奇石地質(zhì)講壇

地球只是太陽系中一顆普通而特殊的行星，具有典型圈層構造（外部圈層、內(nèi)部圈層），其中地球最外部圈層是大氣圈，而地殼則是固體地球最外部的層圈。礦產(chǎn)是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源，它賦存于地殼之中。地質(zhì)作用是塑造地殼面貌的自然作用。地殼中各種礦產(chǎn)資源的形成都與地球表面以及地球內(nèi)部的地質(zhì)作用有關。地質(zhì)作用的能量既有來自地球內(nèi)部的能量（內(nèi)動力地質(zhì)作用），也有來自地球外部的太陽能及宇宙能（外動力地質(zhì)作用）。

第一講 地球在宇宙中的位置

德國哲學家黑格爾（圖1）曾經(jīng)說：一個民族只是關心腳下的事情，那是沒有未來的；一個民族有一些關注天空的人，他們才有希望。

圖1 黑格爾(Hegel)“人非其所是，是其所非”的人生觀

宇宙是由空間、時間、物質(zhì)和能量，所構成的統(tǒng)一體。地球處于廣袤無垠的宇宙之中，是太陽系的一個行星，而太陽又是銀河系中的一顆普通恒星，宇宙則是由許許多多像銀河系甚至更龐大的星系團所組成。因此，要正確認識地球應首先了解宇宙中的天體。宇宙間物質(zhì)的存在形式包括自然天體（恒星、行星、衛(wèi)星、星云、流星、彗星、星際物質(zhì)（氣體和塵埃））和人造天體（太空中運行的人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等）。

宇宙中的天體

宇宙是指我們周圍的物質(zhì)世界?！段淖印ぷ匀弧分袑懙溃骸巴艁斫裰^之宙，四方上下謂之宇?！薄妒印诽岢觯骸吧舷滤姆皆挥?，往古來今曰宙?！坝睢笔菬o限空間的概念，“宙”是無限時間的概念，所以，“宇宙”是萬物的總稱，一切空間和時間的綜合（統(tǒng)一體）。一般理解的宇宙是指所存在的一個時空連續(xù)系統(tǒng)，包括其間的所有物質(zhì)、能量和事件。

隨著科學技術的發(fā)展，人類對宇宙的認識范圍不斷擴大，目前我們所觀測到的宇宙范圍稱為總星系（圖2），半徑約100億光年，年齡為150億年量級。總星系內(nèi)的星體并不是均勻分布的，一群一群的恒星組成旋渦狀、橢圓狀、透鏡狀以及其他不規(guī)則形狀，稱為星系。關于總星系的形成有兩種觀點，一是，200億年以前在一次大爆炸中形成的。這種大爆炸宇宙學解釋了不少觀測事實（元素的豐度、微波背景輻射、紅移等）；二是，由更大的系統(tǒng)坍縮后形成的，但并不能解釋微波背景輻射。

總星系中約有十億個星系，星系大小不一，小的由幾萬個恒星組成，大的則由上千億個恒星組成。星系與星系之間平均距離約為1.6億光年。

太陽所在的星系叫銀河系，銀河系以外的星系叫河外星系。

圖2 總星系與其他星系從屬關系示意圖

銀河系

銀河系呈扁球體，具有巨大的盤面結構，中央是較大質(zhì)量的黑洞。由明亮密集的核心、兩條主要的旋臂和兩條未形成的旋臂組成。中央?yún)^(qū)域多數(shù)為老年恒星（以白矮星為主），外圍區(qū)域多數(shù)為新生和年輕的恒星。太陽位于銀河一個支臂獵戶臂上，至銀河中心的距離大約是2.6萬光年。

從地球看銀河系呈環(huán)繞天空的銀白色的環(huán)帶，包括1000~4000億顆恒星和大量的星團、星云以及各種類型的星際氣體和星際塵埃，通過緩慢的吞噬周邊的矮星系使自身不斷壯大。2015年3月，科學家發(fā)現(xiàn)銀河系體積比之前認為的要大50%；2019年3月，科學家估算出銀河系質(zhì)量約為1.5萬億太陽質(zhì)量。

天體相互吸引、相互繞轉形成天體系統(tǒng)。天體系統(tǒng)的包容關系、層次感非常清楚、明了（圖3）。

圖3 天體系統(tǒng)層次關系

太陽系

太陽系是銀河系中由中心天體太陽及受其引力控制并環(huán)繞它運行的八顆行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）（圖4）（早年的九大行星中冥王星已于2006年8月24日，經(jīng)布拉格會議討論開除，正式降格為矮行星。）和衛(wèi)星（大于165顆，如月球）、小行星、彗星、流星體和行星際塵埃物質(zhì)所組成的天體系統(tǒng)（恒星系統(tǒng)）。廣義上，太陽系的領域包括太陽、4顆像地球的內(nèi)地行星、由許多小巖石組成的小行星帶、4顆充滿氣體的巨大類木行星、充滿冰凍小巖石、被稱為柯伊伯帶的第二個小天體區(qū)。在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面、太陽圈和依然屬于假設的奧爾特云。

圖4 八大行星