天文学汇总
5100–6378 3160–3954 地核内核 总体来说，地球大部分的质量是由下列元素组成： 铁 氧 硅 镁 镍 硫 钛 其他元素 34.6 % 29.5 % 15.2 % 12.7 % 2.4 % 1.9 % 0.05 % 3.65% 圈层结构 地核
地球的平均密度为5515kg/m3，是太阳系中密度最高的行星。但地球表面物质的密度只有大约3000kg/m3，所以一般认为在地核存在高密度的物质－在地球形成早期，大约45亿（4.53109）年前，地球几乎是由熔化的金属组成的，这就导致了地球中心处发生高密度物质聚集，低密度物质移向地表的过程（参见行星分异作用）。地核大部分是由铁所组成（占80%），其余物质基本上是镍和硅。像铀等高密度元素要不是在地球里头稀少，要不然就是和轻元素相结合存在于地壳中。
地核位于古氏不连续面以内，地核又以雷门不连续面为界分为两部分：半径约1250km的内核，即G层，以及在内核外部一直到距地心约3500km的液态外核，即E、F层。F层是地核与地幔的过渡层。
一般，人们认为地球内核是一个主要由铁和一部分镍组成的固态核心。另一个不同的观点则认为内核可能是由单铁结晶组成。包在内核外层的外核一般认为是由液态铁质混合液态镍和其他轻元素组成的。通常，人们相信外核中的对流加上地球的快速自转－借由发电机理论（参阅科氏力）－是产生地磁场的原因。固态内核因为温度过高以致于不可能产生一个永久磁场（参阅居里温度）。但内核仍然可能保存有液态外核产生的磁场。
最近的观测证据显示内核可能要比地球其他部分自转得快一点，一年约相差2°。 地幔
从地核外围约2900千米深处的古氏不连续面一直延伸到约33千米深处莫氏不连续面的区域被称作-地幔或地幔}-。在地幔底部的压力大约是1.40Matm（140GPa）。那里大部分都是由富含铁和镁的物质所组成。物质的熔点取决于所处之处的压力。随着进入地幔的深度的增加，受到的压应力也逐渐增加。地幔的下部一般被认为是固态的，上部地幔一般则认为是由较具有塑性固态物质所构成。上部地幔里物质的黏滞度在1021至1024Pa2s间，具体数据依据深度而变化，因巨大的压应力造成地幔物质的连续形变，所以上部地幔便具有极缓慢流动的能力。
地球内核是固态、外核是液态、而地幔却是固态且较具有塑性的，其原因在于不同地层物质的熔点，以及随着深度增加的温度和压应力。在地表温度足够低，主要成分镍铁合金和硅酸盐呈固态。地幔上层的硅酸盐基本是固态的，局部有熔化的，但总体说来
由于温度高且压应力较小，黏滞度相对较低。而地幔下层由于巨大的压应力，黏滞度要比上层的大得多。金属质的镍铁外核因为合金熔点低，尽管压应力更为巨大，反而呈现液态。最终，极大的压应力使得内核维持固态。
地壳
地壳指的是从地面至平均深度约33km深处的莫霍界面的地下区域。薄的洋底壳是由高密的镁硅酸铁岩（镁铁矿）构成。硅酸镁铁岩是组成大洋盆地的基础材料。比较厚的陆壳是由密度较小的铝硅酸钾钠岩（长英矿物）所构成。地壳与地幔的交界处呈现不同的物理特性：首先，存在一个使地震波传播速率发生改变层称做莫霍洛维奇分界面的物理界线面，一般认为，产生分界面的原因是因为上部构成的岩石包括了斜长石而下部没有长石存在。第二个不同点就是地壳与地幔间存在化学改变－大洋壳深处部分观察到超碱性积累和无磁场的斜方辉橄岩的差别以及大洋壳挤压陆壳产生的蛇绿岩之间的差别。
生物圈
地球是目前已知的唯一仍然拥有生命存在地方，大约是海平面上下10千米。整个行星的生命形式有时被称为是生物圈的一部分。生物圈覆盖大气圈的下层、全部的水圈及岩石圈的上层。生物圈通常据信始于自35亿（3.53109）年前的进化。生物圈又分为很多不同的生物群系。根据相似的存在范围划分为植物群和动物群。在地面上，生物群落主要是以纬度划分，陆地生物群落在北极圈和南极圈内缺乏相关的植物和动物，大部分活跃的生物群落都在赤道附近。
大气圈
地球拥有一个由78%的氮气、21%的氧气、和1%的氩气混和微量其他包括二氧化碳和水蒸气组成的厚密大气层。大气层是地球表面和太阳之间的缓冲。地球大气的构成并不稳固，其中成份亦被生物圈所影响。如大气中大量的自由二价氧是地球植物通过太阳能量制造出来的。离开这些植物，氧气将通过燃烧快速与物质重新结合。自由（未化合）的氧元素对地球上的生命意义重大。
地球大气是分层的。主要包括对流层、平流层、中间层、热层和逸散层。所有的层在全球各地并不完全一致并且随着季节而有所改变。
地球大气圈的总质量大约是5.131018kg，是地球总质量的0.9ppm。 水圈
地球是太阳系中唯一表面含有液态水的行星。水覆盖了地球表面71%的面积（96.5%是海水，3.5%是淡水）。水在五大洋和七大陆都存在。地球的太阳轨道、火山活动、地心引力、温室效应、地磁场以及富含氧气的大气这些因素相结合使得地球成为一颗水之行星。
地球正好处在足够温暖能存在液态水的轨道边缘。离开适当的温室效应，地球上的
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水将都会冻结为冰。古生物学证据显示如果蓝绿藻（藻青菌）在海洋中出现晚一点，温室效应将不足以维持地球表面液态水的存在，海洋可能在1000万至1亿年间冻结，发生冰川纪事件。
当时在像金星这样的行星上，气态的水阻止了太阳的紫外辐射。大气中的氢被吹过的太阳风离子化，其产生的效果虽然缓慢但结果却不可改变。这也是一个金星上为何没有水的假说：离开了氢原子，氧气将与地表物质化合并留存在土壤矿物中。
在地球大气中，存在一个很薄的“臭氧层”。臭氧在平流层吸收了大气中大部分多余的高能紫外辐射，减低了裂化效应。臭氧只能由大气中大量自由二价氧原子产生，所以臭氧的产生也依赖于生物圈（植物）。地磁场产生的电离层也保护了地球不会受到太阳风的直接袭击。
最后说明的一点是，火山活动也持续的从地球内部释放出水蒸气。地球通过水和碳对地幔和火山中的石灰石消解产生二氧化碳和水蒸气（参见行星筑造学）。据估计，仍存留在地幔中的水的总量是现在海洋中所有水数量的10倍，虽然地幔中的大部分水可能从来不会释放到地表。
地球水界的总质量大约是1.431021kg，计为地球总质量的0.023%。 地球的运动
地球的运动由自转与公转合成。 地球自转
地球沿着贯穿北极至南极的一条轴自西向东旋转一周（1个恒星日）平均需要花时23小时56分2.1秒,自转周期是0.997日。这就是为什么在地球上主要天体（大气中的流星和低轨道卫星除外）一日内向西的视运动是15°/小时（即15'/分钟）－即2分钟一个太阳或月亮的视直径的大小。
在惯性参考坐标系中，地轴运动还包括一个缓慢的岁差运动。这个运动的大周期大约是25800年一个循环，每一次小的章动周期是18.6年。对处于参考坐标系中的地球、太阳与月亮对地球的微小吸引在这些运动的影响下造成地球赤道隆起，并形成类椭圆形的扁球。
地球的自转也是有轻微的扰动的。这称为极运动。极运动是准周期性的，所谓的准周期包括一个一年的晃动周期和一个被称为钱德勒摆动的14个月周期。自转速度也会相应改变。这个现象被称为日长改变。
地球公转
公转周期为365.2564个平太阳日（即1个恒星年）。地球的公转使得太阳相对其他恒星的视运动大约是1°/日－这就相当于每12小时一个太阳或月亮直径的大小。公转造成的视运动效果与自转造成的正好相反。
地球公转轨道速度是30 km/s，即每7分钟经过一个地球直径，每4小时经过一个 地月距离。
地球所在的天体系统
地球唯一的天然卫星是月球。其围绕地球旋转一周需要用时一恒星月（27又1/3日）。因此从地球上看来月球的视运动相对太阳大约是12°/日－即每小时一个月球直径，方向同样与自转效果相反。
如果在地球北极进行观测，则地球的公转、月球运行以及地球自转都将是逆时针的。地球的特洛伊小行星：在二○一○年十月美国国家航空航天局的广角红外巡天探测器（ＷＩＳＥ）发现。今年四月加拿大亚伯达省阿萨巴斯卡大学天文学家康纳的团队分析数据并利用设于夏威夷的“加拿大/法国/夏威夷光学天文望远镜”（CFHT）观测2010 TKT ，发现其公转路径稳定，证实就是地球的特洛伊小行星。
地球的轨道和轴位面并非是一致的：地轴倾斜与地日平面交角是23.5度，这产生了四季变化；地月平面与地日平面交角大约为5度，如果没有这个交角，则每月都会发生日蚀。
地球的Hill大气层（大气影响范围）的半径大约为1.5 G米，这个范围足以覆盖月球的轨道了。
地理学特征 气候
因为地球气候从亘古到现在都有发生巨大变化并且这种变化将继续演进，很难把地球气候概括。地球上与天气和气候有关的自然灾害包括龙卷风、台风、洪水、干旱等。两极地气候被两个温度相差并非很大的区域分隔开来：赤道附近宽广的热带气候和稍高纬度上的亚热带气候，降水模式在不同地区也差异巨大，降水量从一年几米到一年少于一毫米的地区都有。
地貌
地球总面积约为5.10072亿km2，其中约29.2%（1.4894亿km2）是陆地，其余70.8%（3.61132亿km2）是水。陆地主要在北半球，有四个大陆：欧亚大陆、非洲大陆、美洲大陆、澳洲大陆和南极大陆，另个还有很多岛屿。大洋则包括太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四个大洋及其附属海域。海岸线共356000千米。
极端海拔
陆地上最低点：死海?418米
全球最低点：太平洋上的马里亚纳海沟?11,034米 全球最高点：珠穆朗玛峰（圣母峰）8,844.43米 自然灾害
大部分地区以及其间生物都遭受过类似热带气旋、飓风、或台风这样的极端天气。也有很多地区发生过地震、山崩、海啸、火山爆发、龙卷风、灰岩坑（地层下陷）、洪
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水、干旱以及其他气候异常和灾难。
自然资源
地壳中包含大量化石燃料沉积：煤、石油、天然气、甲烷气水包合物。这些沉积物被人类使用用来制造能源和作为其他化学物的给料。
在腐蚀和行星筑造作用下，含铁矿石组成了地壳。这些金属矿石包含了多种金属质和有用的化学元素。
地球生物圈能够产生大量有用的生物产出，包括（但不限于）食物、木材、药物、氧气。生物圈还能回收大量有机垃圾、地面生态系统是依赖于上层土和新鲜水的，而海洋生态系统依赖于陆地上冲刷后融解的的营养物。
人类开发地球的自然资源是很普遍的。
这些资源中的一些，比如化石燃料，是很难短时间内再重新产生的。这称作不可再生资源。人类文明对不可再生资源的掠取已经成为现代环保主义运动的重要论争之一。
29 恒星日、太阳日、太阴日、太阳时
1.恒星日
通常认为，恒星日（Sidereal Day）是地球上某点对某个恒星连续两次经过其上中天的时间间隔。是地球自转的恒星周期，是指在天文学上以恒星为标准量度地球自转的周期，因为恒星通常被假设是不动的，从这个意义来说，是地球真正的自转周期。
在天文学上，定义恒星日的不是具体的恒星，而是黄道对于天赤道的升交点，即白羊宫第一点，就是北半球的春分点。但是春分点在不断的西移（岁差），所以天文学上的恒星日与地球的自转周期还是有区别的。
因为地球自转不断变慢，所以恒星日将越来越长。
1恒星日=23小时56分4.09894秒，短于人们日常使用的太阳日。
太阳日是依据太阳运动，所定义的时间，可以分为视太阳日和平太阳日。 一太阳日传统称为一“天”或一“昼夜”。 2.太阴日
以月球为参考点所度量的地球自转周期。月球中心连续两次通过地球上同一子午线所需要的时间。平均是24小时50分，比平太阳日长50.47分。这是由于月球公转方向和地球自转方向相同，月球每日在白道上平均运行13°11′，因此当地球自转一周后，月球已经沿轨道向前运行了13°11′，而地球需要再转过13°11′（地球绕过这个角度所需的时间约是50分），月球中心才能两次经过这一子午线。所以，以一定的地点来说，月球中心通过当地子午线的时刻，总比前一天延迟50分钟。
3.视太阳日
视太阳日是依据视太阳定义的，也就是真实的太阳两次经过该地的子午线的时间间隔，可以使用日晷来测量。
由于以下两个原因，视太阳日在一年当中的长度会每天不停地改变。
首先，地球的轨道是一个椭圆而不是正圆，所以当地球接近太阳时速度会加快，到达近日点时的运动速度最快；远离时又会减慢，到达远日点时的速度最慢（参考开普勒行星运动定律）。
其次，因为地球自转轴的倾斜角度，使得太阳在黄道上运行的大圆对地球的天球赤道是倾斜的，当太阳在两个分点时，穿越赤道时会有一个角度的，所以投影在赤道上的运行速度小于平均速度；当太阳在至点时，他的运动方向是平行于赤道的，所以投影的运行速度高于平均的速度（参考回归年）。因此，视太阳日在3月（26-27日）和9月（12-13日）是比在6月（18-19日）或12月（20-21日）短的。这些日期的长短变化是在分点、至点、远日点、和近日点之间逐渐变化的。
4.平太阳日
平太阳日是以平太阳为参考点，以平太阳连续两次经过上中天，转360°59'，需时24小时。更明确的说，平太阳日是经由观察太阳相对于恒星的周日运动，所获得的平均太阳时，经由人为的调整而显示在时钟上的时间。
平太阳日的长度是固定的24小时，在一年之中不会因为昼夜长短的变化而改变。视太阳日的长度会与平太阳日（86,400秒）不同，相邻的每一天最多可以短22秒或长29秒。因为这种延长或缩短会持续进行一段时间，所以最多会比平太阳日提早17分钟或延迟14分钟。因为这些期间是周期性的，平太阳时和视太阳时的差值就是均时差。
在历史上有许多方法被用来模拟（显示）平太阳时，最早是使用漏壶或水钟，差不多从纪元前四千年到纪元前二千年中期。在纪元前一千年中叶之前，水钟只能依据视太阳日来调整，因此除了能在夜晚继续使用外，他的准确度并不会比依靠太阳投影的日晷好。
5.太阳时
太阳时是指以太阳日为标准来计算的时间。可以分为真太阳时和平太阳时。
以真太阳日为标准来计算的叫真太阳时，日晷所表示的时间就是真太阳时。以平太阳日为标准来计算的叫平太阳时，钟表所表示的时间就是平太阳时。 实际上我们日常用的计时是平太阳时，平太阳时假设地球绕太阳是标准的圆形，一年中每天都是均匀的。北京时间是平太阳时，每天都是24小时。而如果考虑地球绕日运行的轨道是椭圆的，则地球相对于太阳的自转并不是均匀的，每天并不都是24小时，有时候少有时候多。考虑到该因素得到的是真太阳时。
真太阳时要求每天的中午12点，太阳处在头顶最高。传统上确定时辰，需
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使用真太阳时，所以要把平太阳时调整为真太阳时。
30 地球的运动
地球绕地轴自西向东地自转，平均角速度为每小时转动15度。在地球赤道上，自转的线速度大约是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。人们最早利用地球自转作为计量时间的基准。自20世纪以来由于天文观测技术的发展，人们发现地球自转是不均的。1967年国际上开始建立比地球自转更为精确和稳定的原子时。由于原子时的建立和采用，地球自转中的各种变化相继被发现。现在天文学家已经知道地球自转速度存在长期减慢、不规则变化和周期性变化。
1.地球自转
地球自转的方向是自西向东；自转一周的时间为24小时，依旧是一天。通过对月球、太阳和行星的观测资料和对古代月食、日食资料的分析，以及通过对古珊瑚化石的研究，可以得到地质时期地球自转的情况。在6亿多年前，地球上一年大约有424天，表明那时地球自转速率比现在快得多。在4亿年前，一年有约400天，2.8亿年前为390天。研究表明，每经过一百年，地球自转长期减慢近2毫秒（1毫秒=千分之一秒），它主要是由潮汐摩擦引起的。此外，由于潮汐摩擦，使地球自转角动量变小，从而引起月球以每年3～4厘米的速度远离地球，使月球绕地球公转的周期变长。除潮汐摩擦原因外，地球半径的可能变化、地球内部地核和地幔的耦合、地球表面物质分布的改变等也会引起地球自转长期变化。恒星日为23时56分4秒；太阳日为24小时。
2.不规则变化\年际变化\
地球自转速度除上述长期减慢外，还存在着时快时慢的不规则变化，这种不规则变化同样可以在天文观测资料的分析中得到证实，其中从周期为近十年乃至数十年不等的所谓\十年尺度\的变化和周期为2～7年的所谓\年际变化\，得到了较多的研究。十年尺度变化的幅度可以达到约±3毫秒，引起这种变化的真正机制目前尚不清楚，其中最有可能的原因是核幔间的耦合作用。年际变化的幅度为0.2～0.3毫秒，相当于十年尺度变化幅度的十分之一。这种年际变化与厄尔尼诺事件期间的赤道东太平洋海水温度的异常变化具有相当的一致性，这可能与全球性大气环流有关。然而引起这种一致性的真正原因目前正处于进一步的探索阶段。此外，地球自转的不规则变化还包括几天到数月周期的变化，这种变化的幅度约为±1毫秒。
3.地球自转的周期性变化
地球自转的周期性变化主要包括周年周期的变化，月周期、半月周期变化以及近周日和半周日周期的变化。周年周期变化，也称为季节性变化，是二十
世纪三十年代发现的，它表现为春天地球自转变慢，秋天地球自转加快，其中还带有半年周期的变化。周年变化的振幅为20～25毫秒，主要由风的季节性变化引起。半年变化的振幅为8～9毫秒，主要由太阳潮汐作用引起的。此外，月周期和半月周期变化的振幅约为±1毫秒，是由月亮潮汐力引起的。地球自转具有周日和半周日变化是在最近的十年中才被发现并得到证实的，振幅只有约0.1毫秒，主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的。
4.地球公转
地球公转的轨道是椭圆的，公转轨道半长径为149597870公里，轨道的偏心率为0.0167，公转的平均轨道速度为每秒29.79公里；公转的轨道面（黄道面）与地球赤道面的交角为23°27'，称为黄赤交角。地球自转产生了地球上的昼夜变化，地球公转及黄赤交角的存在造成了四季的交替。
从地球上看，太阳沿黄道逆时针运动，黄道和赤道在天球上存在相距180°的两个交点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点，与春分点相隔180°的另一点，称为秋分点，太阳分别在每年的春分（3月21日前后）和秋分（9月23日前后）通过春分点和秋分点。对居住的北半球的人来说，当太阳分别经过春分点和秋分点时，就意味着已是春季或是秋季时节。太阳通过春分点到达最北的那一点称为夏至点，与之相差180°的另一点称为冬至点，太阳分别于每年的6月22日前后和12月22日前后通过夏至点和冬至点。同样，对居住在北半球的人，当太阳在夏至点和冬至点附近，从天文学意义上，已进入夏季和冬季时节。上述情况，对于居住在南半球的人，则正好相反。
5.地极移动(极移)
地极移动，简称为极移，是地球自转轴在地球本体内的运动。1765年，欧拉最先从力学上预言了极移的存在。1888年，德国的屈斯特纳从纬度变化的观测中发现了极移。1891年，美国天文学家张德勒指出，极移包括两个主要周期成分：一个是周年周期，另一个是近14个月的周期，称为张德勒周期。前者主要是由于大气的周年运动引起地球的受迫摆动，后者是由于地球的非刚体引起的地球自由摆动。极移的振幅约为±0.4角秒，相当于在地面上一个12312平方米范围。 由于极移，使地面上各点的纬度、经度会发生变化。1899年成立了国际纬度服务，组织全球的光学天文望远镜专门从事纬度观测，测定极移。随着观测技术的发展，从二十世纪六十年代后期开始，国际上相继开始了人造卫星多普勒观测、激光测月、激光测人卫、甚长基线干涉测量、全球定位系统测定极移，测定的精度有了数量级的提高。
极移包含的各种复杂运动
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根据近一百年的天文观测资料，发现极移包含各种复杂的运动。除了上述周年周期和张德勒周期外，还存在长期极移，周月、半月和一天左右的各种短周期极移。其中长期极移表现为地极向着西经约70°～80°方向以每年3.3～3.5毫角秒的速度运动。它主要是由于地球上北美、格陵兰和北欧等地区冰盖的融化引起的冰期后地壳反弹，导致地球转动惯量变化所致。其它各种周期的极移主要与日月的潮汐作用以及与大气和海洋的作用有关。
岁差与章动
在外力的作用下，地球的自转轴在空间的指向并不保持固定的方向，而是不断发生变化。其中地轴的长期运动称为岁差，而周期运动称为章动。岁差和章动引起天极和春分点位置相对恒星的变化。公元前二世纪，古希腊天文学家喜帕恰斯在编制一本包含1022颗恒星的星表时，首次发现了岁差现象。中国晋代天文学家虞喜，根据对冬至日恒星的中天观测，独立地发现了岁差。据《宋史2律历志》记载：\虞喜云：'尧时冬至日短星昴，今二千七百余年，乃东壁中，则知每岁渐差之所至\。岁差这个名词即由此而来。
产生岁差的原因
牛顿第一个指出产生岁差的原因是太阳和月球对地球赤道隆起部分的吸引。在太阳和月球的引力作用下，地球自转轴在空间绕黄极描绘出一个圆锥面，绕行一周约需26000年，圆锥面的半径约为23°.5。这种由太阳和月球引起的地轴的长期运动称为日月岁差。除太阳和月球的引力作用外，地球还受到太阳系内其它行星的引力作用，从而引起地球运动的轨道面，即黄道面位置的不断变化，由此使春分点沿赤道有一个小的位移，称为行星岁差。行星岁差使春分点每年沿赤道东进约0.13角秒。 地球自转轴在空间绕黄极作岁差运动的同时，还伴随有许多短周期变化。英国天文学家布拉得雷在1748年分析了20年恒星位置的观测资料后，发现了章动现象。月球轨道面（白道面）位置的变化是引起章动的主要原因。目前天文学家已经分析得到章动周期共有263项之多，其中章动的主周期项，即18.6年章动项是振幅最大的项，它主要是由于白道的运动引起白道的升交点沿黄道向西运动，约18.6年绕行一周所致。因而，月球对地球的引力作用也有相同周期变化，在天球上它表现为天极在绕黄极作岁差运动的同时，还围绕其平均位置作周期为18.6年的运动。同样，太阳对地球的引力作用也具有周期性变化，并引起相应周期的章动。
31 月球概况
月球基本参数
轨道参数
近心点 363,104公里（0.0024天文单位） 远心点 405,696公里（0.0027天文单位） 半长轴 384,399公里 离心率 0.0549 轨道周期 27.321582 d (27 d 7 h 43.1 min) 周期 29.530589 d (29 d 12 h 44 min 2.9 s) 平均速度 1.022公里/秒 轨道倾角 5.145°（对黄道） （对地球赤道的倾角在18.29°到28.58°之间） 升交点黄经 每18.6年在公转轨道上退行一周 近日点参数 每8.85年在公转轨道上顺行一周 卫星 地球 物理特征 平均半径 1,737.10公里（0.273地球半径） 赤道半径 1,738.14公里（0.273地球半径） 极半径 1,735.97公里（0.273地球半径） 扁率 0.00125 周长 10,921 km（赤道的） 表面积 3.793 3 107公里2（0.074 地球表面积） 体积 2.1958 3 1010 km3 （0.020地球体积） 质量 7.3477 3 1022公斤（0.0123地球质量） 平均密度 3.3464 公克/厘米3 第 35 页