地球的认识 by 沈志堅

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本害提要在這本小冊子中，作者先簡單地介紹了人吓逐防認盪地球的關史，然後詳細而通俗嵐緡述了地球的運動規律、它和太陽、月亮、其他星球的關緜 ,大氣脣的變化，地球表層•的結隅，地球的物理性質> 地球內部的^^况 > 以及岩石圏、大氣圏、水圈、生物圏等相互作用的關係，最後叙述了地球的起源和二十億年來的地質歷史。它使我們對地球能有一個正確、全面、槪括的認識。

目引

次

言…，.........................

地球住空間中…:....... ....................... ;••…,"…6 在地球表面................................... ::............... 12 在地球內部....... ...... :….........

地球的歷史........ ....... 40 結語…….................. :........................ 55

引

言

我們生活在地球上，我們的一切活動都在他球表而k進

行。因此，地球的形狀、大小、在空間的位置，地球內部的俸造，地球的大氣層，地球表而的地理险廓等等，是畏時抑

以來人頰努力探索的目標。在古代，人們尼地球當作二個平而，把天空當作一個置在地面上的辈子，其上嵌烈着日、月、星辰。漢朝房亠本叫「淮南子」的書說：「天道曰四，地道曰方」，就姦央了這個宇宙瞒。外國同様地也有許多傳股，例如古印度人認爲大

他是一個隆起的四盾，由三頭大象扛荏，三頭大象則立在選遊於無邊無際的海洋中的烏祖的背上。然而早在二千四百多年前，古希臘學者维遼哥拉斯.就提

出了「地是球形」的說法。過了1百七十年後，這說法爲另

一•個希臘招者亞里士多德證明了：亜里士多德在觌測月食

—I 一

時，看到掩住月而的地球的影子是叨弧形的；而人向北方有，北極星愈來愈高，這些現象都只有用「地是球形」才

能解粹。在我國，後漢的王蕃也說過：「天地之牘狀如鳥卵」，時在公元二二。年，離現在約一千七百多年。

第一個用科學方法測定地球大小的是生活住二千二百年

前的古埃及學者厄拉托斯芬。厄拉托斯芬在夏至（六月廿二

日）那天，發現在悉尼城（現在的埃及阿斯旺）陽光可以照到及深的井底；但是同時在悉尼城北七百九十公里的亞歷山大城，太陽光却偏南七度十二分。這樣計算一下：相距七百

九十公里的兩地，孤長是七度十二分；那末整個地球圖周

（三百六十度）長度就是三萬九千五百公里了。這數値跟現在所測得的地球圓周長只差五百公里左右，可以說是非常精確的了。我國唐代的南宮說於公元七二五年還實地则最過子

午綫的長度，這類工作阿刺何天文學家於公元八二七年也在美索不逹米亜平原上進行.過。然而，儘管地球已被•路爲是一個回球，甚至巳近似地知

道它的大小，但是，地球却-直被肥爲是呆在宇宙常中不動，日、月、星辰繞着它旋轉。公元前三世紀，希臘學者亜

.里斯塔克就照爲地球貝是繞太陽翅行的一顆行星而已，可是這個天才的瞭測畢疙是缺乏觀測根披的。所以四百年後，另

一個希臘學者托勤玫便推翻了這說法，而麼展了「地球中心說」，這學說統治了差不多一千五百年。

在中世紀，歐洲有過長長:幾百年的所謂「黒暗時代」。這時候，敎會在政治生活以至文化學術生活中都佔居統治地

位，阻礙了科學的發展。基督敎的作家們又正新畫了一幅圖麥；地是方形的，四周圍着髙腊，在方形的地面的北方聳立着一座大山9太陽就繞若山皇4。這時候，只有中亞細亜、阿刺伯和中网，科學仍然在向前發展。在十一址紀初9中亞細

亞的天文學家比魯尼就提出了「地動說」，認偽地球是一顆繞太陽運行的屋球；十五世紀初葉，我國明代的大航海家鄭

和曾焼航至印度、非洲東岸、紅海一帶，逐淅探明了地球表

面的地理結構。資本主義在欧洲發展起來了，它需要新的原料來源和銷碍市揚O於是開始了多次的遠程航海，對地球表面：扣祀識，

也逐漸明確了，首先是十五世紀中葉，饿國人尼基H訪問了印度；然後是一四八六年菊萄牙人狄亞士沿汚非洲西岸直達

非洲最南端的好望角；一四九二年，哥倫布的船要横渡過大西洋到達美洲；一四九七年，華斯哥。達,伽馬，繞過了非洲而到達印度。航後 , 十六世紀初葉，麥哲偷和他的同伴們完

—3 —

成了全世界的環行。近次航行最終地燈破了 1切「天皿地方」

的胡說，而徹底地證實了地球是一個大回球。

圖二

歐州資本主義興起時代的地理發现。

地理發現還在器績若。十六至十八世紀期間，在南北美• 洲，在亞洲，在澳洲和太平洋、大西洋的島嶼上，都冇許多

新的地理發現。於是，原來還是模湖J片的地球表面的地理

輪廓，愈來愈淸晰了。和地理發現的同時，一五四三年，偉大的波蘭學者尼古拉•哥白尼的著作「天體運行」出版。這本書列取了許多觀測朴實和理論，確定了地球只是繞太陽運行的行星之一。這

本著作根本地結束了托勒玫隼說一千五百年間的統治。此後，意大利物理學家伽利蓉用敦遠鏡觀測行星，爲「太陽中

心說」找到許多證擦；徳國天文學家克普勒還確定了行星運 !

動的法則5最後，英國學者牛頓以萬有引力定律解禅了這些；法則。

一 4 一

此後，地球科學獲得極大的發展。十七世紀中葉，英陝

學者牛頓和恵更斯證明了：地球並不是J個正回球蹈，而是

一個聯球股，在兩極稍稍扁平，這是因僞址球自般的縁故。

遺說法後來被證實了。到十八世紀，地球的形狀，地球的猫力場的性質都比以前淸楚了。一七三六年應用了牛頓所提出的方法，第一次若手測定地球的重员，他的方法是先測定一

座山的比如:，再拿來跟地球比較，而測知地球比同聘禎的水重四。七倍。這方法當然不够精確，但是巳開始了對於地球

的物理性質和地球內部構造的硏究。

我們還要特別提到天才的俄園學者羅蒙諾索夫，他在地球科學的一切部門中都有卓越的見解。羅蒙諾索夫科學地解料:了地毂的斷裂，火山活動，破床生成的地質原因，髙山、

大陸和海洋的起源等等。這位偉大的學者關述了地球的演化；「應當牢記，在地球上所見的有生命膛和整個世界並不

是一開始就創造成現在這個樣子的9而是仰經發生過巨大的變化……世界上密生這種變化巳經不止一次，而是在各個時

間內發生無數次，到現在也未必就停」E 了 O J這樣的思想在十九世紀英國學未萊伊爾的地質學的進化觀裹得到了進一步

的發展，從而產生了科學的地質學。羅蒙諾索夫在氣象學上也有許多成就9他創造了雷雨理論，指出了大氣中有垂直的上升和下降的氣流存在，從而英

定了科學的氣象學的基礎。在地震學方面羅蒙諾索夫也有不

少買獻。

垃近兩百年商，天文學、地質學和地球物理學都有重大

的成就。基本完成了地球表面的硏究，探明了地而大陸和海

洋的分佈；也逐步闡明了地球內部的構造和地殻邃動的規 ,律 > 氣象學的硏究範通巳儼展到高空；地震學、地磁學、地黙學都有很大的發展O這樣，我側所居住着的地球，正在人

類而前逐潮展露出它的面貌。現在，讓我們對我們的家一V地球，作一個全而的瀏覧吧。

地球在空間中宇宙是遼潤無邊的。在無邊的宇宙中逢動着五彩繽紛、

千奇百怪的星辰。恒星們有的直徑大到三十億公里，有的直

每却只有幾千公里；有的表面溫度高到三萬度，有的表面温度接近絕對零度（攝氏零下二百七十三度）；有的密度大到

一個指頭那麼大的物質就有幾十噸重，有的密度小得只有地球上空氣密度的十二萬分之一……。宇宙中的恒星數目是無

限的。現在巳經知道了一億個恒星系，其中每個恒星系包括 -千多億顆恒星。

假定我們正在以極髙的速度在宇宙中飛行，我們就會君到成千成萬顆星星迎面奔來，在我們身旁散開，退到後面去。有時我們也會讹到一些暗黑.的、寒冷的氣魁，有時又會

遇到-•些微廛0在宇宙的某一段，我們君到了一個直徑八十

—6 —

億億公里的、形狀像I個焼餅的、正在高速地自轉若的恒星系，其中約有一千二百多億顆恒星，這就是我們的銀河系。

當我們逐漸向它的中心走近時，在離中心不遠的地方，我們

遇見1顆極普通極普通的恒星：它的直徑大約只有J百四十

萬公里，表而温度只有六千度，發出黄色的光— —這就是我們的太陽。現在，你再仔細睑燃我們這顆恒星— — 太陽。它不是孤

零零地在空間的，冇許多暗黑的、細小的球體繞着它轉，其

中每顆都有自己的軌道，有的離得近一點，就轉得比較快，有的離得遠一點，就轉得比較慢。其中有九顆比較大的，還有許許多多數也數不淸的大小不同的石塊，這些都是行星。

圖三太陽和太陽系的大行星們。九顆大行星中第三顆就是我們的地球。大行星中有些起有更

小的暗黑的球S3繞着宅們轉，這些小球體就是徳星；我們的

=7 一

地球也有…顆衛星，就是月亮。 '在無邊無際的宇宙裏而，我俨太陽不過是沥不足道饱

-順普通恒星而巳。而我啊人類生活在共上的地球，却更加渺小i* O我們的地球在宇宙芸芸衆星中，眞比太下洋中--滴

海水還不如呢。然而地球也有可以引爲舊傲的，就姑在它上

而發展了有髙等智慈的人類，人類智慧的力量正愈來愈洞察 .遙遠的宇击的深處。

地球的直徑，現在所測得的最轴確的數字是—萬二千七

百四十二公里，是太陽直徑的一百。九分之一。地球繞若太

陽運行，耍三六五又四分之一天完成一圈，就是一年。地球経太陽運行的軌道是臓mi的，因此隘太陽就有時近（每年二月初），有時遠（毎年七月初）。地球在軌道上逾動，離太

陽近的時候走得較快，離太陽遠的時候走得較慢，平均速度是毎秒二九・七六公里。

除了公轉外，地球還繞軸占翱，毎二十三時五十六分四

秒Fl轉一周。地球的自郵軸的兩端，就是兩極；在兩極當中的一個大回就是赤道。由於地球的自轉，地球使不是一個正回球狀，而是椭回球狀，我們叫它做椭球體。在赤道上地球

的直徑胶大，又受地球自轉的影响，因而重力敝小。物曜從

兩極移向赤道的時候，它的重:a便減少了…百八十九分之

—-O 地球的白轉柚和地球的公轉軌道面相交六十六度三十三

8, ~-

分。而H在地球公轉的時候9它的自韓軸的方向在空間中幾乎是固定不變的。因此，一年中有些時候，南牛球正對若太

陽；另外毛些時候是北半球正對看太陽。以北半球來說（中國正位於北半球上），當北半球正對者太陽的時候，天氣較熱，

白宠較長，就是夏季；南半球正對若太陽的的候，北半球天

瓶便較冷，门在敕短，就是冬季。因此，由於地球自轉軸和地球公醐軌道而的交角，就產生了一年四季的慢化。

圖四

地球的公和四季產生的原因。

然而地球1-1轉軸和公轉軌道面的交角也不是完全固定不

變的。天文耶家巳經算出來，因爲別的行星對地球冇一股引力，使彳导這角度每一百年便増加四六•八秒。當然這數値很

小，耍過數千年才有顯著的彩响。還有，地球的自曆軸所指的方向，也不是完荃固定不動的，它在空間正慢慢彼着一個回形，周期是二萬六千年。所以，現在地球的自轉軸正指

向北極屋附近（跌北極星J度多），1萬多年以後就要指若

棉女星附近了。地軸這種擺動稱爲進動。地軸還有一種更小

的攏動，稱爲章動，是太陽和月亮吸引的結果，周期是J 八-六年。此外，地球的自轉軸在地球表面上的位置也在後

化，因此地球上的北極和南極，嚴格說來也不是固定不铤的，宅大槪在一個每遗大桐二十米的正方形內畫若皿形，周

期約十四個月，原因還不淸楚。此外，地球和整個太陽系一起，以毎秒二十公里的速度

向織女星附近一點奔去。總之，地球的運動是非常複炀的。這原因是：地球不是

孤立在空間的，在它周圍有各種各樣天體，其中最主要的、

影晌最大的當恣是太陽和月亮 — —月亮是地球的術星，以二十七天半爲周期繞地球轉。月亮的體積雖然只有地球的四十

九分之一，質覺只冇地球的八十-;分之一，但月亮離地球很近，只有三十八萬四千四百公里，因此，月亮對地球的影响

~也相當大。硏究地球在空間的各種各様運動的綜合是一個複

雜的數學問題。太陽和月亮對地球表面的全部物理變化也顯示了重大的

影响。大家都知道，太陽能是地球上一切光和熱的主要源泉，地球上一切生命的源泉O太陽每秒鐘要輻射出巨大的能聚，

其數値約相當於燃燒一億三千萬億噸煤所產生的熱鱼。但

是，,太陽的輻射能，大部分射向無過無際的空間，只有二十 •億分之一落到地球上。儘管如此，這能虽已經達毎秒鐘一億

-10 -

七千萬億億爾格（註一）/功率相當於一百七十萬億爵，或燃燒六百五十萬噸煤所產生的熱母。由於地球表面包着厚呷的大氣層，直接把一部分太陽能反射出去，爲空氣和地面所

吸收的太陽能只有其中的百分之五十五，卽何秒鐘兀千三百五十萬億億爾格— —這數字也是非常絶人的，如果我們能够

全部加以利用，就能推動一萬•匕千億輛中型無軌電車；或者每秒鐘織出二千六百億米棉布。太陽能輻射到地球上，由於能堡在地球面上分佈不平均，又由於陸地與海洋吸收的能虽:有所差別，就產生空氣的

流動，就是風。太陽能把海水蒸發到地球大氣中，再凝結，以雨、雪的形式降落，冲刷着地面。風和雨、雪的侵蝕逐漸改變着地球的而貌，並且在地球的地質歷史中起寿］氏要的作用。太陽能爲地面的植物吸收，和空氣中的碳酸氣、植物

根部輸送上來的水分合成碳水化合物，供給植物以養料，從

而也維繫若人類和動物的生存。太陽的熱能又在千百萬年前

爲柩物所吸收，後來這些植物死了，窿在地下成了媒炭和石油，把從前積蓄衿的太陽熱能供給今天的人類應用一句話，太陽是地球上許多變化的能源，太陽又是地球上許多

形式的能的不可缺少的源泉。沒是太陽，地球就不可能存在。

太陽除了輻射出光熱外，還輻射出大虽的帶電質點，這註一：一爾格就是有一股力 > 推動一克物値，以每秒每秒一厘米的

加速度走過一厘米的距離所作的功。

些帶電質'站對地球大氣的狀態、地而地綫電波的傅遞和地磁

現象產生冇力的彩响。在這/帶電質點輻射蜜多的時候，地而的扳綫電傳播就會受到擾亂，指南針就會亂攏，在北極附

近的天空，火燄般的極光就出現得特別多。.太陽黑了多的時候，這種帶電質點的輻射也增多，共周期爲十-•年。

此外9太陽和月亮的引力在地球的海洋上產生了潮汐。

潮汐也是冲刷地球表面的J種力量。

至於在太陽系以外的遙遠的恒星們（其中離我們形近的 "也冇四十萬億公里），對地球的影响是微乎其微的。在暗

黑的夜裏，地球上所受到的星光的總和只是太陽光的幾百萬分之一；恒屋們送來的熱/，只有用最靈敏的儀器才能感

覺。然而恒星仍對整個太陽系的引力是明顯存在的，就在銀河系中心的強大的引力作用下9太陽繞着銀河系中心公翘

若，公轉周期是〜萬八千五百萬年。弛球也和太陽一起9參與了這個巨大無比的恆星世界的運動。

"•

在地球表面假使我們能够到月亮上去，回過頭來看一下我把所居住

的地球，就會看見一個直徑有四個月亮那腹大的回球，靜靜地懸在天空，在陽光的賤槍下，發田柔和的光娜。這個皿球

的表而是看不淸楚的，只看見它的周囲飆着雲彩；偶而也可以看見大陸宿輪廊，但邊緣膜糊— —這是因爲地球表而籠罩

若一層半透明的濃厚大氣。

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極光，這是太陽輻射在火氣上唇，引起的五彩的火燄般的

光，在北極地方常常项以看到。根據對極光的攝影，科學家們確定，在地球上空一千公里處，還有撮稀薄的大氣存在。

地球的這厨火氣對於人類來說是非涕必要的。它就像一層甲冑，抵擋以太陽輻射中炙人皮膚的紫外射綫和紅外射綫的大部分；抵蠢脊來自宇宙空間的毎年達數千噸的隕星的賤

般（由於火氣層的摩擦，大部分陨星早在空中就化成灰燃，不致撞擊地面）。地球火氣曆還能吸收並保存太陽熱能，所以在白天，太陽直照時我們不感到過分妁熱，晚上又不致願

到過分寒冷，地而溫度比較柔和。地球大氣層中的空氣分子和固體、液龄微粒還能冊陽光屈折、散射，使我們的天空不是黑黝黝的，而帶若優美的、明朗的蔚藍色。還由於地球大

氣層的存在，地而上有了氣候的變化。大氣層雖然非常厚，但是，它的質覺大部分在下層，卽

在地而附近。據計算，從海平面起到五公里高處，包含大氣全部質拈的一半；到十公里高處，就包含大氣全部質最的四

分之三5而到二十公里高處，琵包含大氣全部質里的十分之九了。可見在離地面十公里以上，空氣巳非常稀薄，如果诡够坐汽球升到這樣髙的天空去9就可以看到天空是紫黒色

的，白犬和非常刺目的太陽同時，還可以看到亮晶晶的星辰。火氣層的溫度是愈近地而愈熱。這原因是烘熱火氣的主

要熱源，不是直接來自太陽的幅射，而是從地球表面反射出去的熱能。但是熱的4：氣要比冷的空氣輕，因此，偉近地面一 13 一

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圖五大翔的下部。一 14 一

的空城常常要向上升，而上空較冷的空氣就沉下來，等到媒

熱了，又往上冒。這様的流動稱爲對流。但是大氣的對流現象只在地面附近發生，在赤道地方十六、七公里以上，在温

帶十一公里以上，在兩極則七、八公里以上，對流現象就不存在。那裏稀薄的空氣府温度就不按這個規律變化，也幾乎

沒有空氣的垂直流動，我們把大氣的這-•層稱爲平流層，而

F層稱爲民流層。我們日常看到的颱風下雨現象都是在對流層中發生的。地球的大氣層基本上是由兩種氣體混合紐成：氮（佔百

分之七十八），氧（佔百分之二十一），此外還含有極少量的

氮、氣、覚、氮、每;等。在地面附近，還含有少虽的二氧化碳和水蒸氣。二氧化碳主要是火山噴發、燃燒、生物髓的呼吸作用谨生的，:任植物瞥光合作用時，又把二氧化碳吸去，所

以M氧化碳在空缉中的含玷老保持在百分之O。。三左右。水蒸氣的含虽•則沒有一定。此外大氣層下部還冇許多微塵。地球大氣層的底部，就是地球表面，它和大氣層應於經

常接询、滲透、相互影晌的狀魄。地球表面最顯著的特徵就是右陸地與海洋的分別。我捫已盥知道，地球是一個皿球，這皿球表面不是光潔平滑的，而是粗糙的、凹凸不平的，因此有些隆起的地方，就是陸

地，有些凹下去的地方被水淹沒，就是海洋。整個地球表面植是五億一千萬平方公里，其中陸地佔一

億四千九百萬平方公里，卽地球全部表面積的百分之二九・

~ 15 —

圖六世界的陸地和海洋。二;海洋佔三億六千一百萬平方公里，卽地球全部表面頂的百分之七O。八。

地球表面的陸地基本上冇四大塊：一塊包括亞洲、歐洲、非洲，佔世界陸地面積一半以上，還冇三塊是北実引和

南美洲大陸，南極大陸，澳洲大陸。此外在海洋中還有許多小塊陸地，叫做烏嶼，地球上島嶼總面積不到一千萬平方公里，最大的島嶼是北美洲的格陵蘭。陸地，差不多都是凹凸不

平的。坦蕩的大平原在陸地的面積中只佔不大的比例。地球表面就像一個乾瘙的橘子皮，有許多山脈、丘陵和山谷。地球上的山脈主要分佈子E兩大高地帶：一帶從西到東，越過歐洲和亜洲的南部---- 比利牛斯山脈、阿特拉斯山脈、

阿痢卑斯山脈、亞平寧山脈、巴爾幹山脈、髙加索山脈、柏米爾山脈、喜馬拉雅山脈、印度支那半島和馬來羣島的山

—16 —

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脈，另一帶環標着太平洋一在亜洲則是亞洲東部代許多島：嶼，在美洲則有科的勒拉山脈、安第斯山脈，在南極洲，則’

有南極安第斯山脈。歐亜山哌帶的最高點是喜馬拉雅山脈的珠穆朗皤峰，高度約爲八八八二米;太平洋沿岸的山脈帶最. 高點則是安第斯山脈的阿康加瓜火山2高度約爲七。四O.

米。有時山脈建成1片9形成連綿不断的高原。世界上林大也最高的高原是我國的西臧髙原9平均高度達五千多米，洽.

原上氣候寒冷，空氣稀薄。亜洲還有熱帶的伊朗高原和伽刺伯高原，那裏氣候又乾燥又炎熱，形成廣闊的沙漠帶。，笑古

高原是平坦遼闊的大髙原。徳干高原佔有印度半島的南部。

非洲整個說來是一片大高原，其中東非和南非較高，約二千五百多米。南美洲的玻利維亞高原也很高，有四千多米。北I

美洲在科的勒拉山脈以東，形成大西洋和太平洋交通障碍」

，的，一是違潤的草原高地。在各大陸上，一般都有許多河流，把大陸攫横切刨成一!

幅大大小小的水道網。河流的發源地都是高原地帶，那裏: 匯聚了豐富的水源，因此面積大、髙原多、雨洗賢富的地

方，就右水员登富、河道悠長、流域商'積廣湖的河流。如北E 美洲的密西西比河（七三三O公里），南美洲的亜馬孫河

（五五OO公里），非洲的尼羅河•（六五OO公里）、剛果:

河（四-AOO公里）、尼日爾河（四一六O公里），亞洲的A 葉尼塞河（三八。七公里）、長江（五二OO公里）、黑龍'

—18 一

江（•四三五四公里）、勒拿河（四二六四公里）、鄂畢河（四O

一六公里）、湄公河（四五。。公里），欧洲钓河流則餃短，最長的伏爾加河只有三六八八公里。按長度成，密西西比河是世界上最長的河流；按水说槳富和流域面積說，亞馬孫河占

世界第一位，它的流域西珀逹到七百萬方公史，而」I齊流任熱帶莽林中，河而寛涧。亞洲北部流入北冰洋的河流，囚水源來自積雪，源暖雪融侍9水呆也很豊富，常常引起泛濫。河流流入平地，湖漑了廣大的地面，形成農業•中心的平

原地帶。西伯利亞平原是世界最大的平原，那裏冇着肥沃的黒土；中亞細亞也冇成濶的平原地帶，跟西伯利亞平原連成

f片。世界上較大的平原是说在•起的北美洲中央平原和密西西比低原，位在北美洲東部，-•直伸展到北極區內C南美洲的亜馬孫河低地和巴拉那河低地辿:成一片的縱rt兩北的平原也很遼汨。此外臭洲的南岸，非洲西部沿岸及我國東北、華北、長江流域一糟，也有相當寛濶的平原。這些平原地帶

人口密集?交洒比較方輿，形成备國的篋濟中心。

•陸地和海洋相交界龙是陸地的海岸綫Q冇的海岸綫比較 '平直，右的則很血折，形成許多半島和海港；有時候形成很

大很大的海房 > 就是內海9如地中海（歐洲）、加勒比海（北美洲）、鄂従茨克海（亞洲）和我國的渤海等o 我們再來誤謀海洋。全地球有四個大洋:太平洋、大西

洋、北冰洋、印度洋。四個大洋首尼'相連，把大陸包圍看o

洋與洋間的分界綫不是非常明確的。各個洋，甚至一個洋的一 19 一

各部分，其海水温度、密度、含鹽度等物理性質以至其所含的化學成分，都不完全相同。海底也不是平坦的，也有凹凸起伏，只是由於海水的冲

刷，可能比較平坦些。關於海洋底部的情况，我們知道得很

少，在很深的海底，現在利用聲波的反射，知道了海洋的深度一般比陸地的高度大。陸地的平均髙度約在一千米以下，

而海洋的平均深度則爲三千到五千米，世界海洋最深囈是菲律實羣島東面的馬利安海溝，深度是一萬零八百六十三米，

要把珠穆朗瑪峯放在那裏，果頂還在水面I、•一千九百八十一米深處呢。海洋的深溝一•般都在離大陸不遠的地方，主耍是■ 大陸成島岬的岩岸邊上。世界上的深海溝差不多都在太平洋西部、亜洲南部島嶼的附近，這兒曾是地球表而變動最劇烈的地方。此外在許多大陸的邊緣上，常常是深度約二百米的!

淺海，叫做大陸棚，這實際上是眞正陸地的基底。換句話

說，如果海而一旦降低三百米，陸曲面積不但大大増加，運j 輪廓也有顯著的改變；但如果再降低一千米甚至二千米，那宋陸地愉瑯的改變就不大了，可見陸地就好像突出在海底的,

陸塊一様，它的眞正形狀是在二百米下的淺海處。有的人以爲，陸地冇高山起伏，海底也有深的海溝，這!

圖八陸地和海洋的縱剖面。

一 20 一

樣地球就不再是球形而是形狀不規則的了，這種想督是不確實的。整個地球表面的高度差只有J九•七公里（珠穆朗瑪

峯的高度加上編利安海溝的深度），和整個地球的半徑相比，實在是徵不足道的，還比不上橘了•面上的皺紋呢。如果造一個直徑一米的大圖球來代表地源，那末地上的山、川、

海、谷的高度差，要用放大鏡才勉强看得出來。 XXX

陸地、海洋和大氣層，經常處於相互影响、相互作用的狀態。在陸地E，河流毎年把大批土壌和沙石送到海裏去，

像黄河這樣一條含沙金大的河流，每年送到海裏去的泥沙碎

—21 -

石約十二萬六千mio水流除了句刷力贵外，速可以溶解

—些石灰岩和粘板外等類的岩石。河流冲刷、搬運、堆郁的詰果，海底逐:派於髙，最突出的便是有些沙質海岸日益掀

麗，像我団長江口并:，每四十六年便向外瑚展一公里；另一方而，陸地逐淅磨平，有•些原來很髙的山披侵蝕得姦生許多谿仟，谿谷又逐漸狀火，終至把山地削平，有些原來是丘陵

的地方被削成平原了。

大氣届對陸地也冇强烈的影响。在乾燥地帶，風力侵蝕是很强大的，在沒有植物的地方，大風可以把地表的土壌全部颱跑，大風也可以把沙礫堆机成三、四十米高的沙丘。風

把沙石段起，打在岩石和新崖上，也能逐漸削平断崖和山崗。但是火氣層對如表的最大作用是挾帶者在海洋表而爲

太陽蒸發而升上空中的水蒸氣9在陸地表面又冷礙落下爲

雨S雪、雹。據估計，每年從世界大洋裏蒸發到大氣后中的水有三十萬立另公里，然後又以雨、雪、電的形式落!、•來，其中約冇十分之一，卽三萬立方公里是落到陸朋上的，這悠

陸地上…切河流、湖泊、冰川、泉水的來源。由於有大気層的存在，才有河流的生命，並且得以完成上述的侵触、冲刷

過程。火氣層對海洋的影晌主要是在海洋中凍生波浪和洋流。波浪對海岸和海底的冲刷，也是一種侵蝕岩石的作用。前而我們說過海底比較平坦，就是由於海浪沖刷的彩I响。洋流是

在各大洋中流動的水流，冇些是由赤道附近向兩極流去的，

—22 -

溫度較高，就是唆流；有的是從兩極向赤道流來的，温度較

低，就是寒流。它們的生成原因主要就是由於風力的吹送。反過來說，地面'上的陸地、海洋及英地理分佈，對大氣層也冇螺响，具離地就是影晌到地顽的氣候。

地球上氣候首先决定於太陽光狀射的角度。在太陽光垂

直照耀的地方，就比較炎熱；而在傾斜照添的地方，則比校

寒冷。又由於各地温度不同，熱的地方空氣總是較稀薄、較樫，氣壓就較低；冷的地方空氣則較彼、較重，氣壓也K 高。冷空氣經'常流到熱空氣那兒去，形成全地球表面大氣的约循環，地球自薄產生的偏旋力也影响到大氣循環的流向；

北半球向右偏?南半球向左偏。因此從北方吹來、掃過我國的風，風向浦從西北改成正北9又改成東北。

地球表面可以按温度分成七個氣候帶，就是熟帶、北温帶、南温帶、北寒帶、南寒帶、北永凍帶和南永凍帶。

熱帶在•亦道兩旁，那裏的全年平均温度在攝氏二十度以

E；温布比全年平均温度在摂氏二十度以下，最熱月平均温度在撮氏十度以上；寒帶最熱J）平均温度是攝氏零度到十度；永凍帶越熱月的平均温度則在攝氏零度以下。

地球上的氣壓、風向、降水及雪也因而分成許多「帶」。

通球上大陸、海洋的分佈和大陸表面的起伏對於温度、氣曄、風、降水员等氣候因素起着重要的影响。由於水是比

熱最大的物醴，由於水受熱後會蒸發，消耗大景的熱，由於

水的對流、傳導的作用；因此，在接受同様的太陽光時，水

一 23 一

圖十一地球表面的氣候帶（南摆晚凍帶在兩極附近，圖上沒有费出來）。

而温度比陸面温度升得小，於是水面上的空氣較冷，形成高

壓，風就從海洋吹向陸地；反之，在缺乏陽光的時候，水中因含冇較多的熱迎，慢慢放出，因而水面空氣比陸地空氣熱，形成低壓，風就從陸地吹向海洋。所以，夏天風多從海

洋吹向陸地，冬天則風多從陸地吹向海洋，風向形成季節性的變化，就是季風。我國因位在世界放大的陸地— —亞洲大

陸和最大的大洋— —太平洋之間，季風特別發逹。大陸的起

伏對氣候的影响也很重大，較高的山嶺往往阻揺了風的運行

及水氣的遞送。如我國的秦嶺，阻擋了北來的寒風，又截留

了南風帶來的水分，因而秦嶺以北是乾燥寒清的地方，以南

—24

則温暖潮濕Q西抜高原按緯度說相當於我國夕江流域，但是

因地勢高，寒冷便比得上寒帶。在高山旅行'，從山脚到山頂的氣候常常是適髙愈冷，如像從赤道走向兩極一樣。海洋選來的風一般遇到高山，便隨山勢上升，其中所含水汽W冷成雨。因此我國東南沿海吹來的風，可以一直吹到四川盆地，

峨嵋山便成爲我國雨景哉豐富的地方。對地球表而---- 陸地、海洋、大氣皆---- 有彩响的還有

地球表面的生物。地球上約有一百五十萬律動物，三十多萬種植物。在深達三公里的地下，在水中，在大氣層十公里的上空，都右生物生存差；在高到攝氏一百八十度，或低到攝

氏零下二百五十三度時，有些生物一細菌抱子— —還能活

若。它們對地球表面所完成的工作，是風、雹、雨、雪及地殻變動長時期還不能完成的。例如，火氣中的轲每年就有十噸到十五順被生物吸去，

然後又由綠&植物瞥光合作用產生出庆;地層中的煤、泥炭、石油的形成也是由於生物的活動；在有些土壊，如黏

土、紅土、壤七的生成上，生物起了頗大的作用；有些活的動植物，在新陳代謝作用當中，會分出酸液，侵曲岩石，把

岩石逐漸分解；動植物死了以後，在士壊中腐败，生成暗黑色的膠狀物質，叫做腐植質，這種腐植質對岩石也旭起破壊性的化學作用。

生物對地球表而的作用還冇機械作用:植物的根往往插入岩石縫中，像楔了一様把岩石劈開;種子發芽時具有極，大

一 25 一

的機械作用力，可以把人類的顔蓋骨接縫這様堅硬的東西劈開。

生物的化命作用和懷械作用，就這樣參與了改變地球表面的活動。

圖十二植物生長的力量可以把岩石劈明。

然而，生物界的作用還不止此。它們也參與了建設性的工作：除了生物眼的遺骸構成各種有機岩石和上壊以外，植物的存在還可以保護着地表的土壤不致流失；有森林存在的地方，侵触作用何大大地減少5森林還可以改變局部地區的

氣候。在談到生物界對地球表面的影俯時，我們還應當提到人

類。自從人類出現以來，廣大的地面留下了人類活動的痕

跡。現在，世界上千百萬平方公里的土地上被人類種上植

物，每年，大約有三千立方公里的士攘被耕耘着。人類爲了

生活的美好展開了征服大自然的工作，開擊運河，稀能森林，建造池城和苗水庇，開採各極有用破物，以造福於祉會。

陸地、海洋和大氣層也影晌到生物的分佈。形形色色的

生物界就是按其本身對環境的適應性而分別居住在不同的地

方的。在天空9烏類和長着翅膀的昆蟲飛翔着;在地面，獸類、爬蟲類走着5水中生活着魚類和各種比較低等的動物；在地下則又冇地下的居民，如殿鼠、蚯蚓等。至於人眼看不

見的各種各様微生物，在天空、地面和地下都有它們的踪影。卽使在地面上，高山和平原的生物不同，寒帶和熱帶的

生物不同，潮濕的澤地和乾燥的沙漠的生物也不同。因而地球上生物界千差萬別，各種各樣。

科學的進步削弱若自然條件對生物分佈的限制，熱帶的

果木被種到冰天雪地的西伯利亞去，北方的白推則移到南方

來居住。人類的活動，更是隨着科學技術的發展，逐漸突破 "然條件的限制：走入熱帶的潮濕的莽林，航行到北極和南

極，爬上積雪數尺的喜馬拉雅山碰，阕入地下，潛水到海底，飛上天空。今天的人類已經差不多能够適應任何地理環

堆了。

XXX 科學家愛把地球表面分做四個「圈」：岩石阻、水圈、

大氣圈和生物圈。這顯然就是我啊所居住的地球表面的全部

結構。岩石圏是地球表面的固睛•外殼（我們以後還耍詳細談一 27 一

到），它不是平潛的，而是凹凸起伏的，高起的地方就是山、丘、高原，在低窪的地方，力制聚爲江、河、湖、海。

大氣圏包在地球的最外回，與岩石圏和水圏相辿接着。這三個「圏」彼此相互滲透、相互作用着。而生物圏則散佈在這

三個「圏」的各處，形成地球表而形形色色的生物世界。

在地球內部我們人類是生活在地球表面的。人類的活動正隨着科學.

技術的進步而顯展到高山頓、深海底和高空中。可是，對於我們脚下的抽球內部，是無法直接去硏究的。近代鐵機所及的最大的深度是五千米。比起半徑爲六千

多公里的地球，這簡直是太淺太淺了。好比有一•個直徑一米

的圓球，我們現在只能够直接君到它表而一亳米収的外殼，而這融薄的外殼所包裹着的地球本身，我們是無法不到的。有人以爲火山噴發會把地球深處的物質一部分帶出來9但是，火山岩漿也不過是地球下幾屮公里附近的地方噴出來的，比起巨大•的地球半徑，依然只能說是極薄的外表。而地球深處,

特別是地球中心的狀况• 9我們只能够根據所測定的地球的某些物理性質來推知。

我們巳經知道地球具有哪些物理性質呢？第一，是地球的温度。

我們知道，地球表面的熱量，絕大部分是來自太陽的。

—28 —

地球內心的熱最，傳到地表的極少極少，只协常於來自太陽的熱是的幾千分之一。正因爲地球的熱源主要來自太陽，而

太陽射達地球上不同的地方的熱虽又是不同的，在中亞細亜

沙漠，夏季地面温度高達蹈氏七十度；而在北塌凍原上，卽使是双天，也只冇表而才開凍，地下仍然結着冰C就是在同二•個地方，地而的溫度也足要發生變化的.：白天和页上的温

度不同，冬季和夏季的温度更不同。前者叫做溫度的日變化，後者叫做温度的年變化O 小實上，每個地方的溫度的變化，不管是日變化哄年靈

化，所影晌的只呈表面上薄薄的一層紀了。日變化所及的深

度只冇T、二米，年鐘化所及的深度也不過二十至三十米左右。在這深度以下，温度是終年不變的，I直保持音大約是

當地的全年平均溫度。許多天文台的鐘爲了要保持終年不變

的温度，.以免影晌到撇的運動的速度，便常常放在很深的地窖中。這一温度終年不喪的地方，叫做常温層。

在常溫層以下9温度便岡若深度發生變化了。大致是愈往下，温度愈高。一般是每往下1百米，温度要升髙三度3

在地殻不曾發生過劇烈變化的地台區，每往下一百米，溫度才升髙一度;而在地殻發生過劇烈變化的地方，特別是火山帶，每往下f百米便可能升髙二十度。美洲有一個金礦，開

採到地下六百米，温度卽已」:升到揚•氏四十二。二度，.這已經是人類所不能忍受的邮了》結果這個含金员右富的硬只

好被迫放棄。一 29 一

地下温度隨深度而増高，說明地球內部不斷他向外放出

熱流，只因爲岩石的痢熱性很低，才不致到達J也而。但是，也不要以爲温度就是這樣一直增高下去，如果照那樣計算下

去，地球中心的温度要達十幾萬度，這是不可能的。根據其他方面的材料推算，地球中心溫度不過二千度至三千度，也

有人相信地心溫度會超過五千度。地球內部爲什廢會放出熱流來呢？最可耸的推測是由於

地球內部所含的放射性元素的蛻變O我們知道，像鎔、細、氈等元素是會放射出各種射線而慢慢蛻變爲別的元素的，而

這種射線會轉酸成熱能。一般估計放射性元素在地殻中比較多，在地球內部深處就比校少。地球內部還有J種可能的熱源，就是構成地球的各種物質由於密度不同而分異開來時所

發生的熱。

有一門科學，專門硏究地球的温度，叫做地熱學。

第二，是地球的質量。地球的質:S:是不能直接「秤」出來的，只好用別的辦法把它「算」出來。最主要的是測景它的重力。一七九八年，

英國學者卡文狄士用扭桿法測出了比較正確的地球的質景，

其後再經過兩千多次的測量，才得出一個公認是比較描密的

値，約五千九百八十億億億責。用地球的體積來除?地球的密度便在每立方厘米五。五二克左右。這數値表示着 , 地球的密度是很大的。地球表面一般岩

石的平均密度只不過毎立方厘米二•七克。那褰，在地球內一 30 —

心，一定有比較正的物體，密座在每立方腫米十*以上。因

此9可以假定地球的密度自表層向內心逐漸増加，到了地球中心，壓力估計約爲三百萬大氣壓。位経有人做過試驗:大

理石的碎塊在數千大氣壓下便成爲--個辿績的整瞧，並且形

狀和容器相同，因此，在三百萬大飯壓下，固鏡的物質就具

有可期性，卽可以像濕潤的站土一様變形。這是我們從地球中心密度和壓力推斷出來的一個極共重要的詰論。

測定地球表面的靈力逸可以使我們知道各應此殼的JU 度。前面說過，址球表面各處重力是下相同的，緯度愈高，

重力愈大。但這只是就一般情况說的，事實上，正力又受到

地面物質分佈的影晌。在他表質母較大的地方，重力顯然較

大些；地表質景撇小的地方，重力則應較小。用軍力計可以，探出地下埋藏看的密度較大的金屬，如鎌礦'窜；也可以探出

地下穹窿狀的石灰岩層和沙層，那琏往往儲有石油。這樣脫來，水的密度只是一立方厘米一克，那末，在大

洋面上，鱼力一定很小了。但是實際測岸的結果證叩，大洋

上的重力跟正常重力差不多；而在陸地上，平原的重力反而比正常重力高；而山岳J世橹的京力則比正常正'力低。於是，就漁致人們逢生~個這樣的思想：地球表而的硬

殻，是由較輕的物質構成的9在它下面，是比較Hl的塑性物

質。地殻的厚薄在各地是不-•致的。在造山運動時，地而有些地方被臍窿成爲褶曲，地殻隆起來成爲山脈，但北•同時

却因爲生成山脈的地方地殻的物質負荷較多，地殻因而沉下

-31 —：

次，掐下而，塑性物質向兩邊擠。在海洋底部，地殼較薄，地殻的負荷較輕，塑性物質很容易揖在海底地殻下而。因此? 在山地，地殻較厚，'負力比正常的低（因爲地殻的貿虽較小）;在平原，則地殼酸薄，重力也比正常的高；而由海洋

底，部，地殼更薄，因而重力可以高到彌補由於水的比匝較小而引起的匝力的減低，從而使大洋面E也具有正常的重力。

有一門科學，專門研究地球內部的正力場，叫做測重

學。第三，是地球的磁場和応場。我們的祖先很早就發現，放在一根垂直支柱上能自由轉動的

CL3 水圏矽鋁層矽鎂居圖十三地設的厚度在高山酸厚，平原蛟薄，海底更薄。

磁針，永遠指若南北方向。磁斜

的這種性質就是由於地球磁場的作用。整個地球可以想像爲一塊

碩大無朋的磁石，宅的兩端有兩

個磁極，吸引着磁針的兩極。

可是，說自由轉動的磁針的兩端指【句南北極，這只是大阳上正確的。實際上，地球上的磁極跟地理上的北極和南極是不相一致的。已經發現，地球的兩個磁極，一個位狂北美

洲的布剔亞半島附近，一個位在南極大陸上。而且，地球的

磁極也不是固定不動的，它經常移動着。地球的兩個磁僵啣成亠根直線，就是磁軸，磁軸跟地球的自轉軸有一個交角，

並且不通過地球中心O 在水平位置上能自由轉動的磁針實際上是指若磁極的o 把磁針向兩端延長，就可以畫出一條通過兩個磁極的大回，

叫做地磁子午線。在地球表面的不同地方可以畫出許多條各「相同的地磁了平線。地磁子午線跟地理，午線有一個交角，叫做地磁偏角O在用叫做定南北方向時，要估計到這個

偏角，否則就定不出準確的方向來。要是磁針能支在水平軸上而沿垂直方向轉動，就可以看到磁針和地而也有一個交角，叫做地磁傾角。在兩個磁極上，這交角等於九十度，卽磁針垂直於地球表而；而在所謂

地磁赤道（它跟地理赤道也是不一致的），這交角等於零。磁力的强度在各地是不同的。就是地磁偏角和地磁傾角

也有反常現象。這是由於地殻中常有磁性很强的金屬，如磁鉞礦等。在踩孵的庫爾斯克州，磁針幾乎是直立的，這表示

地下有强大的磁場，後來果然發现了世界最大的庫財斯克磁感碳。因此，磁力計也可以利用來探破。

磁力的强度經常在變化若，隨晝夜、季節的不同而變化。有時候也會發現磁針突然强烈地擺動起來，這叫做磁暴。人們已經知道，磁暴產生時都是在太陽上黑子最多時，它和黑子一樣，有一個十一年的周期。科學家切認爲，可能太陽上射出的帶電質點影响到地球」:的磁場。

，地球有迅樣一個强大的磁場存在，其原因還不淸楚。但無論如何，可以證明地球內心有翌富的磁性金屬'如皺、鎳

—33 —

小，這也跟我們駝爲地球中心物質密度較大的假設相一致。地球內部還有天然的電流存在。其原因也不淸楚。但無疑的，它跟地球的磁場是密切相關的。

•有兩門科學，専門硏究地球的磁場和用力場，叫做測磁

摩和測電學。第四，是地球的彈性。

在有些地方，如日本、千島羣島、菲律賓、南洋羣島和

歐洲地中海一帶，地而起伏比較支離破碎的地方，常常會發

.生地震。地震時產生的地震波，能像水波一樣傅播刘遠處。

地震波有三種：一種叫做縱波，一種叫做横波，一種叫做面

波。除了而波只住地面倬播外，横波和縱波都能够穿透I也球

內部，而且當它們通過彈性不同、密度不同的岩石時，速度也不同。因此，觀測地震波在地球內部的傳播狀况，可以確定岩石的密度和邠性。用人工造成地震，可以探勘礦床9共速度公里

道理就在這裹。

無論縱波，無論横波?在

(

向地內傳播時，速度都是逐漸

物

増加的，這是因爲密度在逐漸増加的原故。一直増加到深度 0

IQOO

3000

5000

深度（公里）

圖十四地震波傳播的速度和深度的關係。

（P•縱波：S-横波） — —• 34 — —

爲二千九百公里處，縱波的速度爲毎秒十三。六公里，横波

的速度爲每秒七。三公里。按這速度計，該處「I勺密度當爲每

立方厘米五,。七克，這大約接近於地球的平均密度O但是, 再往深，縱波的速度就一下子落到每秒八公里，弟且有部分地震波向上屈折和反射;横波就乾脆通不過去了;這脱明地

球在深度二千九百公里處，物質的密度和性質都起了突然的變化，密度從每立方厘米五。七克一下子增加到每立方厘米

九・七克。人們很容易就由此得出一個結論:地球有一個半徑約爲三千五百公里的核，這核的密度從毎立方厘米九•七

克一直増加到中心處每立方厘米十一克以上。有一門科學，硏究發生地震的原因和條件，地震的地理分佈，和地震波在地球體內的傳播狀態，叫做地震學。

這上面所述的，是現今所知道的地球的物理性質，再加

上我們前面所說過的地球的形狀、大小、重力、自轉的慣性、潮汐作用、兩極的移时導等，這些現象的總和可以提供給我們推測地球內部狀態的線索。由於地球內部的狀態不能進行直接觀測，因此，現在科學上對於地球內部構造的分•析還只能是一些假脫。而且各個假說大不相同。有些簡直非常

荒唐。比如有的資產階級學者認爲地球內部空洞無物，只有强烈的光，以强大的魅力支持着堅硬的地殼。只要了解地球的平均密度大到每立方厘米五 •五二克，迅假說就站不住脚

了。

亳無疑問，符合現代地球物理科學所發現了的地球的物理性質的、以事實材料爲依據的假說，是沿着正確的道路走

的。未來的科學的發展將會提供更多材料來龍實這假說，直

-35 —

至徹底地關明我們脚下的地球的構造爲止。

關於地球內部狀態的第-•個問題是氣牘狀態、液够狀態

成固检狀態的間題。氣瞻狀態說巳經在事實面前破逢了，因爲地球的密度很大（平均約爲水的五倍半），當然不可能是

氣體。至於液體狀態說的根據是:地球內部温度髙達數千度，而且岩石又能够褶皺而不致折斷，火山噴發時又冇熔融

狀熊的岩漿流出等等。但是現在巳經證明，固體岩石也可以褶皺而不致折斷，因爲這褶皺是在非常大的壓力下進行的，

如前所説，在非常大的座力下，固體岩石可能從得像濕潤的黏士f樣；而岩漿也不是從地球中心噴出，只是從地殼下面

不深處噴出，那地方的確有些.可塑性的物質，在地殼產生裂

縫，曄力減低時可以迅速化爲液體，但不能說地球內部整個處在液牘狀態。

地震波的傳播，證明地球內部是固體。另外，硏究地球自轉時的慣性（如果內部是液瞠，則赤道上地球自轉的角速

度必定比兩極附近慢）、潮汐（如果內部是液関，潮汐的力虽可使地殼變形）和兩極的移動（如果內部是液體，兩極的

移動周期就不僉是十四個月，而是無限大了 .），都可以證明地球內部是固體狀態而不是液閥狀態。蘇腕科學家莫洛金斯墓曾經進行過一系列的硏究，證明地球中心的物質的剛性是鋼的十倍，可見是比銅緻密得多的固體；但是另一方面，地

球內心温度髙達二，三千度，壓力大到三百萬火氣曄，使這種物質具冇非渚特殊的性質：如果受到迅速的打蜷，其剛性

—36 y

比銅還强；如果遇到緩慢、持久地作用音的力，可以使它像

塑性物質f樣扭曲。實驗瞪明，黑延靑就具有這種性質，用

强力迅速地做擊它，它就碎裂開來，但不會變形；但如果把它放在斜面上，則它本身緩慢地向下拉的重力，可以使它往下「流」。顯然，高壓和高溫下的地球深處物質也有類似性

質。這是地球內力作用的能源。關於地球內部狀態的第二個問四是地球內部分爲多少層。臺無疑問，地震波的傳播狀態巳噸示在地球內部有一個

半徑爲三千五百公里的緻密的鐵、鎮質核存在，這個核的密

度平均爲毎立方匝米十一克。而在這個核外而，卽深度在二

千九百公里以上的地方，地球的結構是怎樣的呢？地球最表而的J層是地殻，或叫岩石圏，是f層四約十

五至七十公里的固體硬殻。這層硬殼我們能够直接加觀測

岡十五地球內部各脣。

一 37 一

和硏究。地震波從上往下通過這府地殼時，縱波的速度從•每

秒六•三公里増加到毎秒七•八公里，而横波則從每秒三・七公里，増加到每秒四-三公里。整個地殻的平均成分（以重母計算），氧最多，的佔百分之四九・一三，矽佔百分之二六，金呂佔百分之七。四五，鐵佔百分之四•二，其它成分很少。所以一般的有色金胴礦物儘管到處分佈若，但數気極微，只有集中到一塊，形成硼床，才有開採價値。

地殼的最上層是沉積岩，如砂岩、頁岩、石灰岩等。這

些岩石是由於風力、流水、冰川等作用力侵蝕了別的岩石，

把碎屑搬運到低地沉秋生成的，裏面還往往夾有生物遺跡。

沉積岩不是到處存在的；而有沉積岩的地方，其厚薄也不

同，最厚處可到十五公里。在地球表面有些地方，如非洲、印度等，沒有沉積岩，露出地面的是岩漿岩— —直接由岩果

凝固、結晶生成的岩石，最多的是花崗岩，還有一些是沉積岩在高溫和高壓下受到極質作用而生成的變質岩和片麻岩。這層我們叫做花崗岩層，它在大陸上的厚度在十公里到四十公里之間，但在很深的大洋底部，如太平洋中央很大的面積

上是沒有花崗岩層的。在花崗岩層下面，是另一種岩漿岩層

— — 玄武岩層。玄武岩層的厚度約三十公里，在大洋諜處，他就直接露出海底。

花崗岩的成分，以甌和矽最多；氧差不多佔f半，矽則

佔到百分之二十六，此外含鋁較多。玄武岩則除氧、矽外，

.-38-

含鎂較多。因此，冇些科學家愛把花崗岩層稱爲「矽鋁」岩

層，把玄武岩層稱爲「砂鎌」岩層。花崗岩層和玄武岩層，和舗在它們上面的沉積岩層，構成地球表面薄薄的一層硬殻，迅層硬殻的厚度只有地球的百

分之一，它包着地球，就像一層薄薄的水果皮包着果肉一様。在地殻和地核之間，總的叫做中間層，电的厚度是二千

九百公里。

顯然，中間層不是處處完全一樣的，宅裏面也分出若干層■次。地震波傳播到深度四百公里、九百公里、一千二百公

里處，都發生變化，證明物質在這些界限上密度以至化學成分都起了變化。

-有些科學家把一千二百公里以上的中間層的上層稱爲橄

欖岩層。橄魇岩是岩漿岩的一種，它含矽、皴和鏡股多。橄攬岩的上層，卽在四百公里以上的一帶，大約是灼熱的熔岩狀態，温度約一千二百度至一千五百度，壓力是五十萬大氣壓。那裏物質密度每立方厘米在四・三克以上，比地殼的

岩石耍币"因此便構成一個所謂「重圈」，携個地面就像浮在迅層沉重的半液腰的熔岩上面。當地殻有裂縫的時候，壓

力诚輕了，這裏的物質便沿着裂縫上升，噴出地面，這就是火山爆發。橄欖岩帶的下層，大約是塑性的膠質。在橄欖岩帶以下，卽一千二百公里以下，物質的狀態還

不知道。披計算，密度大約是從毎立方厘米五克到九克，溫度從1千五百；度到二千度，厘力約魚一百五十萬大氣囈。物質

—39 一

大槪在膠質的狀態中，成分主要是矽酸鹽類與自然皴和鎳的混合物；在上部有含氧化皴和硫化皺很豊富的金屬破帶。

在二千九百公里以下，就是地球的核了。至於整個地球的平均成分，據蘇聯費爾斯髭院士的估計

是:

皺

百分之三七-六；

氧

百分之二九；

矽

百分之一四,五；

鎂

百分之九。二；

鎳

百分之三：

鈣

百分之二；

硫

百分之一，五；

鋁

百分之-。五；

共他不到百分之一。

這就是我們所知道的地球的內部狀况。

地球的歷史

要了解地球的歷史，首先就要了解它的起源。

歷史上第一個企圖科學地解釋地球起源的假說是十八世

紀的康德—拉普拉斯假說。這個假說認儔:太陽系原來是

圖十六康德一拉普拉斯星雲假說。

■— 40

一阐極其曬火、稀薄、灼熱的旋物君的氣招，叫做「原始尺雲」，這即氣腹逐漸冷却，並因爲自己各部分的引力作用，

收縮搬來，愈收縮，動轉的速度愈快。終於，外隅的4如質一

幽圏分出來，形成一個個環，以後這些環和物質就凝結成一

顆顆有星o 康徳— —拉普拉斯假說在科學史上，起過進步的作用］

它是第-•個企圖不用外部力量，而用太陽系本身的運動和變

化來說明太陽系起源的假說。但是在今天君來，它是不符合

科學如實的，因爲它不能說明我們所觀測到的太陽系中的現

象。其中最主要的是：非常稀薄的「原始星雲」，引力作用是不足以使它收縮的。而且耍是「原始星雲」旋轉得眞快:到能分出一顆顆行星來，那末由「原始星雲」中央部分形成的

、太陽，郵動得將要比現在快一萬倍。

二十世紀以後，出現了非常多的太陽系起源假說。共中流行最廣的，是一九一七年英國天文學家秦斯提出的假說。秦斯認爲，行尾是另一顆恒星行經太陽附近時，在太陽表面

吸起了潮汐，恒:星過去後，潮汐物質就離開太陽，慢慢凝結成一顆顆行星。這假說的錯誤在於:按照恒星在空間中的分佈，太陽和另一顆恒星接近到足以被吸起潮汐的程度，機向

'是極少極少的，假如眞有一顆恒星在太陽面上吸起潮汐，那

末這潮汐將要擴散在筌中，而不會凝成一顆賴行星的。眞正的科學的地球起源學說，是要從豐富的觀測書實III

發的，因爲我們誰也沒有見過地球的起源。許多別的恆星無

—41 —

疑是有行星的，可是現在最強大的单遠鏡也力不見。因此我們只能根據所觀測到的現在太陽系中行星的運動狀况來說明

它們的起源。

一九四四年蘇聯學者施密特院士提出了新的行星起源假說：

「由於太陽在銀河系中的運動，卽由於太陽參加在銀河

系的轉動之中，它從一些黑暗物質雲中俘獲了一部分塵埃狀

的和流星狀的固體物質，也可能還有一部分氣體。這樣就在

圖十七施密特院士的行星起源假說

太陽的周圍形成了粒子犁，它們在太陽引力作用之下圍繞太

陽作欄iini運動，並且和太陽一同繼績其在銀河系中的行程。

後來從這些固愛物質，也就是從這些粒子军形成了行星。j 這個新的行星起源假說解徉了太陽系中行星運動的許多特徵，例如：行足軌道爲什瘦近乎回形？行星軌道爲什麼差

不多分佈在同-•佣平而上？行足的自轉方向和公轉方向又爲

一 42 —

件痿相同？行星爲什爆分爲兩類：一類是密度較小的巨行星;一類是像地球-•様較小但密度較大的行星？術屋軌道爲

什度也近似皿形？……等等。當然9新的假說還有許多困難，但它是很有希曳的一個假說。

這個新的行星起源假說還閥明了地球的地質堡史的最初階段。旣然，地球是由固艘微粒形成的，在它的歷史的第-階段，它是一個冰冷的球體，以後才由於放射性元素的蛻變而

得到熱长。當地球內部發熱的時候，共中的物質便在重力的

作用下開始緩慢地移動：像鐵、鎳這類页物質沉落到中心

去；最輕的各種氣瞻便上升，成爲圍繞在地球外而的大韻層；其中氫和氧化合爲水，成爲水圏；而比較輕的砂、銭等

元素則浮在地面上，構成岩石圏。這樣，地球便開始了它的歷史。

從最初成分是單一的固體微粒合成的地球，由於軍力的分異而分成密度不同、成分不同的許多層— —大氣圏、水

圈、岩石圏、中間層和內核，無疑需要極長的時間。這個時期叫作前地質階段。根據放射性元素的蛻變情况，可以算出地球歷史的時間。我們已經脱過，放射性元素，如钵、舖等會不斷地放出

各種射線，從而蛻變爲別的元素。這種放射性元素的蛻變有一定的速度，並旦不受溫度、壓力和化學作用的影丽。例

如，舗元素不斷地放射出各種射線，逐漸變成一種叫銚X的一 43 —

元素，大約耍花四十土億年，鋤才蛇變了-•半；而神X也不

斷地放射出各種射線，在二三。八天內把自己的一半蛻變爲別的元素這個過程盤續下去，直至蛻痍爲非常穩定的、不再有放射性的鉛。因此觀測鋤谖中鉛的含虽，就可以確定錦

硬的年齢。經過這様硏究的結果，地殼中最古老的岩石的年齢已經確定爲二十億年：地殻本身估祥約三十至三十五億

年；而地球存在至少有五、六十億年了。我們所淡至.的地球的地質农史？將從二十億年前算起。二十億年來的地球，經歷過許多部天覆地的铤化，許多

大陸淪爲海底，許多海底又隆起爲髙山，眞是「治海建桑

mJ；有的地而經過三番五次的下沉和上升；说常常夾雜着火山的纹發和地層的猛烈的褶曲和斷裂。二十億年束，地面沒有一刻停息過它的活動。我們說過，地球內部物質按不同密度和不同成分而分異的時候，在地球深處的註溫和高壓下，固開岩石•也能像黏土

一樣流動；又由於物質的分異，放射性元素便不均勻地分佈

在地球各處，祚放射性元素較多的地方，溫度就較髙，放射性元素較少的地方溫度就較低，從而地球內部各處溫度也不

均勻了，溫度較高的地方便膨脹，溫度較低的地方便收縮。這樣，便產生了構造運動，地殻有些部分上升，冇些部分沉

下。表現在海濱就是海水的浸入和退出，如北歐的斯干的那維亞半島，在離水面髙出-百多米的岸上，可以看到海浪雌

碎了的地面，可見這佩地方正在隆起中;在蘇聯黑海北岸，一 41 一

圖十八袍

皺。

則海水每年都在向陸地浸進，瞪明這地方正在下沉着。構造運動比較激烈的形式就是地層的褶皺和斷裂。我們知道，地殻表面的沉積岩，是一層層堆積起來的，如果沒有力量使它變動，那末將整整齊齊地-•層曄着f層，像一本書-•樣。但

是地球內部作用着的力却瓯七褶皺，在褶皺地方隆起了山

脈；或者使它斷裂，地層的一部分沿着斷裂口上升，另一部分沿

若断裂口下降。在斷裂的同時，還往往伴隨着地殻的震動，就是

地震；地下活動着的熔岩也可以衝破壓力比較小的裂口，噴出地圖十九

斷

層

而，形成火山。大陸的h升和下-

沉，地層■的話皺和斷裂，地'震和火山噴發，那是地球內部作用力的表現。地球外部作用力主要來自太陽。我們款過，太陽能鵬現

女第圏和水圏诺生風、雨、冰、零，這些都是侵蝕地面的主要力呈，此外還有生物龄對岩石的破壊作用，溫度的冷熱變

一 45 一

化使岩石破裂的作用，都可以把堅固的岩石破成碎片，然後

被風、流氷、.冰川帶走，在低窪的海、湖沼、窪地和山谷裹

堆積起來，很高的山在千百萬年的每蝕作用下，會被削成平原，而低地則往往被塡平。

這様，地球的內部作用力使地表變得凹凸不平，而地球

的外部作用力則緩和了地表的起伏。整個地球■■的地質歷史，

充滿了這兩種力虽的矛盾鬥爭。

要追溯地球的地質歷史，科學家用的是地層學方法：硏究岩層的成分，岩層是從地內咬出的還是冲積生成的，岩層

的形狀怎樣，就可以知道這個地方從前是陸地還是海底，這

囲二十化

一 46 一

石。

個地方•是否經歷過褶皺和执断，是否經歷過强大的內部湧山的侦j殿力应:。

科學家還硏究若岩層中的化石。我們知道，化石是死去的生物的遺骸9在地層的强大壓力下成爲岩石，但還保留若生物的形狀。生物是在進化中的，有許多古代的生物曾經在

一定歷史時期生存過，以後就絕跡了，我們在我層屮發現了

它們的化石遺跡，就可以知道這種岩層是布什密時候形成; 的，從而確定迄些岩石的生成次序和它們的相對年齡，並上L

也可以知道當時地球表面的自然地理條件C

這樣，地質學家在經過各地周詳的地侦調召以後，並甘腰放射性元素的蛻變所作的計算，編出了二十億年間地球的地質歷史。這長長二十億年的歷史，割分爲代、紀和世。太古代（延續了九億年）

元古代（延績了六億年）古星代寒武紀

（延績了三億二千五百萬年）

再分爲:下寒武紀、中寒武紀、上寒武紀。

奧陶紀再分爲:下奧陶紀、中奧理紀、上奥陶紀。志留紀再分爲：下志留紀、上志爵紀。泥盆紀

再分爲:下混盆紀'、中泥盆紀、上泥盆紀。

石炭紀

再分爲：下石炭紀、中石炭紀、上石炭紀。

中生代（延植了約一億一千五百萬年）二輝紀

再分爲：下二段紀、上二展紀。

三疊:紀

再分爲：下三晩紀、中三歴紀、上三姬紀0

侏羅紀

再分爲:下侏羅紀、中侏羅紀、上侏羅紀。

白聖紀再分爲:下白聖紀、上白壑紀。新生代（延續了約七千萬年）

第二紀. 走第三紀

再分爲、：古新世、始新此、漸新世。

•新第三紀

再分爲：中新世、上新世。

第四紀再分爲：更新世（冰川世）、現代。

太古代是地殼發生猛烈變化的時代：地而一大塊一大塊

此起彼伏地順覆着；岩漿猛烈地噴出地面；地層到處是滝曲

和斷層。太古代地層在我國山朿、內蒙、山西、河北一帶都

圖二^一羊齒類植物。

—48 -

可以看到，這是世界E最古的岩石之一。太古代岩食中也有沉積岩，可見巳圖始了流水和冰川的侵做；但沒有發現化

石/有些學者認爲，太占代巳有此等生物出現*只因爲岩石受了强烈的隨質作用，化石都給段滅了 o 元古代無疑已經出現了生物，因爲在元古代地曷中發現了石灰岩和別的含■炭的岩石。在元古代，地殻中有些段離績 ?誓往烈的造山浅動和猛烈的岩漿活動，有些段則比般密靜。

前:井稱爲地槽，後者稱爲地台。元古代初期，中國大部分爲

海水所海；到元古代下半期，地殻發生劇烈的變動，中岡中

部隆世爲陸地，但華北一帶仍爲海區。在世界各處;，許多地濟區都隆起爲高山，挪威、溟大利亞、南非洲一帶，都石冰川遺跡，我國雲南、貴州、湖南、湖北一帶也有冰川茵跡，

可見那時期氣候曾經非常寒冷。

古生代的生物界異常豊富，動物方面，主要是無脊椎動

一 49 一

物，尤其是脫£類、珊瑚類、棘及類、節肢類祁畝牒額，也

出現了下等的脊椎動物，如魚類、丽棲類耳L1爬蟲類等，植物方而，主要是羊歯類、木賊類和地衣類。自此以後，生物卽

成爲地球表面的主人，它們的生存影晌到地殻的發展，同時也參與了石灰岩等有機岩類的形成。

在捲個古生代期間，許多地方反反覆密地上升和下沉着，.一次又一次地爲海水淹沒，然後又回復爲陸地。在寒武

紀和奧陶紀，主耍是陸地下沉，海水疯張。當時中國大部在

海中，只有華南和泰嶺一帶是大陸，這海叫做領頭海，海水中生長看败最伽多的三葉蟲；以後，海的面積逐漸掀張，到寒武紀中期，饅頭海巳瞧張到跟歐洲的寒武海相連，但泰嶺

仍是陸地，構成一個半島。志留紀和泥盆紀初9大陸又正新

圖二十四加里東造山運動

後的中國。

（虛線是現在的海岸線）

TO 一

圖二十五.海西造山運動後的中國。

（虛線是現在的海岸線）

上升。這時候，世界上發生猛烈的造山運動，地球內部的巨大力值衝盤若地殼，使許多地方發生褶皴，在地槽區隆起了

高山；火山作用也很猛烈，到處是斷裂的她層，火山爆岩吸泉般噴:出地面。這就是地質史上有名的加里束造山運動。北歐一帶隆起來了；我國北方也隆起了陸他，而南方則沒入海中。到了泥盆紀末和石炭紀初，造山運動開始減弱了，陸地

下沉，而海水又浸進，這時候加里東造山運動生成的山脈巳大部分彼夷平，而我國南方海洋中的沉積岩則愈積愈厚。氣

候愈變愈熱，生物慢慢變換了，在低地，生長了許多巨大的羊齒類植物，生成今日豐富的煤田。石炭紀末，世界上又掀

起了第二次猛烈的造山運動，稱爲海西運動，地層又遭受若巨大的褶皴、斷裂，又有猛烈的火山Ift發。這次造山運動的

結果，就是把歐、亞大陸和印、非大陸分開，中間隔着一個古地中海，中國大部分沒入海中，巨大的植物在水中堆積，生成今日豊富的煤田。

到了中生代，由於古生代中兩次巨大的造山運動，生物界大大地變化了。中生代無脊椎動物

最多的是軟禮動物的頭呈類（菊

圖二十六菊石。

圖二十七箭石。

■— 51 一

石、曲石）；脊椎動物則是體形巨大的爬蟲類，如価龍縛，

圖二十八恐

龍

恐匏類是世界歷史上出現過的最大的動物，拨現在所發現的

化石看，安的高.皮大約有數十米；也出现了鳥類和哺乳類。植物方面則主要是蘇鰻科和松柏科植物。

中生代主耍是陸地的下沉，海西造山運動生成的山脈也逐漸被夷平了，相當大的面積沒入海底。但在我國9二戲紀

時海洋却完全退出北部。二螳紀後期，中國透受到一次猛烈

的運動，產生了東北— —西南走枸的許多褶皺山脈，火山噴發也很多，雲南，、湖北、山朿一-帶都有火山口，花崗岩漿蓋覆着很大的地而'。這次變動以後，中國再也沒有深洋了＞只

一 52 •・• - 一 •-

在各地發生許多內海湖沼。到三愛紀初期7中國北方淺海和南方海趙爲中部隆起了的古地中

海底所隔開了。此後中部逾長慈高，西部也有許多地方露出水而，並生成四川湖，那時候各地

湖沼、淺海都有許多腐爛植物沉

積成媒，而在四川湖中，還有濃淳的沉積盤層。整個侏羅紀和白整紀，中网都是大陸國，這片大

陸和西伯利亞連在一起，稱爲安帯拉大陸，只在西南方則尙冇地

中海存留。直到新生代，中國都

是一片高原。新生代是地質史上最近的時

代，大陸經沽地上升着，到了第

岡二十九隣木— —石炭紀的或要植物，形成今日豊富的燎田。

三紀末期，大陸项具有現代的輪廓。發展了高等的脊椎動物

—呐乳類和鳥類。在第三紀末期，世界的地勢又發生巨大的變化，在地槽

區生成了新的、聳高的山脈，也像過去兩次造山運動一様，伴随着岩石的褶皺，岩漿的侵入，地層的斷裂和火山噴發。

這是阿爾卑斯造山運動。；貝次造山運動生成了到現在遠相當

高峻的兩大山脈帶：-吱沿若地中海一直延伸到亞洲— —阿特拉斯山脈、比利牛斯山脈、別特山脈、阿爾卑斯山脈、亞一 §3 —

平寧山脈、喀爾巴阡山脈、狄那立克山脈、帕米爾山脈、喜馬拉雅山脈；另一支環繞若太平洋— —亜洲東部鏈狀的一系列羣島、大小巽他雄島、北美洲科的勒拉山脈、南美洲安第

斯山脈等O並且把大陸分裂開來，如非洲的紅海f帶，就是地殼的斷陷。在我國，許多地台

區也隆起了■山，如天山、阿爾

泰山、秦嶺、南嶺等；火山我發也很多，我國的東北和東南，到

處都有岩漿流出地面，形成驟富的金屬礦床；長江和黃河等大河

也大致形成了。這次猛烈的造山運動奠定了現代的地形。這時我

圖三十阿爾卑斯造山運呦

後的中國。（虛線是現在的海岸線）

國北方，除了幾個淺湖外，都是

平原或高原，南方則到處是茂密

的森林；哺乳類動物異常繁盛。

第四紀E半期氣候非常寒冷，在北半球，經歷過好幾次

冰川期，廣大的地面都爲冰雪所覆蓋。冰川以極大的力员磨

削官地面，因而在地而形成了芬蘭一帶好炫千個冰川湖；我國西藏高原的冰川侵蝕作用也很强烈。冰川過去後，地面上

出現了人類。此後一、二萬年間，自然地理條仰不再發生什夔大變化，在中國只是氣候變懺燥了，風触作用也加强了。

緩慢的地質作用到現在ig繼績若，陸地的升降一股是毎年避壺米，在山地可以達到幾厘米，在許多地方，如地中海

—54 —

沿岸:和亜洲從堪察加半島直到南洋羣島的一系列島嶼上,經嚙發生地震和诵烈的火山或發，這盜明比較激烈的造山運動還在這些地方繼績若。

’

結

語

人類的生產活動，是在地面進行的。因此，人類就要克

服地球的對人類不利的各種因素，把地球局部的自然條件加

以改造，以至於對整個地球實行有計割有步驟的改造。這工作從人類開始生產活動以後，一直不曾終止過。人類改造着植物和動物，利用着確物原料，製造出我們日诺生活所需的一切東西。植物弔動物是生隹在地球表而

的，是和地球表而的自然地理倏件，如地形、氣候、土壤等條件密切相關聯的：高山的動物和平原的動物木同，潮濕的熱帶森林和乾燥的寒帶森林不同，紅士區作物也不同於黑

土區的作物。礦物則是在地殼中生成的，它和地殼的地質構逐密切相關聯若:地殼變動激烈的地槽區'，金屬礦物原料豊

富；有着海相沉積岩層（註二）的地方，就可能有石油。地球的自然地理條件和物理性質也給人類生活以嚴重的

影晌。每年冬天，西伯利亞琨來的寒潮常爲害我國華北一帶；熙雨會打壞莊稼和房屋；我國沿海的颱風更是危害人畜、船

庭、港门、碼頭的巨大力量；在火山和地震區'火山噴發和註二：海相沉植岩卽任海洋中沉秋生成的岩石。

-55 -

地农常使建築物'汁場，造成數十漢人的死亡，毁滅整個城市和村鎖；地下的斷•褚和溶洞常使水堀崩潰，水庫漏戒，使基

本建設工程毁於一旦。因此，了解地球的各項性質，是人類長久以來麥力的方

向，爲此發展了一系列從各個角度硏究地球的科學:地質學、大地測虽學、自然地理學和地球物理孕的各個分科。但是隨僅硏究地球本身是不够的。作爲太陽系行屋的一

員，地球受着太陽、月亮及其他天體的影响，地球的內部構造和其他行星也有血緣關係，爲此，要硏究天瞻物理學，硏究地球現在的各種性質；還得硏究它的過去— —它的起源和

七的歷史，這任務是要爵天體演化學（天文學的f個分科）和歷史地質學（地質學的一個分科）來完成的。我們現在-所掌握到的囲於地球的知識還是很少的。許多問題，如地球的起源、地球的內部構造、地球的物理性質的

原因、以至地球表而的許多地理特徵，都還在探索中。提出來的只是一些假說。當然，今後發現的新事實會修正、補

充、證實這些假說的。

—56 一

對號701 地球的認識

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者兼者

版行，

著出發 /

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承'印者

「鄭

文：.

六审書角香麵成密頓街168臨' ； Dah Chung Boole Co.r 168, Wellington Street * . HONG KONG … 大千印刷公司香准馬寶道64漑

一九五七年一月初版

定價浩幣七角•