地球是怎樣誕生的？

地球起源，地球物理學(xué)的基本課題之一，它探討地球的形成，即在什么時(shí)候，由什么物質(zhì)，以什么方式，經(jīng)歷什么過(guò)程才形成的。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的自然科學(xué)知識(shí)，一起來(lái)看看吧!

　　地球起源

　　地球起源探索地球的起源自古以來(lái)一直是人們關(guān)心的問(wèn)題。在古代，人們就曾探討過(guò)包括地球在內(nèi)的天體萬(wàn)物的形成問(wèn)題，關(guān)于創(chuàng)世的各種神話也廣為流傳。自1543年，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了日心說(shuō)之后，天體演化的討論才開(kāi)始步入科學(xué)范疇，逐漸形成了諸如星云說(shuō)，遭遇說(shuō)等學(xué)說(shuō)。但事實(shí)上，任何關(guān)于地球起源的假說(shuō)都有待證明。地球形成于幾十億年以前，初期的痕跡在地面上已很難找到了，以后的歷史面貌也極為殘缺不全。若想從地球面貌往前一步一步地推出它的原始情況，困難極大。任何地球起源的假說(shuō)都包含有待證明的假設(shè)。正由于此，不同的假說(shuō)常常分歧很大。200多年來(lái)，地球起源的假說(shuō)曾提出過(guò)幾十種。到了人造衛(wèi)星時(shí)代，可直接探測(cè)的領(lǐng)域已擴(kuò)展到行星際空間。這個(gè)問(wèn)題的探索也進(jìn)入到一個(gè)新的活躍階段。

　　星球起源

　　1、太陽(yáng)星云和星云盤

　　約在50億年以前，銀河系中存在著一塊太陽(yáng)星云。它是怎樣形成的，尚無(wú)定論，不過(guò)對(duì)于研究地球的起源，不妨以它為出發(fā)點(diǎn)。

　　太陽(yáng)星云是一團(tuán)塵、氣的混合物，形成時(shí)就有自轉(zhuǎn)。在它的引力收縮中，溫度和密度都逐漸增加，尤其在自轉(zhuǎn)軸附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太陽(yáng)。其余的殘留部分圍繞著太陽(yáng)形成一個(gè)包層。由于自轉(zhuǎn)，這個(gè)包層沿著太陽(yáng)赤道方向漸漸擴(kuò)展，形成一個(gè)星云盤。星云盤形成的具體物理過(guò)程至今還不很清楚，不過(guò)一個(gè)中心天體外邊圍繞著一個(gè)盤狀物，這種形態(tài)在不同尺度的天文觀測(cè)中都是存在的，例如星系NGC 4594，恒星MWC 349和土星。

　　星云盤的物質(zhì)不是太陽(yáng)拋出來(lái)的，而是由原來(lái)的太陽(yáng)星云殘留下來(lái)的。因?yàn)樾行巧蠚涞膬蓚€(gè)同位素 2H和1H的比值約為2×10-5，同在星際空間的一樣;但在太陽(yáng)光球里，這個(gè)比值小于3×10-7。這是因?yàn)樵谔?yáng)內(nèi)部發(fā)生著熱核反應(yīng)，2H大部分消耗掉了。星云盤是行星的物質(zhì)來(lái)源，所以行星不是由太陽(yáng)分出來(lái)的。太陽(yáng)星云原含有不易揮發(fā)物質(zhì)的顆粒，它們互相碰撞。如果相對(duì)速度不大，化學(xué)力和電磁力可以使它們附著在一起成為較大的顆粒，叫做星子，星子最大可達(dá)到幾厘米。在引力、離心力和摩擦力(可能還有電磁力)的作用下，星子如塵埃物質(zhì)將向星云盤的中間平面沉降，在那里形成一個(gè)較薄、較密的塵層。因?yàn)轭w粒的來(lái)源不同，塵層的化學(xué)成分是不均勻的，但有一個(gè)總的趨勢(shì)：隨著與太陽(yáng)的距離增加，高溫凝結(jié)物與低溫凝結(jié)物的比值減小。塵層形成后，除在太陽(yáng)附近外，溫度是不高的。

　　太陽(yáng)帶有磁場(chǎng)，輻射著等離子體(見(jiàn)太陽(yáng)風(fēng))和紅外線，不斷地造成大量的物質(zhì)和角動(dòng)量的流失。有些天文學(xué)家認(rèn)為在太陽(yáng)的發(fā)展過(guò)程中，曾經(jīng)歷一個(gè)所謂“金牛座T”階段。這個(gè)階段的特征是：高度變化快，自轉(zhuǎn)速度快，磁場(chǎng)和太陽(yáng)風(fēng)特別強(qiáng)烈等等。不過(guò)這個(gè)階段的存在是有爭(zhēng)議的。另一方面，由于磁場(chǎng)(或湍流)的作用，太陽(yáng)的角動(dòng)量也有一部分轉(zhuǎn)移給塵層，使它向外擴(kuò)張。在擴(kuò)張的過(guò)程中，不易揮發(fā)和較重的物質(zhì)就落在后面。這就使塵層的成分在不同的太陽(yáng)距離(即不同的溫度區(qū)域)處，大有不同，而反映在以后形成的行星的物質(zhì)成分上。

　　2、行星

　　塵層是一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)。在太陽(yáng)的引力作用下，很快瓦解成許多小塊的塵、氣團(tuán)。按照薩夫龍諾夫(В.С.Сафронов，1972)的理論，這些塵、氣團(tuán)由于自引力收縮，又積聚成小行星大小的第二代星子。由星云盤產(chǎn)生塵層所需的時(shí)間比較短，但形成小行星大小的星子則約需104年。圖表示太陽(yáng)星云的演化過(guò)程。

　　星子繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)常發(fā)生碰撞。碰撞時(shí)，有的撞碎，有的合并增長(zhǎng)。當(dāng)一個(gè)星子增長(zhǎng)到半徑約幾百公里時(shí)，它的引力就足以干擾附近星子的運(yùn)行軌道而使它們變形和傾斜。于是原來(lái)扁平的運(yùn)行系統(tǒng)就變厚起來(lái)。同時(shí)，星子越大，它的引力增長(zhǎng)也越快。在一個(gè)空間區(qū)域里的最大星子很容易將它附近的較小星子吞并而積聚成一個(gè)行星的核心，最后將一定區(qū)域內(nèi)的塵粒和星子基本掃光而形成行星。在塵層中，只有幾個(gè)星子能增長(zhǎng)成為行星，其余的都被吞并。太陽(yáng)系仍是扁平的。這是許多星子和塵埃物質(zhì)積聚后的平均結(jié)果。3、隕石地球上另一重要線索是隕石。隕石是來(lái)自地外空間的天體碎片，年齡和地球是同量級(jí)的，可能與地球同一來(lái)源。隕石有多種類型，最常見(jiàn)的一類叫做球粒隕石。它的化學(xué)成分，除了容易揮發(fā)的元素外，與太陽(yáng)光球中的元素成分或地球的估計(jì)成分很接近，但也有幾種元素，與球粒隕石相比，地球上顯得奇缺。正是通過(guò)這種差異并與其他的內(nèi)行星作比較，地球化學(xué)家對(duì)地球的形成機(jī)制和演化作出了重要的貢獻(xiàn)。

　　4、星云盤成分

　　包括 3類物質(zhì)：氫和氦約占總質(zhì)量的98%;冰質(zhì)物，主要是O、C、N、Cl、S的氫化物和Ne、Ar，約占1.5%;石質(zhì)物，主要是 Na、Mg、Al、Si、Ca、Fe、Ni的氧化物和金屬，約占0.5%。隨著星云盤中塵層密度的增大，太陽(yáng)輻射的透明度降低。塵層形成后，按照薩夫龍諾夫的計(jì)算，溫度分布如下：

　　考慮到太陽(yáng)的光度可能突然增強(qiáng)過(guò)(金牛座T階段)，估計(jì)那時(shí)地球區(qū)的溫度也不會(huì)超過(guò)300K。在內(nèi)行星的區(qū)域，只有少量的冰質(zhì)物可以凝固，成星的物質(zhì)主要是石質(zhì)物。在天王星和海王星的區(qū)域，冰質(zhì)物和石質(zhì)物都已凝固，行星的成分主要是冰質(zhì)物。土星和木星的成分主要是氫和氦?？赡芩鼈兊氖|(zhì)物和冰質(zhì)物的核心已經(jīng)大到可以有足夠的引力以使附近的塵層失穩(wěn)，從而俘獲了大量的氫和氦(這只是一種設(shè)想)。在行星形成的過(guò)程中，易揮發(fā)的物質(zhì)經(jīng)歷了明顯的分餾作用。行星的質(zhì)量只是星云盤極小的一部分。