地球介绍_臭氧和大爆炸

热和风

太阳的巨大能源有两个主要副作用——紫外线和太阳风。紫外线可以导致癌症、白内障和其他健康问题。太阳风是从太阳涌出的带电（即离子化）粒子流，可以剥去大气层。幸运的是，地球有针对这两种灾害的天然防御措施。臭氧层可以保护我们免受紫外线的伤害，磁场可以保护我们免受太阳风伤害。

平流层是大气层中的一层，就位于我们生活的这一层之上，包含薄薄一层臭氧 (O3)。如果没有太阳，这一层就不会存在。臭氧由三个氧原子组成。臭氧分子并不非常稳定，但形成这种分子需要很多能量。当紫外光照射到氧分子 (O2) 上时，将使氧分子分裂为两个氧原子 (O)。其中一个原子接触到氧分子时，将结合形成臭氧。该过程还是可逆的——当紫外光照射到臭氧时，它将分裂为一个氧分子和一个氧原子。

NASA供图

氧分子+光=两个氧原子。

氧原子+氧分子=臭氧分子。

此过程称为臭氧-氧循环，它将紫外光转换为热，阻止其到达地球表面。如果没有太阳，地球就不会有臭氧层——但没有太阳，地球也就不需要臭氧层。

但在太阳创造臭氧层的同时，地球自身也在创建自己抵御太阳风的防御系统。如果没有地球磁场，太阳风产生的离子化粒子就会揭掉地球的大气层。这个磁场来自地核深层。内核与外核的相互作用产生了磁场。

USGS供图

地球层次包含内核、外核、地幔和地壳。

地球的内核由固态铁组成。围绕内核的是熔化的外核。这两层在地球内部的极深处，通过厚厚地幔与地壳分隔开。地幔是固态的，但可以延展，与塑料相似，并且是火山岩浆的来源。

地球内核的自转，与地球绕地轴自转非常相似。外核也在自转，但速率与内核的速率不同。这就产生了发电机效应，即地核内部产生了对流和电流。从而产生地球的磁场——地球就像一块巨大的电磁体。当太阳风到达地球时，将与磁场（即磁层）碰撞，而不是与大气层碰撞。

SOHO联盟供图。

SOHO是ESA和NASA联合进行的国际合作项目。

两极实际上定期变更位置——在过去的3.3亿年里大约变更了400次。在发生偏转时，磁场将变弱。但计算机模拟预测，太阳可在发生偏转时对磁场减弱进行补偿，通过与大气层相互作用增强磁场。

地球的物理成分产生了地球磁场。这种成分是地球形成时的产物，没有太阳也就不可能有地球。

行星和恒星

极光地球的磁场是产生北极光的原因 ，当太阳辐射被地球磁场弹回时，就会出现这种神奇的光。这种现象在南极也会发生。在南半球，这种光称为南极光。

有关地球起源最著名的科学理论与被称为太阳星云的自转尘云有关。这块星云是大爆炸的产物。哲学家、宗教学者和科学家对于宇宙的起源有很多观点，但接受度最广的是大爆炸理论。根据这一理论，宇宙起源于一次巨大的爆炸。

在大爆炸以前，现在宇宙中的所有物质和能量当时都包含在一个奇点中。奇点是温度极高、密度无穷大的点。黑洞中心处发现的也是这种物体。这个奇点漂浮在整个真空中，直到发生爆炸，将气体和能量向各个方向抛出。设想一枚炸弹在鸡蛋内爆炸——物质以很高的速度向各个方向飞出。

随着爆炸产生的气体逐渐冷却，各种物理力使得粒子聚集起来。随着它们继续冷却，运动也逐渐减慢并且变得更有组织，最终成长为恒星。这一过程大约耗费了十亿年。

大约五十亿年前，其中一些气体和物质形成了太阳。起初，它是一团温度很高的自转气体云，也包含一些较重的元素。这团尘云在自转过程中，汇集成为一块称为太阳星云的碟形星云。地球和其他行星可能也是在这块碟形星云中形成的。星云的中心继续凝结，最终燃烧起来成为太阳。

NASA供图

太阳星云

没有实质性的证据确切表明地球是如何在这块星云中形成的。科学家们有两种主要理论。两种理论都包含天体增大，即分子和粒子聚集在一起。它们的基本观点相同——大约46亿年以前，粒子聚集在一块巨大碟形气团中形成了地球，它围绕将来变成太阳的物体飞行。太阳燃烧起来后，吹开了所有额外的粒子，形成我们今天所知的太阳系。月球也是在太阳星云中形成的。

起初，地球非常热并且火山活动频繁。随着地球冷却形成固体地壳，小行星和其他碎片造成了许多表面坑洼。地球继续冷却，水填充了表面形成的盆地，从而产生海洋。

通过地震、火山爆发和其他因素，地球表面最终变成我们今天所知的形状。它的质量产生的万有引力固定住了所有物体，它的表面为我们提供了生活场所。如果没有太阳，整个过程都不会开始。

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我们怎么知道？随着不断演变，大爆炸理论已经引发了一些争论。下面是科学家们认为这一理论正确的几个原因：宇宙中的所有物质正以极快的速率互相远离。科学家们已经通过测量恒星的哈勃红移（即随着离我们远去的物体所发出的光，其波长会变得有多长）证实了这一点。

科学家们可以探测和测量称为宇宙微波背景 (CMB) 辐射或原始背景辐射的低水平辐射。这看起来是大爆炸的后果。新的 CMB 分析表明，宇宙在一瞬间从一个微小的点变成一个巨大的系统（参考）。

要了解有关大爆炸的更多信息，请从NASA、密歇根大学和加州大学伯克利分校查看。