地球

地球（Earth）是太阳系八大行星之一，按离太阳由近及远的次序排第三。其质量约为5.972×10 千克，是最大的岩石行星，也是密度最高的行星，另外它还有一个天然卫星—月球。至今为止，地球是已知唯一存在生命、表面存在液态水的行星。地球同时进行自转和公转运动，分别产生了昼夜及四季的变化更替，自转周期为一日，公转周期为一年，自转轨道面称为赤道面，公转轨道面称为黄道面，两者之间的夹角称为黄赤交角。

地球有很多的形容词，比如“earthly”来源于“Earth”，“Terra”来源于“terran”，“terrestrial”来源于“terrene”，“tellurian”来源于“Tellus”“telluric”。中文“地球”一词最早出现于明朝的西学东渐时期，最早引入该词的是意大利传教士利玛窦（Matteo Ricci），他于1602年刊行的《坤舆万国全图》中使用了该词。清朝后期，西方近代科学引入中国，地圆说逐渐为中国人所接受，“地球”一词（亦作“地毬”）被广泛使用。《申报》在1872年创刊首月即登载《地球说》一文。

现代英语单词“Earth”是由中古英语发展而来，源自古英语名词，最常拼写为eorðe。它在所有日耳曼语言中都有同源词，在最早的记录中“eorðe”一词的拉丁语形式是“terra”，其希腊语是“γῆ gē”（Gaia），它们具有多种含义：大地、土壤、旱地、人类世界、世界表面（包括海洋）和地球仪本身，其中“terra”是罗马神话中大地女神的名字，“Gaia”是希腊神话中大地女神盖亚的名字。

历史上，“地球”一直是小写的。从早期中古英语开始，“地球”的明确含义被表达为“the Earth”。到了早期现代英语时代，名词大写开始盛行，地球也被写作“Earth”，在与其他天体一起被提及时，该名称有时简称为“地球”。牛津拼写法将小写形式视为最常见的形式，大写形式是可接受的变体。另一种是作为名称出现时将“Earth”大写，例如描述“地球大气层”的时用大写，但在前面有“the”时则采用小写字母，例如“地球大气层”。在口语表达中，它几乎总是以小写形式出现。

Terra这个名字偶尔用于科学写作，尤其是科幻小说中，用来将人类居住的星球与其他星球区分开。在诗歌中，Tellus被用来表示拟人化地球。Terra的行星名称从拉丁语演变而来，有一些是用罗曼语系语言表达。例如意大利语和葡萄牙语，但在其他罗曼语系语言中，该词名称发生了拼写改变，比如西班牙语Tierra和法语特雷，希腊诗名盖亚（Gaia）的拉丁语形式Gæa或Gaea很少见，但另一种拼写Gaia由于盖亚假说而变得普遍。

根据放射性定年法的测量结果，太阳系大约在45.6±0.08亿年前形成，而原生地球大约形成于45.4±0.04亿年前。从理论上讲，太阳系中的天体与太阳是一起形成和演化的，太阳星云通过引力坍缩从分子云中划分出一定体积，分子云开始旋转并变化形成星周盘，之后行星与太阳一起从该盘中生长出来。星云含有气体、冰粒和尘埃。根据星云理论，星子是通过吸积形成的，而原始地球估计需要70到1亿年的时间才能形成，初生的地球表面是由岩浆组成的“海洋”，而并非现在认知的水。

星周盘概念图

月球大约形成于45.3亿年前，但是关于月球起源的研究目前还没有定论，目前最受欢迎的是大碰撞说。该假说表示对月球是由一个火星大小、质量约为地球质量10%的天体忒伊亚（Theia）与地球相撞后，从地球释放出来的物质吸积而形成，还有一部分质量熔入了地球。在大约41亿至38亿年前这段时间，地月系统进入了后期重轰炸期，无数小行星撞击了月球的表面，使月球表面发生了巨大的改变。根据推测，当时的地球也遭遇了很多的撞击，使地球表面也发生了环境变化。

艺术家对冥古宙想象图

太古宙时期开始，地球表面开始冷却凝固，形成岩石与大陆板。岩石通常是严重变质的深水沉积物，例如杂砂岩、泥岩、火山沉积物和带状铁地层。绿岩带是典型的太古代地层，由高品位和低品位变质岩交替组成，代表缝合的原大陆。35亿年前，地球磁场形成，太阳风通量约为现代太阳的100倍，有助于防止行星的大气层被剥离。然而，磁场强度比现在低，磁层约为现代半径的一半。

太古宙时期地球

2500年至5.388亿年前，许多地层都沉积在广阔的陆表浅海中，其中许多岩石的变质程度比太古代岩石要少，而且大多都没有发生变化。对这些岩石的研究表明，这一时期的特点是大规模、快速的大陆增生、超大陆旋回和完全现代的造山活动。大约7.5 亿年前，超大陆罗迪尼亚开始分裂，后来重新组合形成潘诺蒂亚（Pannotia），距今600-540百万年。第一次已知的冰川作用发生在元古代，在太古纪开始后不久就开始了，而新元古代至少有四次冰川作用，并以瓦兰吉亚冰川作用的雪球地球达到顶峰。

在整个古生代早期，地球的陆地被分成大量相对较小的大陆。该时代末期，各大洲聚集在一起形成了一个称为盘古大陆的超级大陆，其中包括地球的大部分陆地面积。约538.8±0.2百万年，在潘诺西亚超级大陆分裂后，劳伦西亚、波罗的海和西伯利亚仍然是独立的大陆。冈瓦纳大陆开始向南极漂移，泛海覆盖了南半球的大部分地区，次要海洋包括原特提斯洋、土卫八洋和汉特洋。

约485.4±1.9百万年，南部大陆聚集成一个大陆，逐渐向南极漂移，该时期后期，波罗的海大陆向劳伦大陆移动，导致它们之间的土卫八洋收缩。此外，阿瓦罗尼亚也脱离了冈瓦纳大陆，开始向北前往劳伦西亚，从而形成了莱克洋。到这个时期结束时，冈瓦纳大陆已经接近或接近极点，并且大部分被冰川覆盖。约443.8±1.5百万年，冰盖和冰川的融化导致海平面上升，开始形成第二个超级大陆，称为欧洲美洲。

板块构造

目前地球处于258万年前开始的更新世大冰期中，最近的冰河时代模式开始于40百万年，高纬度地区经历了数轮冰封与解冻，大约每40到10000年循环一次。末次冰期，冰层覆盖了大部分大陆，直至中纬度地区，结束于约11700年前。

大约40亿年前，化学反应产生了第一个自我复制的分子。5亿年后，所有当前生命的最后一个共同祖先出现。光合作用使生命形式能够直接收获太阳的能量，因此产出大量的氧气，并由于与紫外线太阳辐射的相互作用，在高层大气中形成了保护性臭氧层。早期的生命以原核生物的形态存在。在生命演化过程中，部分小细胞被吞进大细胞，从而形成结构相对复杂的真核细胞。随着菌落内的细胞变得越来越特化，从而形成真正的多细胞生物体。在臭氧层吸收有害紫外线的帮助下，生命在地球表面定居。目前发现的最早生命化石是西澳大利亚34.8亿年前砂岩中发现的微生物垫化石、格陵兰岛西部37亿年前变沉积岩中发现的生物石墨和西澳大利亚41亿年前的岩石中发现的生物物质遗骸。最早的生命直接证据是34.5亿年前澳大利亚岩石中的微生物化石。

新元古代时期（1000到539百万年），地球的大部分地区可能被冰覆盖。这一假说被称为“雪球地球”，它发生在寒武纪大爆发之前，当时多细胞生命形式复杂性显著增加。寒武纪大爆发之后（535百万年），至少发生了五次大规模生物灭绝和许多次小规模灭绝。最近的一次是66百万年，小行星撞击地球引发了非鸟类恐龙和其他大型爬行动物的灭绝，但昆虫、哺乳动物、蜥蜴和鸟类等小型动物基本上幸免于难。过去，哺乳动物的生活已经呈现多样化，几百万年前，一种非洲猿类获得了直立的能力，促进了工具的使用并增强了交流，为大脑提供了所需的营养和刺激，从而导致人类的进化。农业和文明的发展导致人类对地球以及其他生命形式的性质和数量造成影响并一直持续到今天。

根据模型预测，大约50亿年后太阳将膨胀约一个天文单位，将失去大约30%的质量，因此，在没有潮汐效应的情况下，当恒星达到其最大半径时，地球将移至距太阳1.7天文单位的轨道。否则，由于潮汐效应，它可能会进入太阳的大气层并被蒸发。

地球的最终命运取决于会发生什么，在10年的时间尺度上，太阳系中剩余的行星将因与其他恒星残骸的近距离接触而被从系统中弹出，地球将继续绕银河系运行大约10年，之后会被弹出或落入超大质量黑洞。如果地球在与恒星相遇时没有被弹出，那么它的轨道将通过引力辐射而衰减，直到10年与太阳相撞。如果质子衰变发生并且地球被喷射到星系际空间，那么它将持续大约10年，然后蒸发成辐射。

地球质量约为5.97×10 千克，主要成分为铁（质量分数32.1%）、氧（30.1%）、硅（15.1%）、镁（13.9%）、硫（2.9%）、镍（1.8%）、钙（1.5%）和铝（1.4%），其余1.2%由微量其他元素组成。由于重力分离，核心主要由密度较大的元素组成：铁（88.8%），以及少量的镍（5.8%）、硫（4.5%）和不到1%的微量元素。地壳最常见的岩石成分是氧化物。超过99%的地壳由11种元素的各种氧化物组成，主要是含有硅（硅酸盐矿物）、铝、铁、钙、镁、钾或钠的氧化物。

地球表面是大气层、固体地球和海洋之间的边界，按照该定义可以把地球看做一个理想的球体，其表面积为5.1亿平方千米，可分为两个半球，按纬度分为极地北半球和南半球，按经度划分为东半球和西半球大陆。根据流体静力平衡，地球呈圆形，其平均直径是12742千米，是太阳系第五大行星，也是最大的陆地物体。由于地球的自转，它呈椭球体形状，赤道处凸出，赤道处直径比两极的直径长43千米。此外，地壳不规则性引起地球局部变化，比如变化最大的马里亚纳海沟与珠穆朗玛峰，前者海拔低于海平面10925米，使地球平均半径缩短了0.17%，后者高于海平面8848米，将地球平均半径延长了0.14%。因地球表面在赤道隆起处距地球质心最远，所以厄瓜多尔钦博拉索火山的山顶是其最远点，最远距离为63844千米。

厄瓜多尔钦博拉索火山

地球表面地形包括海洋表面的地形和陆地表面地形。

海洋地形

地球表面70.8%是海水，面积约3.61亿平方千米，所以也被称为海洋世界，事实上，在地球的早期历史中，海洋可能完全覆盖了地球。海洋覆盖了地球的洋壳，洋壳形成大型洋盆，受重力和海洋环流的影响，具有深海平原、海山、海底火山、海沟、海底峡谷、大洋高原和横跨全球的洋中脊系统等特征。在地球的两极地区，海洋表面覆盖着随季节变化的海冰，这些海冰通常与极地陆地、永久冻土和冰盖相连​​，形成极地冰盖。地球上有6大海洋，从大到小分别是太平洋、大西洋、印度洋、南极或南大洋和北冰洋。

陆地地形

地球陆地面积占地球表面的29.2%，即1.49亿平方千米，被非洲-欧亚大陆、美洲、南极洲和澳大利亚四个大陆块占据，地形以山地、沙漠、平原、高原为主，平均海拔为797米，最低点为死海，海拔为−418米，最高点为珠穆朗玛峰，海拔为8848米。地球北极地区雪在整个夏天都存在并变成冰，经过累积，雪和冰最终形成冰川，即在自身重力影响下流动的冰体。高山冰川形成于山区，而巨大的冰盖则形成于极地地区的陆地上。冰川的流动侵蚀了地表，使地表发生巨大的变化，形成了U形山谷和其他冰川地貌。北极海冰覆盖的面积大约与美国一样大。

土壤是地球表面的最外层，它存在于岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的界面处，也是地球的皮肤和陆地生命的基础，只有在大气、生物圈、岩石圈和水圈之间存在动态相互作用时才会形成。土壤对于耕地十分重要，地球总耕地面积占陆地面积的10.7%，其中1.3%是永久农田，约有1670万平方千米的农田和3350万平方千米的牧场。地球土地被地表水、雪、冰、人造结构或植被覆盖，大部分土地都有植被，约有10%冰盖、33%沙漠。

地球的结构可以通过流变学等机械特性、化学特性两种方式定义，从力学上来说，它可分为岩石圈、软流圈、中层地幔、外核和内核。从化学上来说，地球可分为地壳、上地幔、下地幔、外核和内核。

地球内部结构

地壳和岩石圈

地壳是地球的最外层，其深度为5-70千米，较薄的部分是洋壳，位于海洋盆地（5-10千米）下方，比较薄，富含镁铁质。较厚的地壳是大陆地壳，它是地球岩石圈的最外层，构成地球的大陆和大陆架，形成于大陆和海洋构造板块之间的板块边界的俯冲带附近，其密度较小并且富含长英质。地壳岩石多形成于不到一亿年前，已知最古老的矿物颗粒大约有44亿年的历史，这表明地球拥有坚固的地壳至少有44亿年的时间。其可以分为硅酸铝（sial）和硅酸镁（sima）两大类，据估计，硅酸镁起始于康拉德不连续面下方约11公里处，但是不连续面并不明显，并且在某些大陆可能不存在。

莫霍洛维奇不连续性

地球的岩石圈由地壳和最上层地幔组成，是地球的固体外部部分，延伸至约100千米的深度，是地球层中最冷且最坚硬的。壳幔边界有两种不同的物理现象，由于岩石密度的变化可以引起莫霍洛维奇（Mohorovicic）不连续性，在莫霍面正上方，初级地震波（P波）的速度与穿过玄武岩的速度（6.7-7.2千米每秒）一致，在莫霍面下方则类似于穿过橄榄岩或纯橄榄岩的速度（7.6–8.6千米每秒）。此外，在洋壳中，超镁铁质堆积物和构造化的方辉橄榄岩之间存在化学不连续性，这一点在洋壳深处可以观察到，它们被逆冲到大陆地壳上并保存为蛇绿岩序列。

地幔

地幔是地球上最厚的一层，位于核心与地壳之间，是地球内部的大部分固体，厚约2900千米，占地球总体积的84%。分为上地幔和下地幔，二者由过渡带隔开。上地幔范围是从地表延伸约7至35千米的区域，深度达410千米。过渡带延伸范围为410至660千米，下地幔深度为660千米至2891千米。紧邻核幔边界的地幔最低部分被称为D或者d双素数。

地幔是由硅酸盐岩石材料组成，从组成元素来看，由44.8%的氧、21.5%的硅和22.8%的镁组成，还有铁、铝、钙、钠和钾，这些元素都以硅酸盐岩石的形式结合在一起，最常见的是二氧化硅，其次是氧化镁。此外，由于地球表面与外核之间存在温差，地幔中存在对流物质循环。该对流可以推动地壳中的构造板块运动，其能量来源于地壳和地幔中放射性同位素的衰变以及行星形成时产生的初始热量。

地幔的粘度范围在10至10帕斯卡秒之间，并随着深度的增加而增加，同时压力也会随着深度增加，导致下部流动不太容易。而水在粘度在300K(27°C，80°F)下的粘度为0.89帕斯卡秒，螺距为(2.3±0.5)帕斯卡秒。

核心

地球核心分为外核、内核两部分。内核是一个实心铁球，是地球最里面的地质层，直径约2400千米，约为约为地球半径的19%，或月球半径的70%，压力高，铁无法融化。外核是一个高度约为2260千米的流体层，位于地球固体内核上方和地幔下方，该层温度较低，但是依然很热，温度可能为4000至5000摄氏度，主要由铁组成，还有大量的硫和镍，它产生了地球磁场，厚度约为2300千米。

地球内部结构

地球内主要的产热同位素是钾40、铀238和钍232。其中心温度可高达6000°C，压力可达到360千帕斯卡。由于大部分热量是由放射性衰变提供的，科学家们推测，在地球历史的早期，在短半衰期的同位素耗尽之前，地球的产热量要高得多，其产生的热量约在30亿里，是现在的两倍，增加了地幔对流和板块构造的速率，并生产出不常见的火成岩，例如今天很少形成的科马提岩。

地球的平均热量损失为87兆瓦，全局热损失为4.42×10瓦。地核的一部分热能通过地幔羽流输送到地壳，地幔羽流是一种由高温岩石的上涌流组成的对流形式，这些羽流可以产生热点和溢流玄武岩。地球上更多的热量通过板块构造、与大洋中脊相关的地幔上涌而损失掉。还有一种热量损失方式是通过岩石圈传导，其中大部分发生在海洋下方，因为那里的地壳比大陆薄得多。

地球热流图

板块构造是岩石圈的组成成分，是地球的地壳和上地幔的机械刚性外层，板块则是刚性部分，位于软流圈顶部，软流圈是上地幔的固体但粘性较小的部分，可以与板块一起流动和移动。板块边界有四种类型：分别是发散的边界、会聚边界、改变边界、板块边界区。发散的边界是指当板块相互远离时，新的地壳就会产生。会聚边界是当一个板块潜入另一个板块时，地壳会被破坏。改变边界是当板块彼此水平滑动时，地壳既不会产生也不会被破坏。板块边界区是边界不明确且板块相互作用的影响尚不清楚的宽阔地带。板块运动的过程会产生地震、火山活动、造山和海沟等活动。

大西洋中脊

板块构造迁移时，洋壳在会聚边界处俯冲到板块前缘下方。与此同时，不同边界处地幔物质的上涌形成洋中脊，这些过程的结合将洋壳回收回地幔。由于这种循环利用，大部分海底面积小于100百万年历史。最古老的洋壳位于西太平洋，约是200百万年历史。地球上主要有七大板块，分别是太平洋板块、北美板块、欧亚板块、非洲板块、南极板块、印度-澳大利亚板块和南美洲板块。其他板块包括阿拉伯板块、加勒比板块、南美洲西海岸的纳斯卡板块和南大西洋的斯科舍板块。澳大利亚板块与印度板块融合在一起50和55百万年。移动最快的板块是海洋板块，科科斯板块以75毫米/年的速度前进，太平洋板块以52–69毫米/年的速度前进。移动最慢的板块是南美板块，其移动速度为10.6毫米/年。

地球引力是由于地球内部质量分布而施加给物体的加速度，其精确强度随位置的不同而变化，靠近地球表面的重力加速度约为9.8m/s。地形、地质和更深层次构造结构的局部差异导致地球重力场存在局部和广泛的区域差异，称为重力异常。其表面的重力变化约为0.7%，从秘鲁内瓦多瓦斯卡兰山的9.7639m/s到北冰洋表面的9.8337m/s。在大城市，其范围从吉隆坡、墨西哥城和新加坡的9.7806m/s到奥斯陆和赫尔辛基的9.825m/s。

地球磁场，也称为地磁场，是从地球内部延伸到太空的磁场，在太空中它与太阳风相互作用。磁场是由地球外核中铁水和镍的混合物的对流运动产生的电流产生的：这些对流是由地核逸出的热量引起，是一种称为地球发电机的自然过程。地球表面的磁场强度范围为25至65微特斯拉（μT）。其强度会随时间而变化。利物浦大学2021年的一项古地磁研究提供了越来越多的证据，证明地球磁场每2亿年就会发生强度循环。

地球磁场在任何位置都可以用三维矢量表示，测量其方向的典型过程是使用指南针确定磁北的方向。它相对于真北的角度是赤纬(D)或变差。面向磁北，磁场与水平面所成的角度就是倾角(I)或磁倾角。磁场强度(F)与其施加在磁铁上的力成正比。另一种常见的表示形式是X（北）、Y（东）和Z（下）坐标。

地球磁场的通用坐标系

• 磁极

地球磁场定义了磁铁的北极和南极。磁铁的最初用途之一是用作指南针，磁铁的北极被定义为当磁铁悬浮时被地球磁北极吸引从而可以自由转动的极点。由于异极相吸，地球磁北极实际上是其磁场的南极（磁场向下指向地球的地方）。

• 磁层

磁层是天体周围的空间区域，其中带电粒子受到该天体磁场的影响，是由远低于地球外核表面的带电铁水的对流运动产生的。地球的磁层是所有岩石行星中最强的一个，是一个巨大的彗星形状的气泡，它对地球的宜居性发挥了至关重要的作用。地球上的生命最初是在这种磁环境的保护下发展并持续维持的。磁层可以保护地球免受太阳和宇宙粒子辐射的影响，以及太阳风对大气的侵蚀。太阳风的持续轰击压缩了磁场面向太阳的一侧。面向太阳的一面或白天的一面延伸的距离约为地球半径的六到十倍。磁层背向太阳的一侧延伸成一条巨大的磁尾，其长度波动，可以测量数百个地球半径。

在磁暴和亚暴期间，带电粒子可以从外磁层特别是磁尾偏转，沿着磁力线进入地球电离层，在那里大气原子可以被激发和电离，从而产生极光。

磁层

地球大气层是一层气体，统称为空气，由地球引力保留在地球周围，形成行星大气层。大气层的质量约为5.15×10公斤，主要成分是氮、氧和氩，可以产生压力，吸收大部分流星体和紫外线太阳辐射，通过保温使地表变暖，使生命和液态水存在于地球表面，并降低昼夜之间的极端温度。截至2023年，按摩尔分数计算，干燥空气含有78.08%氮气、20.95%氧气、0.93%氩气、0.04%二氧化碳和少量其他气体。空气中还含有不同数量的水蒸气，约占大气质量的0.25%，海平面平均约1%，整个大气层平均约0.4%。空气成分、温度和大气压力随海拔高度而变化。在大气中，适合陆地植物光合作用和陆地动物呼吸的空气仅存在于地球对流层中。

地球大气层

• 外逸层

外逸层是地球大气层的最外层，热层的上方，空气极其稀薄。它从热层顶部的热层顶延伸到与太阳风和行星际介质的边界，没有明确的上边界。根据太阳的X射线和紫外线辐射量，外逸层下边界的高度在距地球表面约500至1000千米之间变化。该层主要由密度极低的氢、氦和一些较重的分子组成，包括靠近外基的氮、氧和二氧化碳。原子和分子相距甚远，可以传播数百公里而不相互碰撞。因此，外逸层的行为不再像气体，粒子不断逃逸到太空中。这些自由移动的粒子遵循弹道轨迹，可能会进出磁层或太阳风。地球每秒损失约3公斤氢、50克氦以及少量的其他成分。此外，地球的北极光和南极光有时会出现在外逸层的下部，外逸层还包含许多绕地球运行的人造卫星。

• 热层

热层是地球大气层的第二高层，位于中间层正上方、外逸层下方的一层。在这一层大气中，紫外线辐射引起分子的光电离或者光解离，从而产生离子。因此，热层构成了电离层的大部分。热层的名称取自希腊语θερμός，意思是热，热层开始于海拔约80千米的地方。该层没有云和水蒸气。温度会随着高度的增加而逐渐升高，最高可达1500°C，尽管气体分子相距甚远，其通常意义上的温度意义不大。空气非常稀薄，以至于单个分子在与其他分子碰撞之间平均行进1千米。

• 中间层

中间层是地球大气层的第三高层，占据平流层上方和热层下方的区域。它从海拔约50千米的平流层顶延伸到海拔80-85千米的中层顶。温度随着高度的增加而下降，是地球上最冷的地方，平均温度约为−85 °C，比南极洲还冷，可以将水蒸气冻结成冰云。如果日落后阳光照射到这些云上，人类就可以看到，它们被称为夜光云（NLC）。中间层也是大多数流星进入大气层时燃烧的层，它离地球太高，喷气式飞机和气球无法到达，而轨道航天器又太低，主要由探空火箭和火箭动力飞机进入。

• 平流层

平流层是地球大气层的第二低层，位于对流层之上，并被对流层顶隔开。该层从地球表面上方约12千米处的对流层顶部延伸到海拔约50至55千米的平流层顶。平流层顶部的大气压力大约是海平面压力的1/1000，包含臭氧层，臭氧层是地球大气层的一部分，其中含有相对较高浓度的臭氧。平流层温度随着高度增加而升高，对流层顶的温度可达-60°C，但平流层顶部的温度要高得多，可能接近0°C。平流层温度剖面创造了非常稳定的大气条件，因此平流层缺乏对流层中普遍存在的产生天气的空气湍流。因此，平流层几乎没有云层和其他形式的天气。然而，在空气最冷的这一层大气的下部，偶尔会看到极地平流层或珠光云。平流层是喷气式飞机可以到达的最高层。

• 对流层

对流层是地球大气层的最低层，约占地球大气层质量的80%，从地球表面延伸至平均高度约12千米的区域。温度通常会随着对流层高度的增加而下降，因为对流层主要是通过来自表面的能量转移而被加热。因此，对流层的最低部分通常是对流层最温暖的部分，这促进了垂直混合。对流层比其所有上覆层更致密，因为对流层顶部有较大的大气重量，导致其受到最严重的压缩。大气总质量的50%位于对流层下部5.6千米处。此外，它是地球天气发生的层，存在大多类型的云，是最潮湿的层。大多数传统航空活动发生在对流层，它是螺旋桨飞机可到达的唯一层。

地球气候有湿润热带、干旱、湿润中纬度、大陆性和冷极地五大类型，并进一步分为更具体的亚型。温度会根据太阳接收到的太阳辐射而改变，到达地球表面的太阳能量随着纬度的增加而减少。在高纬度地区，阳光以较低的角度到达地表，并且必须穿过较厚的大气柱。因此，距赤道每升高一度，海平面的年平均气温就会降低约0.4°C。比如在死亡谷等炎热沙漠中，地表气温可能升至55°C左右，而在南极洲则可能降至-89°C。

全球柯本气候分类

影响气候的因素有与海洋的距离、海洋和大气环流等。大气环流带包括赤道30°以下地区的信风和中纬度30°至60°之间的西风带。比如旧金山和华盛顿特区都是沿海城市，纬度大致相同，但是旧金山的气候明显更为温和，因为受大气环流的影响，盛行风向从海洋吹向陆地。海洋是影响气候的重要因素之一，它是一个大型热库，可以储存大量热量，风可以将海洋的寒冷或热量输送到陆地，靠近海洋的地方通常夏季较冷，冬季较温暖，还可以将热能从赤道海洋分配到极地地区的温盐环流。此外，海洋温度分布的变化可能导致显著的天气变化，例如厄尔尼诺-南方涛动。最后，气温还会随着高度的增加而降低，导致山区比低洼地区更冷。

海洋环流

地球降水量受到大气环流、地形特征和温差影响，导致每个地区降水量变化很大。降水主要是通过表面蒸发产生的水蒸气经过大气中的循环模式输送，当大气条件允许温暖潮湿的空气上升时，这些水会凝结并以降水的形式落到地表。大部分水通过河流系统输送到低海拔地区，之后返回海洋或沉积到湖泊中，这种水循环是维持陆地生命的重要机制，也是地质时期地表特征侵蚀的主要因素。

地球表面有丰富的水资源，特别是液态水，是地球区别于太阳系其他行星的独特特征，具有相当大气层的太阳系行星确实部分含有大气水蒸气，但它们缺乏稳定地表水的表面条件。尽管一些卫星显示出存在大量地外液态水的迹象，其体积甚至可能比地球海洋还要大，但所有这些卫星都是一公里厚的冰冻表层下的大型水体。

地球水圈是地球水及其分布的总和，大部分由地球的全球海洋组成，还包含大气和陆地上的水以及云层、内海、湖泊、河流和深达2000米的地下水。其中海洋的质量约为1.35×10吨，约为地球总质量的1/4400。海洋面积为3.618亿平方千米，平均深度为3682米，体积约为13.32亿平方千米。 海洋覆盖了地球表面2/3以上的面积，同时也是溶解大气气体的储存库，这对于许多水生生物的生存至关重要。

地球上大约97.5%的水是盐水，剩余的2.5%是淡水。其中海洋的平均盐度约为每千克海水35克盐，大部分盐是从火山活动中释放出来或从冷火成岩中提取的。约68.7%的淡水以冰的形式存在于冰盖和冰川中，剩下的30%是地下水，1%是地表水以及其他形式的淡水沉积物，如永久冻土、大气中的水蒸气、生物结合等。

地球自转是地球绕其自身轴的旋转，以及旋转轴在空间中方向的变化，方向是自西向东自转，顺行运动。从北极星看，地球是逆时针旋转。地球自转周期是平均太阳时的86400秒，周期并不均匀，受潮汐减速影响，地球的太阳日现在比19世纪时稍长，因此每天比平均太阳日长0到2毫秒。

地球相对于恒星的自转周期，被国际地球自转和参考系统服务（IERS）称为恒星日，是平均太阳时（UT1）的86164.0989秒，当地球移动到平均三月春分点的时候，地球自转周期为平均太阳时(UT1)的86164.0905秒，因此恒星日比真正的恒星日短约8.4毫秒。

除大气层内的流星和低轨道卫星外，地球天空中天体的视运动主要以15°/h=15'/min的速度向西运动。对于天赤道附近的天体来说，这相当于每两分钟太阳或月亮的视直径。从地球表面看，太阳和月球的视尺寸大致相同。

地球绕太阳运动的轨迹成为公转，地球是内太阳系的一部分。地球的平均轨道距离约为1.5亿千米，这是天文单位的基础，大约等于8.3光分或地球到月球距离的380倍。地球每365.2564个平均太阳日或一个恒星年绕太阳公转一周。太阳在地球天空中以大约每天1°的速度向东移动，相当于每12小时一个太阳或月亮的视直径。因公转，地球平均需要24小时（一个太阳日）才能绕其轴旋转一周，以便太阳回到子午线。地球的轨道平均速度约为29.78千米每秒，这足以在7分钟内行驶相当于地球直径的距离，约12742千米。

地球运动示意图

地球的希尔球体或重力影响球体的半径约为150万千米，这是地球引力影响强于更远的太阳和行星的最大距离。物体必须在这个半径内绕地球运行，否则它们可能会受到太阳引力的束缚。地球和太阳系位于银河系中，绕其中心运行约28000光年，它位于猎户座臂银河平面上方约20光年处。相对于其他恒星，月球和地球每27.32天绕一个共同的重心运行一次。与地月系统绕太阳的共同轨道相结合，朔望月的周期为29.53天。从天体北极看，地球、月球的运动及其自转都是逆时针方向的。轨道平面和轴平面并不精确对齐：地轴与地球-太阳平面（黄道）的垂直线倾斜约23.44度，地月平面相对于地球-太阳平面倾斜达±5.1度。如果没有这种倾斜，每两周就会出现一次日食，月食和日食交替出现。

地球的轴向倾斜约为23.439281°，其轨道平面的轴始终指向天极。由于地轴倾斜，到达地表任意给定点的阳光量在一年中会发生变化，从而导致气候的季节性变化。地轴倾斜角度在很长一段时间内相对稳定，但也会发生章动，主要周期为18.6年的轻微不规则运动。地轴的方向也会随着时间的推移而变化，在每个25800年的周期内绕一整圈进动，这种进动是恒星年和回归年之间差异的原因。这两种运动都是由太阳和月球对地球赤道凸起的不同吸引力引起的。两极也在地球表面迁移了几米，这种极运动具有多个周期性分量，统称为准周期运动。除了该运动的年度组成部分之外，还有一个称为钱德勒摆动的14个月周期。地球的自转速度也会发生变化，这种现象称为日长变化。

地球的轴倾斜与季节关系

北半球的夏季发生在北回归线面向太阳时，南半球的夏季发生在摩羯座面向太阳时。按照天文学惯例，四个季节可以通过至日和分点来确定。在北半球，冬至发生在12月21日左右；夏至在6月21日左右，春分在3月20日左右，秋分在9月22日或23日左右。在南半球，情况则相反，夏至和冬至互换，春分和秋分日期互换。夏季，白天持续时间更长，太阳在天空中更高。冬季气候变凉，白天变短。北极圈以上和南极圈以下，一年中的部分时间根本没有日光，导致极夜，而且会持续几个月。这些相同的纬度地区也会经历午夜太阳，在那里太阳全天可见，导致极昼。

月球是地球的一颗天然卫星，直径约为地球的四分之一。关于月球起源最广泛接受的理论，即大撞击假说，假说表示月球是由一颗名为忒伊亚的火星大小的原行星与早期地球的碰撞形成，这一假说解释了月球相对缺乏铁和挥发性元素以及其成分与地壳几乎相同的事实。从地球上看，月球距离地球足够远，其圆盘的表观大小与太阳几乎相同。这两个天体的角大小相匹配。虽然太阳的直径大约是月球的400倍，但它的距离也比月球大400倍。这使得地球上可以发生日全食和日环食。

美国宇航局火星勘测轨道飞行器于2022年4月22日拍摄的从火星上看到的地球和月球图像

地球和月球之间的引力引起地球上的潮汐。对月球产生的影响是潮汐锁定：月球的自转周期与绕地球运行的时间相同。当月球绕地球运行时，其表面的不同部分被太阳照亮，从而产生月相。由于潮汐相互作用，月球以约38毫米/年的速度远离地球，数百万年来，这些微小的变化造成了重大变化。例如，约620百万年时期，一年有400±7天，每天持续21.9±0.4小时。

月球可能通过调节地球气候而极大地影响了生命的发展。古生物学证据和计算机模拟表明，地球的轴倾斜通过与月球的潮汐相互作用而稳定。一些理论家认为，如果没有这种稳定来抵抗太阳和行星对地球赤道凸起施加的扭矩，旋转轴可能会变得混乱不稳定，在数百万年的时间里表现出巨大的变化。

地球的共轨小行星群由准卫星、马蹄形轨道天体和特洛伊小行星组成。至少有五颗准卫星，其中包括469219Kamo'oalewa。特洛伊小行星伴星2010TK7正在地球绕太阳轨道上围绕领先的拉格朗日三角点L4平动。微小的近地小行星2006RH120大约每20年就会靠近地月系统一次，在接近过程中，它可以绕地球运行很短的一段时间。

截至2023年11月，共有6718颗运行中的人造卫星绕地球运行。还有一些不起作用的卫星，包括目前在轨最古老的卫星先锋一号，以及超过16000块被跟踪的空间碎片。地球上最大的人造卫星是国际空间站。

计算机生成的近地轨道上人造卫星和空间碎片的分布情况

截至2023年，地球是已知唯一适合生命居住的地方，地球形成后几亿年，生命就开始在地球早期的水体中发展。之后生命栖息在地球上许多特定的生态系统中，并最终在全球范围内扩展，形成一个总体生物圈。地球为生命提供液态水，提供维持新陈代谢的足够能量。植物和其他生物从水、土壤和大气中吸收养分，然后营养物质在不同物种之间不断循环利用。

随着时间的推移，地球上的生命呈现多样化，使得生物圈拥有不同的生物群落，其中居住着相对相似的植物和动物。不同的生物群落在不同的海拔或水深、行星温度纬度以及具有不同湿度的陆地上生活。地球的物种多样性和生物量在浅水区和森林中达到顶峰，特别是在赤道、温暖和潮湿的条件下。而冰冻的极地地区和高海拔地区，或极度干旱的地区，动植物的生命相对贫瘠。

人类起源于30万年前东非的早期灵长类动物，此后一直在迁徙，随着公元前10世纪农业的出现，越来越多的人在地球上定居。自19世纪以来，地球上的大部分土地都被政治边界分隔的主权国家提出了领土主张，如今存在200多个国家，只有南极洲的部分地区和少数小区域无人认领。这些国家中的大多数共同组成了联合国，这是世界范围内领先的政府间组织，它将人类的治理范围扩大到海洋和南极洲，从而扩大到整个地球。人类几乎完全留在地球表面生活，依赖于地球及其维持的环境。自20世纪下半叶后，已有数百人暂时停留在地球以外的地方，其中一小部分人已经到达了另一个天体——月球，但都只是暂时停留。

2010年9月11日，美国国家航空航天局(NASA)宇航员特雷西·考德威尔·戴森(Tracy Caldwell Dyson)在国际空间站的冲天舱中观察地球

20世纪，南极洲是最后一个首次出现人类存在的大陆，直到今天，人类的存在仍然有限。自19世纪以来，人口呈指数级增长，到2010年代初期达到70亿。截至2022年，全球人口达到80亿。世界各地人口的分布和密度差异很大，其中大多数生活在南亚到东亚，90%仅居住在地球的北半球。此外，自19世纪以来，人类越来越多地向城市地区聚集，到21世纪，大多数人居住在城市地区。

地球在神话中被人类视为神，特别是女神。在许多文化中，母亲女神也是主要的生育神，许多宗教中的创世神话都涉及到自然神灵创造地球。

希腊神话

盖娅(Gala)是古希腊神话中地位最高的女神，她被称为地球母亲、自然之母，是最早的神，没有她就没有万物和生命。之后，她生育了十二泰坦神，分别掌管不同的自然物和自然现象，包括天空海洋、日月雷电、时间季节、光照生长等，比如天空之神乌刺诺斯、波涛之神蓬托斯、大洋之神俄刻阿诺斯、闪电之神斯特罗珀斯等。在西方，众多科学家把盖娅当做地球生命的独特表征，认为盖娅的诞生与存在意味着万物的起源和繁衍。

盖娅（右下）雕像

欧洲神话

在北欧神话中，奥丁（Odin）是阿瑟神族的神王，他和他的两个兄弟杀死了冰霜巨人尤弥尔（Ymir）并带走了他的尸体，用尤弥尔的身体创造了地球。尤弥尔的骨骼化为山脉，牙齿化为山崖等。之后，诸神挑了四个最强壮有力的矮人，把尤弥尔的头盖骨托举起来，于是成为天空。空中漂浮的白云，就是尤弥尔的脑浆。此外，从南方火世界取来许多火花装饰天空，这就有了满天星斗。最大的两个火块，则改造为日月。诸神安排一对巨人的儿女，分别驾驭太阳马车和月亮马车巡天。驾驭太阳车的女孩叫苏尔（Sol），驾月亮车的南海叫玛尼（Mani），最后，诸神用海上飘来的两段浮木，用梣树枝造成男人，用榆树枝造了女人，让他们从此生活于此。

哥特兰岛一座约9世纪的纪念碑上描绘的奥丁

基督教生态观

在基督教看来，世界是上帝创造的，起初上帝创造天地，上帝看着一切所造的都甚好。但在上帝的所有造物中，只有人是按照上帝自身的形象创造的，只有人才具有灵魂，具有智慧，是唯一有希望获得上帝拯救的存在物，因此地球上所有上帝的创造物必须接受具有卓越性的人类支配。《圣经·创世记》中记载着在上帝所创造的所有存在物中，上帝最喜欢人类。他希望人类繁荣昌盛、充满地球并征服地球。上帝在用洪水毁灭地球前曾对挪亚家族许诺：“地球上的所有动物都是用来供你驱使为你服务的，我己把它们赐予你。”根据这种观点，人是大自然的主人，明显高于其它生命形式。因此，人对大自然的统治是绝对的、无条件的。

人类文化形成了许多关于地球的观点。地球的标准天文符号是一个四分之一圆，代表世界的四个角以及一个十字球。20世纪中叶，盖亚假说将地球环境和生命作为一个单一的自我调节有机体进行比较，得出广泛稳定的宜居条件。

科学研究使人们对地球的看法发生了一些文化上的变革。在古希腊，人们开始认为地球是平坦的，之后受哲学家毕达哥拉斯和巴门尼德影响，大家想法被改变，认为地球是球形的。直到16世纪，地球一直被普遍认为是宇宙的中心，当时科学家首次得出结论，它是一个移动的物体，是太阳系的行星之一。19世纪，地质学家才意识到地球的年龄至少有数百万年。1864年，开尔文勋爵利用热力学估计地球的年龄在2000万至4亿年之间，引发了关于这一主题的激烈争论；直到19世纪末和20世纪初发现放射性和放射性测年法后，才建立了确定地球年龄的可靠机制，证明地球已有数十亿年的历史。

从太空拍摄的地球图像，特别是在阿波罗计划期间，被认为改变了人们对所居住星球的看法，称为概览效应，强调了它的美丽、独特性和明显的脆弱性。在科学和地球观测的推动下，人们认识到人类活动对地球环境的影响范围、开始承认人类的影响和地球环境的相互关联性，并对全球环境问题采取行动。

世界地球日是每年的4月22日，该活动起源于美国，1970年4月22日，美国首次举行了声势浩大的“地球日”活动，是人类有史以来第一次规模宏大的群众性环境保护运动。1990年4月22日，全世界140多个国家、2亿多人同时在各地举行多种多样的环境保护宣传活动，并得到联合国的首肯，从此“地球日”成为“世界地球日”。地球日活动还建立了地球日联盟(Earth Day Network)，每年为其成员组织提供建议性的地球日活动主题。

《流浪地球》是根据刘慈欣的同名小说改编的科幻电影，主要讲述了科学家们发现太阳急速衰老膨胀，短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机，推动地球离开太阳系的科幻故事。

《流浪地球》海报

电影《三体》也是根据刘慈欣同名科幻小说改编而来，讲述了21世纪初，地球基础科学遭到前所未有的动摇，以地球危机为背景引出的一系列科幻故事。

《机器人总动员》电影讲述了公元2805年，人类文明高度发展，却因污染和生活垃圾大量增加使得地球不再适于人类居住。地球人被迫乘坐飞船离开故乡，进行一次漫长无边的宇宙之旅。该电影还获得了2009年第81届奥斯卡最佳动画长片奖。

《机器人总动员》海报

《在地球的日子里》是一首地球环保诗歌，诗中写道“宇宙的早晨，千百万个太阳升起，星际花凄艳、端庄、秀丽。摘一朵幽蓝的花，走进星系墓地，走近银河系，回忆起，我们在时间时代的一些人、情、事、物，在太阳系，在地球的日子里。”

《救生船》是史蒂芬·巴克斯特的第一部长篇小说，也是Xeelee系列的第一部长篇小说，主要讲述了一艘飞船误入一个引力强度十亿倍于地球的宇宙空间，船员的后代们设法逃生的故事。

宇航员

展开[a]

致密铁镁硅酸盐矿物或火成岩

[b]

从太阳发出的带电粒子流

[c]

温室效应

[d]

分子数

[e]

当太阳与赤道成 90° 时

[f]

轨道上朝向或远离太阳的最大轴向倾斜点

[g]

地球自转轴与其轨道轴对齐时

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