震区，灾情十分惨重。城郭房舍、庙宇寺观毁如平地，数百公里内无立着的房舍，城内及四乡遍地裂缝喷水涌沙，高阜崩为堑，平地陷为渊。地裂缝深不可测，宽不能越，长者数公里，断续数十公里，遍布山东省全境及江苏省北部的许多县区。井、泉、裂缝喷水高达数米至十几米不等，河水暴涨，平地水深数米。莒南、莒县一带山崩裂15处。江苏北部的赣榆县海滩隆起，黄海海水后退15公里之遥。可见，这次大地震对地表自然景观的破坏程度是很严重的，破坏范围是很广阔的，地震烈度是很高的。
地震烈度是衡量地震时地表受震强度的标准。它是根据地震时人的感觉、房屋建筑物受震程度和地表自然面貌受影响的程度综合评定出来的。
每次地震震动最厉害的中心区域烈度最高，称为极震区烈度；距离震动中心区域越远的地方，烈度越低。好比炸弹爆炸一样，炸弹的炸药量相当于地震本身的大小（即震级），炸弹爆炸后对各地的破坏程度相当于烈度，爆炸点附近区域破坏最严重，距离爆炸点越远破坏越轻。由于地震波在地下行走的路径不同，各地的地质构造、岩石性质、土质条件和地下水分布情况不同，各地房屋等建筑物的形式和耐震程度千差万异，所以每次地震的烈度分布都很复杂。
根据地震现场的实际受震情况，科学家把地震破坏程度分为若干等级，作为评定地震烈度的标准，并绘成图表，称为地震烈度表。最早的地震烈度表是一次地震制定一回，内容很简单。欧洲人卡塔尔迪在调查1564年7月20日发生在阿尔卑斯山麓的地震时，在地图上用不同颜色标出地震破坏强弱的分布，这就是世界上第一个地震烈度表。19世纪，意大利学者罗西和瑞士学者弗瑞尔分别研究地震烈度问题，1883年他们联合发表世界上第一次得到广泛使用的综合性的罗—弗氏地震烈度表。这个表把非破坏性地震对地表的影响程度由弱至强分为7个等级，破坏性地震从破坏至毁灭分为3个等级，即全表共分为10个等级（称10度表）。1912年，德国学者西伯格除在内容上充实罗—弗氏烈度表的判据外，将最高的一个烈度细分为3度，成为当时最完备的通用12度烈度表，是各国制定本国地震烈度表的蓝本。
1957年，我国地震学家谢毓寿教授根据我国建筑物的形式和结构特点，编制成12度的《新的中国地震烈度表》，表中的各度烈度按房屋、结构物、地貌和其他现象等四项内容，较详细地列出了烈度判据，并对房屋类型和建筑物的破坏程度作了较明确的说明。二十多年间，这个烈度表在我国地震科学研究和国家基本建设中发挥了积极作用。1980年，国家地震局组织修定发布了新的《中国地震烈度表》，在表中增加了平均震害指数和参考物理指标。
为适应新时代抗震设防的要求和土木工程师的需要，1992年，欧洲地震委员会（ESC）重新修订著名的1964年《欧洲地震烈度表（MSK—64）》，制成新的《欧洲地震烈度表（MSK—1992）》，作为烈度表的国际标准向欧洲各国推荐使用。迄今为止，全世界已有六十多个地震烈度表，大多数都是12度表，基本内容大同小异。低烈度以人的感觉为主，中、高烈度以房屋等建筑物破坏情况为主，极高烈度则以山崩地裂等地貌自然破坏现象和破坏范围作为评定烈度的主要依据。把国内外所有地震烈度表的主要内容抽出来汇集在一起，可制成下列简缩的示意性的地震烈度表：
极震区烈度等于或大于6度的地震，一般被称为破坏性地震，或称为强烈地震、大地震。1668年，山东省郯城、莒县发生的大地震，极震区烈度达到12度，是世界上罕见的大灾难震之一。1976年，河北省唐山大地震的极震区烈度达到11度，而且高烈度区分布在唐山市区内，因此造成的破坏和损失相当严重。
地震烈度高低与震级大小关系密切，震级越大，烈度越高。对于发生在地下10~30公里深处的地震，震级与极震区烈度大致有如下对应关系：
地震烈度高低还与震源深浅密切相关，对于震级相同的地震，震源浅则极震区烈度高，但影响范围较小；震源深则极震区烈度低，但影响范围较大。另外，地下岩层中断裂纵横、岩石破碎、土质松软、地下水位接近地表和建筑物不耐震的地区，发生中、小地震也会造成严重灾害，出现很高的地震烈度；而地下岩层完整坚固、土层结实、地下水位较深和建筑物按抗震建筑规范设计建设的地区，地震时地震烈度一般较低，即使发生大地震，也不致于造成惨重的灾祸。
地球的黑飘带
在地球演化的历史长河中，地震是经常发生的一种自然现象，从46亿年前地球形成并出现地质构造运动开始，就有地震发生。而人类对地震的认识只有几千年的历史，使用近代地震仪器观测记录地震则仅仅100年，究竟地球上发生过多少次地震，有多少人死于非命，有多少财富付诸东流，恐怕是永远揭不开的谜。
1981年，美国地震学家统计分析了全世界近80年发生的地震，得出每年全球平均发生各级地震的次数大致为：包括零级地震在内，全世界每年平均发生地震500万次左右，每年死于地震灾难的人数平均为1万人左右。
地球上不是到处都发生大地震，大地震只发生在地质构造活动很强烈的地区，特别是地球岩石层圈不牢固的地带。
20世纪60年代以来，科学家们认识到，地球固体外层厚70~100公里左右的这一层，是紧紧包围着地球的坚固的岩石层，但它不像天衣无缝的蛋壳那样完整，而是由许多巨大的岩块——地球岩石板块
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