小時候對地球的疑問現在你知道了嗎

奇思妙想

在天真爛漫的年紀

我們總會對這個世界產生各種疑問

你或者想知道

人類是什麼樣

地球是什麼樣

宇宙是什麼樣

而現在長大的你

知道答案了嗎

最近小編看了一檔很有意思的原創文化公益類綜藝《同一堂課》。節目邀請知名學者或藝人，化身為臨時「代課老師」，在三天時間裡給兩岸三地不同特質的小學學生教授語文課。裡面的小孩子十分的天真爛漫、可愛活潑，有著各種的奇思妙想。

其中令我印象深刻的一期是于丹老師來到台灣池上鄉給孩子們授課，她先讓孩子們在紙上寫出各種想要問她的問題，於是便有了下面的情景！

為什麼？

本期，我們選取了翟明國院士2014年在澳門科技大學的一場講座《解讀46億歲的地球》，為你講述地球的結構與組成。

天圓地圓

——地球的結構與組成

文章作者簡介

翟明國

前寒武紀與變質地質學家，岩石學家

中國科學院院士

第三世界科學院院士

現任中國科學院地質與地球物理研究所研究員，大陸動力學國家重點實驗室主任、中國科學院礦產資源重點實驗室學術委員會主任。兼任內生金屬礦床成礦機制國家重點實驗室（南京大學）等9個國家與部門重點實驗室的學術委員會主任、副主任和委員。

中國古代描述地球是天圓地方，當時因交通條件的限制，人們走不了很遠的地方，騎馬也走不到頭，看到的很多是地平線， 因此有天圓地方之說。

古代天圓地方的設想

古人把天地未分 、渾沌初起之狀稱為太極，太極生兩儀，就划出了陰陽，分出了天地。

古人把由眾多星體組成的茫茫宇宙稱為「天」，把立足其間賴以生存的田土稱為「地」，由於日月等天體都是在周而復始、永無休止地運動，好似一個閉合的圓周無始無終；而大地卻靜悄悄地在那裡承載著我們，恰如一個方形的物體靜止穩定，於是「天圓地方」 的概念便由此產生。

北京奧運會太極拳天圓地方陣，表演中天是運動的，地在靜悄悄地承載著我們。古詩中有「天蒼蒼，野茫茫」，天是圓的穹空，蓋住地面。

北京奧運會太極拳天圓地方陣

地球的圈層

後來發現地球是圓的，而且是有圈層的，地球的外部圈層是由大氣圈層、水圈層和固體圈層形成，其中還包含生物圈層。

地球的外部圈層

生物圈層中有生命萬物，如植物種子、堅果等，動物有各種胚胎、卵等，圈層中有生命萬物的基本結構。地球的內部圈層如同一個雞蛋，有蛋殼、蛋清、蛋黃等。地球上的地核、地幔和地殼也是圈層的。

地球的內部圈層

地球的內部圈層和外部圈層有相互運動和作用，岩漿噴出形成火山爆發，地殼運動形成地震。地殼平均厚度有17公里，大陸地殼厚度有35公里。

地球內部的岩漿形成火山

高山、高原地區地殼更厚，最高可達70千米。地殼分為上地殼和下地殼，上地殼為較輕的花崗岩（硅鋁）殼，下地殼為較重的輝長岩（鎂鐵）殼，這在中學課程中就應該學到。

上地殼和下地殼

地殼主要由三種類型的岩石組成，水成岩（又稱沉積岩）、火成岩（又稱岩漿岩）和變質岩。下圖說明了地殼的三種岩石種類和形態。

地殼的三種岩石組成

岩石是由天然的礦物組成的，由各種不同價位的元素組成，水成岩和火成岩都是在比較淺處形成的，當地殼變化時，沉入較深處的是變質岩，其礦物的構成成分也有變化。

火成岩是在地下沒有噴發的岩漿岩，在噴出地表後形成的岩石按不同的礦物組成，有不同的礦物晶格和晶體。有很好看的寶石，如祖母綠、石英、紫晶石等。工業上還用到金剛石、紅寶石等。下圖顯示了多種礦物晶格和晶體。

多種岩石的礦物晶格和晶體

地球的極性

地球是有極性的，和磁性有關，是地球的基本特徵。許多重大的儀器都與磁性有關，用大的電磁鐵來承托設備和軸承。

一般認為，地球極性是由離地面3000到5000公里的地核外層的液態鐵旋轉形成的（地球是動的）。地球的南北極方向不是一成不變的。地球的極性平均每25萬年改變一次。最新的研究表明，根據緯度的不同，極性變化的持續時間是2000年到11000年。

地球在地理上有南極和北極，南極有陸地，被冰雪覆蓋，各國建立了許多觀測站，我國也有崑崙、中山、長城等站。由於冰雪覆蓋，墜落的隕石很容易被發現，中國科學家也找到許多隕石。

南極洲

北極有大的冰蓋。由於溫室效應，冰蓋也在縮小。

北極冰蓋和環境

我國現在也在北極考察，包括大學生考察人員。中國在2013年已成為北極理事會正式觀察員國。

我國在北極的考察

除南北極外，還有第三極，即世界屋脊，正在繼續隆升的高峰喜馬拉雅山峰。它不是地球的磁極，而是在中國境內的世界最高峰，是印度板塊向歐亞板塊俯衝碰撞，形成隆起的高原。

第三極隆起

高原上有凍土和河流， 珠峰頂上有石灰岩，這原來是海洋，因高山隆起後形成高原，為珠峰頂，在海拔8660米高處有海里形成的石灰岩。

珠峰頂部的岩石

大陸與大洋

地球上有大陸和大洋，南北半球佔比不同。

大陸和大洋在南北半球中的佔比

大洋中有中脊，是大洋中火山岩漿形成的，相當於脊樑。大洋中還有山脈和高原，洋底的山脈比大陸的山高，喜馬拉雅山高約8800米，而夏威夷海底的山脈有10000米以上，而且還在長高，海底山脈長度為65000多公里，可繞地球赤道1圈半，寬度超過1000公里，總面積與五大洲面積的總和相等。

地球岩石圈板塊分布圖

海底山脈和盆地

大洋下面地形更複雜，洋流是有運動規律的，和大氣也有耦合關係，對氣候和環境都有影響。研究這個規律很重要。海洋中有能源，石油 、天然氣和可燃冰。

我國首次海域可燃冰試采成功

大洋中有淺層洋流和深層洋流，深層洋流在上升流段轉向淺層洋流，淺層洋流在下降流段轉向深層洋流，大洋在不停地轉動。

大洋中洋流的上下轉動

大洋與大陸有連接海岸，大洋比較重，大陸比較輕，大洋的海底中脊擴張後，海底面積加大，會和大陸發生作用，重的向下走，輕的被地下俯衝力推向上走，形成「斷弧」，斷層處一端向下，一端向上。下圖說明了大洋與大陸間的板塊構造。地幔對流在大洋中脊中形成轉換斷層、海底火山鏈、大陸漂移和陸地火山。

地球的板塊構造

大陸是我們生活的地方，有農田、山地和黃土高原。其中只有中國有黃土高原，歐亞大陸的大氣環流使風沙經喜馬拉雅山、新疆吹到甘肅、陝西，砂石在新疆落下形成沙漠，黃土刮到陝甘地帶落下形成黃土高原。可開窯洞、形成農田種莊稼，這裡也有風沙。大氣環流形成了我國的地質條件和地形，黃土高原是我們祖先的一個發源地。

大陸的各種形態

我國長白山、五大連池都有火山口。沙漠從北非、中亞、西亞到中國，有很大的沙漠區，技術進步了，可以到沙漠中去探險。

小時候

你眼中的世界和地球是什麼樣子的呢？

你最關心地球的什麼問題呢？

你是怎麼知道這些問題的答案的呢？

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本文選取自翟明國院士2014年3月5日在澳門科技大學主辦的科技大師系列講座第五講——《解讀46億歲的地球》。《解讀46億歲的地球》共有4部分，本文為第一部分：天圓地圓——地球的結構與組成。其他三部分為：滄海變桑田——地球的運動和運動的地球；46億歲的中青年地球——地殼是如何形成的；地球的命運——認知和保護地球。

部分圖片來自網路，如有侵權，請告知刪除。

美術編輯：張志越

校       對：陶    琴

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