Microsoft Word - 環科概論講義_Text-2a_地球環境_.doc

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墩冽伦
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1 第二章認識生存環境壹地球環境一宇宙的起源科學家結論出 : 現存的宇宙, 是 150 億年前一塊密度及溫度均趨近無限大的物質發生爆炸後, 不斷膨脹及降溫的結果此即大霹靂 (big bang) 學說大霹靂之前, 這個密度接近無限大的熾熱物質大部分為中子大霹靂爆炸後, 宇宙迅速擴張, 溫度逐漸下降, 初期只產生兩種元素 : 氫和氦氫和氦一方面向外飛離, 一方面又會由原本較均勻的狀態互相凝聚成許多巨大的氣雲, 這些巨型氣雲慢慢地形成現今觀察到的螺旋星系 ( 如銀河系 ) 和橢圓星系由於未知的原因, 星系中的氣雲再分裂成無數個更小的氣雲, 小型氣雲受到重力的吸引以及自我旋轉而塌縮, 形成數以千億計的閃亮恆星 ( 如太陽即是其中之一 ) 從此宇宙不再暗淡無光, 分布在旋盤上的物質也會在各自的軌道上凝聚成行星 ( 如太陽系的八大行星 ) 這一連串的過程, 人類目前還無法知其所以然論時間, 宇宙的壽命已有 150 億年論大小, 宇宙的半徑據估計有 360 億光年, 而 1 光年相當於 1 萬億公里的距離由於太空科技不斷進步, 例如, 自 1990 年開始服役的哈伯太空望遠鏡, 更多更遠的天文觀測新發現及配合新的計算方法, 這個宇宙的年齡或許會隨著新的證據而有所修正宇宙由大到小主要可分為 : 星系恆星及行星整個宇宙中包括了有 10 億 ( 或 500 多億 ) 個星系星系 (galaxy) 是由約百億顆恆星, 加上星團及星際氣體等所構成僅是太陽所在的銀河系 (Milky Way), 就可能有 5000 億 ( 或 2000 億 ) 顆恆星註 :1. 星團為彼此距離相當接近, 受引力的約束而產生相同運動方向的成群恆星 2. 銀河系組成可分為 : 中央核球銀河圓盤及銀暈三部分中央核球是由一些較古老的恆星所組成, 半徑約為 1 億 5 千光年, 此處為銀河系最亮的地方 ; 銀暈的恆星更為古老 ; 而年輕的恆星則分布在圓盤上, 包括太陽在內二太陽系的形成根據天文學家的研究, 太陽可能源自一團氣塵雲, 它在銀河星系的一個螺旋臂上待了數十億年, 最後因重力牽引而塌陷, 凝聚而成太陽因此, 太陽的成分和原始氣雲的組成幾乎相同, 氫和氦佔了 98.3%, 其餘元素僅佔 1.7% 太陽誕生的同時, 周圍環繞的盤狀氣雲和塵粒受到太陽放射出來的粒子 ( 俗稱太陽風 ) 吹拂, 部分氣態元素被吹離, 留下的物質則逐漸各自聚縮成星體, 形成八大行星小行星帶衛星推論太陽和其行星成員大約是在同一時間形成的, 距今約四十六億年從太陽系有些行星的組成物質是氧矽鎂鐵等較重元素的現象看來, 顯然不是太陽的原生物質可見太陽這個恆星形成的時間必定相當晚, 這些行星的較重元素應來自許多早已爆炸的紅巨星太陽系的構成以太陽為主體, 再加上行星行星的衛星彗星流星以及星際物質所構成的天體系統太陽系八大行星以其接近太陽的距離來看, 由近至遠分別是 : 1

2 1. 水星 2. 金星 3. 地球 4. 火星 5. 木星 6. 土星 7. 天王星 8. 海王星註 :1. 恆星由氣雲( 分子雲 ) 凝聚組成, 受重力影響體積縮小, 在塌縮後氣雲將位能轉變成熱能, 引發氫聚變核融合反應, 核反應的熱膨脹使恆星體積增大塌縮重力與熱膨脹抗衡的結果, 使恆星可以維持一定的體積, 繼續燃燒 ( 核反應 ) 剩餘的氫 2. 經過幾百萬或幾千億年後, 恆星中的氫完全反應殆盡, 形成以氦為主的核心, 此時因失溫再度塌縮, 若塌縮所造成的高溫超過一億度 (10 8 K), 會產生氦聚變核反應形成紅巨星 ( 又稱變星 ), 壽命約為數百萬年 ; 但若無法形成氦聚變, 則成為紅矮星, 釋出電磁波紅外線微波逐漸黯淡 3. 恆星質量愈大, 核反應愈快 ; 反之, 質量愈小, 核反應愈慢一般恆星質量小於 0.5 倍太陽質量會演成紅矮星, 壽命可達數千億年 4. 紅巨星的氦聚變將形成碳及較高的元素當氦聚變完, 外層行星狀星雲將脫離, 星核溫度將降下, 或聚變達到鐵時, 反而需要吸熱, 此時因失溫再度塌縮若紅巨星質量不夠大 ( 小於 1.4 倍太陽質量 ), 塌縮後會形成白矮星, 由於缺乏能量的來源, 白矮星會逐步釋放熱能發光而冷卻, 經過數千億年之後, 無法發光成為黑矮星 ; 若質量夠大, 塌縮後的高溫將造成爆炸, 此爆炸會釋放出大量電漿體 (Plasma), 並且持續數周至數年時間, 以致天空上好像突然出現了一顆新星, 俗稱超新星 ( 超新星是多種恆星爆炸的總稱, 並非真有一顆星體 ) 5. 形成超新星後將演變成中子星及黑洞, 而爆炸將核聚變所形成的元素撒向宇宙, 成為星球中較重元素的來源, 另爆炸所釋出能量與往外壓縮, 又可能引動新恆星的誕生中子星的形成須紅巨星質量大於 1.4 倍太陽質量, 又分有脈衝星與磁星 ; 而一般黑洞的形成須紅巨星質量大於 3.2 倍太陽質量或恆星質量大於 5 倍太陽質量研究指出, 比鐵重的元素係因質量較大的紅巨星塌縮爆炸所形成 6. 上述 1~5, 為典型恆星演化歷程但若恆星溫度達 10 8 K, 亦可直接進行氦聚變此外, 鑑因超新星機制未明, 是否黑洞必須經由超新星, 或質量較大恆星可直接塌縮成黑洞, 尚待進一步確認 ( 一 ) 太陽組成太陽的物質大部份是熾熱的氣體, 主要為氫 73.46% 氦 24.85% 及其它較重元素 1.69% 太陽結構可分成 : 1. 內層 (1) 日核 : 範圍由中心至 0.2 太陽半徑的距離, 是太陽內唯一能進行核聚變釋放出能量的場所太陽其餘的部份則被這些能量加熱, 並將能量向外傳送, 途中要經過許多相連的層次, 才能到達表面的光球層, 然後進入太空之中中心溫度可達 1500 萬 K, 邊緣約 700 萬 K, 是太陽能量產生的巨大來源 2 EIT 遠紫外線影像望遠鏡 NASA / SDAC

3 (2) 輻射層 : 範圍由 0.2 至約 0.7 太陽半徑的距離, 日核產生的能量通過此層向外發射時, 強度會衰退, 並轉換成可見光及其他形式的輻射, 溫度由 700 萬 K 降至 200 萬 K (3) 對流層 : 範圍從 0.7 太陽半徑至可見的太陽表面, 此處有熱氣體上升, 冷氣體下降的現象, 溫度由底部 200 萬 K 降至 6000K 2. 外層 (1) 光球層 : 即由地球上所見太陽的表層厚度僅 500 公里 ( 日表面 ~500 公里 ), 分有米粒組織與太陽黑子, 平均溫度 5700K (6000 ~ 4000K) 其中太陽黑子: 是太陽 ( 光球層 ) 大氣大規模運動所形成, 由地球上觀察, 即為許多黑色斑點, 如右圖所示光球層上黑子數目由極小值增至極大值, 再衰減至極小值, 周期平均需 11 年 (2) 色球層 : 厚度約 2000 公里 ( 日表上 500 ~ 2500 公里 ), 位於光球層之上, 形狀並不整齊, 只有在日全蝕時可見 ( 太陽邊緣的淡紅色部分 ), 溫度由 4000K 上升至 10 萬 K (3) 日冕 : 色球層外極為稀薄的大氣, 如右圖所示, 其範圍可延伸至 10 倍太陽半徑或更遠的地方日冕的溫度高達 100 萬至 200 萬 K; 對此奇特現象尚無合理的解釋在此高溫下, 組成日冕的物質均處於離子狀態 ( 大部份為質子與電子 ), 並以 300 至 1000 km/sec 的速度向外發射, 即所謂的太陽風太陽風可使接近太陽的慧星出現慧尾 ; 較強烈的太陽風吹抵地球時, 可能會干擾甚至中斷短波無線電通訊太陽大概約有 50 億年的歷史了, 從初生起已耗盡大約一半的核心氫氣, 這表示它大概還能再維持 50 億年的穩定, 最後核心氫氣融合殆盡, 進一步引發氦融合反應, 終將在急速膨脹成紅巨星吞噬地球甚至火星之後, 演變成行星狀星雲與白矮星, 在太空中逐漸冷卻黯淡, 成為黑矮星 ( 二 ) 行星八大行星以主要組成結構及物理特性, 可分為類地行星 ( 水星金星地球火星 ) 及類木行星 ( 木星土星天王星海王星 ) 兩大類類地行星以岩石為主, 有時含有以鐵為主的核心 ( 其共同特徵為均由多種岩石礦物及金屬所組成 ) 體積較小, 質量較小但密度大, 自轉速度較慢, 有一如地球般的固態表面類木行星則以氫氦和固態的水甲烷二氧化碳為主因其表面大氣層主要成分是氫及氦, 體積較大, 質量較大但密度小, 自轉速度較快, 沒有顯著的固態表面註 : 冥王星於 2006 年被修訂為非行星有關各行星的特性描述如下, 其主要組成結構參數, 如下表所列 : 水星 (Mercury) 水星表面並無大氣及水, 加上距離太陽最近, 其赤道面中午的溫度可達 700K, 而夜晚又可降至 100K 以下 3

4 金星 (Venus) 金星大氣壓力是地球的 90 倍, 其成分以二氧化碳為主, 佔 97% 由如此高濃度二氧化碳所造成的強烈溫室效應, 使金星表面溫度可高達 750 K, 是九大行星中最熱的一個火星 (Mars) 就美國於於 2004 年對火星所做的地質與水的探測, 火星上某些區域可能曾經是維持濕潤, 適合生命的環境但目前要回答火星上的濕潤環境發生於何時, 又維持多久, 仍言之過早木星 (Jupiter) 木星體積是太陽系其他行星體積總和的 1.5 倍, 質量則為 2.5 倍, 其主要組成物質氫及氦的比例均與太陽相同, 然物理性質及運動方式仍屬行星的範疇木星的白晝側與黑夜側溫度大致一樣, 可見其表面熱量以太陽輻射為次, 而以內部熱源為主土星 (Saturn) 外圍有一複雜的光環系統, 目前已知由 A B C D E 等 5 個環所組成光環的主要成分是冰粒, 藉由冰粒反射太陽光而得光環之名土星的衛星多達 23 顆, 是八大行星中最多的其中土衛六 (Titan) 甚至比水星還大, 而且是太陽系中唯一有大氣層的衛星天王星 (Uranus) 最特別的地方, 是其自轉與公轉方向相反, 同時自轉軸方向與公轉軌道平面幾乎一致由於天王星的公轉周期為 84 年, 加上前述的特殊情形, 造成天王星晝夜交替一次需 84 年八大行星結構參數表平均半徑體積質量平均密度重力 g 質衛星數平均距離水星金星地球火星木星土星天王星海王星主要組成矽化物固態鐵質核心無矽化物固態鐵質核心矽化物液態鐵質核心矽化物固態鐵質核心液態氫石質核心液態氫石質核心液態氫石質核心液態氫冰石質核心大氣主要成份二氧化碳氮氮氧二氧化碳二氧化碳一氧化碳氫氦氫氦甲烷氨氫氮甲烷氨水氫甲烷 4

5 註 : 平均半徑體積質量等皆以地球為單位 ; 平均距離為地球與太陽之距離 ; 平均密度則以水為單位 ; 重力 g 值為地球表面重力加速度值三地球的演化地球的組成大致可以分為 : 大氣海洋地殼地函及地核大氣海洋及地殼表面雖在厚度及質量上僅佔整個地球的極微小部分, 但其所合組成的所謂生物圈, 卻是使地球充滿生命, 而有別於宇宙其他天體的最重要因素地殼即地表陸地與海床的地層, 其厚度可由莫荷不連續面 ( 地殼與地函之間的交界面 ) 之深度隨地點的差異而得知一般而言, 在陸地上平均約 30~40 公里, 而海洋地區則約 5~10 公里, 換句話說, 陸地地殼比海洋地殼還要厚地殼之下為地函, 厚度約 2800 公里, 地函密度大於地殼, 含有岩石圈與軟流圈 1913 年時, 美國科學家古騰堡在舊金山大地震的波動時, 發現了地下 2,900 公里處存在另一個不連續面 ( 古騰堡不連續面 ), 確認了地函下方有另一層次存在, 即為地核地震波通過地函及地核時的不同表現, 可以判斷外部地核應為液體, 厚度約 2000 公里, 主要成分為熔融狀態的鐵鎳及氧化物 ; 而內部地核則為固體構造, 直徑約 2740 公里, 主要成分是固態的鐵及鎳有關地核內外部地函與地殼之參數詳如下表 : 深度 ( 上限 ~ 下限 ) 密度 ( 上限 ~ 下限 ) 溫度 ( 上限 ~ 下限 ) 壓力 ( 上限 ~ 下限 ) 地殼 0~ ~ ~0.0 地函 75~ ~ ~ ~1.3 外核 2878~ ~ ~ ~2.38 內核 5161~ ~ ~ ~3.7 註 : 1. 地球的壽命約 46 億年 2. 地球質量公斤在太陽系八大行星中排行第五, 體積也排第五, 但平均密度 5.52 g/cm 3 則是排第一 3. 赤道半徑為公里, 而極半徑則為公里 4. 地球表面的主要岩石為花崗岩與玄武岩地球的地質作用若由地球內部所引起, 如板塊運動火山作用及地震等活動, 稱內營地質作用內營地質作用過程極為緩慢者( 如板塊碰撞 ), 或是屬於突發性者 ( 如火山噴發及地震 ), 因均在巨大能量的供給下, 能對地形產生顯著的變化若發生於地球外部 ( 地表及其外 ), 如照射於地球表面的太陽輻射及日月引力等, 稱外營地質作用外營地質作用可分為風化侵蝕搬運及沈積等作用, 因需長時間作用, 對地形影響較緩地質作用除能讓地貌多樣化外, 亦能讓岩石產生順序性循環地球內部的岩漿由火山噴出, 冷卻後形成火成岩 ( 玄武岩花崗岩 ), 火成岩經外營地質作用的自然力, 如風化侵蝕搬運沈積等, 形成層狀結構的沉積岩 ( 礫岩砂岩頁岩 ), 而沉積 5

6 岩經熱壓力或化學作用改變結構變成變質岩(大理石石英岩板岩) 而變質岩經地殼變動深埋地下受內營地質作用的地熱又熔成岩漿 (一) 內營地質作用 1. 板塊運動在地表下約 200 公里的地函中溫度與地函物質的熔點接近產生熔化及流動的現象特稱為軟流圈軟流圈以上的部分地函及更上方的地殼岩層則較堅硬而脆稱為岩石圈或是板塊全球共由七大板塊以及多個分布其間小板塊所組成如下圖所示七大板塊分別命名為歐亞大陸板塊北美洲板塊南美洲板塊太平洋板塊印澳板塊非洲板塊及南極板塊板塊的厚度不等中洋脊之下約為 70 公里在大陸地殼之中可達 150 公里地球板塊分布圖板塊因邊界活動的不同分有下列三種類型 (1) 張裂型張裂型即前文所提因大量岩漿湧出造成板塊相背向外推移相鄰兩板塊逐漸分離若出現在海洋地殼即為中洋脊若在陸地地殼上即形成裂谷如東非裂谷 (2) 聚合型聚合型係指相鄰的板塊相向移動逐漸聚合若相鄰的兩者同屬陸地地殼則在相向運動的強烈擠壓下常形成褶皺隆起的地帶如喜馬拉雅山即為印澳板塊及歐亞大陸板塊聚合碰撞所形成西太平洋的日本台灣菲律賓等一系列海溝及島嶼即屬歐亞大陸板塊及菲律賓海板塊相互聚合的結果 6

7 (3) 錯動型錯動型是兩板塊在水平方向上相對側向錯動, 但不發生板塊張裂或聚合者如美國加州地區的聖安地列斯斷層, 此處的舊金山及洛杉磯常因板塊錯動而發生淺源地震 2. 岩漿與火山作用地殼深處及地函溫度極高, 甚至接近岩石的熔點, 可使該處岩石形成熔融的流體 ; 此種流體稱為岩漿 (magma) 由於地底溫度及壓力隨深度的不同會有所不同, 加上壓力又會影響岩石的熔點, 因此岩漿一般是生成於地下約 100 公里處, 溫度介於 900 ~ 1100 之間火山作用是指地底的岩漿噴出覆蓋的岩層, 在地表冷卻, 乃至於凝固成火山岩的各種地質作用火山作用是地殼活動的具體表現, 亦為地球內部釋放能量的形式之一當地底岩漿經由火山作用噴出地表時, 足以提供人類瞭解地底物質的各種組成目前針對火山作用常歸類成如下方式探討 : (1) 火山作用種類火山依岩漿之黏滯度及所含氣體之多寡, 可分為寧靜式與爆炸式兩種噴發型式寧靜式噴出物以岩漿為主, 黏滯度較小 ( 容易流動 ), 噴發過程中之氣體及火山碎屑物甚少, 所形成之火山亦多成低平的盾狀, 例如夏威夷火山爆炸式由於岩漿黏滯度較大 ( 流動性差 ), 常於火山頸內冷卻凝固, 造成氣體不易逸散, 終至累積足夠的壓力而爆炸噴發此種噴發常炸毀火山口, 伴隨大量火山碎屑物及火山灰燼典型的例子之一是義大利的維蘇威火山於西元 79 年的爆發 (2) 火山噴發類型火山依噴發時岩漿所行路徑來分, 有裂隙及中央兩種噴發裂隙噴發指的是岩漿沿一條長裂隙噴出, 造成火山群排列成線狀岩漿多呈台地或盾狀火山, 或者沿著裂隙上升而形成垂直的岩堵大多見於海底, 冰島也是很有名的例子中央噴發乃岩漿沿著煙囪狀通道的圓形裂口噴出, 凝固的岩漿及火山碎屑物會在通道周圍堆高形成錐狀, 中心則凹陷成為火山口例如, 日本的富士山 (3) 火山活動強弱依據火山活動的強弱情形, 地球上的火山可以分成活火山休眠火山及死火山三種活火山指的是目前仍有活動或周期性不斷活動者地球上有 500 多座活火山休眠火山是指有史以來曾經噴發過, 但已長時間暫時靜止者目前約有 200 多座休眠火山分布於地球上死火山有超過 2000 座, 指在歷史上無活動記錄者至於三類火山之間, 並無嚴格界定, 因火山活動的周期遠超過人類歷史記載所及之範圍, 所以死火山也有可能再度噴發地球上火山的分布情形, 恰與地殼的斷裂及薄弱地帶連成一氣活火山分布最多者為環太平洋火山帶, 有 300 多座大洋中的海溝中洋脊及陸地裂谷地帶, 均 7

8 為火山集中之所在台灣由於地處環太平洋火山帶因此亦有火山活動跡象例如大屯山即為活火山 (二) 外營地質作用 1. 大氣層與大氣運動大氣層依溫度差異可以分成四層對流層平流層中氣層及熱氣層對流層及平流層則為發生空氣污染現象的主要範圍對流層位於地表及離地表 10 公里之間含有大氣層 75% 的質量及大部分的固體與水蒸氣中氣層及熱氣層又合稱離子層因此處離地表 50 公里以上空氣稀薄而壓力甚小且接受大量來自太陽的強烈輻射幾乎所有氣體分子皆被游離成離子狀態故名之在對流層內空氣的溫度隨高度的升高而逐漸降低(約 6.5 /公里) 而地表較高溫的空氣密度較小正常情況下對流層中較接近地表的空氣會往高空流動而高空較低溫(即密度較大)的空氣即往地表流動形成對流現象且循環不已對流層之名由此而來位於對流層之上離地表約 10 至 50 公里處稱為平流層此層內空氣溫度分布恰與對流層相反如下圖所示即冷空氣在下熱空氣在上因此沒有對流現象此一性質加上平流層為大部分噴射引擎飛機的飛行及排放廢氣的高度因此污染物可停留在平流層數十年持續與其內原有之氣體反應平流層內含有大量的臭氧分子即所謂的臭氧層大部分分布在離地表 20 至 40 公里的範圍因其可吸收波長介於 220 至 300 奈米之紫外線使進入地表之太陽輻射堪稱適量近半個世紀以來人類釋放大量的氟氯碳化合物至大氣層導致臭氧層消失過量的紫外線長驅直入正逐步造成人類及所有生物的浩劫大氣層溫度變化圖 8

9 大氣層會受到太陽輻射能量陸海分布地表特性, 以及大氣成分等因素的影響, 造成輻射能量不均勻的現象, 因而產生大氣的運動, 重新分配能量大氣運動的過程包括垂直方向的對流作用以及水平方向的移動, 這些運動組合起來就形成許多環流系統其中水平運動則會受到地球自轉產生的科氏力之影響而偏向, 形成地球表面大尺度的風場, 風場在北半球偏右, 南半球偏左, 如下圖所示風場分布是南北對稱的, 在赤道與緯度 30 之間, 風是東北 ( 北半球 ) 和東南 ( 南半球 ) 貿易風, 兩風於赤道輻合, 並於赤道形成一無風帶在緯度 30 o 至 60 o 之間西風盛行, 東風則盛行於緯度 60 至 90 之間地球表面風場示意圖 2. 海洋與洋流海洋是地球於四十億年前旺盛的火山噴發活動, 不斷把地球內部的氣體 ( 包括水蒸氣 ) 噴入大氣層裡, 水蒸氣凝結成水, 受到重力影響而形成其覆蓋面積佔了地球表面的百分之七十, 總體積約十四億立方公里在水圈裡, 水以三個物理態存在地球系統之中, 其流動與循環幾乎完全控制在太陽的輻射和地球本身的運動此外, 海水溶解許多種鹽類, 其中最主要的是氯化納硫酸鹽類, 而鎂鈣鉀等元素在海水中的含量也很高, 這些都是維持生命很重要的原料 9

10 風不僅能掀起波浪, 更是造成洋流的原動力海洋的平均深度接近四千公尺, 其垂直結構大致可分為表層海水斜溫層海水, 以及深層海水, 而表層海水的厚度大約僅兩百公尺風吹引起極表面海水的流動, 而極表面海水又因水分子間的摩擦力帶動較下層海水的流動, 但此直接由風引起的海流僅限於上層數十公尺的水層此水層水的流動, 造成壓力不均勻分布, 以致產生壓力梯度, 將海流流動向下延伸, 例如, 黑潮就是大尺度風吹流的一種由此可見, 大尺度的大氣環流與洋流之間必定存在密切的關係在大尺度風場的持續吹拂以及科氏力的雙重作用下, 表層海水流動的路徑與大氣環流具有相似之處, 亦即在北半球的海洋, 其洋流大致是呈順時針方向行進, 反之, 在南半球的洋流則為逆時針方向行進在低緯度的海洋, 表層洋流受貿易風系統的作用, 其流動方向呈由東向西, 形成北赤道流和南赤道流, 並且在赤道地區聚合 ( 在兩者間的赤道無風帶, 另有一股由西向東的逆向流 ) 赤道流向西遇到陸地時, 由西邊界繼續流往高緯度地區, 然因受到盛行西風的吹拂, 即轉向往東方流動, 直至遇到陸地的阻擋, 便再轉向低緯度赤道地區行進, 形成一個洋流循環系統洋流的循環和陸地的分布有密不可分的關係, 例如在南極洲以北附近的緯度區, 由於沒有陸塊存在, 因此, 強風引起巨大的西風漂流, 便環繞著地球流動除了大尺度風場以及陸地的位置分布, 海底的地形也是控制海流流動的因素之一全球表面洋流示意圖 10

11 當赤道流向西行進遇到陸地的阻擋時, 它們即分別往北及往南朝中高緯度地區流動例如, 北太平洋西側的黑潮, 以及北大西洋西側的墨西哥灣流臺灣夏天時東西海岸受黑朝影響水溫都很高 ; 冬天時高屏沿海仍受黑朝影響, 氣溫仍高此與大西洋墨西哥灣流常造成美國東岸地區氣溫偏高相似地球從誕生之後, 即進行從不間斷的物理和化學變化地球是宇宙中相當獨特的一分子, 它在漫長的四十六億年歷史中, 每件事物都處在變動之中, 生物和非生物以動態的方式結合在一起, 織就了巨大而錯綜複雜的演化網它從一團熾熱的火球, 演變成一個具有美麗外表適合多樣生物以及人類居住的星球, 到目前為止, 我們還找不到另一個各方面條件和地球相類似的行星地球能夠演化成如此舒適的環境, 讓無以數計的鳥獸蟲魚奇花異果生生不息, 這全歸功於熱能地球距離太陽不太遠也不太近, 太陽的氫已經燃燒了幾十億年, 提供源源不絕的太陽能, 照拂大地 ; 另一方面, 地球內部含大量的放射性元素, 有些半衰期很長, 也提供了數十億年來的地熱能地球形成之初, 地熱能靠著頻繁的火山爆發釋出, 熾熱且不易揮發的物質冷卻後形成地殼, 揮發性的成分則組成原始的大氣層, 水蒸氣凝結成水後降落地表, 形成廣大的海洋, 海洋孕育生命, 靠著太陽的能量, 單細胞生物慢慢演化成多樣的多細胞生命型態有了這兩種能源, 地球外部的活動力就顯得相當旺盛, 而留在地函中的地熱能也是驅動板塊移動的最重要原動力, 板塊由生成, 歷經漂移, 終至隱沒, 週而復始板塊在漂移的階段, 無時無刻受到水風陽光等自然力的風化洗禮, 進行雕刻大地的偉大工程只要地球內部的放射性元素存在, 只要太陽依舊進行核變反應, 地球演化將持續不斷, 然而演化所引起的火山地震暴風豪雨等現象也會隨時發生 11

現在人類獲取地球內部訊息的方法, 是從可能影響我們身家性命安全的地震, 用數學模型把地震資料轉換成地震波速度, 進而獲得地底物質密度與深度的關係地下世界知多少 km/s g/cm 3 P Gpa km S P S 3,000 3,000 ak K 透視地底 Percy Bridgma

透視地球深處的窗戶? extreme condition extreme environment 94.5 1 270 21 3.9 12.3 6,400 300 4,000 1864 Jules Gabriel Verne 1959 2008 1990 Paul Preuss 2003 24 2013 2 482 現在人類獲取地球內部訊息的方法, 是從可能影響我們身家性命安全的地震, 用數學模型把地震資料轉換成地震波速度,