第三节 地球
由于我们居住的地球是一颗行星，即使它没有独特的地方，我们也应该讨论一下它在天体中的位置。与宇宙相比或者太阳系相比，甚至是太阳系中的大行星相比，地球都是毫不起眼的一员，但在它的系统中是最大的成员。地球是人类的家园，这一点不可否认，更没有什么好说的。
首先，我们用一个广泛的定义描述地球：它是一个物质球体，直径大约是1万多千米，各个部分的引力将其连接成一个整体。我们知道，地球并不是一个圆球，地球赤道部分有一些鼓。由于地球表面不是平的，所以地球的大小和形状很难确定。随着人造卫星技术的进步，这个难题已经被解决了。
我们用两组数据表示地球形状及其大小：极直径是12713.6千米，赤道直径是12756.3千米。
由此可知，地球极直径要比地球赤道直径小42.7千米。
地球的内部
我们的直接观察针对的是地球表面，很难发现地球的内部结构。人类在地球表面挖掘的最深处与地球大小相比，犹如苹果皮和整个苹果的比较。
首先，我们讨论一下质量、压力、重力等概念。我们面前是一块泥土，它的大小是1立方米，这是地球表面的组成部分。这块泥土底部需要承受的质量大约是2.5吨，下面1立方米泥土的质量与它相同，所以这块泥土底部承受的质量大约是两个2.5吨。随着不断的加深，压力越来越大。对于地球内部来说，每1平方米都要承受从表面到底部的1平方米的柱形的全部压力。在地球表面下几厘米的地方，这种压力就要以吨作为计量单位，1千米深处的压力大约是2500吨，100千米深处的压力大约是25万吨，一直到地球中心。由于承受着巨大的压力，所以地球中部的物质处于高度压缩状态，物质的密度非常大。地球的平均密度大约是水的密度的5.52倍，而地球表面的密度仅仅是水的密度的两三倍而已。
对于地球表面之下的矿坑来说，随着深度的增加，温度也在不断升高。由于受到地域和纬度的限制，增高的比率有所不同，平均增加率是深度增加30米、温度上升1摄氏度。
根据这种增加情况，地球中心将会是什么样的呢？关于这个问题，我们不能以表面情形进行推测。很久之前，地球外部已经冷却了，所以在下降时温度不会上升太多。从地球诞生之后，所有的热量都被保存起来的事实说明，地球中心的温度一定非常高，而近表面的温度增加率适用于几千米的深处，甚至是地球内部的温度变化。
根据增加率推测，地球20多千米深的地方是炙热物质，而200多千米深度的热度能够将组成地壳的物质熔化掉。早期的地质学家推测，地球是一个熔化的巨大物质，就像熔化之后的铁块，最外面是一层若干千米的冷壳，我们就生活在这个厚厚的壳上。火山的存在和地震的爆发都证明了上述推测的真实性。
不过，19世纪20年代，天文学家和物理学家收集到的某些证据显示地球从内到外都是由固体物质构成的，甚至比同体积的钢铁还要硬。开尔文爵士（Lord Kelvin）首先提出了这个学说。他认为，假如地球外壳内是液体的话，月球的作用将不是引发海洋潮汐，而是将地球拉向月球的方向，但外壳和内部液体的相对位置不会产生变化。
地球表面的纬度变迁也是一个奇特现象，我们在下文中会说到这一点。无论是内部柔软的球体还是硬度比钢铁小的球体，都无法像地球一样旋转。
这样一来，我们如何解释固体物质和难以想象的高温呢？我们或许可以这样理解：由于受到巨大的压力，地球内部的物质是固体形态。实验表明：强大压力能够提高物质熔点，压力越大熔点也越高。当一块岩石达到熔点之后，如果对它施以重压，它便会还原为固体形态。因此，只要温度和压力同时增加，地球中心的物质就可以是固体的。
当然，我们可以用一些实际办法取得证据，在地球表面放置一个震源（如炸弹），通过接收地下回波确定地球内部的组成。根据地震技术获得的资料可知，地球内核和地壳是固体物质，而中间外核和地幔层是液体物质。地核的主要组成部分是铁，剩余的是一些比较轻的物质。地核中心的温度大约是7200摄氏度，这比太阳表面的温度还要高；地幔层的上部是由硅、镁、氧、铁、钙、铝等物质构成的；地幔层的下部是由橄榄石、辉石、钙、铝等物质构成的；地壳主要是由石英、类长石的硅酸盐构成的。
地球的重力和密度
地球的密度也是一个有趣的问题，也可以称为比重。我们知道，同体积的铅比铁重，而同体积的铁比木头重。我们是否能够确定地球内部1立方米的重量呢？假如能够解决这个问题，我们就能算出地球的全部质量了。这个问题的解决方法与物质的引力有关。
当小孩会走路时，他们就很清楚万有引力的作用了，但最聪明的哲学家也无法弄清楚万有引力是如何来的。根据牛顿的万有引力学说，并不是地球中心将表面的物体吸引向自己，而是构成地球的所有物质共同努力的结果。牛顿将万有引力学说引申，认为宇宙间的所有物质都会吸引其他物质，而引力大小根据两者之间距离的增加按照平方规律依次减小。也就是说，如果距离增大1倍，两者之间的引力减小为1/4；增大3倍，减小为1/9；增大4倍，减小为1/16……
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