物理学地球观是什么

‘壹’ 物理学地球观的科学术语的意思

地球物理

‘贰’ 地球环境的特殊性

地球的特殊性主要在于它是一颗属于生物繁衍的行星，地球有比较安全的宇宙环境，它与太阳的距离适中，自身的体积和质量也适中，经过漫长的演化，形成了以氮、氧为主的适合生物呼吸的大气，故地球上出现了生命的痕迹，而其他行星没有…………

更详细的……
地球是一个特殊的行星，其特殊性就在于它具有由多样生命组成的生物圈

空间探索终于证明了，在太阳系中唯有地球具有生物圈。在太阳系之外，目前也尚未发现任何类似地球这样的由形形色色生命覆盖着的星体。人们终于改变了自哥白尼以来把地球看作太阳系中一个普通行星的观点，而重新认识地球和地球生命。人们惊奇地发现，地球是一个很不同于任何已知星体的极为独特的星球。人们也最终认识到，地球的独特性就在于它具有其他已知星体所没有的、由丰富多样的生命覆盖着的生物圈。

为什么太阳系中只有地球上有丰富多样的生命？地球特殊在什么地方？地球为什么特殊？对这些问题有截然不同的两种回答。

第一种回答代表传统的观点，即地球之所以有生命存在是由于它具有别的星体所没有的、适合于生命生存的特殊环境条件，而这种特殊环境条件的存在则是由于地球的不大不小的体积和恰好合适的轨道位置（Owen，1985）。这种观点认为，今日地球表面多样的、既变化又保持相对稳定的环境条件看起来似乎是“特意”满足生命生存的。它的大气圈密度正好能保持一个液态水圈；它的含氧大气既保证了生命的呼吸和岩石的风化（风化的岩石提供生命必需的营养元素），还使大多数陨石或流星在到达地面前氧化燃烧掉，并有臭氧层屏蔽强烈的太阳紫外辐射，保护了地表生命；大气二氧化碳含量正好能保持地表适当的温度，且能满足植物光合作用所需；地壳构造活动的强度正好能保证地幔与地壳之间的物质交流，保证地表生物营养元素的供应，而又不至于不稳定到生命不能立足。如果不是“造物主”的“特意安排”，那一定是极端的巧合。诚然，地球表面状态与其体积和轨道位置相关，但是认为“地球上的特殊环境条件完全是由于它的合适的体积和恰好的轨道位置”的观点与以下两个已知事实不符：其一，地质历史考察证明生命在地球上已存在了38亿年之久，地球早期的环境条件大不同于今日地球的表面环境；其二，体积大小和轨道位置与地球相近的金星和火星的表面状态与今日地球的表面状态差异悬殊，这种差异很难用它们的体积和轨道与地球的差异来解释（特别是金星）。

第二种回答则反其因果，即认为地球的特殊性在于它具有生命和长达38亿年之久的生物与地球环境相互作用、协同演化的历史。地球今日的特殊状态乃是漫长的生物—地质演化历史的结果，地球的这种特殊状态也是靠生物来维持和调控的。这种观点体现了对地球的重新认识，是新的地球观（张昀，1992）。

追溯历史，20世纪20年代末，前苏联学者维尔纳德斯基（В．И．Вернадскцǔ）出版了《生物圈》一书（该书英文译本于1986年出版，Vernadsky V．I．The Biosphere， Orade， Ariz，Synergetic，Press，London，1986），提出了一个新观点，认为地球生物圈是一个由生命控制的、完整的动态系统。他的生物圈概念是广义的，既包含全部生命，也包含生命活动场所和生命活动产物，因此大气、水、岩石（他称岩石圈为过去的生物圈）乃至整个地球表层部分都包含在内。70年代初，英国地球物理学家洛维洛克（J．E．Lovelock）和美国生物学家马古丽斯（L．Margulis）在一系列论着中提出并阐述了一个新学说，叫做“盖雅假说”。盖雅（Gaia）一词源于古希腊，是大地女神之名，古希腊人用以代表大地和大地上所有的生命（包括人类）所组成的大家庭。20世纪30年代，盖雅一词出现于科学文献之中，被用来描述生物对地球环境的影响与控制。70年代初，洛维洛克重新定义了盖雅，使之成为一个科学概念念（Lovelock 1972）。其后，洛维洛克与马古丽斯在一系列论着中提出并详细阐述了“盖雅假说”（Lovelock andMargulis，1974；Margulis and Lovelock，1974；Lovelock，1979，1988，1990）。根据“盖雅假说”，“盖雅”是一个由地球生物圈、大气圈、海洋、土壤等各部分组成的反馈系统或控制系统，这个系统通过自身调节和控制而寻求并达到一个适合于大多数生物生存的最佳物理-化学环境条件。这个系统的关键是生物。地球表层的复杂性和多样性主要是由于生命和通过生命活动而表现出来，而地球表层系统的复杂性和多样性决定了它的可自我调节、自我控制的功能。假如地球上生物消失，那么盖雅也就消失，地球环境就要大变样，最终会变成类似其他无生命行星表面那样的不稳定状态。德国地质生物学家Krumbein在在80年代发展了维尔纳德斯基的“生物地球化学”概念，他认为，地球表层大多数元素的地球化学循环实质上是由生物参与的生物地球化学循环（Krumbein W．E．，（ed．）1983； Microbial Geochemistry， Blackwell，London）。他承接了200年前英国地质学奠基人赫顿的“超级有机体”（superorganism）概念，他称地球为生物行星（bioplanet），认为地球是一个组织化的活体，一个活系统（Krumbein andSchellnuber，1990）。

可以说，到80年代末，一个新地球观已在形成中，传统的地球观可以说是传统物理学的地球观，把地球看作一个物理学意义上的物体，反映出一种非历史的、非演化的、有机界与无机界孤立分割的观点。新地球观描绘的是一个有生命特征的地球，一个活的地球，反映了一种历史的、演化的、有机界与无机界统一的新观点。所谓的生物行星，就是指地球具有类似生命系统的自我调节、自我控制的特征。这种特征正是生命赋予地球的。

新地球观的基本点可概括如下：

（1）由生物圈、岩石圈、大气圈和水圈组成的地球表层部分是一个靠生物捕获、转换和储存的太阳能支持的，靠生命活动驱动物质流和完成物质元素循环的，靠生物和生命活动调节、控制和保持其相对稳定的，远离天体物理学、热力学和化学平衡态的巨大特殊的开放系统。生物圈是这个系统的中心。

（2）以生物圈为中心的地球表层系统（或称盖雅）在地球上已存在了30多亿年，生命活动几乎贯穿整个地质历史，地质历史实质上是生物与地球表层非生命部分相互作用、协同演化的历史，是生物-地质协同进化史。生物与地球环境之间的协调关系乃是这一漫长的演化历史的结果。

（3）人类社会或人类文化系统已经成为地球表层系统内的一个特殊组成部分。人类活动逐渐成为影响和控制地球表层系统内能量、物质循环和演变方向的重要因素。人类活动已经并且继续改变地球生物圈的性质。地球表层系统未来的状态越来越依赖于人类社会自觉的行为。

地球上的物质运动主要靠两大能源驱动：一是太阳辐射能，一是地球内部的热核反应产生的能。地球表面对太阳能的捕获、转移和储存主要是通过生命活动来完成的，其捕获、转移和储存的能量总和与地球内部释放的能量总和大致为同一数量级。但是，地球内部释放的能量是以热能和机械能的形式骤然释放出来的（火山活动、地热、地震、构造运动），在驱动和维持地球表层的物质循环中不起重要作用。而生命活动则通过一系列能量形式的转换和物理-化学-生物过程完成地球表层物质元素循环。如果没有生命捕获、转移和储存太阳辐射能，则投向地球表面的太阳辐射能的大部分会反射和散失，地球表层的物质运动会大大减缓。岩石圈中储存的化学能全部是过去生命捕获的太阳辐射能，以有机碳和还原性金属化合物的形式保存下来，形成了巨大的能库，保证了地球的能量周转。

地球上全部物质可以分成生物来源的和非生物来源的两大类。生物来源的物质指的是构成活生物体的物质及现在和过去的生命活动的产物。更一般地说，所有那些通过生物体的物质或通过生物作用的物质都是生物来源的物质。从这一意义来说，地球表层几乎所有的物质都是生物来源物质。每年约有3×109t（30亿吨）的地球内部物质从火山口喷出，还有大量的宇宙尘埃、陨石进入地球，但它们很快就进入生物地球化学循环。构成活生物体物质总量并不大，只相当于地球表层总物质量的十万分之几。通过下面的简单的计算，可以知道地球表层物质的生物转移的规模和速率。

粗略估计，地球上活生物的总个体数为5×1022个（Fischer，1984），其中微生物（占98％）忽略不计，占总数2％的宏观体积生物，若按其平均体重1g、平均寿命20天计算，则自7亿年前后动物、植物有确凿化石记录以来的累计总质量达到6．7×1030g，是地球总质量（5．9763×1027g）的1000倍。实际上，生物转移的物质总量要比其自身的质量大许多倍。例如一个人一生消耗（通过人体）大约60～75t水和20～25t食物，而微生物转移和作用的物质量比其自身质量更不知要大多少倍。

生物物质循环的速率极大。生物圈全部活物质更新周期为8年，其中陆地植物为14年，海洋生物平均33天，而海洋浮游植物为1天。水圈中全部的水每2800年通过生物体一次，大气自由氧每1000年通过生物体代谢过程一次。全球大洋的水平均每半年就要通过浮游生物“过滤”一次（见Lapo，1987；Krumbein and Schellnuber，1990）。可见，自有生命以来地球表层的全部物质已经通过生物体无数次了，地球表层几乎不存在未经过生物作用的物质。

太阳辐射能的捕获主要是通过“二氧化碳-有机碳-碳酸盐系统”的碳循环来实现。能量的捕获是通过生物（植物和光合细菌）吸收太阳能，将大气和水中的二氧化碳固定，还原为有机碳，将太阳辐射能转化为化学能。这种转化的化学能又以多种方式转移：①在生物圈内部流动（通过食物链）；②维持生物圈系统运作而消耗（通过生命活动将化学能转化为机械能、热能和光能）；③剩余的能量以两种形式储存于岩石圈中，即有机碳（或还原碳，90％）和硫化物（或其他还原性金属化合物，10％）。

硫循环中导致的能量储存乃是与碳循环耦联的，即碳循环中有机碳的能量转移到还原性硫化物中。

自38亿年以来，各地质时期的沉积岩中还原碳与氧化碳的比值及稳定碳同位素（13C与12C）比值相对恒定（Schidlowski and Aharon，1992），这一事实表明碳循环中有恒定的能量储存。这个能量储存形成岩石圈中的巨大能库，它是保持生物圈稳定和系统内稳定的能流和物流的重要条件。

可以说，迄今为止的地球上大多数元素循环本质上乃是生物地球化学循环。

自太古宙以来，地表温度虽然有变化，但从未升温到海洋干涸的程度，也从未降温到全球海洋全部冻结的程度。而天体物理学家推算，太阳辐射强度自太古宙至今至少增长了30％（有人甚至估计增长了70％～100％）。按物理学原理计算，太阳辐射强度增长10％或减少10％，就足以引起全球海洋干涸或冻结，而实际上地质历史上从未发生过这种情况。这只能归因于地球生物圈的存在和以生物圈为中心的地球表层系统（盖雅）的自我调节、控制的功能（Lovelock and MarguliS，1974）。近年来经常谈论地质史上的灾变事件，人们把生物大规模的绝灭归因于环境的灾难性剧变。但何不从另一个角度来看：环境灾变与生物大规模绝灭可能互为因果。大的绝灭事件可能造成大的生态系统的解体或崩溃，后者意味着生物圈对地球环境的调控功能的降低或局部丧失，从而又促使环境条件恶化，形成一个恶性循环，最终酿成大的灾变。

生命只是地球总物质组成的很小的部分。过去人们只注意到生命脆弱的一面，被动地受环境控制和影响的一面。今天，我们需要重新认识地球生命，重新认识它强大的力量，它对地球环境的改造作用和调节控制，它给地球带来的活力，带来的生机，带来的复杂性和多样性。

‘叁’ 地球的主要物理性质及其研究意义（归纳地球科学概论）

1，地球科学，地球科学学科的统称，我们生活在一个星球上，通常情况下，地理学，地质学，海洋学，大气物理学，古生物学等学科，地球科学，地球科学，地球系统（包括大气圈，水圈，岩石圈，生物圈和日地空间）的变化过程及其相互作用的研究基础学科。 3，本理论的顾氏卫法的遗产的各种地质??事件的地质现象和结果，利用现代地质作用的法律，古地质事件，条件，过程和反推力装置的功能。 4深深的裂痕地球表面凹陷，构造地壳下降区范围内的高角度断层拉长，数百到数千公里的大型地质单位。 5，山脊，也被称为洋中脊，脊长或中央。隆起在中央和整个世界的海洋，在这个星球上最长，最广泛的全球海洋中山系在海底。岛弧，大陆和海洋盆地弧形分布的岛屿。弦支穹顶结构;穹顶结构的丹霞地貌发育平台盖背斜的形式大致呈圆形，中央为圆顶状。
8，抗震设防烈度的地震，地震烈度分布在某一个地方的地面震动的强度。如图9所示，磁倾角;地球的表面之间的角度，在任何点在相对于水平面的地球的磁场矢量的总强度。 10个冰川冰川缓慢移动或天然冰自身的重力沿坡缓缓流淌的压力。 11生态系统，生态系统是在一定的时间和空间，环境，生物和他们的生存和生活，互相交流的物质循环，能量流动和信息交流，形成了一个不可分割的整体自然。
12，在附近的地面松散层率的地震波的传播速度是非常低的，通常只有几百米每秒，称为低速区，地壳由各种岩石面莫霍面圆。 14日，组成地球的岩石圈的岩石在地壳和上地幔壳实心球的顶部。 15，沉积岩，也被称为“沉积岩”，它是在地表或近地表的风化形成的风化，侵蚀的条件下，，和外力地质岩石一系列由以前的（母岩），和然后通过输送，沉降，形成巩固的岩石。

‘肆’ 现代物理学世界观的基本内涵

宇宙是什么？我们每个人都在宇宙当中，无时无刻都再看着宇宙——我们每个人都是宇宙的产物，我们每个人只是宇宙认识了解自己的工具罢了，我们的生命并不具备生命，我们的生命只是物质之间（原子之间）相互控制之间的产物，我们的意识只不过是原子之间通过某种介质传递控制另一种原子，生命只是一种形式，我们的存在，能让宇宙更好的认识自己 以至于创造更具智慧的物质（生命），所以说，我们无时无刻都在注视着宇宙，是宇宙让我们烦恼，何必遇见挫折就去看宇宙，多看看自己，自己就是宇宙（看见自己就会联想到宇宙的伟大），我们都应遵循第三宇宙原则，挫折只是你身体中的某些物质不受控制。人类赋予宇宙这个名字，也许宇宙是一个整体，也许不是，宇宙只管干他的，他不会去管我们干的。宇宙是没有尺度的，因为这是“我们”的宇宙，宇宙中的所有尺度是相对于”我们“而言，我宁愿相信一个分子中含有千千万万的宇宙，我们也是某个我们人类称之为巨大的分子中的某一个宇宙中的沧海一粟。这就是我的宇宙观

‘伍’ 地球物理学的研究内容

地球物理学用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测地球内部结构与构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术，为灾害预报提供重要依据。已故着名地球物理学家赵九章先生是这样形容地球物理学的——“上穷碧落下黄泉、两处茫茫都不见”。
地球物理学的研究内容总体上可以分为应用和理论地球物理两大类。应用地球物理(又称勘探地球物理)的研究范围比较广泛，主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等。勘探地球物理学利用地球物理学发展起来的方法进行找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等，方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等，通过先进的地球物理测量仪器，测量来自地下的地球物理场信息，对测得的信息进行分析、处理、反演、解释，进而推测地下的结构构造和矿产分布。勘探地球物理学是石油、金属与非金属矿床、地下水资源及大型工程基址等的勘察及探测的主要学科。
理论地球物理研究对地球本体认识的理论与方法。如：地球起源、内部圈层结构、地球年龄、地球自转与形状等，具体包括地震学、地磁学、地电学、地热学和重力学等。理论地球物理学通过地震波场和电磁波场探测发现了位于上地幔的软流层，为活动论的新的地球观提供了惟一站得住脚的理论依据；通过全球大地热流量的测量圈定了热的洋脊和冷的消减带，结合古地磁研究结果和大洋中脊的条带状磁异常特征，为海底扩张和大陆飘移学说提供了令人信服的佐证；通过全球地震活动性和震源空间分布特征、全球重力、地磁和地热测量，为板块边界的划分提供了准确的依据；综合各种全球性的地球物理观测结果，对地球热状态、岩石圈热结构和流变性质提供了新的认识，为一直悬而未决的板块运动驱动机制问题的解决提供了新的依据。
地球物理学是以地球为研究对象的现代应用物理学，这门学科从20世纪初就自成体系。到了20世纪60年代发展极为迅速，地球物理学包含许多分之学科，涉及陆、海、空三域，是天文、物理、数学、化学和地质学之间的一门边缘学科。随着时代的发展，地球物理学的多学科交叉现象越来越明显，数学、物理、计算机科学、天文学等众多学科的发展大大促进了地球物理学的发展。在地球物理学天地里，既可以从事地磁场起源、地震发生机理这样的极负挑战性的研究，可以从事油气勘探、矿产勘探这样的关系到国家经济建设的应用性研究工作，也可以从事大气物理等交叉学科的研究工作。通过地球物理学专业培养出来的学生要掌握系统的数学物理基础理论和基本知识，有较强的计算机应用能力和较高的外语水平，具有扎实的地球物理专业知识和基本的实验技能，受过从事基础研究或应用研究的初步训练，具有较强的知识更新能力。

‘陆’ 地球膨胀学说主要观点

20世纪20～30年代，B.林迪曼和O.C.希尔根贝格分别提出了地球膨胀假说，作为对大陆崩裂的机制的解释。膨胀说提出后，引发了估计地球的膨胀速率的研究，首先是从天体物理学提出万有引力常数随时间的推移在变小，从而引起地球重力加速度的变化而致地球膨胀。

林迪曼于1927年指出地球表面的拉张裂谷和大洋的形成都是地球受热膨胀，其直径不断增大，导致地壳拉伸，破裂的结果。膨胀说根据物质相变，即在一定温度和压力条件下，地壳下层物质与地幔上部物质可以互相转化的原理，当地壳底部增温时，由于体积膨胀，引起地壳上升，隆起成山。上升地区遭受剥蚀，破坏物质搬运至沉积区，地壳下部压力加大，物质增多变重，导致地壳下降。由于沉积岩是不良导体，地内热量不易散失，逐渐积累，温度升高，引起物质相变，地幔体积再次膨胀，地壳受到张力，进而破裂形成大洋中脊或大陆裂谷。此说与当代板块构造学说观点相若，但因对地内物质的性状尚待进一步研究，故其立论的依据尚需充实。

20世纪以来，活动论作为一种新兴的地球观与传统的固定论进行了长期的论争。膨胀说一开始就是作为大陆分裂机制的解释而提出的。在板块学说提出以前，膨胀说学派是极少数活动论者的重要代表。但是，按照最早提出的地球膨胀模式，石炭纪以后地球半径需要增长2000公里以上，而热力学、相变理论和引力常数随时间变小的假说都认为这在理论上不可能。地质历史上大量事件也难以用地球单纯膨胀来解释。从收缩说的衰落和膨胀说的困难中人们逐渐认识到，企图用单一的某种地球内部过程来说明全球一切大地构造问题不现实也不合理。

‘柒’ 现代自然科学中的基础学科是什么

1、天文学

不光研究太阳、月亮、星星在天上的位置和运行规律，还要研究星星里头的变化，研究宇宙的演化。比如研究太阳内部、恒星内部。

2、地学

块与块之间有相互作用。这主要是根据海底岩石的地磁走向推论出来的。有了这种理论就可以解释火山带、地震带的形成了。这一些理论，加上研究地球深处的情况，都要靠物理学，所以称为物理学地球观。

3、化学

从前人们认为化学就是用些瓶瓶罐罐做试验。现在由于掌握了物质世界里头的原子的运动规律，就可以靠电子计算机去计算。有朝一日化学研究会主要靠电子计算机计算，而且可以“设计”出我们要的分子，“设计”出造这种分子或化合物的化学过程。

4、生物学

分子生物学，不是过去那样研究细胞核、细胞膜、细胞质，而是一直追到分子，把生命现象看作是分子的运动，分子的组合和变化过程。最近生物学上有一个轰动世界的发现，就是可以把影响遗传的信息，挂在一种叫去氧核糖核酸的高分子化合物的某一段上传下去。

(7)物理学地球观是什么扩展阅读

化学的研究对象——

不同于研究尺度更小的粒子物理学与原子核物理学，化学研究的元素、分子、离子（团）、化学键的基本性质，是与人类生存的宏观世界中物质和材料最为息息相关的微观自然规律。宇宙是由物质组成的，作为沟通微观与宏观物质世界的重要桥梁，

化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。它是一门历史悠久而又富有活力的学科，与人类进步和社会发展的关系非常密切，它的成就是社会文明的重要标志。

从开始用火的原始社会，到使用各种人造物质的现代社会，人类都在享用化学成果。人类的生活能够不断提高和改善，化学的贡献在其中起了重要的作用。

‘捌’ 物理学地球观科学术语的意思

地球物理，是指用物理方法研究地质学问题一个学科。