地球，大概應(yīng)該是我們感覺最真切的客觀實(shí)在。古老和幼稚的人類足踏大地、仰望天空，天空是縹緲的，大地是堅(jiān)實(shí)的。對地球的天文學(xué)研究——也就是說把地球作為一個天體的研究，屬于廣義的宇宙科學(xué)(亦有稱天學(xué))的范疇，與天文學(xué)的地球研究不同，地球科學(xué)研究的是地球及其附屬物質(zhì)的狀態(tài)、演變規(guī)律和動力學(xué)機(jī)制，也稱地學(xué)。地下、地表、大氣、海洋都是地學(xué)的研究對象。

天學(xué)的和地學(xué)的地球研究都起始于對大地是球形這一科學(xué)認(rèn)識。

地學(xué)是古老的，因?yàn)榇蟮亟谖覀兡_下，我們積累起來的關(guān)于大地的一切經(jīng)驗(yàn)都是后來地學(xué)發(fā)展的養(yǎng)料;地學(xué)又很年輕，因?yàn)榈厍虻臍v史太久遠(yuǎn)(46億年)，體積太龐大，形態(tài)、結(jié)構(gòu)、發(fā)展演化也太復(fù)雜，直到本世紀(jì)初，與其他基礎(chǔ)學(xué)科相比，地學(xué)仍然是比較落后的。

古老地學(xué)的最初發(fā)展得益于人們?yōu)樽非筘敻欢M(jìn)行的以商業(yè)和掠奪為目的的探險和科學(xué)考察，16世紀(jì)以來的一系列地理發(fā)現(xiàn)，為地學(xué)的發(fā)展奠定了資料基礎(chǔ)。20世紀(jì)以后，探空火箭、資源衛(wèi)星、深海鉆探、同位素地質(zhì)年代測量、電子計算機(jī)等新技術(shù)手段的使用，使地學(xué)從描述、定性、分化的研究進(jìn)入到理論概括、定量、綜合的發(fā)展。

然而，我們讀懂了地球嗎?古老而神秘的地球?qū)τ谖覀內(nèi)匀皇?ldquo;猶抱琵琶半遮面”。

1.地球的形狀

我們生活的地球大體上是一個兩極收縮、赤道突起的稍有些扁平形狀的橢球。赤道的直徑約為12756千米，兩極之間的直徑約為12714千米，地球的體積約為1.083×10的21次方立方厘米、地球的質(zhì)量約為5.976×10的24次方千克。把質(zhì)量相對較小的幾個天體——水星、金星、火星、冥王星和月球加在一起，才相當(dāng)于地球的質(zhì)量，但若與質(zhì)量較大的木星、土星比，地球又小得多。從北半球觀察，地球每時每刻都在按逆時針方向自轉(zhuǎn)，赤道處的轉(zhuǎn)速最快，大約每小時1600多千米。正是因?yàn)樽赞D(zhuǎn)的存在，形成了晝夜和北大西洋的颶風(fēng)以及北太平洋的臺風(fēng)。

地球已經(jīng)有46億年的歷史，至今是一個處于活動中的星球。

自古人們就在猜測著腳下大地的形狀，人們曾經(jīng)以為大地是平展的，下面有神象或?yàn)觚旕W著，烏龜累了，眨一下眼睛，大地就會顫抖，這就是地震。據(jù)記載，古希臘哲學(xué)家畢達(dá)哥拉斯最先提出地球是球體，但是并沒有科學(xué)的依據(jù)，他只不過認(rèn)為只有圓形的才是完美的。亞里士多德根據(jù)科學(xué)的觀察，猜想地球并不是扁平的，而是球形的。后來，古希臘米利都的泰勒斯有個叫埃拉托色尼的學(xué)生發(fā)現(xiàn)，同一時間在塞伊尼和亞力山大兩地直立兩根等高的桿子，它們的光影卻不等長，也就是說地面應(yīng)該是弧形的。他設(shè)想如果大地是個球體，兩根立桿的底端延長線就會在球心相交。6月21日，陽光直射塞伊尼城，亞力山大的立桿與陽光的交角就應(yīng)該是兩條立桿延長線在地心的交角。他依據(jù)立桿的長度和影長求出了這個7.5度角，進(jìn)而求出了地球子午線的周長。

這是人類第一次用數(shù)學(xué)推理的方法證明大地為球形。

15世紀(jì)，葡萄牙航海家麥哲倫的船隊(duì)成功地進(jìn)行了環(huán)球航行，首次環(huán)球航行(1521—1523)的成功，在實(shí)踐上第一次證實(shí)了大地是球形的，第一次證實(shí)了全球海洋是一個整體。這使地理學(xué)發(fā)生了一場真正的革命。16世紀(jì)，波蘭科學(xué)家哥白尼提出地球自身存在著自轉(zhuǎn)，并且圍繞太陽公轉(zhuǎn)，1851年，法國科學(xué)家福科證實(shí)了地球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。