關於我們腳下的這顆星球,你真的了解嗎?

2020-12-05 天文在線

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眾所周知,地球是所有生命共同的家,地球的年齡是宇宙的三分之一,並且,它本身就是美的存在。它有一個稍微被壓扁的均勻重金屬的核心,以及一個比較輕的地殼,被一層薄薄的可呼吸的甜美空氣包覆,及廣大的海洋,肥沃的平原,山勢雄奇,清澈的淡水河流,小溪,湖泊和地下水,環繞著一顆給我們溫暖並提供能量的恆星。但我們的地球是怎麼出現的,他又是什麼組成的?

46億年前,地球從已死亡恆星的星雲所形成,聚集成一個巨大的,充滿雜質的氣體雲。氣體雲在其中心變得密集,並形成一個吸積盤。小顆粒開始撞擊在一起,並且越來越大,直到它們形成今日我們所說的「行星」。這個過程花了10至2000萬年,並且我們仍然沒有對它有一個完整的了解。

(早期太陽系是一片混沌)

差不多這個時候,太陽系還年輕且混亂,一個巨大的物體,大約和火星一樣大,和我們的家園相撞。所造成的影響十分劇烈,並且,如果當初的撞擊物更巨大,它可能摧毀地球。地球的物質被撞入軌道中,並聚集形成了月球。這時,地球仍是一片熾熱地獄,不斷被小行星撞擊,有著熔巖海,和劇毒的大氣。

(地球形成早期效果圖)

不過,某些事情開始急劇變化。地球冷卻下來,地球內部的水分竄出地表並雨點般落下,然後再次蒸發,成為浮雲。數以百萬計撞擊而來的小行星帶來了越來越多的水,來到我們的星球。地球上所有的水的體積相對於地球大約像這般,地球表面的71%的水,和29%的陸地;97.5%是鹹水,而只有2.5%是淡水;淡水69%是冰和雪,30%是地下水,只有約1%剩下是地表的水。

但即使是這一小部分,大多是冷凍的。我們的水只有一小部分是水和河流,而那僅僅的一小部分和廣大生命息息相關。所以,慢慢地地球冷卻下來,表面形成薄薄的地殼。但地球內部,炎熱的巖石持續對流,自地殼下面流動並將其分裂成塊。這個過程被稱為「板塊運動」(Plate Tectonics),至今在持續進行中。我們未來將會做出一個關於它的介紹影片。目前,我們只能說,地球的地殼是由四處移動的巨大板塊所組成。當他們相撞時,他們擠壓並形成崇山峻岭,亦或著猛烈擠入到地球內部,形成深邃的海溝。這種過程形成了地球上最高的地方:珠穆朗瑪峰,以及最深處:馬裡亞納海溝。

從我們的角度來看,地球上的山脈和海溝的確很壯觀,但是當你看到地球的橫截面,你可以看到他們實際上多麼渺小的。我們站在部分是地殼,這是大約50公裡厚,雖然它可以在5~70公裡間變動順便說說,人類有史以來鑽出最深的洞是12.262公裡深。地殼之下就是地幔。這是一個矽酸鹽巖石外殼,大約2900公裡厚。地幔可分為上地幔和下地幔上地幔也可以再次區分它的上部,具有高粘性的並帶動地殼,被稱為「巖石圈」。在這之後是「軟流圈」主要是不太流動的固體材料構成。下地幔向內延伸到地球的外核。

地球外核是鐵和鎳的液體層,約2266公裡厚。溫度從4000℃(7232℉)到5700℃(10292℉)間變動。而在最中心是"內核"。主要是固體鐵鎳合金組成的球體半徑約1200公裡。有著月亮的大小的70%,和接近太陽的表面的溫度。它會慢慢成長估計速度大約為1mm左右/年。現在,來進行一些比較,這個小小一層地幔熔融結晶的產物,就是我們居住的地方。

然後我們來看地球磁場。這是一種看不見的現象能夠阻擋來自太陽與其他地方的高能粒子,使穩定的地球環境得以存在相對減少的對地球的輻射影響。但為甚麼那裡有著磁場呢?其實,關於這一點我們真的沒有知道很多。我們知道,它與地球的核心有關,在這個金屬球中,大電流流過的複雜圖案,它們引起的磁場,根據電動力學的定律穩定自己。整個系統被稱為「地球磁潮」(dynamo)。但是,不要讓我們愚弄你,使你以為我們已經完全了解了。說到驚人(breathtaking)的事,包圍著我們的氣體又是什麼構成的?

(地球磁場磁力線示意圖)

依照體積來看,乾燥的空氣大多為氮氣,氧氣,氬氣,碳(二氧化碳),以及含量不穩定的水蒸氣,和少量的其它氣體。與人類息息相關的是大氣層最底層: 對流層——天氣現象會發生地地方。它平均為12公裡厚。在其上面是平流層,也就是會阻擋太陽射線中最危險的紫外線——臭氧層的所在位置。再往上的是中氣層 - 地球上最寒冷的地方,溫度大約平均只有-85℃(-121℉)。在約80公裡後便是增溫層。

這些分界現實中都是連續的,是人類去劃分的不同大氣帶。在100公裡左右,離開地球而開始進入太空,雖然大氣層還延伸到更遠一些。在這個區域,我們發現了電離層,北極光,和國際太空站(ISS),最外圍稱作外逃逸層,向上延伸可達10000千米。它與外層空間漸漸交接,那裡根本沒有大氣。在這個領域中的原子和分子是如此遙遠,它們可行駛數百公裡而不會相互碰撞。人類,在目前,只出現了20萬年——這是地球歷史的0.004%,沒多久,真的。

而我們現在在這裡生活在一個又薄又溼潤的一層巖石上,我們稱這塊巖石為:地球。它是宇宙的最深處運作的產物,創建和毀滅的一個持續不斷的過程的結果。在所有的宇宙,所有的時間,偶然的幫助下,遵守宇宙和隨機事件的定律,我們真的,真的很幸運。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Kurzgesagt – In a Nutshell-觀漢居士

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