學習目標
本章介紹有關地球環境與環境理論的基礎知識，通過學習應了解宇宙、地球及生物的形成和演化程序，熟悉地球環境圈層結構與人類的關係，掌握環境概念、分類、及其特性的基本知識。
第一節宇宙、地球及生物的形成和演化
一、宇宙的形成和演化
(一) 宇宙的定義：指客觀存在的全部空間和所有時間。
(二) 宇宙的組成：是由不斷運動和發展變化的各種形態的物質組成。這些物質是由分子、原子（包括原子核、質子、中子和電子）等基本粒子組成。
目前科學發現上百種基本粒子，共分四大類分別為：
1. 夸克6種：上夸克u、下夸克d、奇異夸克s、粲夸克c、底夸克b、頂夸克t 。
2. 輕子6 種：μ子、μ中微子、電子、電子中微子、重輕子τ、τ中微子。
3. 傳遞力的粒子：光子、膠子、中間玻色子、z 粒子、介子、超子、變子、奇異粒子等；
4. 反粒子：是與夸克、輕子及傳遞力的粒子相對應的粒子質量相等電荷相反的粒子。
反粒子與其相對應的基本粒子碰撞將會發生物質湮滅，並產生巨大的能量，據說核聚變所釋放的能量只相當於物質湮滅時所釋放能量的3 %。
(三) 宇宙的形成和演化
根據目前宇宙膨脹速率，推測宇宙形成的大**理論認為：宇宙是在大約150億年前從極度熾熱而稠密的物質與能量的大**中形成的。隨著宇宙的膨脹冷卻，幾分鐘後便冷卻到能形成氫和氦的原子核的溫度，數百萬年後，形成了原子和分子，幾十億年後物質凝聚形成了總星系、銀河系、恆星、行星、衛星、流星、星雲（由氫組成的雲霧狀膨脹氣體雲）和彗星等宇宙星體。
二、地球的形成與演化
(一) 地球胚胎的形成
70～50億年前，由宇宙大**膨脹冷卻而形成的冷星子物質聚集形成冷地球胚胎及太陽系的其他星體。
地球胚胎從太陽星雲分化出來以後，最初各種不同固態物質混雜在一起，溫度和密度都很低，他們還不能在重力作用下自由公升降而出現分層現象。基本上是乙個具均勻結構的星體。隨著地球胚胎在太空運轉，其密度不斷增加，引力作用也不斷增加，這樣地球胚胎對從地球內部固體間隙逸出的氣體和地球表面的氣體就有了一定的吸聚作用，從而形成了以氫和氦為主要組分的第一代原始大氣。
(二) 原始地球的形成
46億年前，隨著地球內部放射性物質衰變及地球內部各物質質點運動產生的熱量的大量聚集，地球內部溫度逐漸公升高，從而使地內物質具有越來越高的可塑性甚至處於熔融狀態。這時物質在地球重力的作用下，首先發生了矽酸鹽和鐵鎳的分化，矽酸鹽熔點高而密度低，鐵鎳物質則恰好與之相反。這樣，就發生了鐵鎳物質熔融成流體從矽酸鹽固體物質間下沉，而矽酸鹽固體物則相對上浮，形成了地核和地幔。
接著地幔進一步分化成地幔和地殼，然後再進一步分化最後形成乙個有核心、外核、下幔、上幔、下地殼、上地殼及大氣層等圈層結構的地球。
(三) 大氣圈、水圈和生物圈的形成和演變
地球內部溫度公升高使地球內部物質發生分化成層的同時，，同時地球內部岩漿活動和火山噴發也把大量的塵埃、甲烷、氨、氫、二氧化碳、一氧化碳和水蒸氣攜帶到地球表面的大氣中。這樣，乙個以塵埃、甲烷、氨、氫、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣為主要組分的第二代還原性大氣就逐漸形成了。
另外，由於大氣中水汽的冷凝成為水滴，以降雨的形式回到地面，匯積於地球表面的低窪處便形成海洋，地表的水圈也就逐漸形成了。
大氣、水和原始地殼的出現為生命的誕生奠定了必要的基礎，因為水能阻擋各種宇宙射線及殺死生物的紫外線，同時也可調節溫度適於生物生存。從無生命物質到生命的轉化是乙個極為緩慢的過程，生命是由無生命的物質轉化來的。
約38億年前，原始生命產生於原始海洋之中。在太陽的紫外線、大氣的電閃雷鳴、地下的火山熔岩等作用下，原始大氣中存在的甲烷、氨、水汽和氫轉化成簡單的氨基酸、核苷酸、單醣等有機物。但簡單的有機物還不是有生命的物質，從簡單的有機物轉化為有生命的物質，原始的海洋是重要的條件。
大氣中的有機物隨降水進入海洋，同時地殼上的有機物和無機鹽也隨地面徑流進人海洋。它們在海水中發生頻繁的接觸和密切的聯絡，簡單的有機物就逐漸聚合成複雜的蛋白質、核酸等大分子，然後再聚合成以蛋白質、核酸等大分子為基礎的多分子體系的有機物。
這種多分子體系具有從周圍環境中吸取養分，又能將「廢物」排出體系之外的生命功能，逐步變成能夠不斷自我更新、自我再生的物質，從而形成了原始的生命體──原生體。原生體進一步演變便有了原核單細胞生物──細菌。早期細菌通過發酵作用取得能量，並在生命過程放出co2使大氣層的物質組成發生改變，生物改造地球的活動便由此開始了。
這樣在距今大約35億年以前，原始生命就已經在海水中產生。但是，在大約30億年的長時間裡，生命始終侷限在海水中。沒有海水的保護，生命在當時就難於避免強烈的太陽紫外線的傷害，因此生命也是在水中首先發展的。
最初出現的是異養細菌，靠水中有機物進行無氧呼吸。
20億年前，地球上出現了自養生物──藍藻，能夠利用太陽光進行光合作用，吸收礦物質營養和二氧化碳放出氧氣。從此地球大氣圈中開始出現能供耗養生物呼吸的氧氣。
16億年前，乙個含o2的氧化性大氣圈終於形成，o2在紫外線作用下形成o3層，為更高等海洋生物進化及生物登陸創造了條件。
12億年前地球上出現真核細胞生物──綠藻。
6億年前綠色植物開始在海洋中佔優勢。這時生物開始對地球自然環境的發展產生重大影響，由於大氣中氧的含量增加改變了大氣的成分，使第二代還原性大氣中的一氧化碳逐漸轉變成為二氧化碳；甲烷逐漸成為二氧化碳和水汽；氨逐漸轉變成為水汽和氮。這樣，二氧化碳就逐漸在地球大氣中占有優勢，但這種大氣還不是氧化大氣。
由於綠色植物的光合作用的持續進行，大氣中的二氧化碳日益減少，而游離氧日益增多，最後以氮、氧為主要成分的氧化大氣終於出現了。這就是地球的第三代大氣，即現代大氣。
綠色植物的出現為生物登陸創造了前提條件，因為綠色植物在光合作用中所產生的游離氧的積累，終於導致大氣**現臭氧，並在高空中形成臭氧層。臭氧能夠有效地吸收紫外線，因而對地面上的生物起保護作用。高空臭氧層的出現意味著陸上生物的生命有了保障。
4.5億年前，綠色植物從海洋登上陸地。首先登陸的是陸生孢子植物。
此後，陸地上出現了生物的大發展，在植物方面，依次出現裸子植物和被子植物；在動物方面，依次出現兩棲動物、爬行動物 。
2億年前出現哺乳動物。生物的數量和種類開始了大幅度的增長，在陸地和海洋都出現了動植物的大繁榮，進而發展成為完善的地球生物圈，使地球的自然環境出現了大變化，至今130多萬種動物和40多萬種植物組成了瑰麗多彩的生物世界。
大約300萬年前，作為高等動物人類的出現，開始了地球發展演化的新階段，這是影響地球自然環境的重大飛躍。人類從依附自然，依靠自然到利用自然，改造自然。現在人類的活動已極大地改變了地球表層的面貌，形成了人類社會經濟圈。
三、地球的圈層結構及其特徵
地球是指整個地球及其攜帶的一切物質形態。大量資料充分證明，整個地球不是乙個均質體，而是具有明顯的圈層結構，這是地球結構最主要的特徵，即從地球核心到它的外部是由不同的圈層構成的，地球的每個圈層都有各自的物質成分、物質運動特點和物理化學性質，厚度也各不相同，但都以地心為共同的球心，這樣的圈層稱為同心圈層（圖2-1）。
圖2-1 地球圈層結構示意圖圖2-2 地球的外部圈層
地球圈層結構的形成源於原始地球的分化演變，了解地球各大圈層的基本特徵是認識地球環境的形成和演變的基礎。以固體的地球表面為界，整個地球主要劃分為外部圈層和內部圈層兩大部分，即內三圈與外三圈。
內三圈指固體地球內部的主要分層，由地表基岩到地心依次分為地殼、地幔、地核；
外三圈指地球外部離地表基岩平均800千公尺以內的圈層，包括大氣圈、水圈和生物圈（如圖。2-1、2-2）。
(一) 地球的內部圈層結構特徵
根據地球物理的研究，現代地球內部是乙個非均質體，各層物質的成分、密度和溫度互不相同。地球內部存在兩個明顯的**波速急劇變化的不連續介面，即莫霍面和古登堡面，由此將地球內部分為地殼、地幔和地核三個同心圈層（圖2-3）。其中地殼及地幔頂部是由堅硬的岩石所組成的，厚度約為70千公尺～150千公尺，又稱為岩石圈。
圖2-3 地球的內部圈層結構
表2-1 地球的內部圈層結構
注：地球的內部圈層結構是用**波來測定的，**波可分為沿地面傳播的面波，沿地球內部傳播的體波，沿介質震動方向傳播的縱波，垂直介質震動方向傳播的橫波等。當物質密度有變化時會造成波速變化。
人們通過研究**波速變化來推斷地球內部的物質組成及密度變化。
1. 地殼
地殼是從地表到莫霍介面的圈層，是地球表面薄薄的一層固體外殼。地殼的厚度是不均勻的，大陸地區平均厚度約35km，最厚處可達70 km（如我國的青藏高原）；海洋地區平均約7 km，最薄處僅4 km，地殼的體積為全地球體積1%，質量為全球的0.4%，密度是地球平均密度的1/2，為2.
7～2.9g/cm3。危害極大的大陸淺源**，就是發生在地殼這一層內。
地殼又可分為兩層：上層稱矽鋁層，富含氧化矽和氧化鋁，岩性以沉積岩和花崗岩為主。矽鋁層為大陸地殼所特有，厚度為10～40 km不等，大洋地殼缺失該層。
下層稱矽鎂層，富含氧化矽和氧化鎂，岩性由玄武岩和輝長岩類構成，厚度僅5～8 km。因此地殼又可分為大陸型地殼和大洋型地殼。大陸型地殼為雙層結構，大洋型地殼是單層結構。
地殼是由90餘種化學元素組成的。但各種元素含量差別很大，其中氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鎂、鉀等8種元素含量最大，共佔地殼總重量的97%以上，它們又以氧的含量最大（約佔一半），矽的含量居次（約佔1/4）。其餘幾十種元素總共還不到3% 。
第二章地球的面貌
第二章地球的面貌 第三章世界的居民和第五章世界的發展差異練習卷 主備人 餘輝審核人 李豔簽印 班別 姓名學號 一 單項選擇題 讀右圖，回答1 5題 1 圖中數碼表示的地形正確的是 a 陡崖 b 鞍部 c 山頂 d 山谷 2 村民擬在圖示地區建一蓄水量最大的水庫，合適的壩址是 a 甲 b 乙 c 丙 ...
第二章第1講 地球的宇宙環境和圈層結構
第1講宇宙中的地球及其圈層結構 考點一 地球所處的宇宙環境 1 天體的概念，主要天體型別及其特點 1 天體 宇宙間物質的存在形式，如恆星 星雲 行星等，統稱為天體。2 天體的型別 自然天體 恆星 行星 衛星 彗星 流星體 星雲 星際空間的氣體和塵埃等。人造天體 人造衛星 太空實驗室 太空梭 宇宙飛船...
第二章地球的面貌2節試題
班級姓名成績 一 選擇題 每個1分，共20分 1.關於經緯線的說法，正確的是 a.每條經線都自成乙個圓圈b.緯線長度都相等 c.地球儀上經線有360條d.緯線指示東西方向 2.本初子午線的經度是 a.180 b.0 c.160 e d.20 w 3.地球的平均半徑長度為 a.6357乾公尺 b.63...