这是一部供广大公众阅读的彩图版科学技术百科全书，它试图以当代科学的眼光，描绘一幅关于自然世界和人造器物世界的长卷画面，让广大读者一览现代科学技术知识的总体概貌。本书为地球篇，从地球系统入手，深入浅出，描述了当代科学对地球的已有认识和相关技术成果，展示了人类科学技术发明的主要产物与历程。

前言

凡例

地球

地球演化

地球运动

地球系统

1．固体地球

地球内部结构

地壳

地磁场

大陆漂移

海底扩张

板块构造

地幔对流

褶皱和断层

火山 

地震

矿物

火成岩

沉积岩

变质岩

黄土

化石

地层

2．海洋系统

海洋

海洋演化

海底地形

大陆架

海岸

岛屿 

海浪

潮汐 

海流

3．大气系统

大气层

热量平衡

大气环流

天气系统

季风

台风

风

云和雾

降水

雷电

大气光象

4．地表自然界

陆地

高原

山地

盆地

平原

河流

峡谷

瀑布

三角洲

喀斯特

湖泊 

湿地

沙漠

冻土

冰川

极地

气候

土壤

地理地带

5．全球变化

全球环境变化

冰期与间冰期

大气气溶胶

水循环

碳循环、氮循环、磷循环

全球变暖

厄尔尼诺

臭氧层

6．自然资源

地球资源

海洋资源

矿产资源

煤

石油 

天然气

地热能、太阳能、风能

水资源

地下水

土地资源

7．污染、灾害与人地关系

大气污染

陆地水体污染

海洋污染

有害赤潮

城市热岛

固体废弃物

干旱-

荒漠化

沙尘暴

盐渍化

洪涝

崩塌

滑坡

泥石流

自然界平衡

环境自净

自然保护

水土保持

生态恢复与建设

8．现代地学研究手段

地图

遥感

地理信息系统

全球定位系统

古环境变化信息

数字地震台网

地球深部探测

大陆科学钻探

大洋科学考察

气象观测

数字地球

附录

地球基本数据和地理集锦

地质年表

地震烈度表

风力等级表

索引

地球是太阳系中一颗中等大小的行星，也是太阳系中唯一适宜人类生存和发展的星球。对于生活在地球上的人来说，地球是很大的，但从人类已知的整个宇宙来看，太阳系不过是银河系中一位极普通的成员，地球只是太阳系中一颗普通的行星。地球的大小、运动及与太阳的相对位置都恰到好处，使到达地球的太阳能量足以维持地球上的生命，但又不致太多而使水蒸发掉，这都是地球上生命存在的基础。地球还给人类提供了空间、环境、资源等一切赖以生存与发展的条件。

行星地球 

太阳系中已知的行星按离太阳由近及远的顺序依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星，地球排第三位。地球距太阳的平均距离为1．5亿公里，其体积和质量远比太阳小。

地球环绕太阳公转，并沿地轴自西向东自转。地球自转一周的时间是一天，环绕太阳公转一周的时间是一年。地轴相对于地球绕太阳转动的平面是倾斜的，在一年之中，太阳直射点会在南北回归线之间来回移动，使得地表受热程度不同，因此形成了地球的季节更替和不同气候带。生活在地球上的人感觉不到自己在随地球运动，却能清楚地看到太阳和月亮每天在东升西落，星星好像在天球上绕地球缓慢转动。约公元前350年，古希腊的亚里士多德提出了地球中心说。公元2世纪，古希腊的托勒玫发展了地球中心说，认为地球是宇宙的中心，地球外面环绕九层天。中国古代张衡的浑天说，在宇宙构造方面也是把地球视为宇宙的中心。到16世纪初，波兰的哥白尼提出了太阳中心说。在哥白尼的宇宙体系中，太阳处于宇宙的中心，地球和其他的行星都绕着太阳旋转。尽管只是把地球和太阳在宇宙构造中的位置对调了一下，但却是天文学史及整个自然科学史上具有划时代意义的革命。16世纪末，意大利的布鲁诺在宣扬太阳中心说的同时又将其发展到无限宇宙学说。

形状与大小

地球的总质量为5．974×10（24次方）千克。巨大的质量使地球具有强大的引力，所有质点都尽可能地靠近地心，使地球成为球形。在古代，关于天空和大地的形状，有过许多种说法，但都认为天圆地方。中国早在周朝就有一种“天圆如张盖，地方如棋盘”的盖天说。公元前6世纪，古希腊的毕达哥拉斯认为，在一切平面图形中圆是最完美的，因而断言大地是球形的。但真正对大地是球形进行论证的是亚里士多德，在他所著的《论天》中指出，船在离岸后总是先看不见船身，之后桅杆才逐渐消失，由此可说明海面不是平的，而是弯曲的。然而由于缺少证据，再加上当时的人们根本不知道地球引力的存在，认为如果大地是圆的，站在大地另一边的人就会掉到空中去，所以相信的人并不多。到了15世纪末与16世纪初，以意大利的哥伦布发现美洲大陆、葡萄牙的麦哲伦环球航行为代表的一系列地理大发现，使得人们真正认识到大地是球形的。实际上，地球形状并不呈正球体而是呈椭球体，地球自转产生的指向赤道的惯性离心力分力使赤道半径比极半径略长，所以固体地球赤道略鼓，赤道半径为6378．14公里，而极半径为6356．76公里，总体积约为10832亿公里。

外部结构

地球表面有一大气层，它由78％的氮、21％的氧以及微量的氩、二氧化碳和水汽等组成。大气层为地球生命的繁衍和人类的发展提供了理想的环境，它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与生存。大气中的热能主要来源于太阳，热能交换使得大气的温度有升有降，引起大气的运动变化。大气运动和气压系统自可变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，引起复杂的天气和气候变化。

大气层之下即为地球表面，其表面积为5．1亿公里，其中70．8％是海洋，29．2％为陆地。陆地主要分布在北半球。海洋包括太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋4个大洋及附属海域，海底有大陆架、大陆坡、洋盆、海岭、海沟等地貌类型。陆地分为欧亚大陆、非洲大陆、南美大陆、北美大陆、澳大利亚大陆和南极大陆6个大陆及众多的岛屿，其上有山地、高原、丘陵、平原，以及河流、湖泊等地貌类型。地球是太阳系中唯一一颗表面存在液态水的行星，这是地球生命存在的重要条件，而且海洋的热容量也是保持地球气温相对稳定的重要条件。地球上的水造成了地表侵蚀和气候的多样化。

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这是一部供受过基础教育的广大公众阅读的彩图版科学技术百科全书，它试图以当代科学的眼光，描绘一幅关于自然世界和人造器物世界的长卷画面，让广大读者一览现代科学技术知识的总体概貌。

众所周知，人类文明发展到今天，科学与技术已高度发达，又高度结合。国家的发展、社会的进步、人民的生活，都有赖于科学技术的发达，以及公众对它的理解与掌握。

历史已经证明，科学技术是一个不断更新、充满活力的知识信息系统，是一个门类众多、纵横交织的文化知识体系，是一个能变成强大现实力量的人类知识宝库。一个国家、一个民族，从这个知识宝库中汲取力量的多寡强弱，取决于其广大成员对这个知识体系了解与把握的深度和广度，以及随这个信息系统作知识更新的速度和程度。

一个人要理解与掌握科学技术，就需要对科学技术知识体系有一定深度和广度的了解，即在对其总体有轮廓了解的基础上，对其本质有基本认识。同时，还需要形成与这个知识体系相匹配的知识结构，以便能够与时俱进地进行知识更新。这样，才会具备运用科学基本观点，理解自然界的各种现象和社会上有关科学技术的各种问题，并做出相应决定的能力，成为一个具有科学素养的人。

由于科学技术知识体系博大精深，且在不停地新陈代谢、拓展延伸，对于其方方面面，任何人，哪怕是天赋极高的人，毕一生的学习能力，也不可能一一地精通。然而，现代社会却又要求每个劳动者具有一定的科学素养，需要每个公民对这个博大精深的知识体系有个概貌的了解。这种概貌的了解，是理解科学(理解它的观点、方法和精神)和进行学习(汲取更多的信息，进行知识更新)的基础。由这个概貌的了解起头，才会有正确的理解和更多的了解。如果没有这种起码的轮廓的把握，就会只见树木，不见森林，在看待问题、处理问题时，难以确立科学的观点、科学的方法和科学的精神。

因此，需要有面向广大公众介绍科学技术知识总体概貌的书籍，而且这种介绍最好是百科全书式的——对知识作概要的综述，又兼有阅读与检索的功能。这就是编委会和出版社编纂这部彩图百科全书的初衷。

早在90年前，中国的一批青年学者就认识到，“科学者非指一化学，一物理或一生物学”，“绍介科学不从整个根本入手，譬如路见奇花，撷其枝叶而遗其根株，欲求此花之发荣滋长、继续不已，不可得也”(任鸿隽语)。为此，他们于1915年创办了《科学》杂志，开始了将科学作为一个完整的知识体系在中国进行系统传播的事业。为了更好地推进这一事业，他们还合作翻译了科学百科概览性质的英文版著作The Outline of Science，共四卷，冠名《科学大纲》，于1923—1924年间由商务印书馆出版发行。这套科学百科概览式著作的出版，在当时学校科学教育还很薄弱的中国，发挥了很好的科学传播和引导作用，许多有志青年从中了解科学的基础与概貌，补上了人生的重要一课。

1985年《科学》复刊后，杂志的编委会和编辑部在办刊实践中，越来越体会到前辈科学家当年创办《科学》，翻译《科学大纲》，从整个根本入手“绍介科学”的良苦用心，痛感而今要从先进的现代科学文化中汲取精华，要提高全体劳动者的科学文化素养，仍然需要在介绍科学技术的总体概貌上做出认真的努力。于是，便有了．《科学》杂志编辑部策划本书的动议，有了《科学》的出版者——上海科学技术出版社的列选决策，唷了该选题先后被列入“九五”和“十五”的国家重点图书规划，有了上海科学技术出版社和上海科技教育出版社的合作出版，有了《科学》的编委、作者，以及两家出版社的许多作者的积极参与。经过了各个方面近十年的共同努力，最后才有了这部彩图百科全书的问世。

为便于广大读者阅读和理解，这部百科全书的编排，打破了传统的学科体系。全书共分五卷：第一卷，宇宙；第二卷，地球；第三卷，生命；第四卷，人与智能；第五卷，器与技术。前四卷，分别描述当代科学对物质世界、地球系统、生命系统，以及人体系统的已有认识和相关的技术成果。最后一卷，则着重展示人类科学技术发明的主要产物与历程。

为了从实际对象人手，展开深入浅出的描述，各卷条目的选取均以人类探知的客观对象(自然对象或人造对象)为标准，而不从纯理论的抽象概念的角度来选取条目。每个条目的内容都以释文和示图两种方式展开，力求两者彼此呼应，图文并茂。对条目的主题，力求进行跨学科、综合性和探索性的描述；对重要的理论概念，也注意进行必要的介绍和解释。

作出这些设计和努力，是希望这部百科全书能为读者勾画出科学技术现代疆界的基本轮廓。然而，要把这个轮廓勾画得基本完备，，而且还要让广大读者容易理解，却不是一件容易的事。例如，要按编纂这部百科全书的初哀，确定好全部条目内容的知识点，就需要弄清楚，科学素养的知识构成是什么?特别是，当代中国公民科学素养的知识构成是什么?而这需要有专门的研究。再如，要用彩色示图来说明每条的主题，既需要吃透科学内容，又需要有好的艺术构思，而这两者却是参加编纂的学者和编辑难以兼有的。所以，这次完成的编纂工作无疑会存在不少缺陷，需要广大读者和社会各方在阅读后，提出宝贵的批评意见和改进建议。

以提高公众的现代科学素养为目标，“从整个根本入手”来传播科学技术知识体系，是一件长期的艰巨的工作。编纂者诚恳地希望，这部百科全书第一版的问世能为这项工作添砖加瓦，也希望在汲取了反馈的意见和建议后，能有机会进一步提高编纂水平，更好地为广大读者服务!

彩图科技百科全书编辑部

2005年6月