索引：地球圈層構造的形成；地球的內(nèi)部圈層；1.地殼；2.地幔；3.地核；地球的外部圈層；1.大氣圈；2.水圈；3.生物圈

人類生活在地球上，以地球為棲身之所，從地球上獲取生存和發(fā)展所必需的各種自然資源，與地球發(fā)生了密切的聯(lián)系。在長期的地球生活中，人類為了尋求更多的自然資源，防御自然災害，對地球進行了不懈地探索，從而促使地學的產(chǎn)生和發(fā)展。地學是研究地球的科學，包括眾多的分支學科，如地質(zhì)學、地貌學、氣象學、水文學、生物學、地理學、生態(tài)學、環(huán)境學、海洋學等，它們均以地球的某個組成要素或某項內(nèi)容為研究對象，探索地球資源的開發(fā)利用和地球環(huán)境的利用改造。

地球圈層構造的形成

原始地球是一個接近均質(zhì)的球體，主要由碳、氧、鎂、硅、鐵、鎳等元素組成各種物質(zhì)，沒有明顯的分層現(xiàn)象。地球圈層的分化過程，與地球的溫度變化和重力分異作用有著密切的關系。放射性元素所釋放的能量在地球內(nèi)部的積累，使地球內(nèi)部的溫度不斷升高，導致地球物質(zhì)具有了可塑性。在重力的作用下，物質(zhì)便發(fā)生了分異，逐漸形成了地球的圈層構造。密度大的鐵元素首先聚積于地心而形成地核，然后其他元素依次按密度大小而居于其相應的層次，最后地球內(nèi)部就分化出了地核、地幔和地殼三個圈層。在上述圈層的分化過程中，地球內(nèi)部產(chǎn)生的氣體脫離地球，上升至空中，并在地球引力的作用下，環(huán)繞在地球外圍，形成了地球的大氣圈。地球原始大氣以二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨為主要成分。早期大氣含有大量的水汽，隨著時間的推移，原始大氣的溫度逐漸下降，大氣中的水汽凝結成為液態(tài)降水，落至地面，匯集于地表低洼之處，便形成了原始的水圈。水的存在，最終導致了生命的出現(xiàn)，形成了生物圈。綠色植物的光合作用產(chǎn)生出游離氧，改變了原始大氣的組成，一氧化碳變?yōu)槎趸迹淄樽優(yōu)樗投趸?，氨變?yōu)樗偷?，最后形成以氮和氧為主的現(xiàn)代大氣。至此，地球已經(jīng)不再是一個均質(zhì)的球體，其物理組成、運動形式、物理化學性狀等大致呈同心圓狀分布，表現(xiàn)出明顯的圈層構造。

根據(jù)地球物理、地球化學和其他地球科學的技術手段，人們探測到地球共有六個圈層，自內(nèi)而外依次為地核、地幔、地殼、生物圈、水圈和大氣圈，它們的基本特征見下表。地球的這六個圈層以地表為界，可劃分為兩部分，其中地殼、地幔和地核稱為地球的內(nèi)部圈層，大氣圈、水圈和生物圈稱為地球的外部圈層。

地球的內(nèi)部圈層

地球的內(nèi)部圈層是地球表面以下的層次。研究表明，地球內(nèi)部存在著兩個明顯的不連續(xù)面：一個是位于地表以下（自海平面算起）平均33km處（指大陸部分）的莫霍羅維奇不連續(xù)面，簡稱莫霍面或M界面；另一個是位于地表以下2900km處的古登堡不連續(xù)面。這兩個不連續(xù)面將地球內(nèi)部劃分為地殼、地幔和地核三個層次。

1.地殼

地殼是地球固體部分最上部的層次（莫霍面以上），是地球表面的一層薄殼，其厚度大致為地球半徑的1/400，但各處厚度不一，大陸部分平均厚度為37km，而海洋部分平均厚度只有約7km，各地差異極大。一般說來，高山、高原部分地殼最厚，我國青藏高原地區(qū)的地殼最厚可達70km，大洋底部的地殼較薄，太平洋洋底地殼最小厚度僅有5km左右。根據(jù)物質(zhì)組成和結構，可將地殼分為大陸型地殼和海洋型地殼兩種類型。大陸型地殼有兩個層次，上部的硅鋁層以氧、硅和鋁為主要組成元素，鈉、鉀也較多；下部的硅鎂層也以氧、硅和鋁為主，但鎂、鐵和鈣等元素的含量明顯增加，物質(zhì)成分與玄武巖相似，故又稱為玄武巖層。海洋型地殼厚度明顯小于大陸型地殼，突出特征是具有單層結構，只有硅鎂層，缺少或僅有很薄的硅鋁層。

2.地幔

地幔是地球內(nèi)部莫霍面以下到古登堡面以上的層次，范圍是從地殼底界到2900km之間。根據(jù)組成物質(zhì)的差異，一般以1000km為界，可將地幔分為上地幔和下地幔。上地幔位于地面以下33～1000km范圍內(nèi)，二氧化硅的含量較地殼少，氧化鎂和三氧化二鐵的含量較地殼多，物質(zhì)成分與橄欖巖相似，故又稱為橄欖層。上地幔溫度高達1200℃～1500℃，巖石呈熔融狀態(tài)，因此又被稱為軟流層，是巖漿的源地，也是板塊構造理論提出的重要基礎。下地幔位于地面以下1000～2900km的范圍內(nèi)，該層所承受壓力較上地幔大，溫度更高，物質(zhì)的密度更大，可塑性大，但已非流體狀態(tài)。組成元素構成上以鐵的含量增多為特征。

3.地核

地核是地下古登堡面至地心的部分。根據(jù)物理性質(zhì)的差異，地核可以地下5000km為界，分為外核和內(nèi)核兩部分。兩者的溫度、壓力和密度都很大，并且越向地心越大。關于地核的物質(zhì)組成和結構，目前爭論較多。一般認為，地核主要由鐵、鎳組成，可能還含有少量的硅、硫等輕元素。外核的物質(zhì)存在狀態(tài)可能是液體，內(nèi)核的物質(zhì)存在狀態(tài)可能是固體。

地球的外部圈層

地理的外部圈層是地球固體表面以上的層次，根據(jù)組成物質(zhì)性質(zhì)差異，可以分為大氣圈、水圈和生物圈三個圈層。

1.大氣圈

大氣圈是環(huán)繞地球的最外部的氣體圈層，范圍為地球海陸表面至高空1200km處。由于大氣密度是隨著高度的增加而逐漸減小的，所以大氣上界也是相對的。地球大氣的主要成分是氮（78％）和氧（21.0％），其次是氬（0.013％）和二氧化碳（0.03％），此外還有微量的氖、氦、氪、氙、臭、氧、氡、氨和氫等氣體。大氣層不同高度上的物質(zhì)組成和理化性質(zhì)有較大差異，據(jù)此自下而上將其分為對流層、平流層、中間層、暖層（又稱熱成層、電離層）、散逸層等層次。

對流層是大氣層最下部的一個層次。對流層頂?shù)母叨入S緯度和季節(jié)的變化而變化，赤道低緯度地區(qū)平均為17～18km，中緯度地區(qū)平均為10～12km，高緯和兩極地區(qū)為8～9km，夏季高度大于冬季高度。對流層以大氣具有強烈的對流運動、溫度隨高度增加而降低、天氣多變等為突出特征。平流層是自對流層頂至55km高空的大氣層次。

在平流層中，氣溫隨高度的升高先是保持不變或稍有上升，而后顯著增高，至平流層頂可達一3℃。平流層的氣流運動平穩(wěn)，以水平運動為主，大氣中水汽、塵埃含量極少，透明度良好，鮮有天氣變化。中間層是平流層頂至85km高空的大氣層次。該層氣溫隨高度的升高而迅速降低，至中間層頂降至一83℃以下。由于氣溫垂向分布呈上冷下暖的規(guī)律，大氣密度的垂向分布為上大下小，因而空氣的垂直運動相當強烈。

暖層位于中間層頂至800km高空。該層氣溫隨高度增加而上升，空氣處于高度電離狀態(tài)，故該層又稱為電離層。

散逸層位于暖層頂至大氣層上界，又稱為外層。其特點是空氣極其稀薄，并且?guī)缀跬耆幱陔婋x狀態(tài)；氣溫隨高度的升高而升高；受地球引力作用小，一些高速粒子可逃逸到星空間中去，故得其名。

2.水圈

水圈是指海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪和地下水等水體所構成的一個連續(xù)而不規(guī)則的圈層。該圈層的物質(zhì)組成非常單一，以水為主，兼有水中的溶解物質(zhì)和懸浮物質(zhì)等雜質(zhì)。組成物質(zhì)的存在形態(tài)以液態(tài)水為主，在高山和高緯地區(qū)以固態(tài)水為主。按水體類型區(qū)分，海洋中的水量約占地球總水量的97.2％，構成了水圈的主體，其他水體的水量所占比例很小。但是，其他水體以淡水為主，對人類社會的影響巨大，并且存在于陸地之上，對地球環(huán)境系統(tǒng)的作用十分突出。

3.生物圈

生物圈是地球上所有生物及其活動區(qū)域的總稱。生物圈的一個突出特征，就是它以有生命的動物、植物、微生物等活質(zhì)為主要組成成分。另外，它的邊界不甚明顯。它滲透于水圈、大氣圈下層和地殼表層之中，但是絕大部分生物集中于地表上下100m的空間范圍內(nèi)。生物圈的生物種類繁多，約有2.1×10⁶種，但是質(zhì)量很小，約相當于大氣圈的1/300、水圈的1/7000。生物是地球環(huán)境系統(tǒng)中最活躍的因素，對地球環(huán)境系統(tǒng)的形成和演化有著重要作用和深刻影響。