第1章 我們生活的地球家園
地球的年齡。
我們知道地球形成於很久很久以前，但是究竟有多久，地球究竟多大年齡了呢？古往今來，人們一直在思索和探究這個問題。
最早嚐試用科學方法探究地球年齡的是英國物理學家哈雷，他提出通過研究海洋裏海水的鹽度來推算地球的年齡。1854年，德國科學家赫爾姆霍茨根據他對太陽能量的估算，認為地球的年齡不超過2500萬年。1862年，英國著名物理學家湯姆森根據地球從早期熾熱狀態冷卻到如今的狀態，推斷地球存在的時間在2000萬至4000萬年之間。
20世紀，科學家們終於發現了測定地球年齡的最佳方法——同位素地質測定法。在地殼岩石中，微量的放射性元素普遍存在，在自然條件下，放射性元素會自行衰變，變成其他元素。因此，隻要測出岩石中某種現存放射性元素的含量和衰變後分裂出來的元素的含量，再根據相應元素的衰變關係式，就可以計算出岩石年齡。根據這種辦法，科學家們測出最古老的岩石大約有38億歲。不過，38億歲的岩石是地球冷卻形成堅硬的地殼後保存下來的，並不能代表地球的年齡。
那麼，地球的年齡到底是多大呢？20世紀60年代以後，科學家們通過測量和分析隕石年齡以及取自月球表麵的岩石標本，發現大多數隕石和月球的年齡都在44—46億年之間。根據這一發現，科學家們推測出地球的真實年齡是46億歲左右。
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地球還可以活多久？
排除人為的不確定因素，單從太陽演化對地球的影響方麵來說，地球還可以再活幾十億年。
目前我們所處的是太陽為主序星的階段（意思是，太陽係中所有星體都是以太陽為中心的）。據推測，太陽作為主序星的時間大約能持續100億年，現在已經過了46億年左右。在今後的50億—60億年裏，太陽核心中最主要的氦原子將繼續消耗，導致其核心收縮、溫度升高，屆時太陽外層將會膨脹。當其核心溫度升高到100000000K（開爾文溫度）時，太陽將發生氦聚變，產生碳。而當太陽內的氦元素全部轉化為碳後，太陽將不再發光，成為一顆死星。等到那時，地球可能就會不複存在。
在太陽還是主序星時，它會逐步變得更亮，表麵溫度緩慢上升。據推測，太陽溫度的上升將在9億年後導致地球表麵溫度升高，造成目前我們所知的生命無法生存。其後再過10億年，地球表麵的水將完全消失，那時，地球就不再適合人類生存了。
地球的形狀與大小。
你肯定知道，我們生活的地球是個橢圓形的球體。但在很久以前，人類並不知道地球是橢圓形的。那時候，人類的活動範圍很有限，無法看到地球的全貌，所以不同地方的人們對地球的形狀有著不同的認識，例如中國古人認為天是圓的，地是方的，而古巴比倫人則認為地球是座馱在海龜背上的山。
地球是一個球體的概念最早是由古希臘人提出來的，不過他們的依據是球體是幾何圖形中最完美的形狀，而並沒有任何客觀證據。公元前350年左右，古希臘哲學家亞裏士多德通過觀察月食，根據月球上地影是一個圓形，第一次科學地論證了地球是個球體。16世紀，葡萄牙航海家麥哲倫完成了人類曆史上第一次環球航行，證實地球為球體，但這個球體是圓的還是扁的，當時的人們還是無法判斷。
17世紀末，牛頓經過研究後認為地球應該是一個赤道略為隆起、兩極略為扁平的橢球體。18世紀30年代，法國派出兩支考察隊，分別在赤道和北極附近進行測量，證明了牛頓的推測。
最早測量出地球大小的是古希臘天文學家埃拉托斯特尼，他計算出地球的周長約為39600千米，這與地球的實際周長隻差475千米。
隨著科技的進步，現在人們可以利用人造衛星給地球拍照片，可以乘宇宙飛船或航天飛機進入太空。通過這些途徑，人們精確地測量出了地球的形狀和大小：地球是一個赤道處略為隆起，兩極略為扁平的球體，赤道半徑為6738.14千米，周長為40075千米，極半徑為6356.76千米。
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麥哲倫。
麥哲倫是葡萄牙著名的航海家和探險家，全名叫做費迪南德·麥哲倫。1480年，他出生於一個貴族家庭，16歲進入國家航海事務廳。1519年9月6日，麥哲倫在西班牙國王的資助下，率領一支由5艘帆船265人組成的探險隊，從西班牙桑盧卡爾港起航，開始了他名垂青史的環球航行。
他橫渡大西洋，在南美洲發現了麥哲倫海峽，進而穿過麥哲倫海峽進入太平洋。此時，船隊已處於缺糧斷炊的艱難境地，水手們忍饑挨餓，甚至用桅杆上的皮帶充饑，頑強地推進航行。在途經菲律賓群島時，探險隊與島上的土著人發生衝突，麥哲倫受傷身亡。
最後，這支船隊隻剩下一艘船。這艘船駛至南非好望角，再北上駛抵西班牙，實現了從西方向西航行到達東方的計劃，於1522年9月6日返回西班牙塞維利亞港，完成了曆時3年的環球航行。
麥哲倫船隊的環球航行，用實踐證明了地球是一個球體，不管是從西往東，還是從東往西，都可以環繞我們這個星球一周回到原地，麥哲倫因而被世界公認為是第一個環球航行的人。
地球的內部結構。
如果想知道煮熟的雞蛋裏麵是什麼樣子，把它切開就能看清楚了。但如果想知道我們生活的地球裏麵是什麼樣子，那該怎麼辦呢？
地球的內部結構我們無法直接觀察到，不過在19世紀中期到20世紀初期，有關地震波的研究則為人們探索地球內部的奧秘提供了有力的支持。1910年，南斯拉夫地震學家莫霍洛維奇意外地發現，地震波在傳到地下33千米處時存在一個不連續的跳躍，他認為這裏可能存在著一個地殼和地殼下麵不同物質的分界麵。1914年，德國地震學家古登堡發現，在地下2900千米處，存在著另一個不同物質的分界麵。
後來，人們就將這兩個麵分別命名為“莫霍麵”和“古登堡麵”，並根據這兩個麵把地球分為地殼、地幔和地核三層。地殼與地幔以莫霍麵為分界，地幔與地核之間則以古登堡麵分隔。如果把地球比做一個雞蛋，那麼最外部薄薄的地殼就好比蛋殼，地幔就是裹著蛋黃的蛋白，位於中心部位的地核就是蛋黃。
地殼是地球的固體外殼，厚度很不均勻，大陸地殼平均厚度約30多千米，而海洋地殼厚度僅5—8千米。地殼包括兩層：上層是花崗岩層，它構成了大陸的主體，下層是連續的玄武岩層。
地殼的下麵一層是地球的中間層——地幔，位於莫霍麵和古登堡麵之間，厚度為2900千米。地幔是地球內部體積最大、質量最大的一層。
地幔的下麵是地核，平均厚度約3400千米，由鐵、鎳組成，溫度超高，約有4000度—6000度。它是地球的核心部分，占整個地球質量的31.5%，體積占整個地球的16. 2%，而且密度非常大，即使最堅硬的金剛石，在這裏也會被壓得像黃油一樣軟。
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地震波。
地震波是由天然地震或通過人工激發的地震而產生的彈性振動波，在地球中由介質的質點依次向外圍傳播。
地震波在從震源向四處輻射擴散的過程中，速度會發生幾次突變，分別在莫霍麵和古登堡麵，而地球也借此由外而內分成了地殼、地幔和地核三個圈層。
地震波按傳播方式分為三種類型：縱波、橫波和麵波。其中，縱波（P波）是推進波，在地殼中傳播速度為5.5—7千米/秒，最先到達震中，使地麵發生上下振動，破壞性較弱。橫波（S波）是剪切波，在地殼中的傳播速度為3.2—4.0千米/秒，第二個到達震中，使地麵發生前後、左右抖動，破壞性較強。麵波（L波）則是由縱波與橫波在地表相遇後激發產生的混合波，其波長大、振幅強，隻能沿地球表麵傳播，是造成建築物強烈破壞的主要因素。