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思考与讨论1.太阳能量对地球上生命的重要性及其波动原因?2.近地宇宙开发对人类可持续发展的意义。3.彗木撞击事件的发现过程、能量测算及其对人类的启示。4.试述地球形成及其圈层分异的基本过程和距今年龄。5.测定地球历史的年龄有那些方法?不同精度测年法的特点?6.地球历史中的生物界演化有那些主要阶段和重大事件？与当时地球不同圈层的物理化学条件有什麽关系？7.为何地质年代表的划分、命名以生物的演化阶段特征为基础?8.用什麽方法可以轻松地记下地质年表中的各纪名称？地球轨道参数偏心率、黄赤交角、岁差米兰科维奇学说米兰科维奇理论（地球轨道参数的变化）天文学研究早已证明：相邻大行星（木星、金星）对地球公转和自转轨道的微弱摄动，可以使地球轨道三个基本参数(偏心率、斜度、岁差)发生周期性变化。南斯拉夫学者M.Milankovich(1920)最早指出第四纪冰川时期的成因和地球轨道要素变化有关.曾长期受到怀疑和批评，由于地质历史中保存有大量可靠的地质记录，现在已公认为米兰科维奇学说。偏心率（eccentricity,e）地球椭圆形轨道的最长直径（长轴）与最短直径（短轴）之差与赤道半径之比。地质历史上存在10万年、40万年两种变化周期。黄赤交角或斜度（obliquity,ε）黄道面与赤道面的交角，即地轴与地球轨道面夹角的余角。ε现在约23º26’。地质历史上存在4万年的周期，其ε值变化于22º02’～24º30‘之间。ε值增大使冬、夏温差增强，对极区冰盖发育影响较大。岁差（precession,P）天球上的春分点沿黄道逐年自西往东缓慢后退50.2786″的现象（“岁岁有差”）。原因:地球不是理想球形，日、月对地球引力产生的力矩使地轴绕黄道面法线作圆周状进动。最近一次岁差周期约2.5万年，地质历史上1.9～2.3万年（平均2万年）。P值变化对赤道带气候影响较大，对两极高纬度区影响较小。天文周期与气候变化天文周期与气候变化40万年黄土古土壤、大气二氧化碳、深海氧同位素记录斯蒂芬.霍金宇宙大爆炸理论的创始人137亿年前的宇宙大爆发ArnoPenzias和RobertWilson(Bell实验室)通讯天线消不掉的本底噪声：微波GeorgeGamov1940年代的假说：大爆发会残留下宇宙背景辐射;Princeton大学的RobertDick小组正在寻找这种波；AstrophysicalJournal发表了前者的发现和后者的解释，但前者获得了1975年的诺贝尔物理奖，虽然他们看了“纽约时报”才认识到这项发现的意义。1965年美国ArnoPenzies和RobertWilson发现宇宙大爆炸时的残留微波，1975年获诺贝尔奖这是当今最古老的“化石”！宇宙大爆发的残留微波纽泽西的Holmdel天线发现残留微波AShortStoryofNearlyEverything2003恒星的演化幼年期:原始星云收缩----原恒星出现(氢闪)青壮年期:内部热核反应启动,恒星形成。星系内90%恒星集中分布于主星序。晚年期:红巨星衰亡期:超新星爆发—白矮星或中子星—黑洞黑洞大爆炸理论和相对论未解决的问题：1，相距几十亿英里的星系之间相似的概率几乎是零；2，如果光速不变宇宙就不可能扩张得这么远这么快。剑桥大学物理学高级讲师若昂·马盖若提出：假如光速可变，一切容易解释。意味着推翻相对论和物质不灭定律。物理衡量是由环境决定的，是由周围物质决定的，并非预先设定。光速受周围物质-热量影响，温度越高光的能量越大。如上述预测正确，需重新考虑对黑洞的理解。并非把物质吸进去，而是光速在黑洞内减慢到零。宇宙将继续扩张150亿年，直到它变得太空洞了，以致于达到可以发生跟目前的宇宙开始形成时相类似的状态。关键在于如何证明？下一代原子钟将能测量光速每年都有细微的变化。日本科学家已发现几十亿年前的类星射电源的速度就比现在快。地球的逃逸速度为11.7km/s，当某个星体的逃逸速度30万km/s时即为黑洞。地球起源与圈层分异46亿年前太阳星云中分化形成原始地球，温度较低，轻重元素浑然一体，尚无圈层分异。原始地球一旦形成，有利于吸集更多星子使体积和重量迅速增加，同时因重力分异、放射性元素蜕变和星体撞击而增温。原始地球内部达到熔融状态时，亲铁元素比重大而下沉形成铁镍地核，亲石元素上浮组成地幔和原始地壳。更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始大气圈、水圈。地球初始圈层分异的时间约在42亿年前。`还原型大气圈CO2氧化型O2暖室期冰室期冰期间冰期地球的演化“人类中心观”:认识地球系统的障碍人类是关于用自己的感官能及的空间尺度，和寿命覆盖的时间尺度认识世界。但是地球系统的时空尺度中,能由人类感官和寿命覆盖的部分太小。因此拿人类尺度看地球系统的“人类中心观”,是一种“坐井观天”,犹如天文学里的“地心说”一样,是地球系统科学发展的障碍。对于地球系统科学研究中的“人类中心观”，就像500年前对付“地心说”一样,需要一场地球科学思维方式上的革命。地球系统科学是思维方法、研究角度，而不是各门地球科学的汇集，也不是遥测遥感强调圈层相互作用、学科交叉，因而要求有比较宽的业务基础要求定量，要求理解过程，要求数值模拟对于描述性的地质科学来说，是从“集邮”到“侦探”的进步地质学创始人之一JamesHutton(1785)提出：“我把地球看成一个超级生物，只有用生理学才能研究。”英国赫顿JamesHutton1726-1797JamesLovelock“盖娅”学说的创始人七十年代，英国JamesLoverlock提出“盖娅(Gaia)”假说，认为地球是有生命的，能够自我调节。地神盖娅地球的早期演化地球的起源与年龄冥古代与地球物质的分异太古代与生命起源元古代与氧化环境的出现显生宙初与生命“大爆发”地球的年龄16世纪上帝创世是在纪元前4000年“圣经•新约”彼得2第三章8：“对于上帝，一天即是千年，千年即是一天。”1896年发现铀有放射性1904年测得第一矿物年龄(5亿年）现在知道：宇宙“大爆发”137亿年地球年龄~46亿年爱尔兰大主教JamesUssher“计算”出上帝创世的时间是(1658发表)：纪元前4004年10月23日星期天亚当、夏娃被赶出伊甸园的时间是纪元前4004年11月10日星期三其实剑桥大学校长JohnLightfoot(1602-1675)早在1644年发表过，而且“算”出早晨9点钟。JamesUssher(1581-1656)中国：盘古氏开天辟地天地浑沌如鸡子，盘古生其令，万八千岁，天地开辟，阳清为天，阴浊为地。盘古在其中，一日九变，神于天，圣于地，天日高一丈，地日厚一丈，盘古日长一丈。如此万八千岁，天数极高，地数极深，盘古极长。后乃有三皇。数起于一，立于三，成于五，盛于七，处于九，故天去地九万里。---徐整（三国）：《三五历记》，据《太平御览》最早的“宇宙膨胀说”？---方励之（1987）：宇宙的创生如何测定地球的年龄？英国EdmondHalley（1715）：全大洋含盐总量/每年增量=地球年龄法国ComtedeBuffon（1770es）:按地热损耗率计算得75000-168000年英国CharlesDarwin（1859）：英国南部地质过程需要三亿年才完成306662400年WilliamThomsonKelvin1824-1907开尔文勋爵•1862年提出地球年龄为9800万年•1897年修改地球年龄为2400万年•理由：像太阳那么大的物体，不可能燃烧几千万年而还未用尽燃料10岁上大学，22岁教授,27岁皇家学会会员，42岁封爵，69个专利，6百多篇文章,热力学的创始人……“KingofVictorianphysics”地球的年龄？地质学与物理学的争论在十九世纪末期达到高潮：地质学家认为地球年龄数以亿计，生物学家也接受，如C.Darwin物理学家以Kelvin勋爵为首，认为物理学上不允许有超过几千万年的燃烧历史1896年居里夫人等发现铀有放射性1904年ErnestRutherford测得第一个矿物年龄：5亿年1956年测得地球年龄为45.5±0.7亿年现在知道：宇宙“大爆发”137亿年地球年龄~46亿年地球的年龄？答案在放射性元素发现之后：太阳系于45.67亿年前形成后，仅一千万年便形成了地球Jacobsen,2003ScienceMa太阳系形成十万年千万年三千万年行星胚胎开始形成地球的已经形成64%火星大小的星球撞击导致地球和月球形成地球起源太阳系与地球起源的证据主要来自陨石及其同位素太阳系于45.67亿年前形成后，仅一千万年便形成了地球月球的形成也很早：太阳系形成三千万年后,火星大小的星球撞击地球形成月球,因此地球的早期可以在月球上研究太阳系的起源星云行星是和太阳一起，从星云盘形成的Chambers,2004内行星的形成THEPERIODICTABLEOFTHEELEMENTS1H2He3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr37Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe55Cs56Ba57*La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn87Fr88Ra89**Ac104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Ds111Uuu112Uub114Uuq*Lanthanideseries58Ce59Pr60Nd61Pm62Sm63Eu64Gd65Tb66Dy67Ho68Er69Tm70Yb71Lu**Actinideseries90Th91Pa92U93Np94Pu95Am96Cm97Bk98Cf99Es100Fm101Md102No103Lr宇宙大爆发后最早出现的元素最大的外行星：土星和木星的氢与氦成分比例与太阳相似水星金星火星海王星冥王星木星土星天王星内行星外行星火星金星地球460ºC15ºC-60ºC地球的演化地球的起源与年龄冥古代与地球物质的分异太古代与生命起源元古代与氧化环境的出现显生宙初与生命“大爆发”Ma065251545250038004500新生代中生代古生代元古代太古代冥古代显生宙隐生宙(前寒武纪)显生宙(Phanerozoic)元古宙(Proterozoic)太古宙(Archaean)冥古宙(Hadean)四个“宙”的方案Nisbet,1991Haides冥王哈迪斯地狱之神,阴间之神指太古代以前的时期：45-36亿年前45亿年前经过2-3千万年碰撞！月球的产生地球形成后~4000万年，因一颗火星大小的天体撞击产生了月球，同时又使地球进入高温GeorgeDarwin1845-1912月球形成的离心力分离说---因此形成了太平洋---月球形成后在离开地球这只是耦合吗？太平洋最老地壳的年龄，正是燕山运动的侏罗纪晚期张宏仁原地矿部副部长前国际地科联主席地球各圈层的起源•地核的分异•水圈和气圈的形成•生命起源大量陨石撞击：形成后的数亿年内，太阳系内有大量陨石，撞击新形成的星球,现在月球、水星表面就是证据当时地球处于高温下（物质聚合的动能+放射性元素蜕变的辐射能）,局部熔融造成铁因重而下沉，成为内核；富硅酸盐的岩浆上升，称为“岩浆海”，随后凝结成为地壳。地球局部熔融形成的轻物质逸出,成为大气，其中水汽凝结成为雨水降下;一部分水来自彗星，地球早期有大量小彗星撞来（有人估计1500万个/年,将近每2秒钟一个）。冥古宙（亿—亿年前）4538大气圈和水圈从现代火山喷发看，地球内部释出的气体是：H2O,HCl,CO,CO2,N2等这些气体可以结合成：CH4,NH3,HCN等地壳