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地外生命和外星人探测

(2007年03月28日 15:18:14)
来源:《太空探索》

□作者: 李龙臣

[1]



  
  三、地球外部和外部环境
  
  地球的外部
  地球略呈梨形,北极地区约高出18.9米,南极地区低24~30米,平均半径6378千米,质量6×1027克,离太阳的平均距离(即轨道半径)14960万千米,它以约30千米/秒的速度绕太阳运行,365日6小时9分9.5秒转一圈,自转周期为23小时56分4秒。
  地球的表面70%以上是被水覆盖的海洋,在不到30%的陆地上,也分布着江河湖泊。在陆地和海洋中(包括地表下一定深度和地表以上一定高度的空间)生活着150多万种动物、30多万种植物。这些生物与环境相互作用,建立了一个被称为“生物圈”的大系统。
  
  地球表面之上是大气层,主要成份是氮(78%)、氧(21%)、氩(0.93%)、二氧化碳(0.03%)和氖(0.0018%),此外还有水汽和尘埃。大气层可向上延伸6400千米左右,但稠密大气层不过100千米。
  大气层因离地面高度不同而有物理性质上的差别。从地球赤道往上约16千米为对流层,大气层中的水汽几乎都集中在这里,是风云雨雪等气象变化的舞台。往上至80千米为中层(又叫逸散层),温度随高度增加而降低。再往上至800千米为热层,其中在500千米处温度高达1100℃。再往上为外大气层,也叫外逸层,空气非常稀薄,已与行星际空间融合在一起。
  大气层还可根据其成份的电离程度分层。20千米至50千米高度上的大气,其氧分子在太阳紫外线作用下生成臭氧,形成臭氧层,它是地球生物免受紫外线伤害的屏障。再往上至1000千米为电离层,空气分子和原子因受太阳辐射而电离成正离子和电子。根据电离程度的不同又可分为D、E、F1和F2四层,在200千米以上的F2层中电子浓度最高,而且日夜不散。
  
  地球大气层之外为“地球行星空间”。按地球磁层计算,半径达6.5万千米;按地球引力计算,半径则达93万千米。那里没有空气,而有太阳电磁辐射、太阳宇宙线辐射、银河宇宙线辐射和内外地球辐射带的辐射。地球辐射带是地球磁层俘获太阳辐射的高能带电粒子形成的。20世纪初,科学家提出存在这个辐射带。50年代末和60年代初,由人造地球卫星的探测得到证实。
  地球行星空间以外为太阳系行星际空间。
  地球有磁场。在背向太阳的一面,磁力线可延伸到200万千米之外,但在向阳的一面,磁力线被太阳风压缩在一个较小的区域内,叫磁层。磁层也是一道屏障,保护地球上的生物不受太阳风的伤害。
  为了模拟地球海洋和大气之间的相互作用,2002年4月,日本在横滨地球科学研究所建成了“地球模拟器”,它由5000多个计算机处理器组成,连接电缆总长达2800千米。它可建立最详细的地球气候模型,能预测未来50年的气候变化。同时也能模拟地震、地心动态和地磁场。还能模拟火箭发动机内燃料的流动情况,以及用于预测新材料的特性和了解亚原子粒子之间的相互作用。
  
  地球-月球-太阳及其他
  地球与它的卫星——月球是亲密的伙伴,月球对地球产生着种种巨大的影响。
  月球的直径是地球直径的1/4,达3476千米。这样的比例,除冥王星外,是仅有的,这几乎使人们将月球和地球看成是“双星系统”。由于月球的存在,地球的自转不会加快。
  月球与地球的平均距离为38.44万千米,它在以每秒1.02千米的速度绕地球公转的同时,绕轴自转。公转与自转周期相同,都是27.2天。因此,月球总是以同一面对着地球。
  月球对地球的引力造成地球海洋的潮汐。当满月和新月时,太阳、月球、地球在一条直线上,太阳和月球的引力叠加,使地球海洋形成大潮;当上弦月和下弦月时,太阳与地球-月球连线成直角,太阳的引力部分抵消了月球的引力,使地球海洋只形成小潮;由于地球的自转,使地球海洋的潮峰不在地-月的连线上,而是略微超前。海洋潮汐与地球表面摩擦,使地球的自转速度减慢。珊瑚化石证明,3.5亿年前地球上的一天只有21小时,历史上记载的日食也证明了这一点。
  当月球运行到地球与太阳的正中间时,由于月球遮挡了阳光,而形成日食。
  地球与太阳的关系更密切。太阳的光与热是地球上生物生存和发展的必要条件。太阳的总热量有22亿分之一到达地球大气层外,其中一半被大气层反射出去,最后有44亿分之一的总热量到达地球表面。所接受的总辐射功率近200万亿千瓦,平均每平方米表面积约1.36千瓦。正是这些热能,使人类和万物繁衍生息。太阳到达地球表面能量的任何增加或减少,都会对地球上的生物产生危害。太阳上的黑子和耀斑活动,以及太阳风,也会对地球生物造成种种复杂的影响。
  地球未来的命运也由太阳主宰着。在50~60亿年后太阳变为红巨星时,由于表面积的增大,辐射出的总热量将比以往增加,这会使地球海洋中的水蒸发干尽,大气层被剥离,地球会逐渐变成一个大火炉,生命不再存在。随着太阳体积的不断膨胀,地球终将被陷入它熊熊燃烧的外壳之中。这时的地球虽然被烧成了灰烬,但由于红巨星外壳的物质密度非常低,所以地球仍可在原有轨道上运行。
  地球与其他行星、小行星和彗星也有着错综复杂的关系。前面已经提到有些科学家认为,地球上生命的种子是由小行星和彗星从太空带来的,甚至地球上的水也是由彗星带来的。统治地球超过1亿年的恐龙的灭绝,现在一般都认为是小行星或彗星撞击地球造成的。而行星的老大哥木星,以其巨大的引力把大多数离轨的小天体吸向自己,从而保护着其他行星兄弟,地球遭毁灭性撞击的几率,因此由10万年一次降低为1亿年一次,这保证了地球上生命繁衍所需要的最低周期。


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文章作者:李龙臣
责任编辑:skylook

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