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为什么要研究地球?

地球养育了人类,人类也在不断地探索地球。在浩瀚无际的宇宙中,星球数以万亿计,直到现在,也仅发现只有地球拥有人类。地球是个有生命的星体:核素是它的细胞,岩浆是它的血液,地震是它的脉搏,火山是它的喉咙……它朝气蓬勃,日夜运行,构建了从核、幔到壳层,从岩石圈水圈生物圈到大气圈的“参天巨人”,它屹立于星球之林,遨游在广袤太空,养育着千奇百怪、数以亿计的生灵。它具备许多其他星球不具备的品格,时而宁静,时而咆哮,让整个世界为之动容。在宇宙大家庭里,在太阳系的八个兄弟中,地球是最有生气、最有作为的一员,地球是天之骄子!

地球隐含着无穷无尽的奥秘,上至天文,下至地理,大至宇宙,小至核素……令人类的探索永无极致。为什么只有地球上有人类?地球是怎么形成的?人类是怎样诞生的?地球的年龄是怎样得知的?为什么会有海洋、冰川、高山、洼地?为什么会发生地震、火山、狂风、暴雨?人类生存所需要的一切物资材料和能源几乎全是向地球索取的,这些物质会不会耗尽?耗尽了又该怎么办?面对这一系列问题,人们不断地探索着,求解着。从过去到现在,从局部到整体,从现象到本质,一个个新鲜事物被发现,一个个奥秘被揭示,于是有大陆漂移现象的发现,板块学说的创立,同位素理论的应用,全球遥感及定位系统的布控,数字地球的建成,新材料新能源的开发,全球变化的研究,可持续发展理念的确立……所有这些都是人类智慧的结晶,是人类的宝贵财富。

地球已有约46亿年的演变历史。从远古到现今,经历了太古宙、元古宙和显生宙。每个时代都有其特定的地质背景,特定的生态环境,定义了地球不同的地质历史。纵观地球的发展历程,总是渐变孕育着突变,突变再转化为渐变,每次变化都伴随着地质、生物、气候、环境等事物的重大演变,成为天翻地覆的地质事件。这些重大地质事件是在某一特定的历史时期发生的。就新生代而言,青藏高原隆升就是具有全球性的重大地质事件。那么,是什么力量、什么因素促使具有全球性的地质事件发生?

物质是不灭的,能量是守恒的,这是自然界的基本定律。地球这个庞然大物,平均半径为6371千米,体积达1.083×1012立方千米,质量为5.974×1024千克。地球的物质成分千差万别,可细细分析起来,所有物质皆由元素组成,整个地球几乎就是由90种或94种元素导演的。放射性同位素衰变产生的热能是地球内部能源的主要来源。组成地球的元素中包含有1700余种放射性同位素,它们以不同的半衰期衰变,释放热能,进而转变为机械能等能量,成为地球运动(包括海陆变迁,地质体的隆升、沉降、增生……)和物质转变的主要动力。随着衰变进行,其母体同位素的质量不断减少,最终走向枯竭,相应的放射性产能减弱,地球的内能减少,地球的活力也相应衰退。

世间任何有生命的物体,都有生老病死,有始有终,地球也不例外。只不过,相对于130多亿岁的宇宙来说,还不到46亿岁的地球,现在仍处于青壮年期,仍有漫长的路要走。有幸生活在地球上的人类,不能不感到地球的神奇和奥妙,不能不感到生活在地球上的幸运和自豪。人类在适应自然变化的过程中求得生存,在探索自然奥秘的过程中变得聪明,在掌握自然规律的过程中进步发展。不管你是学什么、做什么的,也不管你是男女老少,只要你生活在这个星球上,你自觉不自觉地都得接受自然变化的洗礼,问津各种各样的自然现象,从衣食住行到吃喝玩乐,从建国方略到国际事务,人类面临的资源、能源、气候、环境、自然灾害等一系列问题,无不与地球有关,无不与地球科学有关。地球科学工作以天地为己任,山川做课堂,为人类谋福祉,是无限崇高、无比豪迈的事业。

地球科学的发展集数学物理化学生物天文气象环境人文等学科和信息、光学、空间等现代技术之大成,反过来,又极大地推动了基础科学、应用科学及技术的发展,丰富和提高了国计民生和科学发展观的内涵,成为人类上天入地、登顶下海的巨大推动力,实现生态文明和小康社会的重要理论支撑。

万物皆有道,自然最和谐。大自然是科学的知识库,创新的源泉。自然科学所做的一切,究其本质就是破解自然奥秘。

在漫长的历史长河中,地球千变万化:平地隆起了高山,沧海变成了桑田,气候有过炎热,也有过寒冷……整个自然界以其固有的频率和步伐向前发展着。历史是面镜子,历史会不会重演?自然与社会往往有许多惊人的相似与重演。尽管有些生物,譬如恐龙,灭绝了不再重生,但自然灾害、气候变化,却会周而复始地出现。它们有时来得迅猛,有时来得缓慢:迅猛时让人措手不及,遭受灭顶之灾;缓慢时又可能使人们放松警惕,积重难返。当前,地球正处于一个比较强烈的活跃期,不仅地震、火山喷发等构造运动频繁发生,气候变化也处于高频振荡期,这个时期将持续多长,现在还不好估计,但从自然演变的历史看,有振幅越来越快、周期越来越短的趋势。

在大自然面前,人类显得渺小、无奈。最好的办法是持续不断、广泛深入地进行科学探索,认识自然,掌握自然变化规律。人们对自然了解得越深刻,适应自然变化的能力就越强,就越能变被动为主动。当然,这是个漫长的过程。

【知识点】地球名片

质量:5.974×1024千克平均密度:5515千克/米3体积:1.083×1012千米3赤道半径:6378千米极地半径:6357千米分层(由内至外):地核、地幔、地壳地球系统:岩石圈生物圈、水圈大气圈海陆分布:约29.2%(1.4894亿平方千米)是陆地,70.8%(3.6113亿平方千米)是海洋。

【发散思维】如果可以“定制”一颗适合人类居住的星球,你认为它应该是什么样的?