第4章 地球
地球是人类迄今为止研究最为透彻的类地行星，我们在自己的行星上发展出生命、智慧、文化，以及所有我们现在用于探索宇宙的技术。可以这么说，我们自己也是“地球的组成部分”。人类已经开始探索太阳系，我们可以利用关于地球的知识，帮助我们了解其他行星。
地球是我们的家，天文学以宇宙的视角来探索世界，而地球是一个重要的天体——行星。
地球的整体结构
通过简单几何学可以确定地球半径，通过月球的轨道来测量地球的质量，通过质量除以体积得出地球的平均密度是5500kg/m^3^。
但是我们知道水的密度是1000kg/m^3^。而大陆表面以及海底岩石密度范围是2000-4000kg/m^3^，由此可以推断，地球内部的物质十分致密，比地表最致密的岩石还要致密。
地球的大气结构：
- 对流层：低于12km
- 平流层：向上延伸到40-50km的高空
- 中间层：50-80km
- 电离层：80千米以上
大气臭氧层位于距离地面约25km处，入射的太阳紫外辐射被大气中的臭氧和氮吸收。
温室效应，不被云层反射的太阳光到达地表，将地表加热。从地表再辐射的红外辐射被大气中的二氧化碳部分吸收，导致整个地表的温度上升。
地震波的监测可以证明地球内部核心是热的液体：地球一侧发生地震，在地球的另一端附近检测地震波会发现S波和P波的阴影。（S波无法穿过液体，P波与地核相互作用）。
*分化
为什么地球不是一个均匀的岩石球体？
答案“大概是”地球的大部分在过去某个时候处于熔融状态。其结果是，高密度的物质沉向中心，密度低的物质移向地表。那为什么地球会有一个这样一个炎热的时期呢？
当前太阳系形成模型解释：
- 地球形成之初，通过捕获周围的物质增长质量，席卷了其附近大块的“前行星”物质。捕获的小天体击中地球表面，这个过程产生了大量的热，地球全部熔化了。地球开始出现分化，重的物质下沉，引力势能释放，内部温度进一步增加。
- 地球形成后加热地球的第二重要过程是放射能——依靠某些罕见的重元素（铀等元素）所放出能量。单一的放射性原子的衰变产生的能量是很小的，但是地球含有大量的放射性原子，并且提供了大量时间，而岩石恰好扮演了热的不良导体，将热量留在了地球内部。
板块漂移
地震和火山发生点并没有均匀的分布在我们的星球上。相反他们沿着能清晰定义的的路线活动。后来科学家们意识到这些线是真正巨大板块的轮廓，而这些板块正在慢慢移动，就是说我们星球的表面在真正地移动。这个过程就是“板块漂移”。
板块构成了地球的岩石圈，岩石圈在地幔的半固体部分（软流层）上流动。（在对非常遥远的天体进行观测，他们位置在校正地球运动后存在的明显变化，最后解释为固定在大陆上的板块移动的结果）。
常见的误解：
板块就是大陆：事实上有的板块不包含大陆，大陆更像是骑在更大板块上的乘客。
板块碰撞后会停下来：两辆车相撞后会停下来，但是板块被巨大的力量所驱动，他们不容易停止，他们不断地冲击，重塑地质景观，并以其剧烈的地震活动。
驱动力是什么：
答案也许是对流，岩石圈下方的地幔温度足够高、足够柔软能以缓慢的速度流动。
磁层
磁层远在大气层之上，完全围绕我们的星球，形状类似于巨型条形磁铁产生的磁场。
地球的磁场并不对称，受到太阳风中高能粒子流的压缩从而变得相当的扭曲，在背离于太阳一侧可以偏离约十个地球直径。
范艾伦辐射带
两个完全包围地球的圈型高能带电粒子带，高度分别为3000km、20000km左右。
构成范艾伦辐射带的粒子起源于太阳风，粒子围绕地球的磁感线旋进，最终被地球磁场困住。外层带主要包含电子，内层带主要包含质子。这个带电粒子对于未受屏蔽措施保护的航天员是致命的。
极光：
范艾伦辐射带的粒子往往在靠近磁场线接近垂直的地球的南北磁场处逃出磁层，与空气分子碰撞，发出极光。
*潮汐
潮汐是月球和太阳对地球引力影响的直接结果。
月球对地球面向月球一侧引力较大，对地球背离月球一侧的引力较小，差了大约3%，但是会产生明显的效果——潮汐隆起（地球变得细长，长轴指向月球）。
因为液体比较容易移动，所以地球上海洋发生的隆起最明显，地球（海洋）在这种变形下自转形成了潮汐。
事实上，太阳对地球也有一样作用，其作用大约是月球作用的一半。他们相互作用决定了一个月和一年中潮汐的高度。
事实上这个作用正在减缓地球的自转，因为由月球引起的潮汐隆起并不直接指向月球，而是由于摩檫力的作用，在自转方向上略微超前于月球，由于月球对近侧的拉力大于远侧，整体效果是减缓地球的自转速度。