地球自西向东自转,同时围绕太阳公转。现有40亿~46亿岁,它有一个天然卫星——月球,二者组成一个天体系统——地月系统。46亿年以前起源于原始太阳星云。
地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米,呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。地球表面积5.1亿平方千米,其中71%为海洋,29%为陆地,在太空上看地球呈蓝色。
地球内部有核、幔、壳结构,地球外部有水圈、大气圈以及磁场。地球是宇宙中已知存在生命的唯一天体,是包括人类在内上百万种生物的家园。
地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层,即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈;地球内圈可进一步划分为三个基本圈层,即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈,它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层,位于地面以下平均深度约150千米处。这样,整个地球总共包括八个圈层,其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内圈,主要用地球物理的方法,例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。
固体地球结构表 |
地球圈层名称 | 深度 (千米) | 地震 纵波速度 (千米/秒) | 地震 横波速度 (千米/秒) | 密度(克/立方厘米) | 物质 状态 |
一级 分层 | 二级 分层 | 传统 分层 |
外 球 | 地壳 | 地壳 | 0~33 | 5.6~7.0 | 3.4~4.2 | 2.6~2.9 | 固态物质 |
外 过 渡 层 | 外过渡层 (上) | 上地幔 | 33~980 | 8.1~10.1 | 4.4~5.4 | 3.2~3.6 | 部分 熔融物质 |
外过渡层 (下) | 下地幔 | 980~2900 | 12.8~13.5 | 6.9~7.2 | 5.1~5.6 | 液态-固态物质 |
液 态 层 | 液态层 | 外地核 | 2900~4700 | 8.0~8.2 | 不能通过 | 10.0~11.4 | 液态物质 |
内 球 | 内过渡层 | 过渡层 | 4700~5100 | 9.5~10.3 |
| 12.3 | 液态-固态物质 |
地核 | 地核 | 5100~6371 | 10.9~11.2 |
| 12.5 | 固态物质 |
地球存在绕自转轴自西向东的自转,平均角速度为每小时转动15°。在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。人们最早利用地球自转作为计量时间的基准。自20世纪以来由于天文观测技术的发展,人们发现地球自转是不均的。1967年国际上开始建立比地球自转更为精确和稳定的原子时。由于原子时的建立和采用,地球自转中的各种变化相继被发现。天文学家已经知道地球自转速度存在长期减慢、不规则变化和周期性变化。
地球自转的周期性变化主要包括周年周期的变化,月周期、半月周期变化以及近周日和半周日周期的变化。周年周期变化,也称为季节性变化,是20世纪30年代发现的,它表现为春天地球自转变慢,秋天地球自转加快,其中还带有半年周期的变化。周年变化的振幅为20~25毫秒,主要由风的季节性变化引起。半年变化的振幅为8~9毫秒,主要是由太阳潮汐作用引起的。此外,月周期和半月周期变化的振幅约为±1毫秒,是由月亮潮汐力引起的。地球自转具有周日和半周日变化是在最近的十年中才被发现并得到证实的,振幅只有约0.1毫秒,主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的。
地球公转的轨道是椭圆的,公转轨道半长径为149597870千米,轨道的偏心率为0.0167,公转的平均轨道速度为每秒29.79千米;公转的轨道面(黄道面)与地球赤道面的交角为23°27',称为黄赤交角。地球自转产生了地球上的昼夜变化,地球公转及黄赤交角的存在造成了四季的交替。
从地球上看,太阳沿黄道逆时针运动,黄道和赤道在天球上存在相距180°的两个交点,其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点,称为春分点,与春分点相隔180°的另一点,称为秋分点,太阳分别在每年的春分(3月21日前后)和秋分(9月23日前后)通过春分点和秋分点。对居住在北半球的人来说,当太阳分别经过春分点和秋分点时,就意味着已是春季或是秋季时节。太阳通过春分点到达最北的那一点称为夏至点,与之相差180°的另一点称为冬至点,太阳分别于每年的6月22日前后和12月22日前后通过夏至点和冬至点。同样,对居住在北半球的人,当太阳在夏至点和冬至点附近,从天文学意义上,已进入夏季和冬季时节。上述情况,对于居住在南半球的人,则正好相反。
地球有一个卫星月球,月球俗称月亮,也称太阴。在太阳系中是地球唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星里面都有天然卫星。月球直径约3476千米,是地球的1/4。体积只有地球的1/49,质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月球表面的重力约为地球重力的1/6。