地球

一颗独一无二的行星

地球是距离太阳第三近的行星，也是四颗岩质行星中最大的一颗。从远处看，它只是一个蓝白相间的小球，但近看，它是宇宙中唯一被确认存在生命的地方。

把地球看作八大行星之一，有助于理解它的特别之处。它的许多特征在别处也以某种形式存在，罕见的是这些特征在这里的组合方式。

地球还是太阳系中密度最大的行星。在它历史的早期，年轻的地球还热到部分熔融，沉重的铁核、岩石地幔和薄薄的地壳就在那时分出了层次。

地球为什么能孕育生命

地球与太阳的距离恰到好处：阳光足以让水保持液态，又不至于强到把水蒸干。天文学家把恒星周围的这一区域称为宜居带，也就是地表水能够保持液态的距离范围。

地球表面约71%被海洋覆盖。水能储存热量，把热量输送到全球各地，并溶解生物所需的化学物质。

海洋拥有地球约97%的水，平均深度约3.7千米。其余大部分被锁在冰盖和冰川中，只有一小部分存在于河流、湖泊和空气里。阳光只需约8分钟就能到达我们这里，它驱动着水在海洋、天空和陆地之间循环。

地球在地质上也很活跃。板块构造，即巨大地壳板块的缓慢移动，让碳在岩石、海洋和空气之间循环。在数百万年的尺度上，这就像一个恒温器，防止气候过度走向冰封或过热。

生命本身也改变了这颗行星。20多亿年前，海洋中的微小生物开始通过光合作用释放氧气，慢慢让空气中充满了如今大多数动物呼吸的这种气体。

层层大气与一面隐形的盾

地球大气主要由氮气和氧气组成，还有少量氩气、二氧化碳和水蒸气。最底层的对流层延伸到约8至15千米高，几乎所有天气现象都发生在这里。

对流层之上是平流层，那里有臭氧层，能吸收太阳大部分有害的紫外线。再往上是中间层，大多数流星在这里燃尽；然后是热层，以及逐渐融入太空的稀薄外逸层。

在地球深处，液态铁外核不断翻腾，产生了磁场。这个磁场偏转了大部分太阳风，也就是来自太阳的带电粒子流。当部分粒子从两极附近溜进来时，就会点亮天空，形成极光。

大气还像一条毯子。二氧化碳和水蒸气等气体会锁住地面散发的部分热量。如果没有这种天然的温室效应，地球的平均温度将接近−18 °C，而不是宜人的15 °C。

月球默默的作用

相对于所绕行的行星，我们的月球大得不同寻常，宽度约为地球的四分之一。它的引力拉动海洋，形成两个水的隆起，也就是我们大约每天两次经历的涨潮和落潮。

月球还能稳定地球的倾角。如果没有月球，地轴的角度在数百万年间可能会大幅摆动，带来更剧烈的气候变化。月球正以每年约3.8厘米的速度缓慢远离，所以这种伙伴关系的变化极其缓慢。

月球还通过潮汐摩擦让地球自转稍稍变慢。数亿年前，一天只有约21或22小时。

月球与地球的平均距离约为384400千米。这段距离大到足以把太阳系所有其他行星并排放进去。即便如此，月球的引力仍强到每天都在我们的海岸线上留下明显的痕迹。

季节来自倾斜

地球的自转轴倾斜约23.4度。在地球绕太阳运行的过程中，南北半球轮流倾向太阳，获得更长的白昼和更直射的阳光，这就是夏季；背离太阳时则是冬季。

一种常见的误解是，季节是因为地球离太阳时近时远。这个距离确实会略有变化，但地球实际上是在1月初离太阳最近，那正是北半球的冬季。

在赤道附近，太阳全年都高悬天空，所以那里的季节变化温和，常常以降雨而非温度来区分。在两极附近，倾斜会带来夏季长达数月的白昼和冬季长达数月的黑夜。

从太空看地球

1968年12月24日，阿波罗8号的乘员看着地球从月球灰色的地平线上升起。宇航员比尔·安德斯拍下了一张如今被称为《地出》的照片，让许多人第一次看到我们的星球显得多么渺小和孤独。

1990年，旅行者1号在飞离太阳系时，从约60亿千米外把相机转回来拍摄。在那张图像中，地球只是一个暗淡的光点，宽度还不到一个像素。卡尔·萨根称之为“暗淡蓝点”，并借此思考我们所有人共同拥有的这一粒微尘。

国际空间站位于约400千米高空，站上的宇航员看到地球稀薄的大气就像地平线上一条发光的细线。许多人说，这一景象提醒他们，我们的大气护盾是多么脆弱。

从轨道上研究地球

如今，NASA、欧洲航天局和其他机构运营着成队的地球观测卫星。有些卫星，比如陆地卫星系列，自1972年起就在拍摄地表，让科学家能够比较几十年来森林、城市和海岸线的变化。

其他卫星测量海平面、海洋温度、冰盖厚度、降雨量和空气中的气体。气象卫星每隔几分钟就发回图像，所以天气预报能在风暴形成时就追踪它们。

这种自上而下的视角，让地球成为一颗可以像其他行星一样研究的行星，只有一个重大区别：我们就住在这里，这些测量帮助我们照顾好它。