神秘的地球
透視我們生活的家園——地球
地球的“體態”（圖12）
地球的形狀，順名思義，是“球”形的。不過，對於“球”形的認識曾經曆了一個相當長的過程。公元前五六世紀、古希臘哲學家從球形最完美這一概念出發，認為地球是球形的。到了公元前350年前後，古希臘學者亞裏士多德通過觀察月食，根據月球上投影是一個圓形，第一次科學地論證了地球是個球體。1519年，葡萄牙航海家麥哲倫率領的5艘海船，用3年時間，完成了第一次環繞地球的航行，從而直接證實了地球是球形的。從此，人們便一致把我們所在的世界稱為“地球”。
最早算出地球大小的，應像說是公元前3世紀的希臘地理學家埃拉托斯特尼。他成功地用三角測量法測量了阿斯旺和亞曆山大城之間的子午線長，算出地球的周長約為25萬希臘裏(39600千米)，與實際長度隻差340千米，這在2000多年前實在是了不起。
隨著科學技術的發展，在17世紀來，人們對地球是正圓球的主張開始有了懷疑。1672年，法國天文學家李希通過測定，發現地球赤道的重力比其他地方都小，提出大地是扁球形的主張。17世紀末，英國大科學家牛頓研究了地球自轉對地球形態的影響，從理論上推測地球不是一個很圓的球形，而是一個赤道處略為隆起，兩極略為扁平的橢球體，赤道半徑比極半徑長20多千米。現在通過實測和分析，終於得到確切的數據：地球的平均赤道半徑為6738.14千米，極半徑為6356.76千米，赤道周長和子午線方向的周長分別為40075千米和39941千米。測量還發現，北極地區約高出18．9米，南極地區則低下24—30米。
地球的保護——大氣層
在地球引力作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成數千公裏的大氣層。大氣層又叫大氣圈，地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮氣，占78．1％；氧氣占20．9％；氬氣占0．93％；還有少量的二氧化碳、稀有氣體（氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣）和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒有明顯的界限。整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點，分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，再上麵就是星際空間了。
氣體密度隨離地麵高度的增加而變得愈來愈稀薄。探空火箭在3000公裏高空仍發現有稀薄大氣，有人認為，大氣層的上界可能延伸到離地麵6400公裏左右。據科學家估算，大氣質量約6000萬億噸，差不多占地球總質量的百萬分之一，其中包括：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外還有水汽和塵埃等氣溶膠及大粒度懸浮顆粒。由於地磁場的保護作用，使得大氣層在太陽風及宇宙高能射線流的刮蝕作用下得以保存。
根據各層大氣的不同特點（如溫度、成分及電離程度等），從地麵開始依次分為對流層、臭氧層、平流層、中間層、熱層（電離層）和外大氣層。
大氣中組分是不穩定的，無論是自然災害，還是人為影響，會使大氣中出現新的物質，或某種成分的含量過多地超出了自然狀態下的平均值，或某種成分含量減少，都會影響生物的正常發育和生長，給人類造成危害，這是環境保護工作者應研究的主要對象。
地球的表層——地殼（圖13）
地球是由外部圈層和內部圈層兩大部分構成的。外部圈層包括大氣圈、水圈和生物圈；內部圈層包括地殼、地幔和地核三部分。地殼是內部圈層的最外層，由風化的土層和堅硬的岩石組成，所“地殼電可稱為岩石圈。地殼隻占地球體積的0.5％。如果把地幔、地核比作蛋清和蛋黃，那地殼就像蛋殼。
地殼由各種岩石組成，除地表覆蓋一層薄薄的沉積岩、風化士和海水外，上部主要由花崗岩類的岩石組成，由於富含矽和鋁，稱為矽鋁層。矽鋁層的厚度並不到處一樣，在大洋深處有的地方甚至沒有矽鋁層。下部主要由玄武岩或輝長岩類的岩石組成，由於富含矽和鎂，稱為矽鎂層。除大洋底部有矽鎂層直接露出外，其餘都埋在矽鋁層之下。地殼的平均厚度為33千米，大陸所在的地方比較厚一些。海洋下麵的地殼，有些地方厚度隻有5－8千米。
地殼的壓力由上至下逐漸加大，山表麵的一個大氣壓增至1300個大氣壓，溫度至部增加到攝氏l000度左右。地殼並不是靜止不動和永久不變的。在漫長的地球曆史中，海桑天的巨變時有發生，大陸漂移、板塊運動、火山爆發、地震等等都是地殼運動的表現形地殼還受到大氣圈、水圈和生物圈的影響和侵蝕，形成各種不同形態和特征的地殼表麵。其中土壤與人類的活動關係最為密切。
地球生命的搖籃——水圈
地球的最重要的特色之一是有水，素稱“水星”。地袁的廠大麵積被水所覆蓋，主體是海洋，占地球表麵積的70.9％。此外，還有大陸上的湖泊、河流和冰川，土壤和淺部岩石的孔隙也含有一定數量的“地下水”。這樣就構成了一個不甚規整而基本上連續的水圈。
水圈上限為對流層頂，下限為深層地下水所及的深度，包括水分循環係統中的液態與固態形式，地表水、士壤水、地下水及生物體內的水。水圈的總體積約l45億立方千米，其中海洋水約占水體總儲撾的96.5％，陸地水約占3．5％，大氣水僅占0.001％。在全球水分總儲量中，含鹽量不超過0.l‰的淡水僅占2．5％。淡水中約68.5％儲蓄在兩極地帶冰蓋和山區冰川中，約有31％蓄於地下含水層和潛水中，而包括土壤水在內的地表水不及0.5％。水圈中的水以三種形態存在。大部分為液態，如海洋、河流、湖泊、水庫、沼澤、土壤中的水。部分為固態，如極地的廣大冰源、冰川、積雪和凍土。水圈的水和大氣圈、生物圈、岩石圈之間有極密切的關係，並形成各種方式的水交換。整個水圈的水，約2800年才完成一次交換。
地球生命的領地——生物圈
生物圈是地球表層中的全部生物和適於生物生存的範圍，它包括岩石圈上層、水圈的全部和大氣圈下層。岩石圈包括土壤，是陸生生物生存的基底。大多數生物生存於土壤上層幾十厘米內，植物根係可伸得較深。限製生命向深層分布的主要因素為缺光、缺氧，石油細菌可生活在地下2500－3000米深處。
水圈中幾乎到處有生物，但水體表層和底層生物較多。限製生物分布於深海的主要因素是缺光、缺氧和隨深度而增大的壓力，但在大洋11000米以下仍有深海生物。大氣圈厚度有1000千米以上，接近地麵的對流層是發生天氣現象的場所，也是直接構成生物的氣體環境。大多數鳥類隻能在1000米以下的空中活動，極少數能飛到5000米以上的空中。限製生物向高空分布的主要因素是缺氧、缺水、低溫和低氣壓。
有些昆蟲可能被大氣環流帶到22000米高的平流層中，但萬米以上的空中不能為生物提供長期生活條件，故此空間稱為“副生物圈”。實際上，絕大多數生物牛活在陸地之上和海洋表麵以下各約100米厚的範圍由。在地球上之所以能夠形成生物圈，是因為在這樣一個薄層裏同時具備了生命存在的四個條件：陽光、水、適宜的溫度和營養成分。
板塊
板塊（plate）是板塊構造學說所提出來的概念。板塊構造學說認為，岩石圈並非整體一塊，而是分裂成許多塊，這些大塊岩石稱為板塊。板塊之中還有次一級的小板塊。
1968年法國的勒皮雄根據各方麵的資料，首先將全球岩石圈分為六大板塊，即太平洋板塊、歐亞板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊。
環太平洋板塊邊界的板塊活動最為活躍,故此地震作用和火山作用也最為頻密。
板塊實際上就是岩石圈，包含了地殼以及一小部分的上部地函(地幔)。因此板塊沒有“大陸板塊”與“海洋板塊”的分法，隻有依其成分組成命名為“大陸性的板塊”與“海洋性的板塊”。
歐亞板塊
歐亞板塊－北大西洋東半部、歐洲及亞洲 (印度除外)；歐亞板塊－北大西洋東半部、歐洲及亞洲(印度除外)。
非洲板塊
非洲板塊－非洲、南大西洋東半部及印度洋西側；非洲板塊－非洲、南大西洋東半部及印度洋西側。
印度洋板塊
包括印度洋的北部、中東和東南部、印度半島、大洋洲的大陸、島嶼及鄰近的海洋。
太平洋板塊
太平洋板塊－大部分的太平洋 (包含美國南加州海岸地區)；太平洋板塊－大部分的太平洋(包含美國南加州海岸地區)。
北美板塊
北美板塊－北美洲、北大西洋西半部及格陵蘭；北美板塊－北美洲、北大西洋西半部及格陵蘭。
南美板塊
南美板塊－南美洲與南大西洋西半部；南美板塊－南美洲與南大西洋西半部。
南極板塊
南極板塊－南極洲與南大洋。南極板塊－南極洲與南大洋。
大地的顫抖——地震
為什會地震
地殼是不斷運動著的，當組成地殼的岩層承受不了地殼運動累積的巨大能量時，就會突然發生破裂和錯位，同時以地震波的形式將能量傳到四麵八方。當地震波傳到地表時，地麵就會振動起來，形成地震。
地震的強弱
岩層破裂引起地震的地方稱為震源，地麵上離震源最近的一點稱為震中。震中是接受振動最早的部位，通常也是受破壞最嚴重的地區。人們通常用地震震級或地震烈度來衡量地震的強弱。震級是根據地震時釋放能量的多少來劃分的。每一次地震隻有一個震級，國際通用震級標準叫“裏氏震級”。迄今為止，世界上記錄到的最大的地震為8.9級，是1960年發生在南美洲的智利地震，共造成5000人死亡。
地震烈度是指地震時地麵及房屋等建築物受到破壞的程度。對於同一次地震來說，不同地區的烈度是不一樣的。距離震源近的地方，受破壞程度大，烈度就高；距離震源遠的地方，受破壞程度小，烈度就低。
地震多發地帶（圖14）
地震發生較多又比較強烈的地帶，叫地震帶。世界上主要有兩大地震帶一是環太平洋地震帶，包括南北美洲太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島日本列島南下至中國台灣省，再經菲律賓群島轉向東南，直到新西蘭地帶；二是喜馬拉雅一地中海地震帶，它從印度尼西亞經緬甸到中國橫斷山脈、喜馬拉雅山區，越過帕米爾高原，經中亞細亞到地中海及其附近地區。
憤怒的火山
地殼之下100至150千米處，有一個“液態區”，區內存在著高溫、高壓下含氣體揮發份的熔融狀矽酸鹽物質，即岩漿。它一旦從地殼薄弱的地段衝出地表，就形成了火山。火山爆發能噴出多種物質。
火山是熾熱地心的窗口，是地球上最具爆發性的力量。
火山的構造（圖15）
火山由火山口,岩漿通道和火山錐組成
在地球上已知的“死火山”約有2000座；已發現的“活火山”共有523座,其中陸地上有455座，海底火山有68座。 火山在地球上分布是不均勻的，它們都出現在地殼中的斷裂帶。就世界範圍而言，火山主要集中在環太平洋一帶和印度尼西亞向北經緬甸、喜馬拉雅山脈、中亞、西亞到地中海一帶，現今地球上的 活火山百分之九十九分布都在這兩個帶上。
火山出現的曆史很悠久。有些火山在人類有史以前就噴發過，但現在已不再活動，這樣的火山稱之為“死火山”；不過也有的“死火山”隨著地殼的變動會突然噴發，人們稱之為“休眠火山”；人類有史以來，時有噴發的火山，稱為“活火山”。
魅力的蒙麵女郎——沙漠
沙漠是指地麵完全被沙所覆蓋、植物非常稀少、雨水稀少、空氣幹燥的荒蕪地區。沙漠亦作“ 沙幕 ”，指地麵完全為沙所覆蓋，幹旱缺水，植物稀少的地區。
沙漠地域大多是沙灘或沙丘，沙下岩石也經常出現。泥土很稀薄，植物也很少。有些沙漠是鹽灘，完全沒有草木。沙漠一般是風成地貌。
全世界陸地麵積為1.62億平方千米，占地球總麵積的30.3%，其中約1/3(4800萬平方千米)是幹旱、半幹旱荒漠地，而且每年以6萬平方千米的速度擴大著。而沙漠麵積已占陸地總麵積的10%，還有43%的土地正麵臨著沙漠化的威脅。
世界上最大的沙漠——撒哈拉沙漠（圖16）
撒哈拉沙漠麵積為860萬平方公裏，是世界上最大的沙漠，占據了北非大部分地區。大約有4百萬人居住在這裏。撒哈拉覆蓋了西撒哈拉、阿爾及利亞、利比亞、埃及、蘇丹、乍得、馬裏以及毛裏塔尼亞的大部分地區。
世界上最特殊的沙漠——南極洲
最幹燥卻也是最潮濕的“沙漠”
南極洲有著世界上最極端的氣候，長久以來，這片大陸一直無人居住，因為那裏實在太冷了。1983年，科學家記錄下了那裏的極端低溫：華氏零下129度（約合攝氏零下89度）。南極洲是世界上最幹燥的地方，同時也是最“濕潤”的，說它濕潤並不是因為其降雨量大，而是因為它98%的麵積都被冰雪覆蓋。南極洲每年的降雨量不足5厘米，因此它也可以稱得上是“沙漠”。
鮮花盛開的沙漠
智利的阿他加馬沙漠
阿塔卡馬沙漠位於南緯29度線以北，占據了智利領土很大的一部分。沙漠位於安第斯山脈以西，並沿著南美大陸的太平洋海濱呈長條狀。可是，到了南回歸線靠近安托法加斯塔一帶，海霧帶來了大量的水分，為沙漠中的植物生長提供了必要條件。多虧了海霧和“儲水”的本領，許多植物存活了下來。在幹旱的年份，為了生存、繁殖，生長會被推遲。
美麗的極光
極光是由於太陽帶電粒子（太陽風）進入地球磁場，在地球南北兩極附近地區的高空，夜間出現的燦爛美麗的光輝。在南極稱為南極光，在北極稱為北極光。
極光產生
極光出現於星球的高磁緯地區上空，是一種絢麗多彩的發光現象。而地球的極光，由來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流（太陽風）使高層大氣分子或原子激發（或電離）而產生。極光產生的條件有三個：大氣、磁場、太陽風。這三者缺一不可。極光不隻在地球上出現，太陽係內的其他一些具有磁場的行星上也有極光。