地球科學

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著名的地球照片藍色彈珠

地球科學是指一切研究地球科學,是行星科學的專門分支。各學科通常會以物理地理地質氣象數學化學生物的角度研究地球。它和人類的生活息息相關,人們手上所戴的黃金飾品和鑽石,都是來自地球的礦產資源;蓋房子所用的砂、石、水泥,其原料也是來自地球;所吃的魚蝦,大都取自海洋;氣溫的變化影響生活甚巨;天體的運行,也時時刻刻影響着我們。因此,地球科學是一門很基礎、很重要的的學科。

地球科學的範圍很廣,涵蓋地質學、海洋學、氣象學和天文學等領域。地質學在探討地球的歷史與各部分組成,包括其演化和各種礦學、岩石以及礦產的分佈;海洋學在研究海水的運動、海水的物理與化學性質及海底地形;氣象學在分析大氣的組成、構造和運動;而有關地球起源、太陽系的形成和天體的運動變化,乃至宇宙的演化,均屬天文學的研究範圍。以隕石撞擊地球為例:高溫高壓撞擊地球的結果,勢必引起地形與地質的變化;飛揚在大氣中的粉塵微粒會遮蔽陽光,大氣和海水溫度因而降底。因此,看似簡單的天文事件,卻引起地質、氣象和海洋的變化,可見各領域關係密切、環環相扣。

學科特性[編輯]

岩石也屬於地球科學的研究範圍,圖為中國福建沿海的南碇島

地球科學具有注重野外調查、時空範圍、強調地域特性和廣大的整合性,分述如下:

強調野外調查或觀測[編輯]

野外調查或觀測是研究地球科學的首要工作,調查岩層分佈、記錄天氣變化、觀察潮汐起落和觀測星星、月亮、太陽等,都屬野外調查。經過詳細的觀察、分析、歸納,整理出地球科學的理論。所以,野外調查為研究地球科學最基本的工作。

有些大自然的變化,所進行的時間很長,影響範圍很廣。如果學者想在實驗室模擬自然界的現象時,便受到很大的限制。所以他們常在戶外進行調查,所需要的時間,通常是非常久的。

時空尺度範圍廣大[編輯]

地球科學探討事物所用的時空尺度範圍很廣,地表的天氣現象分秒之間瞬息萬變,所用的時間單位小至分、秒;而星球從誕生到滅亡的過程,則以數億年計,因此時間尺度從秒、分、時乃至數億年,皆有例可尋。而在電子顯微鏡下觀察,礦物晶體中各原子間的距離較適合以Å來表示,但各星系的距離卻可遠達數百萬光年以上。可見,空間尺度所涵蓋的範圍也是近乎無所不包。

重視地域性[編輯]

地球科學有非常強的地域性,例如臺灣由於位在第一大洋太平洋和世界第一大陸塊歐亞大陸之間,所以天氣變化多端。而中國大陸的天氣相對而言,便非常穩定。

整合性[編輯]

地球科學是一門「上通天文,下知地理」的學科,舉凡人們腳下所踩的土地,分秒所呼吸的空氣,和我們生活息息相關的海洋以及朝夕相處的星星、月亮、太陽、乃至整個宇宙,都是研究的對象。科學家用各種理論來研究地球,例如,數學幫助計算彗星的運動軌跡、氣團的移動和地震的規模;物理學用來研究地球的重力場、星體間的引力作用、鋒面或洋流的移動;藉由化學知識,可以分析岩石的化學組成;而生物學的原理,則幫助了解化石所隱含的意義,更進而建立演化的架構。所以地球科學是一門整合性的學科。

研究領域[編輯]

地球圈層[編輯]

Earth-crust-cutaway-chinese.png

地球科學中普遍將地球分為四個領域:岩石圈地圈英語Geosphere)、水圈大氣圈生物圈; 分別對應於地球的岩石空氣生命。 此外還包括冰雪圈(對應於),是水圈的一部分;土壤圈(對應於土壤),是岩石圈的最外層。

領域種類[編輯]

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時間軸以百萬年為單位

地球科學分支[編輯]

地球科學分支與相關交叉學科。

自然地理學[編輯]

地質學[編輯]

地球化學[編輯]

  • 同位素地球化學(Isotope geochemistry)
  • 岩石地球化學(Petrogeochemistry)
  • 水文地球化學(Hydrogeochemistry)
  • 有機地球化學(Organic geochemistry)
  • 勘查地球化學(Exploration geochemistry)
  • 宇宙化學(Cosmochemistry)

地球物理學[編輯]

土壤科學[編輯]

海洋科學[編輯]

大氣科學[編輯]

太空科學[編輯]

天文學[編輯]

生命[編輯]

系統[編輯]

  • 地球系統科學(Earth system science)
  • 系統地質學(Systems geology)
  • 系統生態學(Systems ecology)
  • 環境科學(Environmental science)

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

外部連結[編輯]