地球科学
引言
科学的分类并不局限于物理学、化学和生物学这三大分支。事实上,即使在这三大分支下,我们还有数百个基于各种因素(如应用领域、相关概念、研究概念等)的子分支。
分类很重要,因为它使高级学习更容易。例如,直到高中,你学习物理学、化学和生物学这三大分支。但在这个层次上教授的概念很简单且有限。当你进入研究生或博士研究生阶段时,你的课程会更高级,因此你不能同时学习两个分支。相反,你选择一个分支,并学习其中大部分内容三到四年。但在研究生阶段之后,概念会更加高级,其应用也会更加集中。因此,对科学分支下的主题进行分类变得至关重要且有用。
在本教程中,我们将讨论一个被称为地球科学的自然科学分支。请注意,自然科学是研究自然现象的学科。
什么是地球科学?
地球科学也称为地球科学。它是研究与地球相关的各种现象、理论、效应等学科。地球科学最有趣的部分在于它并不仅仅局限于物理学。相反,地球科学家研究与地球相关的物理、化学以及生物现象。
地球科学中另一个极其重要的课题是地球各个“圈层”(生物圈、水圈、大气圈和岩石圈)之间的关系。虽然大多数科学家关注地球,但也有一些科学家利用他们对地球科学的知识来研究其邻近的行星。
地球科学的其他研究主题包括环境影响和因素。你一定听说过一些为保护某些地区的洪泛区或森林而制定的行动计划或方案。这些行动计划中涉及的方法是由地球科学家制定的。
地球科学的基本领域
地球科学研究的领域可以大致分为几个主要主题。这里有一个简要总结。
地质学
地质学研究的是地球的岩石部分。对矿物、化石、岩石等的学习都属于地质学的范畴。
自然地理学
自然地理学研究气候、季节、大气、海洋、地貌等。它进一步分为气候学、气象学、生态学等。
大气科学
顾名思义,大气科学研究的是地球的大气。大气从地球表面延伸到大约1000公里到外层空间。
土壤科学
研究土壤科学的科学家们关注的是地球的土壤及其形成和组成。土壤科学家还研究地球地壳的上层,也就是土壤形成的地方。
地球内部
地球的内部部分可以认为是同心层。这些层以我们星球的中心为中心,在成分和温度方面彼此不同。大致可以将它们分类如下
地核
地核是地球最内部的部分,可以认为是一个半径约为1216公里的固体球体。由于它深埋在地球内部,因此承受着巨大的压力,因此也是我们星球上最热的部分。科学家们认为地核的温度与太阳表面相似,即大约5778 K。
地幔
我们地球体积的大部分(大约84%)都被地幔占据。它大部分是固体,厚度约为2900公里。地幔内部的热量和压力随着深度的增加而增加,虽然地表只有大约1273K,但地幔最深处可以达到3973 K的高温。这仍然比地核要冷得多。
地壳
最后,地壳是地球最外层的部分,它构成了我们生活和呼吸的表面。它是地球最薄的部分,只占地球总体积的1%。地壳由大量的元素组成,其中氧化物和氧气最为丰富。
地球大气
地球的大气也称为空气,它指的是一个巨大的气体包围层,从地球表面延伸到大约一千公里到顶部。它由不同的层次组成。这里有一个简要总结
对流层
这一层延伸到平均高度12公里。这是发生天气现象的大气部分。此外,大约80%的大气质量都集中在这个区域。
平流层
平流层延伸到平均高度55公里,是包含臭氧层的大气部分。这一层没有天气现象,飞机在这个区域飞行。
中间层
中间层是大气的第三低层,高度达80-85公里。中间层顶部是地球上最冷的区域,平均温度约为$-85^{\circ}C$。
热层
大气的倒数第二层是热层,它延伸到近千公里的高度。然而,每当发生太阳活动时,它的高度都会发生很大的变化。这一层非常稀薄,即热层的密度极低。尽管这里的温度几乎达到$1500^{\circ}C$,但你不会在那里感到任何热量,因为空气的分子距离太远,无法传导任何热量。
外层空间
最外层被称为外层空间,它延伸到太空,高度在地球表面以上10,000公里。虽然这一层有气体分子,但它们相距甚远,因此外层空间并不一致,其分子不断地逃逸到太空中。
地球科学的重要性
使地球科学研究必不可少的最重要因素之一就是我们的环境。目前,人类沉迷于破坏环境的热情,工业对此毫无帮助。研究如何减少对环境的负面影响,可以极大地帮助确保地球不会变得不适合居住。
另一个使地球科学重要的因素是,它涵盖了对矿物和资源的研究,这些矿物和资源对于社会的生存至关重要。此外,对火山和火山喷发的研究属于地球科学的范畴,可以帮助及时疏散可能处于危险中的地区。对自然灾害的研究也有助于灾害管理和预防。
简而言之,地球科学与我们物种的生存密不可分,有很多因素使它的研究不仅重要,而且必要。
结论
地球科学是自然科学的一个分支,它研究与地球相关的物理、化学和生物现象。地球科学进一步细分为许多领域,其中最主要的是地质学、地理学、大气科学、土壤科学等。
地球内部由三个主要层组成:地壳、地幔和地核。地核是最内层也是最热的部分,而地幔约占地球总体积的84%,位于地核之上。在其上方是地壳,它是地球最薄的一层。我们生活在地壳上。地球的大气层是一个环绕地球的气体层,也称为空气。它调节地球上的热量,所有与天气相关的现象都发生在大气层的最低层,称为对流层。
常见问题
Q1. 地球科学是物理学的一个分支吗?
A1. 科学分支的划分很难用几句话概括。然而,地球科学并不是物理学的一个分支。相反,它是自然科学的一个分支,包括物理科学和生物科学。因此,地球科学包含物理、化学和生物科学的部分内容。
Q2. 海洋是地球地壳的一部分吗?
A2. 不是。海洋存在于地壳之上。地壳是我们脚下陆地的固体部分。因此,在海洋内部,海底是地壳,而不是海洋本身。
Q3. 就环境而言,地球科学有多重要?
A3. 环境研究并不完全是关于地球科学的。它还有其他部分。然而,地球科学构成了环境研究的主要组成部分。例如,联合国制定的可持续发展目标共有十七个,其中九个包含地球科学的组成部分。
Q4. 如果地球科学包括对化石燃料的研究,那么一旦我们用光这些燃料会发生什么?
Ans. 理论的改变和更新每天都在发生。像太阳能、风能和地热能这样的可再生能源的未来也属于地球科学的范畴。
Q5. 飞机飞在大气层的哪个部分?
Ans. 大多数商用飞机飞在平流层。位于其上方的中间层只有火箭动力飞机才能到达。