宇宙简明/地球
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地球是太阳系中的第三颗行星，也是最大的类地行星。类地行星是指具有固体表面的行星，而不是主要由气体组成。它也是第五大行星。地球距离太阳 149,600,000 公里，相当于一个天文单位，即 AU。与其他行星不同，地球的英文名称不是来自希腊或罗马神话。关于地球的一些其他有趣的事实是，它是太阳系中密度最大的主要天体，并且它的年龄在 45 亿到 46 亿年之间。每隔 5 亿年左右，地球的地壳就会被板块构造和侵蚀完全摧毁并重新生成。地球表面 71% 被水覆盖，是唯一一个存在液态水的行星。地球有 13,000 多颗人造卫星围绕它运行。这些都是关于地球的随机事实，可以帮助你更好地了解我们的星球与其他行星相比是什么样的。本章的其余部分将讨论地球的物理构成、大气层和磁场。我们还将讨论月球以及地球为什么适宜居住。
地球直径为 12,742 公里，主要由岩石和铁组成。然而，它的化学成分要复杂一些。按质量计，地球由 34.6% 的铁、29.5% 的氧、15.2% 的硅、12.7% 的镁、2.4% 的镍、1.9% 的硫和 0.05% 的钛组成。这看起来像是一个很长很混乱的清单，但这只是意味着地球的化学成分是多种多样的。地球质量的构成比化学成分简单。地球重 5.9736 x 10^24 千克，其中 0.023% 是水。其余的质量，即大部分，都在地幔和地核中。
在地球物理层面上，在 1.4 x 10^21 千克的海洋下方，有三个主要的层级：地壳、地幔和地核。地壳是地球的外层，厚度为 0 到 40 公里。这是一个平均厚度，因为厚度在地球周围是不同的。例如，地壳在海洋下方比在大陆下方更薄。地壳是地球的一个固体层，重 2.6 x 10^22 千克。它由石英和其他硅酸盐组成，例如长石。地幔位于地壳下方，总质量为 4.043 x 10^24 千克。地幔被分成四个不同的层级：上地幔、过渡层、下地幔和 D 层。上地幔显然在地幔的顶部。它位于地表下方 40 到 400 公里，是半流体的。它由橄榄石、辉石、钙和铝组成。上地幔下方是过渡层，位于地表下方 400 到 650 公里。与上地幔一样，它也是半流体的。过渡层下方是下地幔，它从地表下方 650 公里开始，一直延伸到地表下方 2,700 公里。与其他两层一样，它也是半流体的。它主要由硅、镁和氧组成，并含有少量的铁、钙和铝。最后，D 层是地幔的最后一层，从地表下方 2,700 公里延伸到地表下方 2,890 公里。它也是半流体的。
地球的最后一层是地核，它位于地幔和地壳下方。它主要由铁组成，温度高达 7,500 开尔文。这些温度比太阳表面还要高。地核被分成两个部分，外核和内核。外核从地表下方 2,890 公里延伸到地表下方 5,150 公里。它是部分可塑的，部分半流体的。它的重量为 1.835 x 10^24 千克。内核位于地表下方 5,150 到 6,378 公里。它是地球最中心的部分。它是完全固体的，重量为 9.675 x 10^22 千克。
除了地球本身，还有大气层和磁场。大气层重 5.1 x 10^18 千克，其中 78% 是氮气，21% 是氧气。然而，如果没有光合作用的植物和藻类来再生氧气，所有氧气将在 5,000 年内消失。解释一下为什么。大气层有四个主要层级，我们将详细讨论其中三个。这四个层级分别是电离层、中间层、平流层和对流层。对流层是最靠近地球表面的区域，也是天气发生的区域。它由上升和下降的气流区域组成。在该层顶部的气压只有海平面气压的十分之一。对流层和平流层之间有一个缓冲区，叫做对流层顶。平流层主要由臭氧层组成。一般来说，空气在该区域以水平方向流动。在臭氧层中，臭氧浓度很高，因此得名。臭氧是氧气的活性形式。臭氧负责吸收太阳发出的紫外线辐射。如果这种辐射到达地球表面，将会造成毁灭性的影响。目前，臭氧层可能正在由于人为碳化合物的排放而逐渐减少。平流层之上是中间层。它位于地球表面上方 50 到 85 公里处。在所有大气层中，人们对中间层了解最少。来自太空的大多数流星最终都会在中间层燃烧殆尽，尽管该层顶是地球大气层中最冷的部分。卫星在中间层上方运行，而飞机和气象气球则在中间层下方飞行。最后是电离层，也称为热层，它非常薄。在电离层中，原子被电离。这意味着它们会获得或失去电子，因此不再具有电荷。极光也发生在电离层。电离层负责吸收太阳发出的高能光子并反射无线电波。由于这一层非常薄，它的结构受到来自太阳的带电粒子风的影響，也称为太阳风。
外核中的电流产生了地球的磁场。虽然我们并不完全了解磁场，但我们知道它的起源与电流有关。这些电流是由对流效应和旋转产生的，称为旋转液体金属外核中的发电机效应。磁场与条形磁铁的结构相似，其轴相对于地球自转轴倾斜。目前，地磁北极位于加拿大北部。如果存在不规则性，磁极可能会移动或反转。磁场对运动的电荷施加力。通过这样做，它可以捕获带电粒子，如电子和光子。被捕获的粒子主要来自太阳风。当它们被磁场捕获时，它们会产生极光。为了捕获来自太阳风的粒子，太阳风会被像水流绕过磁场弓形一样偏转。
地球是一个非常独特的行星，因为它有生命。然而，是什么使地球适宜居住呢？地球适宜居住的主要原因有四个。第一个是地表温度和大气压。这两者都恰到好处，因此生命可以蓬勃发展并得到保护，不会被冻结或被烧焦。第二，碳循环和光合作用非常重要。在这个过程中，植物从空气中吸收二氧化碳，并利用它形成有机化合物。如果温度和压力条件合适，这些化合物就会转化为石油、天然气或煤炭。地球上的大部分二氧化碳都在海底以下。它通过加热过程释放，例如火山活动。整个系统的废弃物是氧气。使地球适宜居住的第三件事是氧气。氧气对地球上的生命至关重要，它的存在和由碳循环产生的氧气同样重要。最后，水非常重要。我们不仅有冰，还有液态水，这更加重要。