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地球（Earth）是人类生存的摇篮，形成至今至少已有46亿年了。从宇宙空间或月球上看到地球是一个非常大的圆球，人们习惯地叫她“地球”。
地球与太阳的平均距离为一个天文单位（AU），即149597870千米。地球与其他行星一样，既绕太阳公转，又绕地轴自转，还随着太阳系绕银河系中心的轨道运行。地球公转的轨道呈椭圆形。地球的结构是由不同性质的物质的同心圈层重叠而成的。这些圈层从上而下是大气圈、生物圈、水圈、地壳、地幔和地核。地球的形状为不规则的椭球体，其表面高低不平。地球的平均半径为6371千米，体积为1.083×1021立方米。
一、行星—地球
地球属于银河系太阳系，处在金星与火星之间，是太阳系中距离太阳第三近的行星，有一颗卫星。
地球所处的宇宙环境是指以地球为中心的宇宙环境，可以从宏观和微观两个层面理解。宏观层面上是指地球在天体系统中所处的位置，即地月系—太阳系—银河系—总星系；微观层面上是指地球在太阳系中所处的位置。在无限的宇宙空间中，地球只不过是沧海之一粟，它处在永不止息的运动中。
行星是一个非常古老的词汇。古代各民族的天文学家很早就发现星空中有五颗与众不同的星，它们在固定不变的恒星背景中游走移动，也就是今天所说的金、木，水、火、土“五大行星”。西方语言中“行星”一词最初的含义就是星空中的游走者，出自古希腊语。中国古代称之为纬星、五星。中文中“行星”一词出现很早，它也是描述今日所谓的“五大行星”的词汇．不过最初的用法与现在不同，描述的是五星在天球上移动的度数，例如“行星三度百六十七万三千四百五十三分”（《汉书•律历志》）。1792年日本学者本木良永在翻译哥白尼著作时将“行星”译作“惑星”。明治维新时的日本学者还使用“游星”一词来指“行星”。直到L859年，李善兰和伟烈亚力合译《（谈天》一书，现代汉语的“行星”首次出现。
然而很少有古人能够想到，我们脚下的大地是一颗与金星、木星、水星、火星、土星一样的行星。科学迈向这一正确的认识，需要解决两个难题：证明地球不是宇宙的静止中心，它在运动；证明大地是个球体。
在古希腊天文学家那里，地球是个球体很早就被认识到了。公元前6世纪的数学家毕达哥拉斯第一次提出大地是球体这一概念。他是从圆形最完美的哲学理念出发，认为大地和其它天体一定是球体．后来的观测者通过观测月食时的地影，认可了这一观点。大哲学家柏拉图也教导他的学生们说大地是个球体。统治西方天文学一千多年的地心说的集大成者，大天文学家托勒玫的《至大论》也承认这一观点。中国古代可能也有地圆说，公元l世纪，东汉大科学家张衡提出：“地如鸡子中黄。”这似乎表明大地是球形的。
然而，古老的天圆地方观念是如此地深人人心，500多年前的大航海时代，中西方的大多数学者和公众仍然认为大地是个平面。1519年9月20日，是值得历史永远铭记的一天，麦哲伦开始了前所未有的西行计划，5艘海船从西班牙出发，步上了历时3年多的环球航行征程。1522年9月6日，硕果仅存的“维多利亚”号海船载着18名船员返回西班牙，无可辩驳地证明了地球是个球体。为了这一知识，包括麦哲伦在内的200多名船员付出了生命的代价。
根据国际天文联合会2006年布拉格大会的决议，行星定义有三个要素，第二条是必须有足够大的质量来克服固体应力，以达到流体静力平衡的形状（即近于球形）。麦哲伦的发现从今天的眼光来看，是证认地球为行星的重要一环。根据现代科学测量，地球的赤道半径为6，378.137千米，极半径为6，356.752千米，是一个非常接近正球体的椭球体。
有趣的是，“维多利亚”号的船员在途中和对面行来的船员交流时发现，他们的时间莫名其妙地少了一天。按照他们的日历，他们于1522年9月5日返回西班牙。作为虔诚的基督徒，他们每天按照教廷的历法礼拜、祷告，认真计算着时日，然而回到西班牙时，岸上的人肯定地告诉他们，他们少记了一天，这是对上帝的不敬！双方各执一词，最后天文学家给出了答案，双方都没有记错时日。这是因为船员们一直向西航行追赶太阳，环球航行结束时，他们比岸上的人少落后太阳的运转l圈整。
这个现象是地球与太阳相对运动的一种表现。然而，当时的天文学家是站在地心说的立场上给出了对现象的解释。
也是在古希腊，最先有人对地心说提出了不同的看法。萨摩斯岛的阿里斯塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。1543年，波兰天文学家哥白尼发表的《天体运行论》，提出了完整的日心说宇宙模型。然而坚实的大地在运动，这一点在古代是令人非常难以接受的，因此在《天体运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到关注，支持者非常稀少，很多人只是把它作为一种有趣的几何模型看待。
1609年，天文望远镜的发明使事情有了转机。不久，伽利略发现了木星的卫星和金星的位相变化，证明了金星在围绕太阳运转。木星有自己的卫星，打破了只有地球才有天体围绕的旧观念，有力地支持了日心说。17世纪的重大科学发现还有开普勒的行星运动三定律和牛顿的万有引力定律，特别是牛顿的力学体系，使日心说建立在牢固的物理力学基础上，从而得到了普遍的承认。不过日心说的最终胜利要等到1838年，德国天文学家贝塞尔首次利用三角方法测出恒星天鹅座61号星的视位置变化，发现了日心说预言的恒星周年视差。
国际天文联合会2006年布拉格大会决议，行星必须围绕恒星公转。日心说的成立是证认地球的行星身份的决定性一环。
现代科学对于行星的定义还有一些其它内涵。一是行星本身不发光，而是反射恒星的光照而波看见。这就要求它们的质量在一定范围以内，不能发生恒星所具有的热核反应。二是已经清空自身运行的轨道，这也要求行星有巨大的质量，有强大的引力作用。这些条件地球当然也符合，所以现代科学已经认定地球是一颗行星。
地球遵循行星运动的规律，在一条椭圆轨道上围绕太阳自西向东运转。它的远日点距离为152，097，701千米，近日点距离为147，098，074千米。地球的公转轨道非常近似一个正圆形。地球的公转周期约为365.2564个平太阳日。平均公转速度约29.783千米/秒。地球公转在地面观测的反映就是太阳在恒星背景间的周年运动，它的轨迹称为黄道。在地球的轨道内侧，还有水星和金星两颗行星围绕太阳运转。在它外侧的行星依次是火星、木星、土星、天王星、海王星。
除了绕日公转外，地球还有自西向东的自转运动。平均自转周期为23小时56分4.09894秒。地球的自转周期在很长的历史时期内是人类定义时间的基础。地球自转在地面观测中的直接反映就是天体每天沿天赤道方向东升西落。天赤道和黄道有一个23.5度左右的夹角，这就造成了一年当中的季节变化和地球上的寒暑五带。
作为一个有限的天体，地球有着一定的体积和质量。地球的赤道周长为40，075.02千米，子午圈周长为40，007.86千米，表面积510，065，600平方千米，其中陆地面积148，939，100平方千米，约占29.2%，水域面积361，126，400平方千米，约占70.8%。
天文学家将太阳系行星分为两类，一类是岩质、质量较小的类地行星，包括水星、金星、地球、火星；一类是气态、质量较大的类木行星，包括木星、土星、天王星、海王星。地球当然属于前者，它的质量约5.9742×1024千克，平均密度为5，515.3千克／立方米。地球主要是由铁、氧、硅、镁等较重的元素组成，其中铁约占35%，氧约30%，硅约l5%，镁约13%。这意味着地球的主要组分来自于宇宙早期的大质量恒星爆炸。这些较重的元素是岩质行星形成的基石。地球大约在45亿年前形成，这一过程大约用了1百万年到2百万年。在最初的融化状态，水蒸气开始在大气层聚集，使地球的表面逐渐冷却而组成了一个坚硬的固态外壳。
除了受到太阳和月亮两个天体的影响，地球作为一颗行星，还受彗星、小行星和其它空间环境因素的影响。例如彗星和小行星在漫长的历史过程中给地球带来了大量的水和有机物。地球和宇宙空间的物质交换迄今仍在进行。陨石的撞击曾经极大地改变过地球的表面环境，甚至曾经造成过若干次生物大灭绝。作为一颗普通的行星，地球经过45亿年的漫长演化，才拥有了适合人类繁衍生息的环境，有了万物之灵——人类。（《中国国家天文》2009）
二、地球的卫星—月球
地球作为行星，还拥有一颗天然的卫星——月球。它以27.32日的周期绕地球运转。它对地球的潮汐作用，稳定了地轴的倾角，并且减慢了地球的自转。潮汐作用也使得月球只能以一面面对地球。
月球俗称月亮，也称太阴。月亮这颗地球唯一的天然卫星，默默地伴随着人类文明的成长，犹如人类的守护神。
在太阳系里，除水星和金星外，其他行星里面都有天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的1/4。体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。
月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现，别有一番风光。
月球的正面永远都是向着地球。另外一面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而中间可见以外，月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。
月球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。
相对于背景星空，月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的，地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期，地球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢，这个过程称为潮汐锁定。亦因此，部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量，其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15微秒。
月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道，所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形，当月球处于近日点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经98度的地区，相反，当月处于远日点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。
严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心4700千米（即地球半径的2/3处）。由于共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看，地球和月球均以迎时针方向自转；而且月球也是以迎时针绕地运行；甚至地球也是以迎时针绕日公转的。
很多人不明白为什么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实，轨道倾角是相对于中心天体（即地球）而言的，而自转轴倾角则相对于卫星。
月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）的两个交点称为月交点－－其中升交点（北点）指月球通过该点往黄道面以北；降交点（南点）则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时，便会发生日食；而当满月刚好在月交点上时，便会发生月食。
月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少，而环形山则较多。地形凹凸不平，起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面，有的地方比月球平均半径长4公里，有的地方则短5公里（如范德格拉夫洼地）。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚，最厚处达150公里，而正面月壳厚度只有60公里左右。
月球本身并不发光，只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000，亮度变化幅度从1/630000至1/375000。满月时亮度平均为 -12.7等（见）。它给大地的照度平均为0.22勒克斯，相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体，它的平均反照率只有7％，其余93％均被月球吸收。月海的反照率更低，约为 6％。月面高地和环形山的反照率为17％，看上去山地比月海明亮。月球的亮度随而变化，下表以满月亮度为100，列出不同月龄时的亮度值。从中可以看出，满月时的亮度比上下弦要大十多倍。
由于月球上没有大气，再加上月面物质的热容量和导热率又很低，因而月球表面昼夜的温差很大。白天，在阳光垂直照射的地方温度高达+127℃；夜晚，温度可降低到-183℃。这些数值，只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度，这种测量表明，月面土壤中较深处的温度很少变化，这正是由于月面物质导热率低造成的。（天津市国土资源和房屋管理局）
三、地球的表层结构
科学家把地球分为四个圈层：岩石圈、水圈、大气圈和生物圈。
1.岩石圈
地球的最外层是岩石圈，也是人类生存活动的直接场所。岩石圈是指地球坚固的岩石外壳，它是生命的层圈。
岩石圈由岩浆岩、沉积岩、变质岩和土壤覆盖层组成。岩石圈中分布着雄伟的丛山、广阔的平原、巨大的盆地和低矮的丘陵，蕴藏着人类需要的各种矿产资源。
根据现代世界地震震中集中成窄带分布的情况，将岩石圈分为6大板块：太平洋板块、南极洲板块、印度-澳大利亚板块、美洲板块、非洲板块和欧亚板块。其中太平洋板块几乎全由大洋岩石圈组成，而其余的主要板块则包括大陆及大洋部分。各板块沿着相互之间的边界在软流层之上，或包括软流层在内，以3种不同形式，按1～20厘米/年的速度作相对运动。第一种是大洋中间较老的洋壳破裂分离，新洋壳物质填补空隙产生新洋壳，这一部位称洋中脊，这种边界称为离散型板块边界。第二种是两个板块沿边界部位聚拢，常发生在大洋和大陆板块之间，而大洋板块俯冲于大陆板块之下，这种边界称为汇聚型板块边界。运动的结果是老的洋壳的消失，并产生深海沟及火山岛弧或沿着大陆边缘的新褶皱山系。第三种是板块之间作相对的水平方向滑动，即所谓的转换断层，常发生在大洋之中，称为守恒型板块边界。这种运动使洋中脊错开，也有的切穿大陆。
2.水圈
岩石圈的表面大部分被海洋覆盖。陆地的低洼部分也往往分布有湖泊和河流。在寒冷地区，水积聚成冰川。此外，在地表以下一定的深度也有水，称为地下水。所有这些不同状态的水就构成了水圈。
水圈：包括海洋、湖泊、河流和冰川。它是生命的摇篮。假如地球上没有水，地球是将没有生命。
水圈是地球特有的环境优势。液态水是地球上的生命之源，它对亿万种生命以及人类能在地球上生存和发展，具有决定性的意义。地球上的水分布于海洋、湖泊、沼泽、冰川和地下，其97%以上是液态。这些水体通过蒸发、降水、下渗、和径流等形式，处在不断地变换之中，由此构成水循环。海水平均含溶解的盐类约0.35％，主要为氯化钠，具弱碱性。雨水及河水中的溶解物不多，大部分为碳酸氢钙（CaHCO3），而略呈酸性。雨水可由工业废气中获得二氧化硫(SO2)，成为酸雨。河水每年平均可由其流域中每平方公里带走 100吨的物质，其中约20％在溶液中。
水圈与其它圈层的相互作用是地球表层物质和能量转换的过程，地下水可以环流到地壳内数公里的深度，受热并与岩石发生反应再回到地面。陆地上火山活动地区常有热泉及其他地热现象。在洋中脊也有相似的热水活动，并喷出含有金属硫化物的黑烟，温度可达300℃，且有生物群生存在这种环境中。水圈也是改造地表形态的主要营力。例如，水体的蒸发与降水直接影响大气的温度环流，影响生物圈；水的径流对岩石圈表层进行“削高填低”的活动；海水温度升高而带来的厄尔尼诺现象，导致全球性的气候变化。
3.大气圈
在岩石圈和水圈外面，整个地球被大气所包围，大气的主要成分是氮气和氧气，这个圈层就是大气圈。
大气圈由环绕在地球周围的混合气体组成，它是生命的保护圈。大气圈中含量最高的是氮气和氧气，除此以外，还有水蒸气、二氧化碳和其他气体。大气圈像一层松软的棉被包裹着地球，保护着地球。
大气圈是地球最外部的圈层，也是从地面到行星空间的过度圈层。
4.生物圈
岩石圈、水圈和大气圈，既是彼此分离和独立的，又是互相渗透和作用的。这样，地球上就出现了既有矿物质，又有空气和水分的地带，加上适宜的温度条件，这就构成了生物衍生的地带——生物圈。
地球上的一切生物——包括空气中、海洋里、地上的和地下的——构成生物圈。生物圈是大气圈和水圈的儿女，它们诞生以后由它们的父母大气圈和水圈养育它们。它包括岩石圈的上部，大气圈的底部和水圈的全部，是地球上一个独立的圈层——人类生存活动的空间。
这个圈层中分布着上千万种生物，他们之间相互依存和制约，共同构成整个生态系统。
根据科学家对地层古生物化石与遗迹的研究，约在38亿年前，地球有了适宜生命发生的环境，首先在水体中出现了生命活动，约在4.5亿年前从海洋扩展到陆地，逐步形成笼罩全球的生物圈。人的出现仅有几百万年，是生物进化达到高级阶段的标志。
生物圈的形成是大气、水、生物与岩石各圈层相互作用的结果，同时它也对其它圈层发生巨大作用。生物圈中的绿色植物降低大气层中的二氧化碳，增加氧气，形成臭氧层，以及调节气温；降低人类造成了大气环境的污染；生物可影响一些元素在水中的迁移和沉淀过程，生物体中的水通过被吸收和排除以及在生命系统内部的运动，参与着水圈的循环。生物对岩石圈进行生物分化作用和生物成矿作用。
5.地球系统
地球自诞生以来，就一直经历着由简单到复杂、由低级到高级不可逆的演化过程。正是这种不断的运动和变化，逐渐形成了大气圈、水圈、岩石圈、生物圈及地球内部的圈层，形成了当今丰富多彩、生机勃勃的地球系统。
近代，大量的科学发现与研究成果支持这样的认识：地球诞生于大约45亿年前，它是宇宙中的尘埃在引力作用下逐渐集聚形成的。幼年期的地球体积不及今天的一半，其表面到处是裸露的固体岩石，几乎没有大气层，没有土壤，也没有海洋，地表陨石坑密布。此后，地球曾经历过一个高温时期，物质在重力作用与高温影响下，其内部物质发生部分熔融，致使重者下沉，轻者上浮，出现了大规模的物质分异和迁移，逐步形成了从里向外，物质密度从大到小的圈层结构。其中，铁和镍密度较大，含量也多，聚向中心形成地核，较低密度的富铝硅酸盐物质形成了包住地核的地幔和地幔之上的地壳。
地球大气圈的形成，主要缘于地幔物质的分异作用。岩浆活动排放的气体，通过火山喷发大量地集聚在固体地球的外圈，形成原始大气圈，而地球诞生时星云中的原始气体（氢、氦）早已散失殆尽。原始大气圈的成分主要是水蒸气，还有一些二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢和氯化氢等，是缺氧和呈酸性的。随着时间的流逝，地球表面温度逐渐降低（低于100℃），大气中的水蒸气陆续冷凝分离，形成海洋。最初的海水也是缺氧和呈酸性的。
约在38亿年前，水体中开始有了生命活动，出现了最原始的原核细胞生物——菌类与蓝绿藻。到32亿一29亿年前能进行光合作用的藻类大量繁殖，它们不断地消耗二氧化碳，产生氧气。绿色藻类的大量繁殖，加快了大气和海洋环境的变化，使其有利于高等好氧生物的发展。
在距今18亿年前到5.4亿年前，大气成分已变成以二氧化碳为主。海洋里的生物多起来了，最多的是菌藻植物，它们的活动促成二氧化碳和海水中的钙镁等元素相结合，碳酸钙镁等物质沉淀在海底。十几亿年之中，古代海洋里沉积了数万米厚的碳酸盐类岩石，从而使大气中的二氧化碳大量减少，氧和氮的含量逐步增加，到最近6亿年前，大气和海水的成分才渐渐接近今天的状况。
关于生物圈的形成，因地层中保存有丰富的历史记录，我们已能得到比较完整的认识。在生物圈和生态系统演化过程中，先后有三类生物起到了关键性的作用。蓝绿藻的出现是生物圈发展的第一个阶段。约35亿年前，蓝绿藻在海洋中建立起一个由浅海海底微生物构成的生态系统。约在18亿年前多细胞植物生物群、8亿年前多细胞动物群和5亿年前脊椎动物群的出现，使海洋生态系统变得复杂多样，充满生机。
由于大气圈上部臭氧层（O3）的形成，阻挡了致生命于死地的紫外线大量到达地面，加上岩石圈变形与变位造成陆地大面积扩展，到约4亿年前，生命跨出了历史性的一步，从海洋登上陆地，建立由维管植物，包括藻类植物、裸子植物和被子植物组成的陆地生态系统。至此，完整的生物圈最终形成。
近300万年，人类的出现标志着生物圈的发展进入了最高阶段。人类干预自然界的能力为别的生物所不能比拟，他对生物圈的影响是主动的，尤其是科学技术的发展的未来，人类对生物圈中的作用将越来越强。 科学研究成果表明，地球随太阳系而形成，并与它共命运。预计太阳系还可维持80亿年，地球的寿命将与之相当。（浙江省地质勘查局）
四、地球的内部结构
科学发展到今天，人们虽然能“上九天揽月”，却依然“入地无门”。目前世界上最深的钻孔只有12千米，连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来间接地了解地球内部的奥秘。地震波在相同深度内传播速度会发生变化，这种变化反映了地球内部的物质成分或状态的不同，这就是科学家了解地球内部结构的一种手段。
地球内部有两个波速度变化明显的界面。第一个界面深度不太一致，在大陆区较深，最深可达60千米；在大洋区较浅，最浅不足5千米。这个界面称“莫霍面”。第二个界面深度约在2900千米，称“古登堡面”。这两个界面把地球内部分为三大圈层，即地壳、地幔和地核。
地球内部圈层结构
1.地壳
地壳由固体岩石组成，厚度变化很大。大洋地壳较薄，平均为6千米，最厚约8千米，最薄处不足5千米；大陆地壳较厚，平均35千米，最厚可达70千米。整个地壳平均厚度约为6千米，只有地球半径的1/400。可以把地壳进一步分为上下两层。
2.地幔
地幔介于莫霍面和古登堡面之间，厚度2800多千米，平均密度为4.9克/立方厘米，约占地球总体积的83.4%，约占总质量的2/3。一般以670千米为界把地幔分成上下地幔两个部分。
3.地核
地核以古登堡面与地幔分界，厚度3473千米，约占地球总体积的16.3%，约占总质量的1/3。根据地震波速的变化，以4640千米和5155千米两个次一级界面分界，可以分为外核、过渡层和内核。
五、地球的三种基本运动
地球研究是一门重要的基础科学，上下几亿年，纵横几万里，几乎贯穿各个学科领域，尤其对天文、地理、地质、生物、考古、地震等学科影响意义深远。随着地心说的破灭，地球的两种基本运动，公转、自转已被当今人类所认识。公转使地球有了四季之分，自转使地球有了昼 夜交替。这两种运动在这里不必赘述。下面我们着重介绍地球存在的，尚不被人认知的第三种基本运动，我们把地球存在的第三种基本运动起名叫“地壳弦动”。就是因为“地壳弦动”的存在使地球表面有海洋与山脉、物种进化与灭绝、沧海与桑田变换、板快水平与垂直运动，并且制造了许多地球不解之谜。“地壳弦动”是地球物理学上的新发现，认识“地壳弦动”，对研究天文、地理、地质、生物、考古、地震、可持续发展等具有重要的意义．
随着科技的突飞猛进发展，测量手段的提高，对地球内部构造有了新的了解。地核由固体金属构成，它包括一个大小与月球相当的直径为2400公里的固态内核，和直径为7000公里的液态外核。科学家们认为，内核在产生地球磁场的地球动力学中发挥了重要作用，来自地球动力学的电磁转矩导致内核相对于地幔和地壳旋转。早在1996年宋晓东和保罗理查德，就提出内核比外壳旋转的快的理论．有部分科学家说，虽然内核在旋转，但它的速度比哥伦比亚学者提出的速度慢多了．哥伦比亚大学拉蒙特多尔蒂地球观测站的地震学家，通过对穿越地球的地震波的分析，他们第一次提出了地球内核的旋转速度比其它部分快的观点。但这在当时有相当争议，部分地震学家怀疑推导出结果的数据有误，或是假象．也有科学家曾试图证明地球内核的运动速度并不比外壳快，则说，他们没有发现迹象表明内核比地球的其它部分转得快。之后，宋晓东到伊利诺伊大学地质系做教授，他和仍在哥伦比亚大学的理查德共同领导了一项新研究，他们的研究将消除人们对这个结论的任何怀疑。宋晓东说：“尽管还不能精确地测定出内核旋转的速度，但我们的论文表明这个速度不可能是零。”地球在一天时间里自转一圈，或360度，每天都存在核、壳有角度的相对差速运动。
下面分析一下核、壳有角度的相对差速运动-“地壳弦动”对地球表面的大陆漂移有什么连带关系。
大陆漂移的动力问题一直受到世界地理界所关注。 主流是地幔对流动力学说，但地幔对流动力学说从诞生以来就充满着四点自相矛盾，难以自圆其说的问题。第一、地幔对流动力虽然解释了大陆漂移的动力问题但也从根本上否认了泛大陆的形成，如果地幔对流动力真的存在，那么泛大陆根本也不能形成，。第二、从贯穿地球南北的大西洋洋脊来看，按流体力学来讲，无论如何也不可能有那么狭长的地幔对流动力。第三、地球表面纵横交错的山脉只能勾画部分的两维图像，无论如何也勾画不出整体的三维图像。第四、正在开裂的东非大裂谷为什么观察不到岩浆？其裂谷的深度都达不到地壳的厚度！所以地幔对流动力说必然被“地壳弦动”所取代。“地壳弦动”使地球的两极以渐开线的轨迹向对方运动，在运动的过程中线速度改变，表面曲率改变，如此反复此过程，就是对地壳的反复弯曲造成在两极拥挤、摺皱、叠层，在赤道开裂、分离。这就是板块漂移的原动力。
地球弦动的实验方法：地球是层圈结构。有地壳、上地幔、下地幔、外核、内核等。下地幔与外核之间有液体岩浆。这样地球就不是一个凝固体。我们可以把地球等效简化为地壳、岩浆、地核三部分。龟裂状的地壳是漂浮在液体岩浆上。地壳与地核的质量不同转动的惯量也不同，加之岩浆与地壳也存在潮汐现象，所以必然导致地壳与地核的差速问题。可是因地球的倾斜自转又使地壳与地核的差速存在一个不被人重视的角度，有角度的壳、核差速运动我们把它叫“地壳弦动”。两极移曲线（渐开线）、磁场逆转、南极有煤、非洲大陆有冰川遗迹、地震频繁发生、我国南方有冰臼、大陆漂移等都是对“地壳弦动”真实存在的有力证明。 我们做一个模拟实验。把地球构造简化为核、壳构造。把地球的引力比拟日、月的引力。找一个透明的圆玻璃罩（代表地核），在表面粘一红一蓝中心轴，里面装一个小的、圆度好的、半球红半球蓝的充水气球（代表地壳）。用两个支点水平支住中心轴旋转，这时候核、壳产生差速，但只是一个两维的运动。其运动轨迹是一个闭合圆。我们把中心轴倾斜23.5度（地轴的倾斜角度）旋转时，这时候我们发现核、壳不但差速，其轨迹是一个不闭合的螺旋线，这个螺旋线在球面上也就等效是一个渐开线，地壳是一种三维运动。我们把地壳的这种三维运动起名叫“地壳弦动”。地球两极点的曲线移动也就按照这个渐开线轨迹向赤道弦动，过赤道后变成渐缩线继续弦动，直至到极点，完成一次地极南北大转移，也就是磁场逆转一次。不同年代火山爆发和沉积岩记录了这一过程，也就是钻探的地壳岩芯磁场存在逆转现象。
早在1912年，当时的气象学者韦戈纳（Wegener）提出“大陆漂移”的理论但不能肯定是什么力量驱使”。而韦戈纳（Wegener）解释说大陆漂移是由于受到地球自转离心力和太阳、月亮对地球的引力，三力共同作用的结果，但是，经过许多有影响的地球物理学者的研究与争论，发现这个假设不成立，三力共同作用力太小，不可能使大陆漂移。值得注意的是：当时许多有影响的地球物理学者还没有发现地球的层圈构造，他们把地球看作是一个凝固体。所以得出的是“盲人摸象”的错误结论，其中也不乏有“皇帝新衣”之嫌。现在看来韦戈纳的（Wegener）地球倾斜自转离心力和太阳、月亮对地球的引力，三力共同作用加之地球的层圈构造，也就是内外因素相结合，必将引起“地壳弦动”。“地壳弦动”使地壳在地核上，不但做有经度且有纬度的相对运动，并且使地球表面的曲率、线速度时时刻刻都在缓慢变化，带来了地震的频繁发生。
（广西地质矿产勘查开发局）
六、地球的物质组成
我们的地球是一个物质世界，根据万有引力定律计算结果，地球的质量近60万亿亿吨。
今天地球上的物质存在形式可谓千姿百态，特别是出现生命以后，更是变得复杂多样，但它们都是由最简单的基本粒子所组成。按照宇宙始于大爆炸的假说，地球上多种多样的物质，都是从基本粒子聚变成氢开始的，然后是四个氢合成一个氦，氦再进一步合成其他元素。这样从轻元素到重元素，约在150亿年前的大爆炸后50万一100万年时，现今所有的元素就已通过核聚变而逐渐形成。至今，地球上已发现92种稳定元素，这些元素，大部分组成化合物或以单质的形式——矿物，聚集在岩石中。从化学角度看，元素在不断地改变着它们的存在场所或组合形式，永恒地处在无休止的迁移与变化之中。
在自然界，我们把天然形成、具有一定化学成分和物理特征的元素组合式化合物称为矿物，把矿物的集合体称为岩石。在地球表层，至今已发现了3300种矿物。学者们根据岩石的形成方式把岩石分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三类。沉积岩主要来自水下的沉积物，也称水成岩；岩浆岩是岩浆冷凝的产物，也叫火成岩；变质岩是原岩在固体状态下，经过一定的温度和压力作用，有时还有新的成分加入，使其内部物质组成和结构发生变化而形成的一种新的岩石。 在漫长的地质年代里，三种岩石也在不停地进行转化。
在地球的化学成分中，铁的含量最高(35%)，其他元素依次为氧(30%)、硅(15%)、镁(13%)等。如果按地壳中所含元素计算，氧最多(46%)，其他依次为硅(28%)、铝(8%)、铁(6%)、镁(4%)等。这些元素多形成化合物，少量为单质，它们的天然存在形式即为矿物。
地球中的矿物已知的有3300多种，常见的只有20多种，其中又以长石、石英、辉石、闪石、云母、橄榄石、方解石、磁铁矿和粘土矿物最最多，除方解石和磁铁矿外，它们的化学成分都以二氧化硅为主，石英全为二氧化硅组成，其余则均为硅酸盐矿物。
由硅酸盐溶浆凝结而成的火成岩构成了地壳的主体，按体积和重量计都最多。但地面最常见到的则是沉积岩，它是早先形成的岩石破坏后，又经过物理或化学作用在地球表面的低凹部位沉积，经过压实、胶结再次硬化，形成具有层状结构特征的岩石。
矿物的形成必须具备以下几个条件：有矿物的物质来源，有一定的空间，有一定的时间。有的矿物的形成还需要具备一定的温度和压力，例如水晶晶簇，首先有二氧化硅的溶液，并在岩石中占有一定的空间，在一定的时间内，二氧化硅溶液的浓度逐渐变浓，由于在岩石空洞中具备一定的温度和压力，晶萤剔透的水晶晶簇就这样形成了。
矿物通常分为原生的、次生的和表生的三类。原生矿物，是指与内生条件下的造岩作用和成矿作用过程中，同时形成的矿物。如岩浆结晶过程中所形成的橄榄岩中的橄榄石，花岗岩中的石英、长石，热液成矿过程中所形成的方铅矿等。次生矿物是指在岩石和矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新矿物。如橄榄石经热液蚀变而形成蛇纹石，正长石经风化分解而形成的高岭石，方铅矿与含碳酸的水溶液反应而形成的白铅矿等。次生矿物与原生矿生在化学成分上有一定的继承关系。表生矿物是在地表和地表附近范围内，由于水、大气和生物的作用而形成的矿物。主要包括湖泊海洋中的沉积矿物，如石盐、硅藻土等，以及原生矿物在地表条件下遭受破坏而转变形成的部分次生矿物，如江西离子型稀土矿床中的高岭石、多水高岭石，铁矿床中的褐铁矿、针铁矿，铅锌矿床中的铅矾等矿物。 （浙江省地质勘查局）
七、地球的辐射带
早在20世纪初，就有人提出太阳在不停地发出带电粒子，这些粒子被地球磁场俘获，束缚在离地表一定距离的高空形成一条带电粒子带。50年代末60年代初，美国科学家范艾伦根据“探险者”1号、3号、4号的观测资料证实了这条辐射带的存在，确定了它的结构和范围，并发现其外面还有另一条带电粒子带，于是离地面较近的辐射带称为内辐射带，离地面较远的称为外辐射带，因是范艾伦最先发现的，故又称为内范艾伦带和外范艾伦带。
这两条地球辐射带对称于地球赤道排列，且只存在于低磁纬地区上空。内辐射带的中心约在1.5个地球半径，范围限于磁纬±40°之间，东西半球不对称，西半球起始高度低于东半球，带内含有能量为50兆电子伏的质子和能量大于30兆电子伏的电子。外辐射带位于地面上空约2～3个地球半径处，厚约6000公里，范围可延伸到磁纬50°～60°处，其中的带电粒子能量比内带小。一般说来，在内辐射带里容易测得高能质子，在外辐射带里容易测得高能电子。
地球辐射带是空间探测时代的第一项重大天文发现。1992年2月初，美国和俄罗斯的空间科学家宣布，他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带位于内外范艾伦带当中的位置，是由所谓的反常宇宙线——大部分是丢失一个电子的氧离子构成的。
八、地球的磁层
地球磁场，简言之是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的Ｎ极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、慧星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于地面600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千资百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。
地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。
九、地球表面的起伏和海陆分布
地球的总表面积为5.100×108平方公里中，大陆面积约为1.48×108平方公里，约占29%；海洋面积约为3.62×108平方公里，约占71％。以平均海平面为标准，地球表面上的高度统计有两组数值分布最为广泛。一组在海拔0～1000米之间;另一组则在海平面以下4000～5000米之间。前者占地球总面积的21％以上，后者占22％以上。大陆上的最高山峰珠穆朗玛峰，海拔达8848米，最低点为死海，达-397米，海底最深处马里亚纳海沟，深度达到11022米。
十、地球上的昼夜现象
昼夜是白天和黑夜的合称。昼夜交替是地球在太阳光的照射下，因自转运动而形成的一种自然现象。
我们生活的地球是以半个球面向着太阳，另外半个球面背向太阳，待在向着太阳的半个球面的人就是生活在白天，而待在背向太阳的半个球面上的人则生活在黑夜。由于地球在不停地自转着，造成地球上每一个地方都有白天和黑夜的交替。
例如，咱们生活在中国广州，当广州正对着太阳时，广州市民就处在中午的时刻。由于地球自西向东旋转，人们不能察觉地球的旋转，却看到太阳慢慢地自东向西偏移。经过6个小时，地球向东转了90°，广州市民便处在日落西山的傍晚时分。地球继续旋转，广州转到背向太阳的位置时，广州市就到了子夜0时。再经过6个小时，地球又转过了90°，广州市便是晨曦初露，白天就要到来。随后，广州又回到向着太阳的位置上时，广州市民也回到了中午从而完成了一次昼夜的交替。
地球与太阳的平均距离为一个天文单位（AU），即149597870千米。地球与其他行星一样，既绕太阳公转，又绕地轴自转，还随着太阳系绕银河系中心的轨道运行。地球公转的轨道呈椭圆形。地球的结构是由不同性质的物质的同心圈层重叠而成的。这些圈层从上而下是大气圈、生物圈、水圈、地壳、地幔和地核。地球的形状为不规则的椭球体，其表面高低不平。地球的平均半径为6371千米，体积为1.083×1021立方米。
一、行星—地球
地球属于银河系太阳系，处在金星与火星之间，是太阳系中距离太阳第三近的行星，有一颗卫星。
地球所处的宇宙环境是指以地球为中心的宇宙环境，可以从宏观和微观两个层面理解。宏观层面上是指地球在天体系统中所处的位置，即地月系—太阳系—银河系—总星系；微观层面上是指地球在太阳系中所处的位置。在无限的宇宙空间中，地球只不过是沧海之一粟，它处在永不止息的运动中。
行星是一个非常古老的词汇。古代各民族的天文学家很早就发现星空中有五颗与众不同的星，它们在固定不变的恒星背景中游走移动，也就是今天所说的金、木，水、火、土“五大行星”。西方语言中“行星”一词最初的含义就是星空中的游走者，出自古希腊语。中国古代称之为纬星、五星。中文中“行星”一词出现很早，它也是描述今日所谓的“五大行星”的词汇．不过最初的用法与现在不同，描述的是五星在天球上移动的度数，例如“行星三度百六十七万三千四百五十三分”（《汉书•律历志》）。1792年日本学者本木良永在翻译哥白尼著作时将“行星”译作“惑星”。明治维新时的日本学者还使用“游星”一词来指“行星”。直到L859年，李善兰和伟烈亚力合译《（谈天》一书，现代汉语的“行星”首次出现。
然而很少有古人能够想到，我们脚下的大地是一颗与金星、木星、水星、火星、土星一样的行星。科学迈向这一正确的认识，需要解决两个难题：证明地球不是宇宙的静止中心，它在运动；证明大地是个球体。
在古希腊天文学家那里，地球是个球体很早就被认识到了。公元前6世纪的数学家毕达哥拉斯第一次提出大地是球体这一概念。他是从圆形最完美的哲学理念出发，认为大地和其它天体一定是球体．后来的观测者通过观测月食时的地影，认可了这一观点。大哲学家柏拉图也教导他的学生们说大地是个球体。统治西方天文学一千多年的地心说的集大成者，大天文学家托勒玫的《至大论》也承认这一观点。中国古代可能也有地圆说，公元l世纪，东汉大科学家张衡提出：“地如鸡子中黄。”这似乎表明大地是球形的。
然而，古老的天圆地方观念是如此地深人人心，500多年前的大航海时代，中西方的大多数学者和公众仍然认为大地是个平面。1519年9月20日，是值得历史永远铭记的一天，麦哲伦开始了前所未有的西行计划，5艘海船从西班牙出发，步上了历时3年多的环球航行征程。1522年9月6日，硕果仅存的“维多利亚”号海船载着18名船员返回西班牙，无可辩驳地证明了地球是个球体。为了这一知识，包括麦哲伦在内的200多名船员付出了生命的代价。
根据国际天文联合会2006年布拉格大会的决议，行星定义有三个要素，第二条是必须有足够大的质量来克服固体应力，以达到流体静力平衡的形状（即近于球形）。麦哲伦的发现从今天的眼光来看，是证认地球为行星的重要一环。根据现代科学测量，地球的赤道半径为6，378.137千米，极半径为6，356.752千米，是一个非常接近正球体的椭球体。
有趣的是，“维多利亚”号的船员在途中和对面行来的船员交流时发现，他们的时间莫名其妙地少了一天。按照他们的日历，他们于1522年9月5日返回西班牙。作为虔诚的基督徒，他们每天按照教廷的历法礼拜、祷告，认真计算着时日，然而回到西班牙时，岸上的人肯定地告诉他们，他们少记了一天，这是对上帝的不敬！双方各执一词，最后天文学家给出了答案，双方都没有记错时日。这是因为船员们一直向西航行追赶太阳，环球航行结束时，他们比岸上的人少落后太阳的运转l圈整。
这个现象是地球与太阳相对运动的一种表现。然而，当时的天文学家是站在地心说的立场上给出了对现象的解释。
也是在古希腊，最先有人对地心说提出了不同的看法。萨摩斯岛的阿里斯塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。1543年，波兰天文学家哥白尼发表的《天体运行论》，提出了完整的日心说宇宙模型。然而坚实的大地在运动，这一点在古代是令人非常难以接受的，因此在《天体运行论》出版以后的半个多世纪里，日心说仍然很少受到关注，支持者非常稀少，很多人只是把它作为一种有趣的几何模型看待。
1609年，天文望远镜的发明使事情有了转机。不久，伽利略发现了木星的卫星和金星的位相变化，证明了金星在围绕太阳运转。木星有自己的卫星，打破了只有地球才有天体围绕的旧观念，有力地支持了日心说。17世纪的重大科学发现还有开普勒的行星运动三定律和牛顿的万有引力定律，特别是牛顿的力学体系，使日心说建立在牢固的物理力学基础上，从而得到了普遍的承认。不过日心说的最终胜利要等到1838年，德国天文学家贝塞尔首次利用三角方法测出恒星天鹅座61号星的视位置变化，发现了日心说预言的恒星周年视差。
国际天文联合会2006年布拉格大会决议，行星必须围绕恒星公转。日心说的成立是证认地球的行星身份的决定性一环。
现代科学对于行星的定义还有一些其它内涵。一是行星本身不发光，而是反射恒星的光照而波看见。这就要求它们的质量在一定范围以内，不能发生恒星所具有的热核反应。二是已经清空自身运行的轨道，这也要求行星有巨大的质量，有强大的引力作用。这些条件地球当然也符合，所以现代科学已经认定地球是一颗行星。
地球遵循行星运动的规律，在一条椭圆轨道上围绕太阳自西向东运转。它的远日点距离为152，097，701千米，近日点距离为147，098，074千米。地球的公转轨道非常近似一个正圆形。地球的公转周期约为365.2564个平太阳日。平均公转速度约29.783千米/秒。地球公转在地面观测的反映就是太阳在恒星背景间的周年运动，它的轨迹称为黄道。在地球的轨道内侧，还有水星和金星两颗行星围绕太阳运转。在它外侧的行星依次是火星、木星、土星、天王星、海王星。
除了绕日公转外，地球还有自西向东的自转运动。平均自转周期为23小时56分4.09894秒。地球的自转周期在很长的历史时期内是人类定义时间的基础。地球自转在地面观测中的直接反映就是天体每天沿天赤道方向东升西落。天赤道和黄道有一个23.5度左右的夹角，这就造成了一年当中的季节变化和地球上的寒暑五带。
作为一个有限的天体，地球有着一定的体积和质量。地球的赤道周长为40，075.02千米，子午圈周长为40，007.86千米，表面积510，065，600平方千米，其中陆地面积148，939，100平方千米，约占29.2%，水域面积361，126，400平方千米，约占70.8%。
天文学家将太阳系行星分为两类，一类是岩质、质量较小的类地行星，包括水星、金星、地球、火星；一类是气态、质量较大的类木行星，包括木星、土星、天王星、海王星。地球当然属于前者，它的质量约5.9742×1024千克，平均密度为5，515.3千克／立方米。地球主要是由铁、氧、硅、镁等较重的元素组成，其中铁约占35%，氧约30%，硅约l5%，镁约13%。这意味着地球的主要组分来自于宇宙早期的大质量恒星爆炸。这些较重的元素是岩质行星形成的基石。地球大约在45亿年前形成，这一过程大约用了1百万年到2百万年。在最初的融化状态，水蒸气开始在大气层聚集，使地球的表面逐渐冷却而组成了一个坚硬的固态外壳。
除了受到太阳和月亮两个天体的影响，地球作为一颗行星，还受彗星、小行星和其它空间环境因素的影响。例如彗星和小行星在漫长的历史过程中给地球带来了大量的水和有机物。地球和宇宙空间的物质交换迄今仍在进行。陨石的撞击曾经极大地改变过地球的表面环境，甚至曾经造成过若干次生物大灭绝。作为一颗普通的行星，地球经过45亿年的漫长演化，才拥有了适合人类繁衍生息的环境，有了万物之灵——人类。（《中国国家天文》2009）
二、地球的卫星—月球
地球作为行星，还拥有一颗天然的卫星——月球。它以27.32日的周期绕地球运转。它对地球的潮汐作用，稳定了地轴的倾角，并且减慢了地球的自转。潮汐作用也使得月球只能以一面面对地球。
月球俗称月亮，也称太阴。月亮这颗地球唯一的天然卫星，默默地伴随着人类文明的成长，犹如人类的守护神。
在太阳系里，除水星和金星外，其他行星里面都有天然卫星。月球的年龄大约有46亿年。月球有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳平均厚度约为60-65公里。月壳下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分体积。月幔下面是月核，月核的温度约为1000度，很可能是熔融状态的。月球直径约3476公里，是地球的1/4。体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/81，月球表面的重力差不多是地球重力的1/6。
月球表面有阴暗的部分和明亮的区域。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海 ”。著名的有云海、湿海、静海等。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，到处都是星罗棋布的环形山。位于南极附近的贝利环形山直径295公里，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉。高山和深谷叠现，别有一番风光。
月球的正面永远都是向着地球。另外一面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而中间可见以外，月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。
月球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。
相对于背景星空，月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。
因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的，地球上只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期，地球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢，这个过程称为潮汐锁定。亦因此，部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量，其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15微秒。
月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。月球围绕地球的轨道为同步轨道，所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形，当月球处于近日点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经98度的地区，相反，当月处于远日点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经98度的地区。这种现象称为经天秤动。
严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心4700千米（即地球半径的2/3处）。由于共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看，地球和月球均以迎时针方向自转；而且月球也是以迎时针绕地运行；甚至地球也是以迎时针绕日公转的。
很多人不明白为什么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实，轨道倾角是相对于中心天体（即地球）而言的，而自转轴倾角则相对于卫星。
月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）的两个交点称为月交点－－其中升交点（北点）指月球通过该点往黄道面以北；降交点（南点）则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时，便会发生日食；而当满月刚好在月交点上时，便会发生月食。
月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少，而环形山则较多。地形凹凸不平，起伏悬殊最长和最短的月球半径都位于背面，有的地方比月球平均半径长4公里，有的地方则短5公里（如范德格拉夫洼地）。背面未发现“质量瘤”。背面的月壳比正面厚，最厚处达150公里，而正面月壳厚度只有60公里左右。
月球本身并不发光，只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化。平均亮度为太阳亮度的1/465000，亮度变化幅度从1/630000至1/375000。满月时亮度平均为 -12.7等（见）。它给大地的照度平均为0.22勒克斯，相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体，它的平均反照率只有7％，其余93％均被月球吸收。月海的反照率更低，约为 6％。月面高地和环形山的反照率为17％，看上去山地比月海明亮。月球的亮度随而变化，下表以满月亮度为100，列出不同月龄时的亮度值。从中可以看出，满月时的亮度比上下弦要大十多倍。
由于月球上没有大气，再加上月面物质的热容量和导热率又很低，因而月球表面昼夜的温差很大。白天，在阳光垂直照射的地方温度高达+127℃；夜晚，温度可降低到-183℃。这些数值，只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度，这种测量表明，月面土壤中较深处的温度很少变化，这正是由于月面物质导热率低造成的。（天津市国土资源和房屋管理局）
三、地球的表层结构
科学家把地球分为四个圈层：岩石圈、水圈、大气圈和生物圈。
1.岩石圈
地球的最外层是岩石圈，也是人类生存活动的直接场所。岩石圈是指地球坚固的岩石外壳，它是生命的层圈。
岩石圈由岩浆岩、沉积岩、变质岩和土壤覆盖层组成。岩石圈中分布着雄伟的丛山、广阔的平原、巨大的盆地和低矮的丘陵，蕴藏着人类需要的各种矿产资源。
根据现代世界地震震中集中成窄带分布的情况，将岩石圈分为6大板块：太平洋板块、南极洲板块、印度-澳大利亚板块、美洲板块、非洲板块和欧亚板块。其中太平洋板块几乎全由大洋岩石圈组成，而其余的主要板块则包括大陆及大洋部分。各板块沿着相互之间的边界在软流层之上，或包括软流层在内，以3种不同形式，按1～20厘米/年的速度作相对运动。第一种是大洋中间较老的洋壳破裂分离，新洋壳物质填补空隙产生新洋壳，这一部位称洋中脊，这种边界称为离散型板块边界。第二种是两个板块沿边界部位聚拢，常发生在大洋和大陆板块之间，而大洋板块俯冲于大陆板块之下，这种边界称为汇聚型板块边界。运动的结果是老的洋壳的消失，并产生深海沟及火山岛弧或沿着大陆边缘的新褶皱山系。第三种是板块之间作相对的水平方向滑动，即所谓的转换断层，常发生在大洋之中，称为守恒型板块边界。这种运动使洋中脊错开，也有的切穿大陆。
2.水圈
岩石圈的表面大部分被海洋覆盖。陆地的低洼部分也往往分布有湖泊和河流。在寒冷地区，水积聚成冰川。此外，在地表以下一定的深度也有水，称为地下水。所有这些不同状态的水就构成了水圈。
水圈：包括海洋、湖泊、河流和冰川。它是生命的摇篮。假如地球上没有水，地球是将没有生命。
水圈是地球特有的环境优势。液态水是地球上的生命之源，它对亿万种生命以及人类能在地球上生存和发展，具有决定性的意义。地球上的水分布于海洋、湖泊、沼泽、冰川和地下，其97%以上是液态。这些水体通过蒸发、降水、下渗、和径流等形式，处在不断地变换之中，由此构成水循环。海水平均含溶解的盐类约0.35％，主要为氯化钠，具弱碱性。雨水及河水中的溶解物不多，大部分为碳酸氢钙（CaHCO3），而略呈酸性。雨水可由工业废气中获得二氧化硫(SO2)，成为酸雨。河水每年平均可由其流域中每平方公里带走 100吨的物质，其中约20％在溶液中。
水圈与其它圈层的相互作用是地球表层物质和能量转换的过程，地下水可以环流到地壳内数公里的深度，受热并与岩石发生反应再回到地面。陆地上火山活动地区常有热泉及其他地热现象。在洋中脊也有相似的热水活动，并喷出含有金属硫化物的黑烟，温度可达300℃，且有生物群生存在这种环境中。水圈也是改造地表形态的主要营力。例如，水体的蒸发与降水直接影响大气的温度环流，影响生物圈；水的径流对岩石圈表层进行“削高填低”的活动；海水温度升高而带来的厄尔尼诺现象，导致全球性的气候变化。
3.大气圈
在岩石圈和水圈外面，整个地球被大气所包围，大气的主要成分是氮气和氧气，这个圈层就是大气圈。
大气圈由环绕在地球周围的混合气体组成，它是生命的保护圈。大气圈中含量最高的是氮气和氧气，除此以外，还有水蒸气、二氧化碳和其他气体。大气圈像一层松软的棉被包裹着地球，保护着地球。
大气圈是地球最外部的圈层，也是从地面到行星空间的过度圈层。
4.生物圈
岩石圈、水圈和大气圈，既是彼此分离和独立的，又是互相渗透和作用的。这样，地球上就出现了既有矿物质，又有空气和水分的地带，加上适宜的温度条件，这就构成了生物衍生的地带——生物圈。
地球上的一切生物——包括空气中、海洋里、地上的和地下的——构成生物圈。生物圈是大气圈和水圈的儿女，它们诞生以后由它们的父母大气圈和水圈养育它们。它包括岩石圈的上部，大气圈的底部和水圈的全部，是地球上一个独立的圈层——人类生存活动的空间。
这个圈层中分布着上千万种生物，他们之间相互依存和制约，共同构成整个生态系统。
根据科学家对地层古生物化石与遗迹的研究，约在38亿年前，地球有了适宜生命发生的环境，首先在水体中出现了生命活动，约在4.5亿年前从海洋扩展到陆地，逐步形成笼罩全球的生物圈。人的出现仅有几百万年，是生物进化达到高级阶段的标志。
生物圈的形成是大气、水、生物与岩石各圈层相互作用的结果，同时它也对其它圈层发生巨大作用。生物圈中的绿色植物降低大气层中的二氧化碳，增加氧气，形成臭氧层，以及调节气温；降低人类造成了大气环境的污染；生物可影响一些元素在水中的迁移和沉淀过程，生物体中的水通过被吸收和排除以及在生命系统内部的运动，参与着水圈的循环。生物对岩石圈进行生物分化作用和生物成矿作用。
5.地球系统
地球自诞生以来，就一直经历着由简单到复杂、由低级到高级不可逆的演化过程。正是这种不断的运动和变化，逐渐形成了大气圈、水圈、岩石圈、生物圈及地球内部的圈层，形成了当今丰富多彩、生机勃勃的地球系统。
近代，大量的科学发现与研究成果支持这样的认识：地球诞生于大约45亿年前，它是宇宙中的尘埃在引力作用下逐渐集聚形成的。幼年期的地球体积不及今天的一半，其表面到处是裸露的固体岩石，几乎没有大气层，没有土壤，也没有海洋，地表陨石坑密布。此后，地球曾经历过一个高温时期，物质在重力作用与高温影响下，其内部物质发生部分熔融，致使重者下沉，轻者上浮，出现了大规模的物质分异和迁移，逐步形成了从里向外，物质密度从大到小的圈层结构。其中，铁和镍密度较大，含量也多，聚向中心形成地核，较低密度的富铝硅酸盐物质形成了包住地核的地幔和地幔之上的地壳。
地球大气圈的形成，主要缘于地幔物质的分异作用。岩浆活动排放的气体，通过火山喷发大量地集聚在固体地球的外圈，形成原始大气圈，而地球诞生时星云中的原始气体（氢、氦）早已散失殆尽。原始大气圈的成分主要是水蒸气，还有一些二氧化碳、甲烷、氨、硫化氢和氯化氢等，是缺氧和呈酸性的。随着时间的流逝，地球表面温度逐渐降低（低于100℃），大气中的水蒸气陆续冷凝分离，形成海洋。最初的海水也是缺氧和呈酸性的。
约在38亿年前，水体中开始有了生命活动，出现了最原始的原核细胞生物——菌类与蓝绿藻。到32亿一29亿年前能进行光合作用的藻类大量繁殖，它们不断地消耗二氧化碳，产生氧气。绿色藻类的大量繁殖，加快了大气和海洋环境的变化，使其有利于高等好氧生物的发展。
在距今18亿年前到5.4亿年前，大气成分已变成以二氧化碳为主。海洋里的生物多起来了，最多的是菌藻植物，它们的活动促成二氧化碳和海水中的钙镁等元素相结合，碳酸钙镁等物质沉淀在海底。十几亿年之中，古代海洋里沉积了数万米厚的碳酸盐类岩石，从而使大气中的二氧化碳大量减少，氧和氮的含量逐步增加，到最近6亿年前，大气和海水的成分才渐渐接近今天的状况。
关于生物圈的形成，因地层中保存有丰富的历史记录，我们已能得到比较完整的认识。在生物圈和生态系统演化过程中，先后有三类生物起到了关键性的作用。蓝绿藻的出现是生物圈发展的第一个阶段。约35亿年前，蓝绿藻在海洋中建立起一个由浅海海底微生物构成的生态系统。约在18亿年前多细胞植物生物群、8亿年前多细胞动物群和5亿年前脊椎动物群的出现，使海洋生态系统变得复杂多样，充满生机。
由于大气圈上部臭氧层（O3）的形成，阻挡了致生命于死地的紫外线大量到达地面，加上岩石圈变形与变位造成陆地大面积扩展，到约4亿年前，生命跨出了历史性的一步，从海洋登上陆地，建立由维管植物，包括藻类植物、裸子植物和被子植物组成的陆地生态系统。至此，完整的生物圈最终形成。
近300万年，人类的出现标志着生物圈的发展进入了最高阶段。人类干预自然界的能力为别的生物所不能比拟，他对生物圈的影响是主动的，尤其是科学技术的发展的未来，人类对生物圈中的作用将越来越强。 科学研究成果表明，地球随太阳系而形成，并与它共命运。预计太阳系还可维持80亿年，地球的寿命将与之相当。（浙江省地质勘查局）
四、地球的内部结构
科学发展到今天，人们虽然能“上九天揽月”，却依然“入地无门”。目前世界上最深的钻孔只有12千米，连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来间接地了解地球内部的奥秘。地震波在相同深度内传播速度会发生变化，这种变化反映了地球内部的物质成分或状态的不同，这就是科学家了解地球内部结构的一种手段。
地球内部有两个波速度变化明显的界面。第一个界面深度不太一致，在大陆区较深，最深可达60千米；在大洋区较浅，最浅不足5千米。这个界面称“莫霍面”。第二个界面深度约在2900千米，称“古登堡面”。这两个界面把地球内部分为三大圈层，即地壳、地幔和地核。
地球内部圈层结构
1.地壳
地壳由固体岩石组成，厚度变化很大。大洋地壳较薄，平均为6千米，最厚约8千米，最薄处不足5千米；大陆地壳较厚，平均35千米，最厚可达70千米。整个地壳平均厚度约为6千米，只有地球半径的1/400。可以把地壳进一步分为上下两层。
2.地幔
地幔介于莫霍面和古登堡面之间，厚度2800多千米，平均密度为4.9克/立方厘米，约占地球总体积的83.4%，约占总质量的2/3。一般以670千米为界把地幔分成上下地幔两个部分。
3.地核
地核以古登堡面与地幔分界，厚度3473千米，约占地球总体积的16.3%，约占总质量的1/3。根据地震波速的变化，以4640千米和5155千米两个次一级界面分界，可以分为外核、过渡层和内核。
五、地球的三种基本运动
地球研究是一门重要的基础科学，上下几亿年，纵横几万里，几乎贯穿各个学科领域，尤其对天文、地理、地质、生物、考古、地震等学科影响意义深远。随着地心说的破灭，地球的两种基本运动，公转、自转已被当今人类所认识。公转使地球有了四季之分，自转使地球有了昼 夜交替。这两种运动在这里不必赘述。下面我们着重介绍地球存在的，尚不被人认知的第三种基本运动，我们把地球存在的第三种基本运动起名叫“地壳弦动”。就是因为“地壳弦动”的存在使地球表面有海洋与山脉、物种进化与灭绝、沧海与桑田变换、板快水平与垂直运动，并且制造了许多地球不解之谜。“地壳弦动”是地球物理学上的新发现，认识“地壳弦动”，对研究天文、地理、地质、生物、考古、地震、可持续发展等具有重要的意义．
随着科技的突飞猛进发展，测量手段的提高，对地球内部构造有了新的了解。地核由固体金属构成，它包括一个大小与月球相当的直径为2400公里的固态内核，和直径为7000公里的液态外核。科学家们认为，内核在产生地球磁场的地球动力学中发挥了重要作用，来自地球动力学的电磁转矩导致内核相对于地幔和地壳旋转。早在1996年宋晓东和保罗理查德，就提出内核比外壳旋转的快的理论．有部分科学家说，虽然内核在旋转，但它的速度比哥伦比亚学者提出的速度慢多了．哥伦比亚大学拉蒙特多尔蒂地球观测站的地震学家，通过对穿越地球的地震波的分析，他们第一次提出了地球内核的旋转速度比其它部分快的观点。但这在当时有相当争议，部分地震学家怀疑推导出结果的数据有误，或是假象．也有科学家曾试图证明地球内核的运动速度并不比外壳快，则说，他们没有发现迹象表明内核比地球的其它部分转得快。之后，宋晓东到伊利诺伊大学地质系做教授，他和仍在哥伦比亚大学的理查德共同领导了一项新研究，他们的研究将消除人们对这个结论的任何怀疑。宋晓东说：“尽管还不能精确地测定出内核旋转的速度，但我们的论文表明这个速度不可能是零。”地球在一天时间里自转一圈，或360度，每天都存在核、壳有角度的相对差速运动。
下面分析一下核、壳有角度的相对差速运动-“地壳弦动”对地球表面的大陆漂移有什么连带关系。
大陆漂移的动力问题一直受到世界地理界所关注。 主流是地幔对流动力学说，但地幔对流动力学说从诞生以来就充满着四点自相矛盾，难以自圆其说的问题。第一、地幔对流动力虽然解释了大陆漂移的动力问题但也从根本上否认了泛大陆的形成，如果地幔对流动力真的存在，那么泛大陆根本也不能形成，。第二、从贯穿地球南北的大西洋洋脊来看，按流体力学来讲，无论如何也不可能有那么狭长的地幔对流动力。第三、地球表面纵横交错的山脉只能勾画部分的两维图像，无论如何也勾画不出整体的三维图像。第四、正在开裂的东非大裂谷为什么观察不到岩浆？其裂谷的深度都达不到地壳的厚度！所以地幔对流动力说必然被“地壳弦动”所取代。“地壳弦动”使地球的两极以渐开线的轨迹向对方运动，在运动的过程中线速度改变，表面曲率改变，如此反复此过程，就是对地壳的反复弯曲造成在两极拥挤、摺皱、叠层，在赤道开裂、分离。这就是板块漂移的原动力。
地球弦动的实验方法：地球是层圈结构。有地壳、上地幔、下地幔、外核、内核等。下地幔与外核之间有液体岩浆。这样地球就不是一个凝固体。我们可以把地球等效简化为地壳、岩浆、地核三部分。龟裂状的地壳是漂浮在液体岩浆上。地壳与地核的质量不同转动的惯量也不同，加之岩浆与地壳也存在潮汐现象，所以必然导致地壳与地核的差速问题。可是因地球的倾斜自转又使地壳与地核的差速存在一个不被人重视的角度，有角度的壳、核差速运动我们把它叫“地壳弦动”。两极移曲线（渐开线）、磁场逆转、南极有煤、非洲大陆有冰川遗迹、地震频繁发生、我国南方有冰臼、大陆漂移等都是对“地壳弦动”真实存在的有力证明。 我们做一个模拟实验。把地球构造简化为核、壳构造。把地球的引力比拟日、月的引力。找一个透明的圆玻璃罩（代表地核），在表面粘一红一蓝中心轴，里面装一个小的、圆度好的、半球红半球蓝的充水气球（代表地壳）。用两个支点水平支住中心轴旋转，这时候核、壳产生差速，但只是一个两维的运动。其运动轨迹是一个闭合圆。我们把中心轴倾斜23.5度（地轴的倾斜角度）旋转时，这时候我们发现核、壳不但差速，其轨迹是一个不闭合的螺旋线，这个螺旋线在球面上也就等效是一个渐开线，地壳是一种三维运动。我们把地壳的这种三维运动起名叫“地壳弦动”。地球两极点的曲线移动也就按照这个渐开线轨迹向赤道弦动，过赤道后变成渐缩线继续弦动，直至到极点，完成一次地极南北大转移，也就是磁场逆转一次。不同年代火山爆发和沉积岩记录了这一过程，也就是钻探的地壳岩芯磁场存在逆转现象。
早在1912年，当时的气象学者韦戈纳（Wegener）提出“大陆漂移”的理论但不能肯定是什么力量驱使”。而韦戈纳（Wegener）解释说大陆漂移是由于受到地球自转离心力和太阳、月亮对地球的引力，三力共同作用的结果，但是，经过许多有影响的地球物理学者的研究与争论，发现这个假设不成立，三力共同作用力太小，不可能使大陆漂移。值得注意的是：当时许多有影响的地球物理学者还没有发现地球的层圈构造，他们把地球看作是一个凝固体。所以得出的是“盲人摸象”的错误结论，其中也不乏有“皇帝新衣”之嫌。现在看来韦戈纳的（Wegener）地球倾斜自转离心力和太阳、月亮对地球的引力，三力共同作用加之地球的层圈构造，也就是内外因素相结合，必将引起“地壳弦动”。“地壳弦动”使地壳在地核上，不但做有经度且有纬度的相对运动，并且使地球表面的曲率、线速度时时刻刻都在缓慢变化，带来了地震的频繁发生。
（广西地质矿产勘查开发局）
六、地球的物质组成
我们的地球是一个物质世界，根据万有引力定律计算结果，地球的质量近60万亿亿吨。
今天地球上的物质存在形式可谓千姿百态，特别是出现生命以后，更是变得复杂多样，但它们都是由最简单的基本粒子所组成。按照宇宙始于大爆炸的假说，地球上多种多样的物质，都是从基本粒子聚变成氢开始的，然后是四个氢合成一个氦，氦再进一步合成其他元素。这样从轻元素到重元素，约在150亿年前的大爆炸后50万一100万年时，现今所有的元素就已通过核聚变而逐渐形成。至今，地球上已发现92种稳定元素，这些元素，大部分组成化合物或以单质的形式——矿物，聚集在岩石中。从化学角度看，元素在不断地改变着它们的存在场所或组合形式，永恒地处在无休止的迁移与变化之中。
在自然界，我们把天然形成、具有一定化学成分和物理特征的元素组合式化合物称为矿物，把矿物的集合体称为岩石。在地球表层，至今已发现了3300种矿物。学者们根据岩石的形成方式把岩石分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三类。沉积岩主要来自水下的沉积物，也称水成岩；岩浆岩是岩浆冷凝的产物，也叫火成岩；变质岩是原岩在固体状态下，经过一定的温度和压力作用，有时还有新的成分加入，使其内部物质组成和结构发生变化而形成的一种新的岩石。 在漫长的地质年代里，三种岩石也在不停地进行转化。
在地球的化学成分中，铁的含量最高(35%)，其他元素依次为氧(30%)、硅(15%)、镁(13%)等。如果按地壳中所含元素计算，氧最多(46%)，其他依次为硅(28%)、铝(8%)、铁(6%)、镁(4%)等。这些元素多形成化合物，少量为单质，它们的天然存在形式即为矿物。
地球中的矿物已知的有3300多种，常见的只有20多种，其中又以长石、石英、辉石、闪石、云母、橄榄石、方解石、磁铁矿和粘土矿物最最多，除方解石和磁铁矿外，它们的化学成分都以二氧化硅为主，石英全为二氧化硅组成，其余则均为硅酸盐矿物。
由硅酸盐溶浆凝结而成的火成岩构成了地壳的主体，按体积和重量计都最多。但地面最常见到的则是沉积岩，它是早先形成的岩石破坏后，又经过物理或化学作用在地球表面的低凹部位沉积，经过压实、胶结再次硬化，形成具有层状结构特征的岩石。
矿物的形成必须具备以下几个条件：有矿物的物质来源，有一定的空间，有一定的时间。有的矿物的形成还需要具备一定的温度和压力，例如水晶晶簇，首先有二氧化硅的溶液，并在岩石中占有一定的空间，在一定的时间内，二氧化硅溶液的浓度逐渐变浓，由于在岩石空洞中具备一定的温度和压力，晶萤剔透的水晶晶簇就这样形成了。
矿物通常分为原生的、次生的和表生的三类。原生矿物，是指与内生条件下的造岩作用和成矿作用过程中，同时形成的矿物。如岩浆结晶过程中所形成的橄榄岩中的橄榄石，花岗岩中的石英、长石，热液成矿过程中所形成的方铅矿等。次生矿物是指在岩石和矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新矿物。如橄榄石经热液蚀变而形成蛇纹石，正长石经风化分解而形成的高岭石，方铅矿与含碳酸的水溶液反应而形成的白铅矿等。次生矿物与原生矿生在化学成分上有一定的继承关系。表生矿物是在地表和地表附近范围内，由于水、大气和生物的作用而形成的矿物。主要包括湖泊海洋中的沉积矿物，如石盐、硅藻土等，以及原生矿物在地表条件下遭受破坏而转变形成的部分次生矿物，如江西离子型稀土矿床中的高岭石、多水高岭石，铁矿床中的褐铁矿、针铁矿，铅锌矿床中的铅矾等矿物。 （浙江省地质勘查局）
七、地球的辐射带
早在20世纪初，就有人提出太阳在不停地发出带电粒子，这些粒子被地球磁场俘获，束缚在离地表一定距离的高空形成一条带电粒子带。50年代末60年代初，美国科学家范艾伦根据“探险者”1号、3号、4号的观测资料证实了这条辐射带的存在，确定了它的结构和范围，并发现其外面还有另一条带电粒子带，于是离地面较近的辐射带称为内辐射带，离地面较远的称为外辐射带，因是范艾伦最先发现的，故又称为内范艾伦带和外范艾伦带。
这两条地球辐射带对称于地球赤道排列，且只存在于低磁纬地区上空。内辐射带的中心约在1.5个地球半径，范围限于磁纬±40°之间，东西半球不对称，西半球起始高度低于东半球，带内含有能量为50兆电子伏的质子和能量大于30兆电子伏的电子。外辐射带位于地面上空约2～3个地球半径处，厚约6000公里，范围可延伸到磁纬50°～60°处，其中的带电粒子能量比内带小。一般说来，在内辐射带里容易测得高能质子，在外辐射带里容易测得高能电子。
地球辐射带是空间探测时代的第一项重大天文发现。1992年2月初，美国和俄罗斯的空间科学家宣布，他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带位于内外范艾伦带当中的位置，是由所谓的反常宇宙线——大部分是丢失一个电子的氧离子构成的。
八、地球的磁层
地球磁场，简言之是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的Ｎ极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、慧星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于地面600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千资百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。
地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。
九、地球表面的起伏和海陆分布
地球的总表面积为5.100×108平方公里中，大陆面积约为1.48×108平方公里，约占29%；海洋面积约为3.62×108平方公里，约占71％。以平均海平面为标准，地球表面上的高度统计有两组数值分布最为广泛。一组在海拔0～1000米之间;另一组则在海平面以下4000～5000米之间。前者占地球总面积的21％以上，后者占22％以上。大陆上的最高山峰珠穆朗玛峰，海拔达8848米，最低点为死海，达-397米，海底最深处马里亚纳海沟，深度达到11022米。
十、地球上的昼夜现象
昼夜是白天和黑夜的合称。昼夜交替是地球在太阳光的照射下，因自转运动而形成的一种自然现象。
我们生活的地球是以半个球面向着太阳，另外半个球面背向太阳，待在向着太阳的半个球面的人就是生活在白天，而待在背向太阳的半个球面上的人则生活在黑夜。由于地球在不停地自转着，造成地球上每一个地方都有白天和黑夜的交替。
例如，咱们生活在中国广州，当广州正对着太阳时，广州市民就处在中午的时刻。由于地球自西向东旋转，人们不能察觉地球的旋转，却看到太阳慢慢地自东向西偏移。经过6个小时，地球向东转了90°，广州市民便处在日落西山的傍晚时分。地球继续旋转，广州转到背向太阳的位置时，广州市就到了子夜0时。再经过6个小时，地球又转过了90°，广州市便是晨曦初露，白天就要到来。随后，广州又回到向着太阳的位置上时，广州市民也回到了中午从而完成了一次昼夜的交替。