地球

　　太阳系八大行星之一.地球在太阳系中并不居显著的地位,而太阳也不过是一颗普通的恒星.但由于人类定居和生活在地球上,因此对它不得不寻求深入的了解.

　　行星

　　地球按离太阳由近及远的顺序,地球是第3个行星,它与太阳的平均距离是1.496亿千米,这个距离叫做一个天文单位（AU）.地球的公转轨道是椭圆形,其轨道长半径为149597870千米,轨道偏心率为0.0167,公转轨道运动的平均速度是29.79千米／秒.

　　地球的赤道半径约为6378千米,极半径约为6357千米,二者相差约21千米.地球的平均半径约为6371千米.地球的平均密度为5.517克／厘米.

　　【形状和大小】

　　中国古代对天地的认识有所谓浑天说.东汉张衡在《浑天仪图注》里写道：“天体圆如弹丸,地如鸡中黄……天之包地犹壳之裹黄.”地球是圆的这个概念在远古就已模糊地存在了.723年唐玄宗派一行和南宫说等人,在今河南省选定同一条子午线上的13个地点,测量夏至的日影长度和北极的高度,得到子午线一度之长为351里80步(唐代的度和长度单位).折合现代的尺度就是纬度一度长132.3千米,相当于地球半径为7600千米,比现代的数值约大20％.这是地球尺度最早的估计(埃及人的测量更早一些,但观测点不在同一子午线上,而且长度单位核算标准不详,精度无从估计）.

　　精确的地形测量只是到了牛顿发现万有引力定律之后才有可能,而地球形状的概念也逐渐明确.地球并非是很规则的正球体.它的表面可以用一个扁率不大的旋转椭球面来极好地逼近.扁率e为椭球长短轴之差与长轴之比,是表示地球形状的一个重要参量.经过多年的几何测量、天文测量以至人造地球卫星测量,它的数值已经达到很高的精度.这个椭球面不是真正的地球表面,而是对地面的一个更好的科学概括,用来作为全球各地大地测量的共同标准,所以也叫做参考椭球面.按照这个参考椭球面,子午圈上一平均度是111.1千米,赤道上一平均度是111.3千米.在参考椭球面上重力势能是相等的,所以在它上面各点的重力加速度是可以计算的,公式如下：g0＝9.780318（1＋0.0053024sin2j－0.0000059sin2j）米／秒2,公式中g0是海拔为零时的重力加速度,j是地理纬度.知道了地球形状、重力加速度和万有引力常数G＝6.670×10-11N·M^2／KG^2,可以计算出地球的质量M为5.975x10^24kg克.

　　【地球的尺度和其他参量】

　　自转由于地球转动的相对稳定性,人类生活历来都利用它作为计时的标准,简单地说,地球绕太阳公转一周的时间叫做一年,地球自转一周的时间叫做一日.然而由于地球外部和内部的原因,地球的转动其实是很复杂的.地球自转的复杂性表现在自转轴方向的变化和自转速率即日长的变化.

　　自转轴方向的变化中,最主要的是自转轴在空间绕黄道轴缓慢旋进,造成春分点每年向西移动50.256〃的岁差.这是日、月对地球赤道突出部分吸引的结果.其次是地球自转轴相对于地球本身的位置变化,造成了地面各点的纬度变化.这种变化主要有两种成分：一种以一年为周期,振幅约为0.09〃,是大气和海水等季节性变化所引起的,是一种强迫振动；另一种成分以14个月为周期,振幅约为0.15〃,是地球内部变化所引起的,叫做张德勒摆动,是一种自由振动.此外还有一些较小的自由振动.

　　转速的变化造成日长的变化.主要有3类：长期变化是减速的,使日长每百年增加1～2毫秒,是潮汐摩擦的结果；季节性变化最大可使日长变化0.6毫秒,是气象因素引起的；不规则的短期变化,最大可使日长变化4毫秒,是地球内部变化的结果.

　　表面形态和地壳运动地球的表面形态是极复杂的,有绵亘的高山,有广袤的海盆,还有各种尺度的构造.

　　地表的各种形态主要不是外力造成的,它们来源于地壳的构造运动.地壳运动的起因至少有以下几种设想：①地球的收缩或膨胀.许多地学家认为地球一直在冷却收缩,因而造成巨大的地层褶皱和断裂.然而观测表明,地面流出去的热量和地球内部因放射性物质的衰变而生出的热量是同量级的.也有人提出地球在膨胀的论据.这个问题现在尚无定论.②地壳均衡.在地壳以下的某一定深度,单位面积上的载荷有一种倾向于均等的趋势.地面上的巨大高差为地下深部横向物质流动所调节.③板块大地构造假说——地球最上层约八、九十千米厚的岩石层是由几块巨大的板块组成的.这些板块相互作用和相对运动就产生地面上一切大地构造现象.板块运动的动力来自何处,现在还不清楚,但不少人认为地球内部物质的对流起了决定性的作用.