地球真实照片_地球真实照片太吓人

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地球重达60万亿亿吨，它持续转动45.5亿年，动力来自哪里？
#是什么力量使地球自转#
人们曾经天真地认为，地球上的昼夜交替，是因为太阳在围绕着转动，后来人们才逐渐认识到，地球上存在白天和黑夜的原因，其实是因为地球一直在自转，每完成一次自转，地球上就过去了一天，除此之外，地球还在围绕着太阳公转，每完成一次公转，地球上就过去了一年。

后来，科学家通过实验测量出了引力常量，并根据万有引力定律计算出了地球的质量约为60万亿亿吨（5.965 x 10^24千克），再后来，科学家又通过“铀铅测年法”估算出，地球诞生于大约45.5亿年前。那么问题就来了：地球重达60万亿亿吨，它持续转动45.5亿年，动力来自哪里呢？
通常来讲，如果我们想要让一个物体持续转动，就必须一直给它提供动力，否则的话，它转不了多久就会停止。这就很容易让人认为，既然地球在持续转动，那就应该有某种机制一直在给地球提供动力。然而这种观点却是错误的，因为牛顿早已告诉我们，在没有外力的情况下，物体会一直保持其自身的运动状态。

在日常生活中，一个转动的物体多少都会受到阻力作用，比如说一个在地面上转动的陀螺，它与地面的摩擦就会形成阻力，与此同时，它周围的空气也会对其形成阻力，所以我们想要让这个陀螺一直转动，就需要为其持续提供动力来克服这些阻力。
但地球却是位于宇宙真空之中，它的转动受到的阻力可以说是微乎其微，因此地球一旦开始转动，就会持续很长很长的时间，别说是45.5亿年了，就算是100亿年，地球的转动也不会停止。那么地球最初的动力来自哪里呢？这就要从太阳系诞生开始讲起。

根据科学界的主流理论，太阳系的“前身”是一片巨大的原始星云，我们可以将其称为“太阳星云”，在大约46亿年前，这片星云发生了引力坍缩，其中的物质开始逐渐向星云的引力中心汇聚。
在引力坍缩的过程中，每一个粒子的运动路径都是随机的，但从整体上来看，几乎所有的构成“太阳星云”的粒子都是一边围绕着星云的引力中心旋转，一边向星云的引力中心聚集，因为它们的角动量不可能刚好互相抵消，所以“太阳星云”在整体上就有了一个不为零的角动量，并因此而开始旋转。
随着引力坍缩的持续，“太阳星云”的半径也在不断缩小，由于角动量守恒，“太阳星云”的半径不断缩小，其旋转的速度也就越来越快。

“太阳星云”的坍缩结果就是，星云中绝大多数物质都聚集在引力中心，并凝聚成了一个巨大的天体，在自身重力的作用下，这个天体会继续坍缩，其核心物质的温度和压强也会因此而不断攀升，当达到一定程度的时候，就启动了核聚变反应，并释放出大量的能量，于是太阳就诞生了。
太阳释放的能量阻止了星云中残留的物质继续接近，于是这些物质就只能围绕着太阳运行，进而形成了一个圆盘状结构，这也被称为“原行星盘”，而太阳系中的八大行星其实就是诞生在这里，其中当然也包括地球。

在地球形成的过程中，“原行星盘”中的物质会不断地互相碰撞和吸积，最初会形成一些规模较小的“碎块”，然后这些“碎片”又会继续结合，并像滚雪球一样逐渐变大，最终形成了地球。
这些“碎片”的角速度的矢量和，就成为了地球自转的动量，它们的线速度的矢量和，则成为了地球围绕太阳公转的动量，而地球持续转动45.5亿年的动力，正是来自于此。顺便讲一下，这些“碎片”的角速度和线速度互相抵消的那一部分，其实是转化成了热能，这也是地球核心热量的重要来源。
好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。
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自从有卫星以来，人们第一次知道了从太空中看，地球就是一颗蓝绿相间的行星——蓝色的是海洋，绿色的是陆地上的植被。从那以后，每当人们想起地球，都会首先想起这个经典的形象。

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但实际上，地球的形象并不是亘古不变的。在植物登陆之前的40多亿年的漫长岁月中，地球的外貌就好像川剧中的变脸大师一样，变化过不下10次。
45.5亿年前这时候地球才刚刚诞生——简单来说，就是无数千米直径的小行星相互碰撞，并汇聚长大。在碰撞中，动能转化为热能，让原本为石质的小行星熔融变成岩浆，同时小行星本身携带的放射性元素因为小行星熔融而开始下沉并汇聚到地核中，以放射性衰变的形式源源不断地为地球提供热量。
这时候，整个地球就是岩浆球，因此也没有海陆之分，那时候的地球可能长这样↓

地球形成于大约45.5亿年前，无数小行星的撞击让地球变成一个红彤彤的岩浆球，图片中的环状就是撞击产生的。图片来源：flickr/Kevin Gill

45亿年前大概还是45亿年前，地球形成后很快开始冷却——这很好理解，一杯热水放在室温下会变成常温水，炽热的地球在平均温度-270℃的宇宙中自然也会变凉。明亮的岩浆冷却后变成了黑乎乎的玄武质岩石，它们覆盖在地表，让地球变成黑色。
当然，这个过程是逐步发生的，先是红背景下产生小黑斑，然后黑斑变大，红色退缩，最后黑色差不多覆盖整个地球。最终，地球整体变成个黑球。

地球逐渐冷却的过程，黑色越来越多，最终将会变成一个黑地球。图片来源：wikipedia/Jack Madden
这时候依然没有一般意义上的海陆之分，但如果你把岩浆海也叫海的话，那么地球陆地上大概是这样的↓

45亿年前地球景象想象图。图片来源：NASA

这时期的地球上，“陆地”全部由黑色玄武岩构成，天空由温度高达数百摄氏度乃至上千摄氏度的铅灰色硅酸盐云构成。“海洋”则是红色的流动岩浆。
约44亿年前随着地球的降温，地表终于整个凝固下来，原本炽热的硅酸盐云也因冷却而以硅酸盐雨的形式降落到地表（这里的硅酸盐云，可以简单理解为各种岩石熔融蒸发的产物；硅酸盐雨，简单理解就是熔融态的沙子。依然无法想象的话，去搜一搜吹玻璃的图片，大概就是那种效果）。

吹玻璃。图库版权图片，不授权转载
然后，随着温度继续降低，云层中的水蒸气也得以冷却凝结，变成雨水了。
这些水蒸气大多来自岩浆，岩石的成分中其实也有水，它们以水分子，或是氢根、氢氧根离子的形式保存在岩石中，待岩石熔融后就混入岩浆中，最终因化学反应而形成自由的水分子，随着岩浆暴露在地表，水分子就以蒸汽形式蒸发到大气中。这是地球上大部分水的来源。
这时候，整个地球可能都被海洋包围，海洋中星星点点分布着大量火山，这些火山或在水面之上构成小型火山岛，或在水下形成海底火山——总之，这时候地球的地壳、地幔、地核三层的圈层结构还没有形成，因此并不存在板块活动与绵延的山脉。

当时的地球或许长这样，整个被海水包裹，海洋中零星分布着小型火山岛。图片来源：wikipedia
如果贴近岛屿看，可能还会发现有大量的玄武岩石柱存在，其构成的风景可能如下图：

玄武岩石柱。图片来源：wikipedia
现在地球上也有很多这种风景，比如大名鼎鼎的巨人之路等等。而在国内也到处都是这种石柱风景，其中最著名的可能要数福建漳州滨海火山国家地质公园了。

巨人之路的风光。图库版权图片，不授权转载
约40亿年前地球此时可能已经形成了圈层结构，也开始形成板块运动了（但是很多科学家认为并没有，此问题很有争议）。在板块运动的作用下，地球上原本形成的小小的零星陆块开始碰撞到一起，陆地从岛屿和小陆块变成大片陆地，陆地上也开始出现山脉。
另外，不断的火山活动，也让火山岛的面积开始扩大，甚至连成一片，地球上出现了大大小小的陆地。
但此时，太阳系中开始出现大规模的小行星碰撞事件，无数小行星接连不断撞击在内太阳系的各大岩石行星上，科学家将此次事件称为后期重轰炸事件。

处于重轰炸时期的地球，那时虽然有了陆地，但地球可能就是一张“麻子脸”。图片来源：NASA

这时候的地球上，也可能与月球、火星、金星类似，出现了许多陨石坑。那时的地表荒芜干燥，其宏观的景观以陨石坑为主。其中大型陨石坑中央凹陷，周围隆起形成环形山。
在环形山中间，可能形成巨大的湖泊，在环形山上同时也形成了向下方流动的河流。但此时的陆地依然荒芜无比，毫无生命迹象。

环形山中间的湖泊。图片来源：NASA

与此同时，由于地表出现了高低起伏，也因此出现了河流，河流在流动过程中，开始冲刷周边的玄武岩陆地，将这些玄武岩磨碎并带走。
在有些长长的河流中，由于河流的长途搬运，玄武岩的许多深色矿物都被侵蚀消失，只留下浅色矿物，因此，此时的地表除了出现深色的岩浆岩之外，还开始出现浅色的沉积岩。

现代在玄武岩石柱间穿行的河流，40亿年前的地球陆地上这种风景可能到处可见，但无一例外，没有任何生命。图片来源：wikicommons

38~35亿年前经过长期的河流冲刷和沉积，此时的地表可能已经开始被沉积岩覆盖了，原本大规模的深色色调退去，这时的地表整体可能就是浅色色调了——比如浅黄色之类的。
陆地上依然是小型山峰（或山脉），山脉间是河流在穿行，陆地上的陨石坑依然密密麻麻。

科学家对火星上有水时候的想象图。图片来源：NASA

这时候最大的看点是最早的生物。
不过此时的生物仅仅是一些海洋微生物，其中一些浮游生活，另一些则聚集在海岸边，以微生物藻席（下图右侧海边的小坨坨们）的形式存在。这些藻席形成的化石被称为叠层石，如今世界各地都有叠层石的存在。
海边风光可能如下图所示，但颜色可能类似第一张图中的黄色色调。

此时海边风光的想象图。图片来源：wikipedia

25亿年前此时，最早的大陆出现了，名为凯诺兰大陆（有争议），同时板块运动也确定启动了，陆地上开始形成大规模的山脉。
此外，早期的光合作用生物也出现了，大气中开始出现氧气，这些氧气会很快氧化陆地上的铁元素，使得陆地上整体呈现红色色调。

诺兰大陆存不存在，以及其形态其实还很有争议。图片来源：wikipedia


这是科学家对火星30多亿年前的样子的想象图，地球那时大约与此相似，甚至可能更红一点儿，因为地球氧气更多，对铁的氧化会更充分。图片来源：ESO
如果深入陆地观察，陆地上此时应该已经有了山脉、河流、三角洲等地貌，只不过那时陆地上是荒芜的，没有植被覆盖而已。
那时地球的地貌细节应该与现在的火星类似，我们可以从火星上找到那时地球的影子。

本图是NASA艺术家对有水的火星的想象图，从太空视角看当时的地球可能与此类似，但地球可能会更偏红一点儿。图片来源：NASA


那时的地球上也有了大峡谷，这是巨大河流塑造出来的景观。图片来源：NASA


科学家对火星上河流与三角洲的还原，三角洲上还有一个明显的陨石坑，当时地球的陆地上也到处都是陨石坑。图片来源：NASA


无水的内陆山脉。图片来源：NASA

山脚下的荒漠。图片来源：NASA
约24亿年前由于海洋中浮游生物大量繁殖，植物光合作用吸收了巨量二氧化碳，导致地球降温。这时候地球进入一个大冰期，有科学家将其称为第一次雪球地球事件，这时不管陆地还是海洋都被冰雪覆盖，因此地球是一个雪球，陆地上也白茫茫一片。

冰雪覆盖的地球。图片来源:MIKKEL JUUL JENSEN/SPL/COSMOS）


当时陆地上的冰湖和河流可能与此类似。图片来源：ESA-A.Gers

陆地上的山脉也都被冰雪覆盖，与现在的南极类似。图片来源：Anne Fr?hlich
当然，也不是全无生物，在某些开阔海域，还能看到许多藻类在一起生活，它们可能把一片海洋都染成了蓝绿色的条带，可能类似这样↓

海洋被染成了蓝绿色的条带。图片来源：NASA
约20亿年前由于火山持续喷发，二氧化碳在大气中再次积累起来，地球重回温暖，大冰期结束，地球又变成了之前的模样——巨大的蓝色海洋间，红色大陆点缀其中。

大冰期结束后的地球想象图。图片来源：NASA
在大陆边上可能能见到冰川消融后的大片蓝绿藻，它们在远古的海面上构成了藻华。

现代海边的风景，从陆地上就能看到海水一片绿。图片来源：NASA

现代陆地边的藻华。图片来源：NASA
约7亿年前由于气候变冷，地球再次变成雪球，参考上上节。
约5亿年前这时候植物早已适应了淡水环境，甚至最早的植物可能也已经开始登陆。不过可以肯定的是，有一些蓝绿藻先于植物登上了陆地，它们与某些真菌一起共生，形成地衣，这些地衣覆盖在河湖海岸的岩石上，色彩斑斓。

某些原始浮游藻类可能已经适应了淡水环境，开始在内陆的淡水河湖中繁衍，同时也有一些地衣可能也登上了陆地，图中水边绿色的斑点可能就是这些生物。图片来源：NASA


现代岩石上的地衣。图片来源：wikipedia
大约4.5亿年前植物登陆了……地球逐渐变成了我们熟悉的模样。
出品｜科普中国
作者｜地星引力
监制｜中国科普博览

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