第一章 宇宙

第一节 天体和星空

太阳系外是无比广阔的星际空间，很远很远才能遇到一颗恒星。离太阳系最近的一颗恒星，同地球的距离约为4.2光年。（比邻星）

如此遥远分布着的一千多亿颗恒星，以及恒星间极其稀薄的星际气体和尘埃，共同组成了银河系。

在银河系中，半数以上的恒星构成双星、聚星（3-10颗）和星团；（三体？）星际气体或尘埃在某些地方相对集聚，则表现为星云。

银河系如此庞大，可是，它也只是我们宇宙中十亿个相互远离的星系中的普通一员。

天球和人眼中的天象

（一）天球

地面观测者眼中的宇宙是一个以观测者为球心、布满天体的半球形天空，称为“天穹”。

天球上肉眼可见的天体，绝大部分是银河系中的恒星，约6000颗，其余为日、月、五大行星（水、金、火、土、木）和偶尔见到的彗星、流星等太阳系天体，以及少数的星云、星团和星系。银河系在天穹上的投影呈现为一条光带——“银河”

天体有亮有暗，人们用“星等”来表示天体的亮度，越亮的天体，星等值越小。例如，最亮的15颗恒星为1等、0等，甚至为-1.46等。金星是天穹最亮的恒星，星等可达-4.4

（原来是这样测算距离的，NB）

当然，这是三角测距法，还有雷达法，哈勃定律法。

（二）天体在天球上的位置和运动

天体在天球上的位置变化有三个基本特点。

第一，恒星星空图像稳定。古人早就发现，无论何时何地，所见恒星间的相对位置是“恒定”的（太阳除外），换而言之，星空的外貌是相当稳定的，好像一个镶嵌着点点繁星的固体球壳。

恒星星空图像相对稳定，给研究带来了很大的方便。人们按恒星在天球上的分布形态把星空划分成若干区域，每一个区域成为一个星座，并予以命名。整个星空统一划分为88个星座。星座内的主要恒星，由亮到暗，依次用希腊字母或数字来标识，例如小熊星座α、β、γ等。

第二，恒星星空每日绕轴旋转一周，带动所有天体每日呈现东升西落运动。这种运动称为周日运动。

天轴是地轴的无限延伸，它是星空周日旋转转轴。对北半球观察者来说，地平面以上的那个天轴端点附近有一颗较亮恒星——小熊星座α，它在天球上的投影常被用来作为天轴端点的标志，因而被称为北极星（原来如此，小熊星α就是北极星啊）。与天轴垂直的天球大圆称为天赤道。天轴与天赤道的关系，与地轴和赤道的关系类似。

星空周日运动是地球自转的反映，星空周日运动的周期就是地球自转周期。地球上的人们感觉不到地球的自转，相反，他们感觉星空在绕地轴（及其延伸方向）转动。天轴倾斜度（天轴的地平倾角）等于当地地理纬度。在不同纬度，人们观察到的天体周日运动状况不尽相同

第三，太阳系天体在跟随星空周日旋转的同时，还缓慢或较缓慢地在星空上移动。其中，太阳每年沿着一条称为黄道的轨道，相对星空移动一周。黄道穿过十二个星座，称为黄道十二星座或黄道十二宫。太阳系其他天体相对星空的运行要复杂一些，但绝大多数都在黄道附近。

天球仪和天球坐标系

（一）天球仪

为了模拟上述三个基本天象特点，古人很早就制作了天球仪

（二）天球坐标系

为了定量描述天体在天球上的位置，人们建立了天球坐标系，就像在地球上建立地理坐标系一样。天球坐标系有多种，我们至少应了解其中两种，以便在观测星空活动中，掌握“天体位置”的两种基本概念。

一种是赤道坐标系，它依据天轴和天赤道，建立在恒星星空上，因而体现天体在恒星星空上的位置。赤道坐标分为赤经和赤纬。（既经纬度）。赤经以黄道与天赤道的一个交点（春分点）为起点，逆时针方向（从北极星看）度量，从0°量到360°。赤纬从天赤道向南、北两极度量，与地理纬度的度量方法类似，在天球仪的星空球壳上，能够明显地看到类似于地球仪上的经纬网，这就是赤道坐标系的经纬网。

另一种是地平坐标系，它是依据地平圈建立，因而体现天体相对当地地平的位置。地平坐标分为方位角和地平高度，分别体现天体在当地的地理方位和地平线上下的高度。天球仪的地平圈上一般标有方位角的刻度，观测者可自己估计地平高度。

星空季节变化

星空季节变化是指人们所观测到的某相同时刻的星空，随季节的变换而变化。由于人们多在黄昏后观察星空，星空季节变化的“星空”，常常指黄昏后某时刻的星空。

星空鲜明的季节变化很早就引起了人类的注意，古人利用星空的季节变化来划分季节，确定农时。

星空季节变化的原因

相同时刻的星空随季节变化，是因为时刻对应于太阳在当地东升西落中的位置（自转），而太阳又相对星空有周年运动（公转），仍以黄昏后的星空为例。由于太阳一年四季依次移动于黄道十二星座，太阳与星空各星座的相对位置不断变化，而黄昏后太阳总是在当地的西方地平线下不远处。因此，黄昏后的地面上可见星空会因季节而异。

这个例子十分重要 建议可以背一背星座日期

活动星图

第二节 探索宇宙 认识太阳系

人们探索宇宙的过程大致可以分为四个阶段

1.认识太阳系 2.探究恒星世界 3.探索星系世界 4.航天时代

认识太阳系

1519年-1522年，麦哲伦船队环球航行成功，从事实上证明了地球是球形的。

托起哥白尼的人

人类探索太阳系的第二个里程碑是哥白尼（1473-1543）的日心地动说。哥白尼并非简单地重申前人的日心地动观点，他创立了日心地动理论，并能较成功地解释、计算和预报日、月、行星在天球上相对星空的位置和运动。

可以适当的了解阿里斯塔克和托勒密

其它重要人物

开普勒（天空立法者，笑）在改进哥白尼计算的过程中，发现了恒星运动三定律，推断行星绕日公转不是匀速圆周运动，而是非匀速的椭圆轨道运动（因为引力）。牛顿集开普勒等学者之大成，发现了万有引力定律，不仅解决了“行星为什么作椭圆运动”和“天体为何能悬浮在空中”，以及天体自转、重力和形状等更深层次的理论问题，而且能更精确地计算和预报天体的运动，成为人类探究太阳系的重要里程碑。

原来如此

探究恒星世界

近代恒星天文学始于伽利略，他率先使用望远镜将银河分解出恒星。从此，人类应用一切可用的科学和技术，从一切可能的角度探究，使认识的触角在恒星世界迅速发展。

已知一批恒星的某些特征以后，人们便探究这些特征量之间的关系。一旦发现规律性的关系，就可以在研究另外的恒星时，基于这些关系，从已知特征推断未知特征。这也是人类拓展认识恒星世界的一条有效途径。

事实上，人类基于科学和技术对恒星世界的探究是全方位的，从天体发射的基本粒子到天体辐射的各种成分，无不详细地加以研究。

探索星系世界

（一）星系的发现

人们在探索恒星世界时，通过望远镜发现了很多云雾状的天体，早期将它们统称为星云。

但有一些“星云”形状较规则，如椭圆、旋涡状，光谱显示出恒星的特点。人们很自然地猜想，它们可能是同银河系并驾齐驱的巨大恒星系统。

1924年，美国天文学家哈勃利用望远镜首次确认了河外星系的存在。

迄今为止，人类已经观测到的宇宙范围约150亿光年，其中能探测到的星系数量估计在10亿个以上。

（二）星系谱线的红移和宇宙膨胀

哈勃发现，除少数几个最近的星系外，所有星系的光谱线都红移，而且红移量与距离成正比：星系越远，红移量越大。如果多普勒效应对星系世界任然成立，那么，上述观测事实就意味着所有星系在远离我们，而且星系越远，远离速度越大。由这个推论又可以得出我们这部分宇宙在膨胀的结论，因为在一团膨胀的物质中，所有质点都会相互远离，而且距离越远的质点，相对分离的速度越大。

探索宇宙的新阶段—航天时代

1957年10月，苏联成功发射第一颗人造地球卫星，开创了探索宇宙的新阶段—航天时代。

(一)航天时代的太阳系探索

人类对除了冥王星以外的其他七颗行星都已经展开了近距离乃至零距离的探索接触

（二）基于绕地轨道探测器对外太空的观测

哈勃望远镜（很出名，而且你还记得是谁第一次发现河外星系吗？）

（三）中国的航天宇宙探测

1970年有“东方红1号”；2003年有“神舟五号”；现在有“嫦娥”工程

第三节 恒星的一生和宇宙的演化

恒星的一生

（一）赫罗图与恒星分类

谈到恒星演化，首先要了解赫罗图。按电磁辐射理论，恒星表面温度与光度这两个基本特征之间，应当存在着有指示意义的关系。

90％以上的恒星分布在赫罗图左上角到右下角的条带上，这类恒星称为主序星。

赫罗图右上方的恒星温度较低，但光度却较大。按辐射理论，温度低的恒星单位表面积的辐射量应当较小，因此光度大就表明表面积或体积明显较大，因而被称为巨星（红巨星或超巨星）

分布于赫罗图下方的恒星与巨星类相反，温度不低，而光度却很小，甚至为零。这表明它们的体积很小，而密度会很大，因而被称为致密星。致密星包括白矮星、中子星和黑洞。一颗太阳质量的白矮星，体积仅相当于地球；中子星和黑洞的密度则更高。

在致密星中，只有白矮星是光学上可见的，中子星、黑洞是非光学观测和理论研究的结果

重要

现代恒星演化理论表明，恒星是从星云脱胎而出；主序星、巨星和致密星正是恒星生命中的几个主要阶段。

（二）恒星的诞生

星云是恒星的前身。在我们的宇宙中，星云物质由大约3/4的氢、1/4的氦和少量其他元素组成。达到一定质量、密度的星云在自身物质间的万有引力的作用下，会发生收缩、凝聚。收缩中，物质向中心降落，势能减小，正如地球上下落而势能减小一样。这些势能将转化为热能，使星云内部温度增高。增高到一定程度时，星云中心区的浓集部分就是恒星的原型，称为原恒星。

（三）恒星的青壮年时期—主序星阶段

当原恒星中心温度升到700万K时，氢聚变为氦的热核反应在恒星中心点燃，恒星从此转入一生中最稳定、历时最长的主序星阶段。中心区氢聚变为氦的结果，一方面是在恒星中心区留下一个“氦核心”，另一方面是使中心温度进一步升高。氦核心会不断增大

重要

主序星阶段是恒星一生中持续时间最长的阶段。这也有观测事实的佐证，例如已经观测到的恒星约90％都是主序星。

（四）恒星的老年期—巨星

当主序星中心区氢氦聚变留下的氦核心增大到一定程度时，恒星就会达到一个转折点：变成一颗巨星。

恒星在巨星阶段的时间大约只有主序星阶段的10％。在这一阶段，氦核心温度将达到1亿K，氦聚变成碳的热核反应又将在恒星中心点燃。在氢-氦燃烧层和氦-碳燃烧层不断向外蔓延的同时，又在中心区留下不断增大的碳核。碳核心的温度还会继续升高，到一定阶段又可能聚变成更重的元素，更重的元素还可能进一步核聚变。可见，恒星演化过程是一个锻造各种重元素的过程。

（五）恒星的归宿—致密星

巨星内部核燃烧总会有衰退之时。随着向外斥力的减弱，巨星发生内部坍塌，巨大的压力将恒星内部压缩成高密度核心；与此同时，剧烈坍塌导致的引力势能快速释放，又能掀去恒星的外层。这就是恒星临终前，内部坍塌、外部抛射的现象。最后在宇宙间留下的是坍塌压缩形成的高密度核心，即致密星：白矮星、中子星和黑洞。

大爆炸中诞生的宇宙

对宇宙的基本天体—恒星的一生有所认识后，现在可以将目光转向整个宇宙了。在现代宇宙学中，大爆炸宇宙学说占据了主流地位，同其他宇宙学说或假说相比，它不仅能成功解释更多的有关宇宙大尺度结构和性质的观测事实，而且，大爆炸理论还能较好地衔接星系、恒星、太阳系等的起源和演化理论。

根据大爆炸宇宙学说，我们观测到的这部分宇宙是大约150亿年前一次大爆炸的产物。爆炸初始，宇宙的一切物质全部都以基本粒子的形式被挤压在一个很小的体积中，温度在千亿K以上。爆炸引起体积迅猛膨胀，导致温度和密度迅速降低。爆炸几分钟以后，宇宙冷却到10亿K以下，宇宙中形成了大约占宇宙总质量1/4的氦元素和总质量3/4的氢元素。这个过程大约在宇宙冷却到3亿K的时候结束

宇宙爆炸几十万年后，仍然膨胀着的宇宙温度降至3000K及其以下。这时，各种原子核与电子结合起来形成原子。于是，宇宙中出现以氢、氦原子为主的气体。在更低的温度下，它们还将结合成分子。

正是在这一时期，万有引力登上了宇宙演化的历史舞台。在万有引力的作用下，气体相对浓集的区域聚合成一个个巨大的原始星云，而且巨星云的整体和内部都不可避免地会发生收缩。整体收缩演化的结果，就是一个个星系，它们整体上仍然保留着大爆炸赋予它们的膨胀速度；巨星云内部大量局部云团的收缩，形成了大批的恒星。

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第二章 太阳系与地月系

第一节 太阳和太阳系

太阳及其天体系统—太阳系

太阳是银河系中一颗非常普通的单颗恒星。它的各种物理量几乎都可以用“中等”一次来概括。太阳寿命100多亿年，现在已经诞生了50亿年了，目前处于主序星阶段。

同很多恒星一样，太阳拥有自己的“家庭”—太阳系，其成员包括：九大行星及其卫星、众多小行星、彗星和其他小天体。太阳在恒星世界里虽然极其普通，但是在太阳系中却是至高无上的家长。一方面，太阳稳坐太阳系中心，质量占整个太阳系质量的99.87％。太阳强大的引力。约束其他天体按照一定轨道绕它运动；另一方面，太阳辐射是太阳系的主要能源。

太阳的圈层结构和太阳能流

（一）太阳内部圈层

太阳内部的温度、密度和压力随深度而增高。太阳中心温度高达1500万K，压力相当于2500亿个大气压。产生巨大太阳能的氢聚变为氦的热核反应，发生于温度在700万K以上的太阳核心区域

核心区产生的能量通过辐射层和对流层向外传送。其中辐射层通过辐射机制向外传输太阳能，速度较慢；对流层通过对流方式，较快地向外输送太阳能。

对流层以外就是肉眼可观测的太阳表面。

（二）太阳外部圈层

太阳外部圈层，也称太阳大气。太阳外部分为三个圈层：光球、色球和日冕。.

光球层位于对流层之上，厚度500米，因色球和日冕一般不可观测，人们平时观测的太阳就是光球。（色球厚2000米，日冕可以延伸一到数个太阳半径）

九大恒星

（一）恒星运动基本特征

行星在自转的同时，皆沿各自的椭圆轨道绕太阳公转。行星运动的大势可以概括为三个基本特征。

同向性：行星公转的方向相同。从北极上空看，呈逆时针方向运转。

共面性：行星公转的轨道平面接近。

近圆性：行星绕太阳公转的椭圆轨道都比较圆。

所以还有一颗行星？

（三）行星物理化学特征

按物理化学特征，九大行星可分为不同类别。天文学中常用的分类之一，是将行星分为类地行星（水、金、地、火）、巨行星（土、木）和远日行星（天王、海王）（冥王星已经被除名了，所以只有八大行星了，这点要注意）

（四）行星的卫星

一般来说，卫星是绕行星运转的太阳系天体。但是绕行星的环（一些小石块、小冰块）不被认为是卫星。比较明确的是月球、土卫二等。卫星大小差异很大。最大的一些卫星，比如木卫三和木卫六等，体积超过了水星。

太阳系中的小天体

太阳系的小天体，除较小的卫星外，还包括小行星、彗星、流星体和行星际物质。

（一）小行星

小行星是绕太阳运行、主要有岩石物质组成的小天体，直径多为几千米至几十千米。据观测，小行星总量50万颗以上，大部分分布于火星、木星之间。与太阳的平均距离为2.8个天文单位。这恰好是提丢斯-波德定则n=3的位置。（这太引人遐想了，难道古代写的神真的存在吗？但是太强大把自己的星球给炸了？）0.4+0.3X2ⁿ

（二）彗星

彗星大多沿扁长轨道绕日运行，平均质量比小行星更低一层次。在远离太阳时，彗星是冰物质和岩石物质的固结体。彗星接近太阳时，通常在木星轨道内，固结体表面的冰物质升华、挥发，形成明亮的气体尘埃“光壳”即彗发。原来的固结体成为彗发的内核，称为彗核。当彗星继续趋向太阳时，一般在接近火星轨道处，由于太阳辐射、太阳风的作用，彗发中的气体分子、离子和尘埃被推向反太阳方向，形成一条或数条彗尾。彗星绕过太阳后，彗尾和彗发相继消失。

（三）流星体和行星际物质

流星体通常指绕太阳运行的、比小行星和彗星更小的固体块；行星际物质系指行星际尘埃和气体。当流星体进入地球大气层后，毫米级以上的流星体因与大气摩擦而在高空灼热发光，从而在星空中划出光迹而迅速消失。这就是流星现象。成群的流星体闯入地球大气层时，会形成流星雨。

太阳系的演化

占主流的太阳系演化理论是星云说。就和恒星形成是一样的。

第二节 月球和地月系

月球是地球唯一的天然卫星。从一定意义上说，它更像是地球的小姊妹。

月球概况

（一）月球的表面形态

月球表面看上去明暗相间，用望远镜即可发现，亮区是高地，而暗区是平原或盆地，分别被称为月陆和月海带，平均高差为2-3千米。当然，月球没有液态水，两者都是陆地。月陆和月海带的明暗对比主要是由于岩石基本成分的不同所致。

月球海陆分布的大势是陆多海少，而且陆包围海，这与地球情况正好相反。月海主要分布在面向地球的半个月面上；月球背面月海很少，大多是月陆（为什么始终只有一面面向地球呢？可以去看看解释）

月面最引人注目的形态是到处可见的环形山（即月坑）月球背面尤多。这是一种环形隆起的低洼地形。直径大于1千米的环形山多大33000多个，致使整个月球，特别是月球背面呈现千疮百孔之貌。研究表明，环形山主要是早期频繁受小天体冲击的产物。

（二）月面环境

月面环境对生命来说十分严酷，迄今为止，月球上没有发现任何形态的生命。月面重力仅及地面重力的1/6，在这种弱重力条件下，月面上包括水汽分子在内的气体分子，容易挣脱月球引力场的束缚而逃逸到宇宙空间。因此，月球上不可能，事实上也没有大气圈和水圈。（因为没有大气圈，所以没有声音，天空的背景也一直是暗黑的）

因为没有大气圈和水圈的调节，加上月球上一个昼夜高达一个地球月之久，月面温差很大，达300多度。白天可达127度，夜间可降至-183度。

月面磁场很弱，不及地球的10％。由于无大气和磁场的保护，来自太阳或宇宙的高能辐射、粒子流和流星体等，可以长驱直入地冲击月面。

（三）月球的“地质”

根据“阿波罗”宇航员的月震仪的观测数据来看，月球内部分为三层：从外至内，0-60千米为月壳，60-1000千米为月幔，月幔之下为月核（那半径也就1000千米左右了，基本是地球的6分之一）。

月球的运动与地月系

（一）地月系的运动

月球的运动包括月球的自转和公转，在公转方面，月球与地球组成了一个运动系统，称为地月系。在相互的引力作用下，月球和地球就像两个绕转着的姊妹，相伴着沿地球公转轨道，在太阳系空间运行。

由于月球引力对地球的作用较小，我们可以将地月系运动简单处理为：月球在围绕地球转动的同时，跟随地球绕太阳公转。

（二）月球绕地球的轨道运动

月球的运动符合同向性、共面性和近圆性的特点。具体来说，就是月球绕地球转动的方向与行星相同（从北极上空看，呈逆时针方向运转）。月球绕地球的椭圆轨道比较圆。

（三）月球在太阳系中的运动

月球绕地球转动和地球绕太阳公转是同时进行的。因此，月球在太阳系中的运动是这两种运动的叠加，即

月球的运动=月球绕地球运转+地球绕日公转

（四）月球的自转

月球在参与上述运动的同时，还不停地自转。月球自传的方向与公转方向相同。

月球自传最有趣的特点是：自转周期恰好等于它绕地球转动的周期，为27.32日。这种自转称为同步自转，它是潮汐摩擦长期作用达到一个相对稳定状态的结果，在宇宙中并不罕见。由于同步自转，绕转天体始终只将自己的一面对着中心天体。绕转天体公转一圈的同时，自身也正好在宇宙空间中自转了一周。

因此，直到1959年以前，人们从未见过月球的背面。宇宙飞船绕到月球背面传回照片后，人们才洞悉了月球的全貌

日月会合运动

在月球绕地球运动，并随地球绕日公转的过程中。日、月、地的相对位置周期性地发生变化。这种变化反映在天象上，就是地球观测者看到日、月在天球上周期性地会合与分离，这种运动称为日月会合运动。下一节要讲的月相与潮汐等现象，就是日月会合运动的结果。

以图2.22来加以说明，该图给出的正好是日、月、地相对位置周期性变化的一个回合。

在位置1，月球在地球与太阳之间，从地球看月球与太阳同方向，即日、月会在天球上“会合”。这种情形也被称为“合朔”或“朔”。

从位置1到位置2，月球绕地球旋转1/4周，地球观测者看天球上日、月逐渐分离，达90度。

到位置3，月球转到地球的背向太阳一侧。从地球上看，月球和太阳在天球上两者对面，因此被称为“日月相望”或“望”。（不会形成月食吗？）（注意，地球和月亮并不平行，是有一定角度的）

位置3以后，日、月在天球上的投影逐渐靠近。直到位置5，日月再次合朔

由此可见，日月会合运动就是日、月“合朔”与“相望”不断反复的过程。

日月会合运动的周期称为朔望月。它比月球绕地球运转的周期要长2.2日，为29.5306日。

对人类来说，朔望月这个周期更重要，因为它是月相和潮汐变化的周期，也是计量我国农历月和其他民族阴历月的依据（可以搜索一下阳历和阴历的定义）我们观测月球的实践活动也少不了它。

第三节 月相和潮汐变化

月相和潮汐变化都是具有生活意义的现象。这些现象都是日、月会合运动的结果。

月相

呈现给人类的月面不仅绰约美丽，而且婀娜多姿。或一弯微露，或半遮面容，或全盘托出。月球形状的这种“阴晴圆缺”，称为月相。

月球本身不发光，在太阳光照下，月球同地球一样，一半被照亮，形成了昼半球和肉眼一般看不见的夜半球。从不同角度观察月球的明亮部分—昼半球，就会看到不同的形状。

太神奇了，原来如此

此处注意，月球绕地轨道和地球公转黄道是有一个角度的，所以“望”的时候，太阳的光没有被地球遮挡。具体角度参见上节内容。

月相变化如此鲜明，因此古代的人们利用它来计量时间。（但是今天的公历是阳历）

注意阳历日期是不能和月相对应的

潮汐及其变化

（一）海洋潮汐现象

海洋潮汐是一种周期性的全球海水涨落现象。海水涨至最高时，总是月球在当地升至最高或降至最低之时或稍后。涨落的幅度（潮差），呈现明显的朔望月变化，即与月相变化相呼应：在朔、望或稍后，涨落幅度分别达到最大（大潮）；在上弦、下弦或稍后，潮差两次达到最小（小潮）

（二）引潮力

潮汐现象的动力是引潮力。引潮力是一个天体对另一个天体不同部位的引力差异，这种差异会导致受力天体发生变形。

（三）海洋潮汐现象的成因

海洋潮汐现象的成因涉及四个层次。

第一，潮汐变形或隆起发生于月、地和日、地连线上。随着地球自转（或月、日的周日运转），地球上的潮汐变形或隆起总是跟随着月亮和太阳相应地在地球上移动。潮汐隆起所到之处，地面或海面升高；潮汐隆起经过之后，地面或海面降低，因此，地球的潮汐变形是一种此起彼伏、移动性的变形。

第二，虽然整个地球都在引潮力的作用下变形，但是海洋比固体地球变形明显，而且容易流动（大气变形则难以感觉）

第三章 地球的演化和地表形态的变化

第一节 地球的早期演化和地质年代

因内容丢失，暂不记录，下次查询到了补充进来。

记录地球历史的“书页”——地层和化石

地层和化石犹如地球史册的书页，人类认识生命出现后的地球演变史，主要就是依据对地层和化石的研究

（一）岩石和地层

地球上的岩石，分为岩浆岩、变质岩和沉积岩三类。由于形成的地质条件各异，不同类型的岩石可以反映出不同的地质作用。例如，玄武岩的分布反映该地曾有火山活动。岩石多呈层状，具有时间顺序的岩层称为地层。其中，沉积岩的地层具有明显的层理结构。在沉积岩地层中，一般先沉积的层在下，后沉积的层在上。这样，不同时期的生物遗迹就会先后埋藏在不同的沉积岩中。这些生物遗迹及沉积岩本身都会受到当时古地理环境的影响。

沉积岩和岩浆岩、变质岩常常互相穿插、交叠，因此，根据地层的相互关系，可以推测一些地质作用的先后顺序。

（二）化石

在沉积岩的形成过程中，生物的遗体或遗迹会在地层中保存下来，形成化石。生物总是从低级向高级、从简单向复杂进化的，所以，同一时代的地层往往含有相同的或者相似的化石，而不同时代的地层往往含有不同的化石。并且，一般而言，低级物种化石在下，高级物种化石在上。

生物的生长深受地理环境影响，由古生物形成的化石种类及其特点不可避免地打上了当时地理环境的烙印。因此，根据化石，不仅可以确定地质年代，而且还能重建古地理环境。

原来珊瑚是这样来的，有点恶心了。

地质年代表

地球科学家对全球各地的地层和古生物化石进行了对比研究，发现地球演化呈现明显的阶段性，据此把地质历史主要分成宙、代、纪、世四级时间单位，进行了系统性的编年。这就是“地质年代表”。在地球发展的每一个阶段，都有一定的地壳运动和生物演化特征，并形成了一定的矿产。

必背  必背

（一）冥古宙与太古宙

38亿年前的冥古宙，是地球演变的早期阶段。在距今38亿-25亿年的太古宙，地球已经形成了薄而活动的原始地壳，出现了水圈和大气圈；地表起伏不大，几乎全为海洋覆盖。当时岩浆活动剧烈，火山喷发频繁。原始生命就是在这一时期的海洋环境中逐渐形成的。太古宙是重要的成矿时代，尤以铁矿为主。

（二）元古宙

元古宙距今25亿-5.4亿年。在元古宙，地球表面仍然以海洋占绝对优势，地壳运动剧烈，地表起伏增加，导致陆地规模不断扩大，后期形成了若干稳定的陆地。

生物在元古宙得到进一步的发展，从原核生物到真核生物，从单细胞到多细胞，出现了藻类、海绵（和现代的海绵不是一回事）等低级的多细胞生物，后期还出现了褐藻及红藻等高级藻类。

（三）显生宙

距今5.4亿年以来的显生宙有丰富的地层和化石资料，对其认识比较细致。显生宙分为古生代、中生代和新生代。

古生代   

距今5.4亿-2.51亿年前的古生代，海洋仍占绝对优势，直到古生代晚期，发生了规模巨大的地壳运动，陆地面积进一步扩大，形成了南北互相联结的联合古陆。

早古生代是以三叶虫为代表的海生无脊椎动物空前繁盛的时代。晚古生代出现了鱼类，并日趋繁盛。接着，鱼类逐渐演化成为两栖类。

在植物方面，早古生代仍然以海生藻类为主，晚古生代则形成了以相当繁盛的蕨类植物为代表的陆生植物群。由于绿色植物大量出现，地球大气已接近现代水平。因为茂密的森林常在一定的地质作用下形成煤层，所以晚古生代成为重要的成煤时代。

中生代

距今2.51亿-0.65亿年前的中生代，构造运动剧烈而频繁。由于板块运动，联合古陆分裂、漂移，逐步接近现代海陆分布的总格局。这一时期爬行动物高度发展，尤以恐龙占优势。中生代晚期出现了始祖鸟，爬行动物的一支开始向鸟类发展。裸子植物繁盛，成为当时主要的造煤植物，因此中生代也是重要的成煤时代。

新生代

0.65亿年前至今的新生代发生了剧烈的地壳运动，形成了现代地势起伏的总格局。联合古陆继续分裂、漂移。在距今两三百万年的第四纪，出现了气候寒冷的时期，称为第四纪冰期。该时期陆地上冰川覆盖面积加大，海面下降一百多米。

出现的被子植物在种类和数量上都迅速增加，爬行动物衰退，哺乳动物迅速发展，出现了灵长类。大约在第四纪初期，古代猿类的一支，开始向人类方向发展，地球的历史进入了新阶段。

（二）海底扩张

第二次世界大战后，海底地貌与地质调查广泛开展，获得了丰富的资料和成果。

洋中脊

通过声呐探测发现，各大洋底都存在以裂谷为中线的带状隆起，称为洋中脊或海岭。洋中脊贯穿于世界各个大洋。大西洋和印度洋的海岭正好位于两大洋的中央。

海沟

在大陆边缘，伴随着岛弧或海岸山脉，延伸着深度一般大于6000米，甚至10000米以上的深海沟，尤其以太平洋西部最为典型。海沟附近的火山、地震等构造活动非常强烈，而且从海沟向着大陆方向，地震的震源越来越深。这说明沿海沟存在着向大陆倾斜的巨大断裂带。

板块构造学说

20世纪60年代以后，地球科学家在大陆漂移和海底扩张学说的基础上结合对岩石圈和软流层的新认识，提出了板块构造学说。板块构造学说的基本思想体现在以下几个方面。

第一，固体地球上层由性质显著不同的两个圈层组成，上部是刚性的岩石圈，下部是塑性的上地幔软流层。

第二，全球岩石圈被海岭、海沟等构造带分割成六大板块（原来是以这个为划分的）即太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块、非洲版块、美洲板块、南极洲板块。各大板块又包含许多小的板块，例如印度洋板块分为印度板块和澳大利亚板块。板块浮在塑性较强的软流圈上蠕动。

第三，板块内部相对稳定，边缘由于板块相互作用而成为构造活动强烈的地带。根据相互间作用的不同，板块边界可分为三种类型:分离型板块边界、汇聚型板块边界和平错型板块边界。

分离型板块边界

两侧板块相互分离，软流圈物质上涌，冷却凝固形成大洋板块新的部分。洋中脊和大陆裂谷即属于此类。这里火山活动比较频繁，浅源地震比较活跃。

汇聚型板块边界

两侧板块相向运动而相互挤压、碰撞。在海沟处，大洋板块俯冲到大陆板块之下，消亡于地幔之中，使大陆板块边缘相对隆起，形成海岸山脉或岛弧。在两个大陆板块碰撞处，往往形成高大绵延的山脉。例如喜马拉雅山脉。大多数汇聚型板块边界处，火山、地震活动频繁。

平错型板块边界

两侧的板块相互剪切移动，通常没有板块的生长和消亡。

板块运动决定了全球地质作用的总格局，形成了地球表面起伏形态的“粗毛坯”

是什么力量驱使板块运动呢？一般认为是由软流层地幔对流引起。在对流上升的地方，涌出地幔物质并冷却凝固，推动两侧板块分离。在对流下降的地方，板块俯冲或碰撞，使板块局部消亡。

地质构造

板块运动使岩层变形，形成地质构造。这里，变形是相对于水平层状而言的。现今地址构造及地表起伏的总格局是由板块运动造成的，根据岩层变形情况，地质构造分为褶皱构造和断裂构造。

受板块运动产生的强大挤压作用，岩层发生一系列的弯曲变形（褶曲），既褶皱。褶皱山脉岩层的形态和规模大小，能反映当时板块运动的强度和方式。

如果板块运动产生的强大压力或张力作用超过岩层的强度，会使岩层发生断裂，形成断裂构造。断开的岩层沿断裂面没有明显相对位移的叫做节理，有明显相对位移的叫做断层。

大规模的断裂往往发生于一系列密集的破裂面或破碎带，形成断层带或断层破碎带。

在自然界中，断裂构造往往错综复杂。同一地区有多条断层，形成各种复合构造形态。其中，较为典型的是地垒和地堑。我国的庐山、泰山等，是地垒式块状山地。我国的渭河平原、汾河谷地是滴地堑式凹陷谷地。地垒和地堑常常共生，两个地堑之间形成一个地垒，两个地垒之间形成一个地堑。