文档介绍：第一节地球是一个系统地球系统科学—新的地球观大系统,学科众多,相互交叉从整体论( Holism )角度研究从宇宙体系角度来全面认识行星地球:将地球作为一个行星 Top 第二节地球动力系统地球上所有物质都在不断地运动: 太阳系 220 km/s 地球公转 30 km/s 地球自转(赤道) 230 m/s 空气流动 0-nx 10 m/s 水的流动 0-n m/s 岩石圈 0-n cm/a 地幔 0-n mm/a 地内核 0 -20 km/a 地球上不同物质的运动都有其独特的动力学机制它们均受到地球内部和外部因素的影响地球内部:重力场、自转、温度、压力等地球外部:月球、行星、太阳系、银河系等 Top 第三节开放的地球系统地球从宇宙中接受质量和能量---- 星子吸积, 陨击---- 太阳辐射能,宇宙射线地球系统不断地耗散能量---- 热量散失---- 转动惯性能消耗,自转减慢地球是开放系统---- 将地球作为宇宙巨系统中的一份子 Top 第四节圈层间的强相互作用地球系统的复杂性:子系统间强相互作用地球各圈层的强相互作用---- 相邻两圈层之间强相互作用壳- 幔、核- 幔、水圈- 岩石圈、岩石圈- 大气圈---- 不相邻圈层之间相互作用磁场- 内外核、岩石圈放气、温度- 地幔、地震厄尔尼诺、拉尼娜- 地幔放气、排热 Top 第五节不可逆的进化生物界: 由低级到高级、简单到复杂演变随时间演化的不对称性和单向性生物演化不可逆性地球: 地球是如何演化的? 整个地球( 包括无机界) 是否也是从简单到复杂、低级到高级的不可逆演变? 宇宙的起源· 宇宙起源于 137 亿年前的宇宙大爆炸,形成了众多的星系和恒星; · 此后,轻重不同的 100 余种元素不断地通过氢和氦热核反应而逐渐形成。·在 46 亿年前一次很偶然的超新星爆炸冲击波的影响下, 使由星际冷的固体尘埃和气体所组成的原始太阳星云运动速度加大,密度增大,发生凝聚而形成太阳以及围绕它旋转的星云物质。太阳系的起源() · 太阳周围的固体与气体物质,经过约 5000 万年快速旋转和冷凝· 以固体颗粒( 小园球状的星子) 为中心,通过反复随机碰撞吸积、增大质量· 逐渐形成太阳系的 9 大行星。地球的形成· 根据球粒陨石年代测定,地球的形成和加大吸积的时期,推测主要发生在 ~- 亿年前。· 地球总质量的绝大部分(6× 1027 g) 都是该时期吸积的。· 后来的 40 亿年内,地球质量只增加 1025 g ,相当于地球总质量的 1/600 。也就是说地球平均每年要接受 × 1016 g(即 250 亿吨) 的陨石物质。早期的地球—地核· 当时地球内部热量比现代大得多,估计其放射性幅射能约比现代大 10 倍; · 地球吸积( 陨石撞击) 和圈层分异作用也可产生热量,使物质分异与迁移,比重较大的铁镍物质大量聚集到地心附近,到 43 亿年前,就基本上形成地核( 约相当于现代地核的 3/4) 。早期的地球—地幔、地壳· 地幔基本上一直保持固体状态。· 下地幔成分相对均一, 而上地幔存在着横向与纵向上化学成分的不均一性, 说明上、下地幔并没有经历过全部的熔融分异、以达到平衡的演化过程。· 而在地球表部,火山密布,同时还有相当数量的陨石撞击,在 40 亿年前逐渐形成了原始的大陆,使晶体结构较松散的铝硅酸盐在地表聚集,造成了大陆地壳。大陆地壳的形成和增长· 陆壳的主要增生时期为 30~ 16 亿年即新太古—古元古代时期, 现在所知的大陆地壳基本上都是该时期形成的。在 18 亿年以前的时期,由于地球内部的热活动一直比较强烈,物质在垂直方向(地球半径方向) 上的分异、对流、迁移等作用都相当剧烈。·在 18 亿年以后, 地球内部变冷, 岩石可塑性变小, 使上地幔的顶部层位和地壳合成一个统一的岩石圈,其刚性程度加大。大气圈的形成· 与此同时, 由于岩浆活动所排出的气体(CO2 与 H2O 为主, 含少量 N2) 可能形成初步的大气圈, 形成与金星、火星相似的大气圈。· 大气压力相当于现代的 300 倍, 温度可达 230 ℃左右, 以后逐渐降温, 气体中冷凝下来的水( 富含 Cl、 SO4 离子), 就可覆盖在几乎整个地球表面。水的形成· 1998 年 Zahnle 认为地球上水主要由富含冰( 固体的 H2O) 的慧星撞击地球所致。· 关于水的起源,留下的证据不足,也许两种成因──岩浆排气与慧星撞击可能都同时存在。· 一般认为 85% 的大气圈与水圈( 海洋) 是在 44 亿年前形成的。地球演化的不可逆性总之, 宇宙中地球的各圈层—地核、地幔、地壳、大气圈、水圈与生物圈, 都是在相互作用下,不断地由简单到复杂、由低级到高级的演化发展,并按照各自的规律( 自组织性) 、不可逆地、前进式