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《黄帝内经365》--026.地球特征及构造

·黄帝内经365·

第一章  生气通天

第六节  地理

    夫变化之用,天垂象,地成形,七曜纬虚,五行丽地。地者,所以载生

成于形类也。虚者,所以列应天之精气也。形精之动,犹根本之于枝叶也,

仰观其象,虽远可知也。帝曰:地之为下否乎?岐伯曰:地为人之下,太虚

之中者也。帝曰:冯乎?岐伯曰:大气举之也。

                                      ——《素问·五运行大论》

一、地球特征及构造(026

    地理与气候是《黄帝内经》医学理论的重要组成部分,所以有必要与各位一起复习一下现代地理与气候方面的基本知识。

(一)地球指数。

按上世纪七十年代人造卫星对大地的精确测量表明,地球是一个赤道略凸,两极稍扁的椭形球体,其赤道半径为6378.164Km,极半径为6356.779Km,平均半径为6371.03Km,地球扁率仅为0.003,使得地球体与球体的差别非常小,所以地球绕轴自转就显得十分稳定,人们根本没有“坐地日行八万里”的感觉。

地球质量为5.967*10^24Kg,约59万亿亿吨,是太阳质量的33万分之一,体积为1.083*10^21m?,由此推算地球的平均密度为5.518g/cm?,在九大行星中,地球密度是最高的,所以是比其它行星都要坚固结实的球体。

我们知道,物质的质量与它的引力成正比,质量越大,自身的引力就越大,物质内部的压力也越大。地球的质量在太阳系九大行星中相对适中,是质量最大的木星的1/318,比质量最小的冥王星大463倍。质量中等,内部压力和自身引力适中,可以吸引住相当多的大气,为地球创造了适合生命生存的有利环境。

地球与太阳的平均距离为149597870Km,这个距离被确定为一个天文单位(AU)。地球在自转的同时绕太阳公转,公转的轨道面称为黄道。公转的轨道是一个椭圆,由于偏心率极小,所以公转轨道接近于一个圆。地球在轨道上和太阳最接近的距离是1.471*10^8Km,这一轨道点称为近日点,而远日点的距离为1.521*10^8Km。地球绕日公转周期是365.24平太阳日,为一个回归年的长度,指的是太阳视运动连续两次通过春分点所需的时间。

    (二)地球的内部构造。

地球内部是一个多层球体,按照所组成的物质的性质不同,分三个圈层,由内向外分别为地核、地幔和地壳。

     1、地核。

地核又分为内陆核、过渡层及外地核。内陆核半径约1250Km,内陆核呈固态,主要物质是铁元素。从内陆核至地球半径的1395Km处为内外地核的过渡层。过渡层向外,地球半径1395-3480Km的区域是外地核,外地核呈液态,主要物质是铁、镍元素。

     2、地幔。

地幔是地球的中间圈层,处在地球半径3480-6350Km的区域,自内向外又可分为下地幔、过渡层和上地幔。下地幔和过渡层厚约2100-2200Km,主要有橄榄石和辉石等组成。过渡层向外是一个厚约550-600Km的软流圈,软流圈外就是上地幔。上地幔浅部约100Km是坚硬的岩石,与地壳组成地球最外面厚约70-150Km的岩石圈。

     3、地壳。

地壳是地球的最外层,由坚硬的岩石组成,可分成花岗岩层和玄武岩层。地壳平均厚度为21.4Km,海洋地壳较薄,约2-11Km,大陆地壳(包括山地)厚度范围15-80Km,如喜马拉雅山地区厚度为70-80Km。

地球内部温度和压力由外向内逐渐增加,在地壳底部,最高温度约1000℃,地幔温度约为1200-2000℃,到了地核部,温度可高达5500-6000℃。地壳底部的压力约为地球大气压的一万倍,而在地核圈内,压力可增加到地球大气的三四百万倍。

    (三)地球的圈层结构。

从地壳向外,存在四个圈层结构,即岩石圈、水圈、大气圈和生物圈。四个圈层之间互相联系,互为交融。

     1、岩石圈。

岩石圈指的是地壳以及上地幔浅部的圈层地带,厚约70-150Km。这一层主要是岩浆岩构成的固态球体。岩浆岩是地球内部的炽热岩浆上升后冷却凝固而成的岩石,其上有一层很薄的沉积岩和一层薄薄的土壤覆盖。

土壤的主要成分:土壤主要由无机物(如小颗粒状岩石、黏土)、有机物(如动植物的腐烂尸体即腐殖质)、空气和水等四种成分组成。土壤是矿物质、有机质和活的有机体以及水分和空气等的混合体。按重量计,矿物质占到固相部分(土壤干重)的90-95%或更多,有机质约占1-10%,可见土壤成分以矿物质为主。土壤有机质就是土壤中以各种形态存在的有机化合物。除此之外还有土壤溶液,它是土壤水分及其所含的溶解物质和悬浮物质的总称。土壤溶液是植物和微生物从土壤中吸收营养物的媒介,也是污染物在土壤中迁移的主要途径。土壤中的固体颗粒的粒度级配或粒度组合称为土壤的机械组成,又称土壤质地。根据土壤的机械组成可对土壤进行分类。我国的土壤质地分类为砂土、壤土和粘土三个级别。土壤的质地是影响土壤肥力高低、可耕性好坏以及污染物容量大小的基本因素之一。

     2、水圈。

岩石圈表面高低不平,有高山峡谷和凹陷,低凹部分被液态水淹没成为海洋、湖泊等,这些水域包括地下水构成地球表面的水圈。水圈的存在使从外空观察到的地球表面很光滑,犹如平准过一样。古人解释五行“水”的含义时说“水者准也”、“水性润下”,这种认识是很准确的。“天一生水”,相对于生命而言,水是生命的源泉,五行最先有水。

     3、生物圈。

生物圈处于岩石圈上部、水圈以及大气下部的广阔空间。地球生物圈的存在是建立在地球得天独厚的天文条件的基础之上的,包括阳光、温度及各种气候条件。地球生物圈广泛渗透在大气圈、水圈和岩石圈之内,生物圈活动形成的生物循环,也是地球圈层物质循环的重要内容,是各个圈层相互联系的重要纽带。

     4、大气圈。

地球大气在《黄帝内经》天文医学思想中占有十分尊崇的地位,事实上还不仅仅止于此。由于人类生命活动的主要空间处在地球大气层中,生命体从生理、病理、病因乃至养生保健等方面都与地球大气的运动息息相关,在这一些层面,《黄帝内经》有较为全面和系统的认识,我们在后面的篇目中将会逐一讨论。这里仅从现代天文学的角度对地球大气的结构作一番简要解读。

地球大气圈是一个十分广阔的空间,总厚度在1000Km以上,外围可布散至行星际空间。地球大气层主要由氮和氧组成,其中氮占78%,氧占21%,此外还有少量的氩气(0.93%)和二氧化碳(0.027%)以及微量的氢、氖、氪、氙气等。 

地球大气的作用主要有两个方面,一是保护地球,就像是地球的盔甲,可以避免或减少来自太空的小行星、流星体、彗星的碰撞以及太阳紫外线的伤害。二是保持适宜的湿度和温度,维持生命体必需的水和富氧空气,有利于生命体的生长和栖息。

地球大气层的边际究竟有多远,目前尚无定论,其与行星际空间也没有截然分明的界限。世界气象组织按大气温度的垂直分布,将地球大气层分成五个层面,从地表以上依次为对流层、平流层(包括臭氧层)、中间层、电离层以及稀薄的外层大气。

对流层。自地球表面而至外空8-17Km的圈层为地球大气的对流层,对流层拥有整个地球大气75%的质量和95%的水汽。在对流层中,大气温度随高度逐渐降低,这样的温差促使海陆表面的热空气上升,外层冷空气下沉,产生对流运动。《内经》表述为“地气上升为阳,云气下降为阴”,实际上是一种水汽交换。对流层的这种交流运动,是产生云雾雨雪雷雹等的天文基础,与人类的关系最为密切。

平流层。从对流层上缘至50Km高空间为平流层。平流层水汽稀少,分布着对地球生命体至关重要的臭氧层。臭氧层能吸收大量的太阳紫外线辐射,使得气温随高度升高(与对流层的温度阶梯相反),所以在平流层内大气流动的方式以水平流动为主。臭氧层是围绕地球的一层天然屏障,它能够挡住99%以上的紫外线辐射,如果臭氧层遭到破坏,太阳紫外线长驱直入,地球生命物质将遭受灭顶之灾。

中间层。地面以上50-80Km之间的大气称为中间层。中间层没有臭氧,不能吸收太阳的辐射,所以温度随高度下降,与对流层相仿,大气产生对流,而程度更为激烈,所以又称高空对流层。

电离层。从中间层的层顶至约200Km高空之间是电离层。电离层大气已经相当稀薄,在太阳紫外光作用下大气原子发生电离。电离层大气温度最初随高度迅速增高,然后逐渐过渡到恒温区。电离层能反射无线电短波,有利于人类的远程通信。

外层大气。电离层以上为外层大气,非常稀薄,大气引力至此已十分有限,升至3000Km高空之际,地球大气已不可捉摸,逐渐与行星际空间融为一体。

《黄帝内经》“气交”概念所指,主要是地球大气的对流层。

    (四)地球的演化。

关于宇宙的起源,目前比较认同的学说是宇宙大爆炸模型,按照这个模型推断,宇宙起源于距今150亿年前。当时宇宙中所有的物质和能量都集中在一个无限致密的火球中,在这个高温高密的原始火球里,物质以基本粒子的形态存在(混沌),在基本粒子的相互作用下,原始火球发生大爆炸,这种爆炸是向四面八方均匀膨胀,由此诞生了我们今天的宇宙。

原始火球爆炸以后,随着时间的推移,膨胀速度逐渐减慢,到今天宇宙依然在向外膨胀,只是速度已十分缓慢。

随着宇宙的膨胀壮大,物质的温度逐渐冷却,基本粒子运动减慢,使得它们有可能合并成比较稳定的原子核,逐渐形成第一批氢原子和氦原子,在此基础上,又不断创生出更重元素的原子核,弥漫在宇宙空间,而后在自身引力的作用下聚集到一起,形成巨大的星际云团。在星际云团中有一些小尺度的密度聚集区,经过漫长的引力紧缩过程,逐步演化成为恒星、行星等天体。太阳系的形成也是这样。太阳系星云在引力作用下,逐渐收缩、凝聚,高速旋转,形成一个“铁饼”状的星云团块,这个引力团块的核心就是太阳。古人将太阳说成“阳之精”,是很有想象力的。

地球等太阳系行星的起源有多种假说。一种假说是来源于太阳系星云。太阳系星云在旋转过程中,一些远离星云中心的气体环不断收缩变冷,同时受到其它团块撞击,分裂成行星系统。还有一种假说认为,太阳系行星是由另一颗恒星与太阳相撞击后,从太阳上分裂出的一些物质形成的。按照这种假说,地球为太阳所衍生,所以亿万年来,太阳一直在呵护着地球。第三种观点认为,当太阳形成后,另有一些冷星云团闯入太阳轨道,被太阳所俘获,逐渐演化成太阳系的行星系统。

地球在形成之初,表面是炽热的浓厚岩浆,周围有厚厚的蒸汽和气体形成的云层环绕。随着地面温度的逐渐冷却,云层因地球引力的增强而缓慢下降。在大气作用下,地球进一步降温,外壳逐渐凝固,大气也逐渐纯净,山脉和海洋慢慢形成。

关于地球上水的来源,天文学家也有不同的认识,一种观点认为,地球液态水来自于地球与彗星的碰撞,碰撞引起的高温使彗星的冰块融化就成了地球上的液态水,而后进入大气循环。另一种观点认为地球生成之时水即已存在,那是因为在原始太阳星云的组成物中就含有多结晶的化合物,它们在地球内部被高温蒸腾着,并随着火山爆发而喷射出地表进入大气层,又由于地球适中的引力、温度等独特条件,使水能够在地表及大气中不停的循环往复。

依据“放射钟”的方法测定,地球已经渡过了46亿年的岁月,在这个漫长的过程中,地球由热变冷,经历了一系列的地质变化,包括大陆漂移,山脉、湖泊、江河和大海形成,以及生命的孕育和繁衍等等。

大陆漂移学说由德国气象学家魏格纳提出。据说魏格纳在查看世界地图时,发现大西洋两岸的地形十分相似,南美洲东海岸与西海岸一凹一凸互相对应,似乎可以拼合在一起,其它一些海陆的情况也十分雷同,于是他大胆提出了大陆漂移的构想,于1915年完成了著名的《海陆的起源》一书。其后,根据古气候资料与现代气候数据的比较,以及上世纪50年代后卫星测量结果表明,大陆漂移说是正确的。而大陆漂移是由地球的板块结构造成的,由此提出了板块构造学说。该学说认为,地球的岩石是由六大板块合并而成的,这些板块都处在不停的运动之中,正是这些运动造成了大陆漂移,山脉的起伏,沧海桑田的变迁,都与大陆板块的运动相关。

目前地球海陆面积为:海洋占70.8%,陆地占29.2%,海陆分布很不均匀,2/3的陆地在北半球,在北纬40°-70°范围内,陆地面积超过海洋,而在南纬45°-65°之间,几乎没有陆地。

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