地球科学

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地球科学

2018-11-19 20:18:57     所属分类:地球科学
著名的地球照片蓝色弹珠

地球科学是指一切研究地球的科学,是行星科学的专门分支。各学科通常会以物理、地理、地质、气象、数学、化学、生物的角度研究地球。它和人类的生活息息相关,人们手上所戴的黄金饰品和钻石,都是来自地球的矿产资源;盖房子所用的砂、石、水泥,其原料也是来自地球;所吃的鱼虾,大都取自海洋;气温的变化影响生活甚巨;天体的运行,也时时刻刻影响着我们。因此,地球科学是一门很基础、很重要的的学科。

地球科学的范围很广,涵盖地质学、海洋学、气象学和天文学等领域。地质学在探讨地球的历史与各部分组成,包括其演化和各种矿学、岩石以及矿产的分布;海洋学在研究海水的运动、海水的物理与化学性质及海底地形;气象学在分析大气的组成、构造和运动;而有关地球起源、太阳系的形成和天体的运动变化,乃至宇宙的演化,均属天文学的研究范围。以陨石撞击地球为例:高温高压撞击地球的结果,势必引起地形与地质的变化;飞扬在大气中的粉尘微粒会遮蔽阳光,大气和海水温度因而降低。因此,看似简单的天文事件,却引起地质、气象和海洋的变化,可见各领域关系密切、环环相扣。

目录

  • 1 学科特性
    • 1.1 强调野外调查或观测
    • 1.2 时空尺度范围广大
    • 1.3 重视地域性
    • 1.4 整合性
  • 2 研究领域
    • 2.1 地球圈层
    • 2.2 领域种类
  • 3 地球科学分支
    • 3.1 自然地理学
    • 3.2 地质学
    • 3.3 地球化学
    • 3.4 地球物理学
    • 3.5 土壤科学
    • 3.6 海洋科学
    • 3.7 大气科学
    • 3.8 太空科学
    • 3.9 天文学
    • 3.10 生命
    • 3.11 系统
  • 4 参见
  • 5 参考文献
  • 6 外部链接

学科特性

岩石也属于地球科学的研究范围,图为福建沿海的南碇岛

地球科学具有注重野外调查、时空范围、强调地域特性和广大的整合性,分述如下:

强调野外调查或观测

野外调查或观测是研究地球科学的首要工作,调查岩层分布、记录天气变化、观察潮汐起落和观测星星、月亮、太阳等,都属野外调查。经过详细的观察、分析、归纳,整理出地球科学的理论。所以,野外调查为研究地球科学最基本的工作。

有些大自然的变化,所进行的时间很长,影响范围很广。如果学者想在实验室模拟自然界的现象时,便受到很大的限制。所以他们常在户外进行调查,所需要的时间,通常是非常久的。

时空尺度范围广大

地球科学探讨事物所用的时空尺度范围很广,地表的天气现象分秒之间瞬息万变,所用的时间单位小至分、秒;而星球从诞生到灭亡的过程,则以数亿年计,因此时间尺度从秒、分、时乃至数亿年,皆有例可寻。而在电子显微镜下观察,矿物晶体中各原子间的距离较适合以Å来表示,但各星系的距离却可远达数百万光年以上。可见,空间尺度所涵盖的范围也是近乎无所不包。

重视地域性

地球科学有非常强的地域性,例如*由于位在第一大洋太平洋和世界第一大陆块欧亚大陆之间,所以天气变化多端。而大陆的天气相对而言,便非常稳定。

整合性

地球科学是一门“上通天文,下知地理”的学科,举凡人们脚下所踩的土地,分秒所呼吸的空气,和我们生活息息相关的海洋以及朝夕相处的星星、月亮、太阳、乃至整个宇宙,都是研究的对象。科学家用各种理论来研究地球,例如,数学帮助计算彗星的运动轨迹、气团的移动和地震的规模;物理学用来研究地球的重力场、星体间的引力作用、锋面或洋流的移动;借由化学知识,可以分析岩石的化学组成;而生物学的原理,则帮助了解化石所隐含的意义,更进而建立演化的架构。所以地球科学是一门整合性的学科。

研究领域

地球圈层

Earth-crust-cutaway-chinese.png

地球科学中普遍将地球分为四个领域:岩石圈(地圈英语Geosphere)、水圈、大气圈和生物圈; 分别对应于地球的岩石、水、空气和生命。 此外还包括冰雪圈(对应于冰),是水圈的一部分;土壤圈(对应于土壤),是岩石圈的最外层。

领域种类

生命演化历程
 •  • 
-4500 —
-4000 —
-3500 —
-3000 —
-2500 —
-2000 —
-1500 —
-1000 —
-500 —
0 —
单细胞生物
光合作用
真核生物
多细胞生物
陆生生物
恐龙
哺乳动物
被子植物
 
地球的诞生(-4540)
水的起源英语Origin of water on Earth
生命起源
(-4000)
后期重轰炸期
氧气起源英语Geological history of oxygen
氧气泛布于大气
大氧化事件
有性生殖起源
寒武纪大爆发
人类起源




















































































时间轴以百万年为单位
  • 自然地理学,涵盖了地貌学、土壤学、水文学、气象学、气候学和生物地理学[1]
  • 地质学主要研究地球地壳(岩石圈)的状态和演变,主要分支学科包括矿物学、岩石学、地球化学、地貌学、古生物学、地层学、构造地质学、工程地质学和沉积学[2][3]
  • 地球物理学和大地测量学主要研究地球的形状英语figure of the Earth、受力,以及地球的磁场和重力场。地球物理学家探索地球的内地核、地幔构造以及岩石圈的地震活动[3][4][5] 。主要分支学科包括地球动力学、地磁学、构造物理学、地震学和勘探地球物理学。
  • 土壤科学,涵盖了地壳受到成土作用形成的最外层(土壤圈)。主要分支学科包括土壤学和土壤生态学[6]
  • 生态学,涵盖生物相与自然环境间的交互作用。这一领域区别了地球科学与其他太阳系内的行星科学,地球是目前所知唯一拥有生命的行星。
  • 水文学和海洋学(以及湖沼学)研究地球水圈中水的运动、分布和质量,主要分支学科包括地表水文学英语Surface-water hydrology水文气象学英语Hydrometeorology、水文地质学[7]、物理海洋学、海洋化学英语Chemical oceanography和海洋生物学。
  • 冰川学,涵盖了地球上的冰(冰雪圈)。
  • 大气科学研究地表至散逸层(高约1000 km)之间的地球大气层。主要分支学科包括气象学、气候学、大气化学和大气物理学。

地球科学分支

地球科学分支与相关交叉学科。

自然地理学

  • 地貌学(Geomorphology)
  • 水文学(Hydrology)
  • 冰川学(Glaciology)
  • 洞穴学(Speleology)
  • 湖沼学(Limnology)

地质学

  • 矿物学(Mineralogy)
  • 岩石学(Petrology)
  • 沉积学(Sedimentology)
  • 结构地质学(Structural geology)
  • 历史地质学(Historical geology)
  • 地层学(Stratigraphy)
  • 行星地质学(Planetary geology)
  • 应用地质学(Applied geology)
    • 水文地质学(Hydrogeology)
    • 经济地质学(Economic geology)
    • 工程地质学(Engineering geology)
    • 环境地质学(Environmental geology)

地球化学

  • 同位素地球化学(Isotope geochemistry)
  • 岩石地球化学(Petrogeochemistry)
  • 水文地球化学(Hydrogeochemistry)
  • 有机地球化学(Organic geochemistry)
  • 勘查地球化学(Exploration geochemistry)
  • 宇宙化学(Cosmochemistry)

地球物理学

  • 地球动力学(Geodynamics)
  • 地震学(Seismology)
  • 火山学(Volcanology)
  • 地磁学(Geomagnetism)
  • 地电学(Geoelectrics)
  • 地热学(Geothermometry)
  • 构造物理学(Tectonophysics)
  • 地质年代学(Geochronology)
  • 勘探地球物理学 (Geophysical survey)
  • 大地测量学(Geodesy)

土壤科学

  • 土壤学(Pedology)
  • 土壤力学(Soil mechanics)
  • 土壤化学 (Soil chemistry)
  • 土壤生态学(Edaphology)

海洋科学

  • 物理海洋学(Physical oceanography)
  • 海洋化学(Marine Chemistry)
  • 海洋地质学(Marine Geology)
  • 海洋生物学(Marine Biology)

大气科学

  • 气象学(Meteorology)
    • 天气学(Synoptic meteorology)
    • 应用气象学(Applied meteorology)
  • 气候学(Climatology)
    • 动力气候学(Dynamic climatology)
    • 应用气候学(Applied climatology)
  • 古气候学(Paleoclimatology)
  • 大气物理学(Atmospheric physics)
    • 云物理学(Cloud physics)
    • 大气辐射学(Atmospheric radiation)
    • 大气电学(Atmospheric electricity)
    • 大气声学(Atmosphericacoustics)
    • 大气光学(Atmospheric optics)
  • 大气动力学(Atmospheric dynamics)
  • 大气化学(Atmospheric Chemistry)

太空科学

  • 太空等离子物理学(Space plasma physics)
  • 电离层物理学(Ionospheric Physics)
  • 高层大气物理学(Aeronomy)
  • 遥测学(Remote sensing)
  • 空间资讯科学(Geoinformatics)

天文学

  • 天文测量学(Astrometry)
  • 天文物理学(Astrophysics)
  • 天体力学(Celestial mechanics)
  • 行星科学(Planetary science)
  • 太阳物理学(Solar physics)

生命

  • 生物地球化学(Biogeochemistry)
  • 生物地理学(Biogeography)
  • 生态学(Ecology)
  • 地质考古学(Geoarchaeology)
  • 地质微生物学(Geomicrobiology)
  • 古生物学(Paleontology)
    • 孢粉学(Palynology)
    • 微体古生物学(Micropaleontology)

系统

  • 地球系统科学英语Earth system science(Earth system science)
  • 系统地质学英语Systems geology(Systems geology)
  • 系统生态学英语Systems ecology(Systems ecology)
  • 环境科学(Environmental science)

参见

  • 地理学
  • 天文学
  • 行星科学