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地球的起源(第1页)

地球的起源

在古代,人们就曾探讨了包括地球在内的天地万物的形成问题,在此期间,逐渐形成了关于天地万物起源的“创世说”。其中流传最广的要算是《圣经》中的创世说。在人类历史上,创世说曾在相当长的一段时期内占据了统治地位。自1543年波兰天文学家哥白尼提出了日心说以后,天体演化的讨论最终突破了宗教神学的桎梏,于是,科学家们开始了对地球和太阳系起源问题的真正科学探讨。

1644年,著名的法国哲学家、数学家、物理学家笛卡儿在他的《哲学原理》一书中提出了第一个太阳系起源的学说,他认为太阳、行星和卫星是在宇宙物质涡流式的运动中形成的大小不同的旋涡里形成的。一个世纪之后,法国博物学家布丰在他的《自然史》中提出第二个学说,他认为:一个巨量的物体,假定是彗星,曾与太阳碰撞,使太阳的物质分裂为碎块而飞散到太空中,形成了地球和行星。事实上由于彗星的质量一般都很小,不可能从太阳上撞出足以形成地球和行星的大量物质的。在布丰之后的200年间,人们又提出了许多学说,这些学说基本倾向于笛卡儿的“一元论”,即太阳和行星由同一原始气体云凝缩而成。也有“二元论”观点,即认为行星物质是从太阳中分离出来的。1755年,著名德国古典哲学创始人康德提出“星云假说”。1796年,法国著名数学和天文学家拉普拉斯在他的《宇宙体系论》一书中,独立地提出了另一种太阳系起源的星云假说。由于拉普拉斯和康德的学说在基本论点上是一致的,所以后人称两者的学说为“康德—拉普拉斯学说”。整个十九世纪,这种学说在天文学中一直占有统治的地位。

到20世纪初,由于康德—拉普拉斯学说不能对太阳系的越来越多的观测事实做出令人满意的解释,致使“二元论”学说再度流行起来。1900年,美国地质学家张伯伦提出了一种太阳系起源的学说,称为“星子学说”。同年,美国天文学家摩耳顿发展了这个学说,他认为曾经有一颗恒星运动到离太阳很近的距离,使太阳的正面和背面产生了巨大的潮汐,从而抛出大量物质,逐渐凝聚成了许多固体团块或质点,称为星子,进一步聚合成为行星和卫星。现代的研究表明,由于宇宙中恒星之间相距甚远,相互碰撞的可能性极小,因此,摩耳顿的学说不能使人信服。

20世纪中期兴起的新的星云说,是在康德—拉普拉斯学说基础上建立起来的更加完善地解释太阳系起源的学说。通过这一学说,我们可以对形成原始地球的物质和方式给出如下可能的结论:大约在50亿年前,银河系里弥漫着大量的星云物质,它们因自身的引力作用而收缩,在收缩过程中产生的漩涡,使星云破裂成许多“碎片”。其中,形成太阳系的那些碎片,就称为太阳星云。实际上,太阳星云只是一团尘、气的混合物。太阳星云中含有不易挥发的固体尘粒,这些尘粒在运动中不断碰撞,相互结合,形成越来越大的颗粒环状物,并开始吸附周围一些较小的尘粒,从而使体积日益增大。当它的体积增大到再也不会因碰撞而破裂时,便成为星子。星子在运动过程中仍在不断地吸附周围尘粒,最终形成更加巨大的星子,称为“星胚”,这就是地球的前身。地球星胚在一定的空间范围内不断地运动着,并将周围的星子一个一个地“吃掉”,继续不断地壮大自己,于是,原始地球就形成了。但原始地球同我们现在的地球还不完全一样。在原始地球上,温度较低,各种物质混杂在一起,没有明显的分层现象。后来,随着地球温度的逐渐升高,地球内部物质产生了越来越大的可塑性,且有局部熔化的现象。这时,在重力作用下,物质开始分层,地球外部较重的物质逐渐下沉,内部较轻的物质逐渐上升,一些重元素沉入地球中心,形成密度较大的地核。物质的对流伴随大规模的化学分离,最后地球逐渐形成现今的地壳、地幔和地核三个圈层。

地球形成之初温度较低,各种物质混杂一起,和谐相处。后来,由于地球内部的镭、铀等放射性物质的作用,引起火山爆发与强烈地震,逐步形成高山、丘陵、平原。由于太阳的照射,使地球温度慢慢升高,地球内部物质的化学作用,地壳放出大量二氧化碳、甲烷、氮气、水蒸气等。这些气体上升到地球外部,形成大气层。水蒸气在高空遇到冷气流后,便形成降雨。地球受大量雨水冲击,在低洼处汇成海洋、湖泊、河流,于是也就有了植物、动物和人类。经过几十亿年的演变,地球才成为今天这个样子。

恩格斯认为星云说是从哥白尼以来天文学取得的最大进步。现在人们已能用星云说比较详细地描述地球乃至太阳系的起源过程,但还有很多具体问题未能很好解决,有关地球形成的研究还在继续,不断完善。

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