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地球是如何形成的？具有了一定科学知识的当代人，当然不会相信上帝“创世说”这样的答案。实际上，早在18世纪，法国生物学家布封就以他的彗星碰撞说打破了神学的禁锢。然而，人们也许还不知道，随着科学的进步，关于地球成因的学说已多达十多种，它们主要是：
1、彗星碰撞说。认为很久很久以前，一颗彗星进入太阳内，从太阳上面打下了包括地球在内的几个不同行星。（1749年）
2、陨星说。认为陨星积聚形成太阳和行星（1755年，康德在《宇宙发展史概论》中提出的）。
3、宇宙星云说。1796年，法国拉普拉斯在《宇宙体系论》中提出。认为星云（尘埃）积聚，产生太阳，太阳排出气体物质而形成行星。
4、双星说。认为除太阳之外，曾经有地第二颗恒星，行星都是由这颗恒星产生的。
5、行星平面说。认为所有的行星都在一个平面上绕太阳转，因而太阳系才能由原始的星云盘而产生。
6、卫星说。认为海王星、地球和土星的卫星大小大体相等，也可能存在过数百个同月球一样大的天体，它们构成了太阳系，而我们已知的卫星则是被遗留下来的“未被利用的”材料。
在以上众多的学说当中，康德的陨星假说与普拉斯的宇宙星云说，虽然在具体说法上有所不同，但二者都认为太阳系起源于弥漫物质（星云）。因此，后来把这个假说统称为康德——拉普拉斯假说，而被相当多的科学家所认可。
但随着科学的发展，人们发现“星云假说”也暴露了不少不能自圆其说的新问题。如逆行卫星和角动量分布异常问题。根据天文学家观察到的事实：在太阳系的系统内，太阳本身质量占太阳系总质量的99.87，角动量只占0.73；而其他九大行星及所有的卫星、彗星、流星群等总共占太阳系总质量的0.13，但它们的角动量却占99.27。这个奇特现象，天文学上称为太阳系角动量分布异常问题。星云说对产生这种分布异常的原因“束手无策”。
另外，现代宇航科学发现越来越多的太空星体互相碰撞的现象，1979年8月30日美国的一颗卫星P78-1拍摄到了一个罕见的现象：一颗彗星以每秒560千米的高速，一头栽入了太阳的烈焰中。照片清晰地记录了彗星冲向太阳被吞噬的情景，12小时以后，彗星就无影无踪了。
既然宇宙间存在天体相撞的事实，那么，布封的“彗星碰撞”说的可能性依然存在，于是新的灾变说应运而生。
今天，地球起源的学说层出不穷，但地球是怎样形成的，仍是一个谜。
地球形成于几十亿年以前，初期的痕迹在地面上已很难找到了，以后的历史面貌也极为残缺不全。若想从地球面貌往前一步一步地推出它的原始情况，困难极大。
地球起源探索
地球的起源自古以来一直是人们关心的问题。在古代，人们就曾探讨过包括地球在内的天体万物的形成问题，关于创世的各种神话也广为流传。自1543年，波兰天文学家哥白尼提出了日心说之后，天体演化的讨论才开始步入科学范畴，逐渐形成了诸如星云说，遭遇说等学说。但事实上，任何关于地球起源的假说都有待证明。
地球形成于几十亿年以前，初期的痕迹在地面上已很难找到了，以后的历史面貌也极为残缺不全。若想从地球面貌往前一步一步地推出它的原始情况，困难极大。任何地球起源的假说都包含有待证明的假设。正由于此，不同的假说常常分歧很大。200多年来，地球起源的假说曾提出过几十种。到了人造卫星时代，可直接探测的领域已扩展到行星际空间。这个问题的探索也进入到一个新的活跃阶段。
地球编辑
地球形成时基本上是各种石质物的混合物，如果积聚过程持续
~
年，则短寿命放射性元素的衰变和固体颗粒动能的影响都不大。初始地球的平均温度估计不超过1000℃，所以全部处于固态。形成后，由于长寿命放射性物质的衰变和引力位能的释放，内部慢慢增温，以致原始地球所含的铁元素转化成液态，某些铁的氧化物也将还原。液态铁由于密度大而流向地心，形成地核（这个过程何时开始，现 在已否结束，意见颇有分歧）。由于重的物质向地心集中，释放的位能可使地球的温度升高约2000℃。这就促进了化学分异过程，由地幔中分出地壳。地壳岩石受到大气和水的风化和侵蚀，产生了沉积和沉积岩，后者受到地下排出的气体和溶液，以及温、压的作用发生了变质而形成了变质岩。这些岩石继续受到以上各种作用，可能经受过多次轮回的熔化和固结，先形成一个大陆的核心，以后增长成为大陆。原始地球不可能保持大气和海洋，它们都是次生的。海洋是地球内部增温和分异的结果，但大气形成的过程要更复杂。原生的大气可能是还原性的。当绿色植物出现后，它们利用太阳辐射使水气（H2O）和CO2发生光合作用，产生了有机物和自由氧。当氧的产生多于消耗时，自由氧才慢慢积累起来，在漫长的地质年代中，便形成了主要由氮和氧所组成的大气。
早期假说编辑
主要分两大派。一派认为太阳系是由一团旋转的高温气体逐渐冷却凝固而成的，称为渐变派，以康德（I.Kant，1755）和P.S.拉普拉斯（1796）为代表。另一派认为太阳系是由 2个或 3个恒星发生碰撞或近距离吸引而产生的，称为灾变派。这派的代表最早是布丰（G.L.L.Buffon,1745），以后是张伯伦(T.C.Chamberlin）和摩耳顿(F.R.Moulton,1901），还有金斯（J.H.Jeans,1916）Sir H.杰弗里斯（1918）等人。早期的地球起源假说主要是企图解释一些天文现象，如：
① 轨道规律性 大行星的轨道都几近圆形，轨道平面和太阳赤道面很接近。相似的情况也存在于有规律的卫星系。
② 两类行星 行星的性质明显地分成两类：内行星（水、金、地、火）的质量小、密度大、卫星少；外行星（木、土、天、海）的质量大、密度小、卫星多。
③ 角动量的分布 对太阳系来说，太阳的质量占全系质量的99%以上，但它的角动量却还不到全系的1%。以单位质量所具有的角动量而论，行星的比太阳的大得多。通过怎样一种作用才能使一个原来大致均匀的统一体系变成这样一个系统，是太阳系起源假说所必须回答的问题。
早期的两派假说各有许多变种，但都不能全部满意地解释上述的观测事实。如拉普拉斯的星云假说认为太阳系起源于一团高温、旋转的气体星云，因冷却而收缩，所以越转越快。快到一定程度后，就由它的外缘抛出一个物质环。星云继续收缩，以后又可抛出一个物质环。如此继续，以后这些物质环便都各自聚成行星。有规则的卫星系也是经过类似的过程形成的。这样，太阳系轨道的规律性便得到自然的解释。无论这样形成的物质环能否聚成行星，但由计算表明，即使将所有行星现有的角动量都转移到太阳上，太阳所增加的角动量也不足以使物质从它表面上抛出去。另一方面，如果行星物质来自太阳，它们单位质量的角动量应当和太阳的差不多，但实际它们相差很大。
灾变论者将一部分的角动量归因于另外一个恒星，从而绕过了行星角动量过大的困难。在金斯和杰弗里斯的潮引假说中，他们设想有另外一个恒星从太阳旁边掠过或发生边缘碰撞，因而从太阳吸引出一股物质条带，并同时给它一定的角动量。恒星掠过后，这个条带分裂成若干块，以后各自成为行星。因为太阳与恒星起初是互相接近，碰撞后又彼此分离，所以吸引出的条带是两头小，中间大，并且它的物质是来自太阳的不同深处。这样，这个假说似乎可以解释太阳系的前两个特点，不过卫星系的产生就很难再采用同样的办法了。但这个假说其实并未真正克服角动量的困难。计算表明，恒星所能给与物质条带的角动量远不能将它抛到太阳系的边缘。即使这样能产生行星，它们离太阳最远也不超过几个太阳半径。此外，如果带状物质是从太阳内部引出来的，它的温度可能不下于一千万度。它将像大爆炸一样，很快向太空散去，不可能聚成行星。
关于地球起源的理论或假说，假说认为地球是在太阳系内形成的。依据形成地球的物质来源分为三派：
A、分出说也叫灾变说[1] 。在这一学派中，有的认为是另外一颗恒星碰到太阳，碰出了物质，这些碰出的物质形成了行星。有的认为：太阳曾经出现过巨大规模的变动，例如太阳的自转快度变快，由一个恒星分裂为两个恒星，后来因为某种原因，其中一个离开了，离开时所留下的物质形成行星。
有的认为：太阳原来是一对双星，其中一颗子星被另外靠近的一颗大星拉走了或俘获了。在子星被拉走或俘获时所留下来的物质形成了太阳系的行星。
也有的认为：太阳的伴星爆发成超新星，留下的物质形成了行星。另外还有的观点认为是太阳自身抛射出来的物质形成了行星。
B、俘获说。这一学派的共同看法认为是太阳先形成的。太阳形成后俘获了周围的或宇宙空间里的其它星际物质，而由这些物质形成了行星。
C、共同形成说。形形色色的各类星云说都是属于这一学派。这一学派认为：太阳系是由一个星云形成的。尽管各学者对太阳系内的星球形成和自转及公转有各自的见解，但他们都共同认为太阳系是由一个原始星云逐渐演化而形成的，或者说形成行星的物质来源于太阳或与太阳有关系的其它星球。
相关事件编辑
地球经历的历史时代 百万年
冥古宙 隐生代 4570 地球出现
原生代 4150 地球上出现第一个生物---细菌
酒神代 3950 古细菌出现
早雨海代3850 地球上出现海洋和其他的水
太古宙 始太古代3800
古太古代3600 蓝绿藻出现
中太古代3200
新太古代2800 第一次冰河期
层侵纪 2300
造山纪 2050
古元古代固结纪 1800
盖层纪 1600
延展纪 1400
中元古代 狭带纪 1200
拉伸纪 1000 罗迪尼亚古陆形成
成冰纪850 发生雪球事件
新元古代埃迪卡拉纪 630 +5/-30 多细胞生物出现
显生宙 古生代 寒武纪 542.0 ± 1.0 寒武纪生命大爆发
奥陶纪 488.3 ± 1.7 鱼类出现；海生藻类繁盛
志留纪 443.7 ± 1.5 陆生的裸蕨植物出现
泥盆纪 416.0 ± 2.8 鱼类繁荣 两栖动物出现 昆虫出现 种子植物出现 石松和木贼出现
石炭纪 359.2 ± 2.5 昆虫繁荣 爬行动物出现 煤炭森林 裸子植物出现
中生代 二叠纪 299.0 ± 0.8 二叠纪灭绝事件，地球上95%生物灭绝 盘古大陆形成
三叠纪 251.0 ± 0.4 恐龙出现 卵生哺乳动物出现
侏罗纪 199.6 ± 0.6 有袋类哺乳动物出现 鸟类出现 裸子植物繁荣 被子植物出现
白垩纪 99.6 ± 0.9 恐龙的繁荣和灭绝 白垩纪-第三纪灭绝事件，地球上45%生物灭绝 有胎盘的哺乳动物出现
新生代 65.5 ± 0.3 到至今
地球起源编辑
1、太阳星云和星云盘
约在50亿年以前，银河系中存在着一块太阳星云。它是怎样形成的，尚无定论，不过对于研究地球的起源，不妨以它为出发点。
太阳星云是一团尘、气的混合物，形成时就有自转。在它的引力收缩中，温度和密度都逐渐增加，尤其在自转轴附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太阳。其余的残留部分围绕着太阳形成一个包层。由于自转，这个包层沿着太阳赤道方向渐渐扩展，形成一个星云盘。星云盘形成的具体物理过程至今还不很清楚，不过一个中心天体外边围绕着一个盘状物，这种形态在不同尺度的天文观测中都是存在的，例如星系NGC 4594，恒星MWC 349和土星。
星云盘的物质不是太阳抛出来的，而是由原来的太阳星云残留下来的。因为行星上氢的两个同位素 2H和1H的比值约为2×10-5，同在星际空间的一样；但在太阳光球里，这个比值小于3×10-7。这是因为在太阳内部发生着热核反应，2H大部分消耗掉了。星云盘是行星的物质来源，所以行星不是由太阳分出来的。太阳星云原含有不易挥发物质的颗粒，它们互相碰撞。如果相对速度不大，化学力和电磁力可以使它们附着在一起成为较大的颗粒，叫做星子，星子最大可达到几厘米。在引力、离心力和摩擦力（可能还有电磁力）的作用下，星子如尘埃物质将向星云盘的中间平面沉降，在那里形成一个较薄、较密的尘层。因为颗粒的来源不同，尘层的化学成分是不均匀的，但有一个总的趋势：随着与太阳的距离增加，高温凝结物与低温凝结物的比值减小。尘层形成后，除在太阳附近外，温度是不高的。
太阳带有磁场，辐射着等离子体（见太阳风）和红外线，不断地造成大量的物质和角动量的流失。有些天文学家认为在太阳的发展过程中，曾经历一个所谓“金牛座T”阶段。这个阶段的特征是：高度变化快，自转速度快，磁场和太阳风特别强烈等等。不过这个阶段的存在是有争议的。另一方面，由于磁场（或湍流）的作用，太阳的角动量也有一部分转移给尘层，使它向外扩张。在扩张的过程中，不易挥发和较重的物质就落在后面。这就使尘层的成分在不同的太阳距离（即不同的温度区域）处，大有不同，而反映在以后形成的行星的物质成分上。
2、行星
光合作用产生的氧气在大气层聚集
地球（英语：Earth），是太陽系八大行星之一，按离太陽由近至远的次序排列为第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。住在地球上的人類又常稱呼地球為世界。
地球是包括人類在內上百萬種生物的棲地[1]。地球是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。根據放射性定年法計算結果和其他來源顯示，地球诞生于約45.4亿年前[2][3][4][5]，而生命诞生於地球誕生約十億年後（距今約36億年）。从那以后，地球的生物圈改变了大气层和其他环境，使得需要氧气的生物得以诞生，也使得臭氧层形成。臭氧层与地球的磁场一起阻挡了来自宇宙的有害射线，保护了陆地上的生物[6]。地球的物理特性，和它的地质历史和轨道，使得地球上的生命能周期性地持续。地球预计将在15亿年内继续拥有生命，直到太阳不断增加的亮度灭绝地球上的生物圈為止。
地球的表面被分成几个坚硬的板塊，或稱板块，它们以地质年代为周期在地球表面移动。地球表面大约71%是海洋，剩下的部分被分成洲和岛屿。液态水是所有已知的生命所必须的，但并不在其他太陽系內的星球表面存在。[註 1][註 2]地球的内部仍非常活跃，科學家推測地球的內部結構有一层很厚的地幔，一个液态外核和一个固态的内核。
地球会与外层空间的其他天体相互作用，包括太阳和月球。当前，地球绕太阳公转一周所需的时间是自转的366.26倍，这段时间被叫做一恒星年，等于365.26太阳日[註 3]。地球的地轴倾斜23.4°（与轨道平面的垂线倾斜23.4°），[7]从而在星球表面产生了周期为1恒星年的四季变化。地球唯一的天然卫星——诞生于45.3亿年前的月球，造成了地球上的潮汐现象，稳定了地轴的倾角，并且减慢了地球的自转。大约38到41亿年前，后期重轰炸期的小行星撞击改变了月球表面环境。
地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口。地球上的人类分成了约200个独立的主权国家，透过外交、旅游、贸易和战争相互联系。人类文明曾有过很多对于地球的观点，包括神创論、地平說、天圆地方、地球是宇宙中心等。
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地球历史[编辑]
主条目：地球歷史
参见：地質年代
科學家已經能夠重建地球過去的資料。太陽系的物質大概起源於45.672億±60萬年前[8]，而大約在45.4億年前（誤差約1%），地球和太陽系內的其他行星開始在太陽星雲——太陽形成後殘留下來的氣體與塵埃形成的圓盤狀星雲——內形成。通過吸積的過程，地球經過1至2千萬年的時間，大致已經成形[9]。最初為熔融狀態，地球的外層先冷卻凝固成地殼。火山的活動釋放出的氣體產生原始的大氣層，小行星、較大的原行星、彗星和海王星外天體等攜帶來的水，使地球的水份增加，冷凝的水產生海洋[10]。溫室效應和較高太陽活動的組合，提高了地球表面的溫度，阻止了海洋的凝結[11]。
有兩個主要的理論提出大陸的成長：[12]穩定的成長到現代[13]和在早期的歷史中快速的成長[14]。目前的研究顯示第二種學說比較可能，早期的地殼是快速成長[15]，逐漸變成長期且穩定的大陸地區[16][17][18]。在時間軸上的最後數億年間，地球表面不斷的重塑自己，大陸持續的形成和分裂。在表面遷徙的大陸，有時會結成成超大陸。大約在7億5千萬年前，已知最早的一個超大陸羅迪尼亞開始分裂，又在6億至5億4千萬年時合併成潘諾西亞大陸，最後是1億8千萬年前開始分裂的盤古大陸 [19]。
生命的进化[编辑]
主条目：生命演化历程
现在，地球提供了目前已知唯一能够维持生命进化的环境。[20]通常认为，大约40亿年前，高能的化学分子就能自我复制，过了5亿年，最后共同祖先诞生。[21]藍綠藻是目前已知最早使用光合作用製造養分，使得太阳的能量能够被生物直接利用。光合作用产生的氧气在大气层聚集，進而距離地表大約25公里處形成臭氧层。相似的小细胞聚集形成更大更复杂的真核细胞（内共生学说）[22]真正由细胞组成的多细胞生物开始逐渐分化。由于臭氧层抵挡了来自宇宙的有害射线，生命布满了地球表面。[23]
自从20世纪60年代，人们认为在8.5到6.3亿年前的前寒武紀曾出现冰河期，冰雪覆盖了大半个地球。这个假说被称作“雪球地球”，这个假说正好出现在寒武纪大爆发（多细胞生物种类开始迅速增多）之前。[24]
大约5.35亿年的前寒武纪大爆发之后，一共发生了五次大灭绝。[25]最后一次大灭绝是6500万年前的白垩纪-第三纪灭绝事件。此次滅絕可能為陨石的撞击，导致了恐龙和其他大型爬行动物的灭绝，剩下的小型动物如哺乳類则存活了下来。在过去的6500万年裡，哺乳动物开始多样化，几百万年后，一种非洲的猿类动物获得了直立行走的能力。[26]它们能够使用工具，也促进了它们的交流。它们的大脑越来越发达，于是它们发展了农业，然后开始出现文明，它們便是現今稱霸地球的——人類，影响了大自然和大量其他生物。[27]
地球概论特征[编辑]
地球由地核到大气截面圖（部分按照比例）
参见：重力场
地球由内核到地表的构成如同其他的类地行星，地球内部从外向内分别为硅质地壳、高度粘滞状地幔、以及地核——外层为非粘滞液态的外核與核心为固态的內核。地核液体部份导电质的对流使得地球产生了微弱的地磁场。
地球内部温度高达5270开尔文（4996.85摄氏度）。行星内部的热量来自于其形成之初的“吸积”（参见重力结合能）。这之後的热量来自于类似铀钍等放射性元素的衰变。从地球内部到达地表的热量只有地表接收太阳能量的1/20000。
地球地幔的金属质不断透过火山和中洋脊涌出地表（参见海底膨胀條目）。組成地壳大部分的岩石年龄都不超过1亿（1×108）年。目前已知的最古老的地壳年龄大约有44亿（4.4×109）年。[28]
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深度 |
內部層 |
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公里 |
英里 |
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0–60 |
0–37 |
岩石圈（約分布於5或200公里之處） |
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0–35 |
0–22 |
地壳（約分布於5或70公里之處） |
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35–60 |
22–37 |
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35–2890 |
22–1790 |
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100–700 |
62–435 |
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2890–5100 |
1790–3160 |
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5100–6378 |
3160–3954 |
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化学元素[编辑]
主条目：化学元素丰度
总体来说，地球大部分的质量是由下列元素组成：
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其他元素 |
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34.6 % |
29.5 % |
15.2 % |
12.7 % |
2.4 % |
1.9 % |
0.05 % |
3.65% |
圈层结构[编辑]
内部圈层[编辑]
地核[编辑]
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地球內部構造剖面圖
地球的平均密度為5515kg/m3，是太陽系中密度最高的行星。但地球表面物質的密度只有大约3000kg/m3，所以一般認為在地核存在高密度的物質－在地球形成早期，大约45億（4.5×109）年前，地球幾乎是由熔化的金属组成的，導致了地球中心處發生高密度物質聚集在核心，低密度物質移向地表的過程（参見行星分異）。科學家推測地核大部分是由鐵所组成（占80%），其餘物質基本上是鎳和矽。像鈾等高密度元素不是在地球裏頭稀少，就是和輕元素相結合存在於地殼中（参閱長英礦物條目）。
地核位於古登堡界面以内，地核又以雷門不連續面為界分為兩部分：半徑約1250km的内核，即G層，以及在内核外部一直到距地心约3500km的液態外核，即E、F層。F層是地核与地函的過渡層。
一般，人們認為地球内核是一個主要由鐵和一部分鎳組成的固態核心。另一個不同的觀點則認為内核可能是由單鐵結晶組成。包在内核外層的
光子（Photon）是一種基本粒子，是电磁辐射的量子。在量子場論裏是負責传递電磁力的力載子[4]:17-18。這種作用力的效應在微觀層次或宏觀層次都可以很容易地觀察到，因為光子的静止质量为零[註 1]，它可以移動至很遠距離，这也意味着它在真空中的传播速度是光速。如同其它微觀粒子，光子具有波粒二象性，能夠展現出波動性與粒子性。例如，它能在雙縫實驗裏展示出波動性，也能在光電效應實驗裏展示出粒子性[5]:1060-1068。
阿尔伯特·爱因斯坦在1905年至1917年间發展出光子的現代概念，這是為了解釋一些與光的古典波動模型不相符合的實驗結果。当时被普遍接受的经典电磁理论，尽管能夠論述關於光是电磁波的概念，但是无法正確解释黑體輻射與光电效应等实验现象。半古典理論在麦克斯韦方程组的框架下将物质吸收光和发射光所涉及的能量量子化，而行進的光波仍採古典方法處理；如此可對黑體輻射的實驗結果做出合理解釋。爱因斯坦的主張與普朗克的半古典理論明顯不同，他提出光本身就是量子化的概念，當時愛因斯坦稱之為「光量子」（德语：das Lichtquant；英语：light quantum）[6]。雖然半古典理論對於量子力學的初始發展做出重大貢獻，從於1923年觀測到的電子對於單獨光子的康普頓散射開始，更多的實驗證據使愛因斯坦光量子假說得到充分證實[5]:1063-1065[7][8]。由於這關鍵發現，愛因斯坦於1921年獲頒諾貝爾物理學獎[9]。
光子的概念带动了实验和理论物理学在多个领域的巨大进展，例如激光、玻色-爱因斯坦凝聚、量子场论、量子力学的统计诠释、量子光學和量子計算等。在物理学外的其他领域裡，這概念也找到很多重要應用，如光化学、高分辨顯微術，以及分子间距测量等。在当代相关研究中，光子是研究量子计算机的基本元素，也在复杂的光通信技术，例如量子密码学等领域有重要的研究价值。
根据粒子物理的标准模型，光子的存在可以满足物理定律在时空内每一点具有特定对称性的理論要求。這種對稱性稱為规范对称性，它可以決定光子的内秉属性，例如质量、电荷、自旋等[4]:358ff。光子的自旋為1，因此是玻色子，不遵守包立不相容原理[5]:1221
量子一詞來自拉丁语quantum，意為“有多少”，代表“相當數量的某物质”。在物理學中常用到量子的概念，指一個不可分割的基本個體。例如，“光的量子”是光的單位。而延伸出的量子力學、量子光學等更成為不同的專業研究領域。
其基本概念为所有的有形性質是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的數值是特定的，而不是任意值。例如，在（休息狀態的）原子中，電子的能量是可量子化的。這決定原子的穩定和一般問題。
在20世紀的前半期，出現了新的概念。許多物理學家將量子力學視為瞭解和描述自然的的基本理論。在量子出现在世界上100多年间，经过普朗克，爱因斯坦，斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力，已初步建立量子力学理论。
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