地球科學

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引言

科學的分類並不侷限於物理學、化學和生物學這三大分支。事實上，即使在這三大分支下，我們還有數百個基於各種因素（如應用領域、相關概念、研究概念等）的子分支。

分類很重要，因為它使高階學習更容易。例如，直到高中，你學習物理學、化學和生物學這三大分支。但在這個層次上教授的概念很簡單且有限。當你進入研究生或博士研究生階段時，你的課程會更高階，因此你不能同時學習兩個分支。相反，你選擇一個分支，並學習其中大部分內容三到四年。但在研究生階段之後，概念會更加高階，其應用也會更加集中。因此，對科學分支下的主題進行分類變得至關重要且有用。

在本教程中，我們將討論一個被稱為地球科學的自然科學分支。請注意，自然科學是研究自然現象的學科。

什麼是地球科學？

地球科學也稱為地球科學。它是研究與地球相關的各種現象、理論、效應等學科。地球科學最有趣的部分在於它並不僅僅侷限於物理學。相反，地球科學家研究與地球相關的物理、化學以及生物現象。

地球科學中另一個極其重要的課題是地球各個“圈層”（生物圈、水圈、大氣圈和岩石圈）之間的關係。雖然大多數科學家關注地球，但也有一些科學家利用他們對地球科學的知識來研究其鄰近的行星。

地球科學的其他研究主題包括環境影響和因素。你一定聽說過一些為保護某些地區的洪泛區或森林而制定的行動計劃或方案。這些行動計劃中涉及的方法是由地球科學家制定的。

地球科學的基本領域

地球科學研究的領域可以大致分為幾個主要主題。這裡有一個簡要總結。

地質學

地質學研究的是地球的岩石部分。對礦物、化石、岩石等的學習都屬於地質學的範疇。

自然地理學

自然地理學研究氣候、季節、大氣、海洋、地貌等。它進一步分為氣候學、氣象學、生態學等。

大氣科學

顧名思義，大氣科學研究的是地球的大氣。大氣從地球表面延伸到大約1000公里到外層空間。

土壤科學

研究土壤科學的科學家們關注的是地球的土壤及其形成和組成。土壤科學家還研究地球地殼的上層，也就是土壤形成的地方。

地球內部

地球的內部部分可以認為是同心層。這些層以我們星球的中心為中心，在成分和溫度方面彼此不同。大致可以將它們分類如下

地核

地核是地球最內部的部分，可以認為是一個半徑約為1216公里的固體球體。由於它深埋在地球內部，因此承受著巨大的壓力，因此也是我們星球上最熱的部分。科學家們認為地核的溫度與太陽表面相似，即大約5778 K。

地幔

我們地球體積的大部分（大約84%）都被地幔佔據。它大部分是固體，厚度約為2900公里。地幔內部的熱量和壓力隨著深度的增加而增加，雖然地表只有大約1273K，但地幔最深處可以達到3973 K的高溫。這仍然比地核要冷得多。

地殼

最後，地殼是地球最外層的部分，它構成了我們生活和呼吸的表面。它是地球最薄的部分，只佔地球總體積的1%。地殼由大量的元素組成，其中氧化物和氧氣最為豐富。

地球大氣

地球的大氣也稱為空氣，它指的是一個巨大的氣體包圍層，從地球表面延伸到大約一千公里到頂部。它由不同的層次組成。這裡有一個簡要總結

對流層

這一層延伸到平均高度12公里。這是發生天氣現象的大氣部分。此外，大約80%的大氣質量都集中在這個區域。

平流層

平流層延伸到平均高度55公里，是包含臭氧層的大氣部分。這一層沒有天氣現象，飛機在這個區域飛行。

中間層

中間層是大氣的第三低層，高度達80-85公里。中間層頂部是地球上最冷的區域，平均溫度約為$-85^{\circ}C$。

熱層

大氣的倒數第二層是熱層，它延伸到近千公里的高度。然而，每當發生太陽活動時，它的高度都會發生很大的變化。這一層非常稀薄，即熱層的密度極低。儘管這裡的溫度幾乎達到$1500^{\circ}C$，但你不會在那裡感到任何熱量，因為空氣的分子距離太遠，無法傳導任何熱量。

外層空間

最外層被稱為外層空間，它延伸到太空，高度在地球表面以上10,000公里。雖然這一層有氣體分子，但它們相距甚遠，因此外層空間並不一致，其分子不斷地逃逸到太空中。

地球科學的重要性

使地球科學研究必不可少的最重要因素之一就是我們的環境。目前，人類沉迷於破壞環境的熱情，工業對此毫無幫助。研究如何減少對環境的負面影響，可以極大地幫助確保地球不會變得不適合居住。

另一個使地球科學重要的因素是，它涵蓋了對礦物和資源的研究，這些礦物和資源對於社會的生存至關重要。此外，對火山和火山噴發的研究屬於地球科學的範疇，可以幫助及時疏散可能處於危險中的地區。對自然災害的研究也有助於災害管理和預防。

簡而言之，地球科學與我們物種的生存密不可分，有很多因素使它的研究不僅重要，而且必要。

結論

地球科學是自然科學的一個分支，它研究與地球相關的物理、化學和生物現象。地球科學進一步細分為許多領域，其中最主要的是地質學、地理學、大氣科學、土壤科學等。

地球內部由三個主要層組成：地殼、地幔和地核。地核是最內層也是最熱的部分，而地幔約佔地球總體積的84%，位於地核之上。在其上方是地殼，它是地球最薄的一層。我們生活在地殼上。地球的大氣層是一個環繞地球的氣體層，也稱為空氣。它調節地球上的熱量，所有與天氣相關的現象都發生在大氣層的最低層，稱為對流層。

常見問題

Q1. 地球科學是物理學的一個分支嗎？

A1. 科學分支的劃分很難用幾句話概括。然而，地球科學並不是物理學的一個分支。相反，它是自然科學的一個分支，包括物理科學和生物科學。因此，地球科學包含物理、化學和生物科學的部分內容。

Q2. 海洋是地球地殼的一部分嗎？

A2. 不是。海洋存在於地殼之上。地殼是我們腳下陸地的固體部分。因此，在海洋內部，海底是地殼，而不是海洋本身。

Q3. 就環境而言，地球科學有多重要？

A3. 環境研究並不完全是關於地球科學的。它還有其他部分。然而，地球科學構成了環境研究的主要組成部分。例如，聯合國制定的可持續發展目標共有十七個，其中九個包含地球科學的組成部分。

Q4. 如果地球科學包括對化石燃料的研究，那麼一旦我們用光這些燃料會發生什麼？

Ans. 理論的改變和更新每天都在發生。像太陽能、風能和地熱能這樣的可再生能源的未來也屬於地球科學的範疇。

Q5. 飛機飛在大氣層的哪個部分？

Ans. 大多數商用飛機飛在平流層。位於其上方的中間層只有火箭動力飛機才能到達。