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?