军训生活高一作文:地球是如何诞生与衰亡的(网摘)

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 06:28:34

地球是如何诞生与衰亡的(网摘)

说起地球的来龙去脉就要联系到行星的演变,地球的存在不是宇宙中的例外,作为无数行星中的一员,地球的经历也不会独一无二,而行星只是在星球整个演变过程中一个演变阶段而已。

从1755年康德在《自然通史和天体论》中提出太阳系是由同一团原始星云演变而来后,到今天,结合丰富的现代观测资料,运用各种现代科学原理和方法,描写星球演变的“星云说”有了崭新的面貌。相继发现的从弥漫星云—恒星—红巨星—白矮星之间的一系列过渡星体,也初步印证了“星云说”的星球早期演变概念的部分合理性,但“星云说”认为恒星与行星是在同一旋涡中形成的观点日益暴露出弊病来,而星球演变的全过程在白矮星之后仍然还是一段空白。因此,至今还没有一个学说能满意的说明星球的整体特征而获得科学界的共识。

像自然界所有事物一样,星球也有从诞生到衰亡的发展过程。它们之所以有不同的形态,归根结底是由于各星球正处在演变过程中不同的阶段。行星是由恒星演变形成的,而彗星又是由行星演变而来,宇宙中每个星球的演变都要经过——“黑洞”、星云、恒星、红巨星、白矮星、行星、彗星、小行星几个阶段。就像人的一生要度过少年、青年、中年、老年几个阶段,假如以人类个体的生命过程作比喻,那么,“黑洞”恰似襁褓中的婴儿,星云则是幼稚的儿童,恒星相当于精力充沛的青少年,红巨星已是人到中年了,白矮星和行星像年迈的老人,彗星即进入了弥留之际,小行星就是逝后的遗骸。星球既有共同性,又有差异,即使处于同一演变阶段也没有形态完全相同的。如昆虫在它不同的生长阶段各是卵、幼虫、蛹、蛾几种完全不同的形态一样。根据有关天文资料可以对宇宙星球演变的全过程加以推演:

自然界的物质总在不停的分散和集聚,当星系内一个区域的温度值低于这个相对孤立系统的均衡点时,热量就会从高温区向低温区传递,周围物质就会从密度较大的区域向这一密度较小区域汇集,出现一个吸引力大于离心力的区域,在物质流的惯性作用下形成一个由气体和尘埃组成的高速旋转运动的磁场旋涡(即恒星级“黑洞”)。恒星级“黑洞”就是星球演变过程的初始阶段,由于它的构成物质是稀薄的气体、尘埃、游离粒子,所以才出现了我们在可见光范围观测不到它的形态而只能在高能射线范围观测到的“奇怪”现象。恒星级“黑洞”产生的能量和引力会吸引更多的物质,形成围绕它旋转的吸积盘,在引力吸积作用下,“黑洞”的质量和引力会逐渐增大,像滚雪球一样越滚越大形成巨大的云雾状星体,星球的胚胎——星云便诞生了。

星云初始本身并不发光,它会被附近恒星发出的光激发成一个发光体而被我们观测到。恒星的形成是在星云中心完成的,星云中的稠密团块比周围物质密度大,因此比周围物质引力要大,物质浓缩区域物质密度会不断增加凝聚成坚固的气团。当星云具备了发生原子核反应的两个必要条件(一是星体达到相当大体积;二是星体中的物质达到一定密度)时,在云团内部密集的气体、尘埃互相碰撞的巨大摩擦作用下,温度升高到几百万摄氏度以上,星云的中心区域(星核)的原子核反应就发生了,从而爆发出巨大能量,演变为光辉耀眼的星球——恒星。 

恒星的原子核反应产生的强大磁场和引力,能吸引一些质量相对较小的行星等天体,形成以它为中心的恒星系统。恒星早期是向内吸积物质比向外辐射物质多,能量愈来愈大;到了后期,向外辐射物质比向内吸积物质多,能量愈来愈小。从恒星表面源源不断流向太空深处的能量加速了它的衰亡,最后进入它的暮年——红巨星阶段。

红巨星的重元素比例增大,星球内部原子核反应减弱,能量变小,星球表面温度下降,光线颜色变红,构成物质在离心力作用下向外层膨胀,体积变的非常巨大。红巨星在继续膨胀过程中,内部高温物质会冲破温度较低的外层,以“超新星”爆发的形式抛掉外层物质,形成一片受保留下来的星核照射而发亮的“行星状星云”在空间飘荡。之后弥漫的“雾团”渐渐散去,星核的外层开始逐渐冷却形成固态的外壳,就坍缩成一颗近似地球大小的阴暗幽灵——白矮星。

白矮星是红巨星脱去外壳后裸露出来的内核,仍在进行的原子核反应被包裹在了冷却的固态外壳之中,它的体积大大缩小但相对质量却很大,内部物质密度高,磁场和引力仍很强。由于白矮星表面积小,所以它的亮度像篝火的余烬一样非常暗弱。随着与其它恒星之间相互吸引力和离心力平衡的改变而沦为恒星的卫星——自身不发光的行星。

从白矮星到行星阶段中期是一个星球固态外壳不断膨胀,表层气态、液态物质不断减少的过程。初期的行星,是像木星那样的形态,有人以为木星是气态物质构成的星球,实际上在它厚达1000公里的浓密大气层下,就是那颗正在冷却的白矮星,它的外层大气成分与地球40亿年前的大气成分十分相似。地球处在行星中期阶段,由于温度等适宜条件,行星上会出现生命现象,因为行星内部仍在进行的原子核反应产生的巨大能量会逐渐积聚起很大压力,所以,当外壳承受不住时,内部能量就冲破外壳形成爆发,爆发中大量表层物质散发到宇宙中,熔岩凝结的固态外壳变厚,行星的体积扩大。经过了多次爆发后,就进入像火星那样的行星后期阶段,几亿年前的火星曾是一颗酷似今天地球的行星。

生命在地球上的存在与地球本身的存在一样绝非偶然,只要具备合适的环境,生命的形成就是任何星球都可以做到的简单事情。生命与行星同步进化,它直接源于行星必然会提供的条件,与地球同样的一幕也会在大多数行星表面上演。当行星内部原子核反应基本结束,组成物质的离心力超过它的吸引力时,结构平衡被打破,进入行星的碎裂状态——彗星阶段。

彗星就像行星内部熔炉熄灭后残留的炉渣,是行星碎块(彗核)和气体尘埃(彗发)的结合体,结构非常疏松,稍有风吹草动便四分五裂,所以它们只能处在恒星系统的边缘区域,一旦接近恒星系统中心区域,在恒星的强大引力作用下,彗星分解变化十分明显,最终将完全分散成一群遨游于天际的太空岩石——小行星。

像谷神星一类直径达几百公里,表面还有微弱熔岩喷发的星体,虽然距离小行星阶段只有咫尺之遥,但仍属行星的范畴。只有那些行星、彗星瓦解后的已经冷却的天体碎块,才是真正意义上的小行星。

星球的诞生和死亡此起彼伏,每时每刻既有旧的星球逝去,也有新的星球生成。当星际中分散的物质在快速旋转运动的磁场旋涡(恒星级“黑洞”)吸引下集聚在一起时,一个星球的新一轮演变又开始了,星球家族就是这样循环往复,生生不息。

以上只是对星球演变过程作一个大致的顺序排列,根据这个星球演变排列顺序可以测定各种星球在演变过程中所处的阶段。只有简单的理论才会显现出真理的完美性,探索星球奥秘应从尽可能少的假设出发,概括尽可能多的经验事实,实现科学本质上的简单性,从而结束目前天文学领域里星球研究中的繁杂状态。

链接:地球,太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第三颗。它有一个天然卫星——月球,二者组成一个天体系统——地月系统。地球大约有46亿年的历史。
    一、自转和公转
    1543年,哥白尼在《天体运行论》一书中首先完整地提出了地球自转和公转的概念。此后,大量的观测和实验都证明了地球自西向东自转,同时围绕太阳公转。1851年,法国物理学家傅科在巴黎成功地进行了一次著名的实验(傅科摆试验),证明地球的自转。地球自转周期约为23时56分4秒平太阳时,地球公转的轨道是椭圆的。公转轨道的半长径为149597870公里,轨道的偏心率为0.0167,公转周期为一恒星年,公转平均速度为每秒29.79公里,黄道与赤道交角(黄赤交角)为23°27′。地球自转和公转运动的结合产生了地球上的昼夜交替、四季变化和五带(热带、南北温带和南北寒带)的区分。地球白转的速度是不均匀的,有长期变化、季节性变化和不规则变化。同时,由于日、月、行星的引力作用以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用,使地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化,即岁差和章动、极移和黄赤交角变化。
    二、形状和大小
    地球是球形这个概念的出现,可上溯到公元前五、六世纪。当时,希腊的毕达哥拉斯学派的哲学家只是从球形最美的观念出发产生这一概念的。亚里士多德根据月食时月球上地影是一个圆,第一次科学地论证了地球是个球体。中国早在战国时期,哲学家惠施已提出地球是球形的看法。
    公元前三世纪,古希腊的地理学家埃拉托斯特尼成功地用三角测量法测量了阿斯旺和亚历山大城之间的子午线长。中国唐朝时期,在一行的指导下,由南宫说率领的测量队在河南省黄河南北的平原地带进行了最早的弧度测量,算出了北极的地平高度差一度,相当于南北地面距离相差约351里80步(唐朝的长度单位5尺=1步,300步=1里),从而可算出地球的半径。这项工作比阿拉伯人的类似工作约早100年。在现代,除用大地测量方法外;还可用重力测量确定地球的均衡形状。人造地球卫星上天后,地球动力学测地方法得到很大发展。各种方法的联合使用,使得地球形状和大小的测定精度大大提高。1976年国际天文学联合会天文常数系统中,地球赤道半径α为6378140米,地球扁率因子1/f为298.257。地球不是正球体,而是扁球体,或者说,更象个梨状的旋转体。人造地球卫星的观测结果表明、地球的赤道也是个椭圆,据此可认为地球是个三轴椭球体。地球自转产主的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀,成为目前的略扁的旋转椭球体形状,极半径比赤道半径约短21公里。地球内部物质分布的不均匀性,进一步造成地球表面形状的不规则性。在大地测量学中,所谓的地球形状是指大地水准面的形状,在这个面上重力位各处相同,是个等位面。日、月对地球的引力作用使地球上的海洋、大气产生潮汐现象,也使固体地球(在某种程度上是个弹性体)发生弹性形变,这就是所谓“固体潮”。
    三、质量和重力加速度
    地球的质量为5.976×l027克,这是根据万有引力定律测定的。地球质量的确定提供了测定其他天体质量的依据。从地球的质量可得出地球的平均密度为5.52克/厘米3。地球上任何质点都受到地球引力和惯性离心力的作用,二者的合力就是重力。重力随高度递增而减小,也随纬度而变化。赤道上的重力加速度为978.伽(厘米/秒2),两极处为983.2伽。有些地方还会出现重力异常现象,这反映出地球内部物质分布的不均匀性。重力异常同地质构造和矿床有关。地球因受到日、月引潮力的作用,它的重力加速度也有微小的周期变化,最大的可达十分之几毫伽。
    四、构造
    地球可以看作由一系列的同心层组成。地球内部,有核、幔、壳结构。地球外部,有水圈、大气圈,还有磁层,形成了围绕固态地球的外套。磁层和大气圈阻挡着来自空间的紫外线、X射线、高能粒子和众多的流星对地面的直接轰击。
    地球表面十分之七以上为蓝色的海洋所覆盖,湖泊、江河只占地球表面水域很少的部分。地球表面的液态水层,叫做水圈,从形成至今至少已有30亿年。地球的表层由各种岩石和土壤组成,地面崎岖不平,低洼部分被水淹没成为海洋、湖泊;高出水面的陆地则有平原、高山。地球固体表面总垂直起伏约为20公里,它是珠穆朗玛峰顶(据中国登山队1975年测定,珠穆朗玛峰海拔高度为8848.13米)和最深的海洋深度(马里亚纳海沟深度约11公里)之间的高差,它超过大陆地壳平均厚度的一半。洋底象陆地一样不平坦,也不平静。洋底岩石年龄要比陆地年轻得多。陆地上大多数岩石的年龄小于二十几亿年。陆地上到处可以找到沉积岩,说明在远古时期这些地方可能是海洋。地表虽有少量的环形山,但难以找到类似月球、火星和水星那样多的环形山,这是因为地球表面受到外力(水和大气)和内力(地震和火山)的作用,不断风化、侵蚀和瓦解的结果。
    长期以来,人们认为地壳构造运动主要表现为地面的隆起和沉降,以垂直运动为主,水平运动是次要的。近十多年来,愈来愈多的科学家认为,地球上部不仅有垂直运动,而且还有更大的水平运动,海洋和大陆的相对位置在地质时期也是变化着的。1912年伟格纳提出大陆漂移假说。此后,有的地质学家认为,地球早先存在两块古大陆——南半球的冈瓦纳古陆和北半球的劳亚古陆。但在很长时期里许多科学家拒绝承认大陆漂移假说,因为当时人们很难相信有这么大的力量把原先的大陆块撕开,使各碎块分别逐渐漂移到今天的位置。六十年代初,黑斯和迪茨提出了洋底扩张假说,认为全球大地构造是洋底不断扩张的直接结果。正是由于洋底扩张假说和板块运动理论的发展,又使大陆漂移学说重新受到重视。
    地球最上层约几十公里厚的一圈是强度很大的岩石圈,其下几百公里厚的一层是软流层,强度较小,在长期的应力作用下这一层的物质具有可塑性。岩石圈漂浮在软流圈上。在地球内部能量(原始热量和发射性热)释放时,地内温度和密度的不均匀分布,引起地幔物质的对流运动。地幔对流物质沿着洋底的洋中脊的裂隙向两侧方向运动,不断形成新的洋底。此外,老的洋底不断向外扩张,当它们接近大陆边缘时,在地幔对流向下拖曳力的作用下,插入大陆地壳下面,致使岩石圈发生一系列的构造运动。这种对流作用可使整个洋底在三亿年左右更新一次。岩石圈被一些活动构造带所割裂,分成几个不连续的单元,称为大陆板块。勒比雄把全球岩石圈分成六大板块:欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。海底的扩张导致大陆板块发生运动。板块的相互挤压造成了巨大的山系,自阿尔卑斯山经过土耳其和高加索,最后到喜马拉雅山的山系正是属于这种情况;也有的地方,两个板块的岩石同时下沉,造成洋底的深渊,此外,板块的运动还造成了火山和地震。关于板块运动的理论,目前还在不断发展之中,同时也存在许多有争论的问题。
    五、起源和演化
    对地球起源和演化问题进行系统的科学研究始于十八世纪中叶,至今已经提出多种学说。现在流行的看法是:地球作为一个行星,远在46亿年以前起源于原始太阳星云。它同其他行星一样,经历了吸积、碰撞这样一些共同的物理演化过程。地球胎形成伊始,温度较低,并无分层结构,只是由于陨石物质的轰击,放射性衰变致热和原始地球的重力收缩,才使地球温度逐渐增加。随着温度的升高,地球内部物质也就具有越来越大的可塑性,且有局部熔融现象。这时,在重力作用下物质分异开始,地球外部较重的物质逐渐下沉,地球内部较轻的物质逐渐上升,一些重的元素(如液态铁)沉到地球中心,形成一个密度较大的地核(地震波的观测表明,地球外核是液态的)。物质的对流伴随着大规模的化学分离,最后地球就逐渐形成现今的地壳、地幔和地核等层次。
    在地球演化早期,原始大气逃逸殆尽。伴随着物质的重新组合和分化,原先在地球内部的各种气体上升到地表成为第二代大气,后来,因绿色植物的光合作用,进一步发展成为现代大气。另一方面,地球内部温度升高,使内部结晶水汽化。随着地表温度逐渐下降,气态水经过凝结、降雨落到地面形成水圈。约在三、四十亿年前,地球上开始出现单细胞生命,然后逐步进化为各种各样的生物,直到人类这样的高级生物,构成了一个生
物圈。