破译神奇天文之谜
（第一节）
天文学家解谜地球
地球是怎样形成的
我们生活在地球上，关心它、热爱它的人，经常会问：“地球是如何形成的呢？”
在古代，科学还没像现在这样发达，人们无法解释这个问题，就凭空想像，编造了许多关于天地来源的神话，流传于世。
但具有一定科学知识的当代人，当然不会相信上帝“创世说”这样的答案。早在18世纪，法国生物学家布封就提出了彗星碰撞说。经过200多年来的不断讨论研究和学术论证，关于地球成因的学说已有10多种。
彗星碰撞说。1749年提出，认为很久以前，一颗彗星进入太阳，从太阳上打下了几个不同行星，包括地球在内。
陨星说。1755年，康德在《宇宙发展史概论》中提出。认为陨星积聚形成太阳和行星。
星云说。1796年，法国的拉普拉斯在《宇宙体系论》中提出。认为是由星云（尘埃）积聚，产生了太阳，然后太阳排出气体物质形成行星。
双星说。认为除太阳外，曾有过第2颗恒星，由于它产生所有的行星。
行星平面说。认为所有行星都在一个平面上绕太阳转，所以太阳系才能由原始的星云盘产生。
卫星说。认为地球、土星和海王星的卫星大小差不多相等，可能曾存在数百个同月球一样大的天体。构成了太阳系，而已知的卫星则是遗留下来“未被利用”的材料。
在众多的学说中，目前，大家基本上赞成“星云说”。这种说法有什么根据呢？科学家曾将宇航员从月球上取回的最古老的岩石样品，用同位素测定，结果发现月球与球粒陨石的同位素年龄一致，也接近地球的推算年龄46亿年。还有，月岩、球粒陨石的化学成分和地球上最古老的岩石成分也一致。可见地球和太阳系内各星球都是同时形成的。
但随着科学发展，人们发现“星云说”也有许多不能自圆其说的地方。如逆行卫星和角动量分布异常。根据天文学家的观察：在太阳系内，太阳本身的质量占太阳系总质量的99.87%，角动量占0.73%：而其他九大行星及所有的卫星、彗星、流星群等总共只占0.13%，但它们的角动量却占99.27%。天文学将这个奇特现象称为太阳系角动量分布异常问题。对产生这种分布异常的原因，星云说“束手无策”。
此外，现代宇航科学发现的太空星体互相碰撞的现象越来越多。
1979年8月30日，美国的卫星P78—1拍摄到一个罕见的现象：一颗彗星以每秒560千米的高速，一头冲进太阳的烈焰中。照片清晰地记录了彗星冲向太阳，并被吞噬的过程，12小时后，彗星就无影无踪了。
像这样的“太空车祸”，人们还观测到过几次。
前苏联天文学家沙弗洛诺夫认为，地球侧着身子围绕太阳转，是因为地球形成1亿年后，被一颗直径1000千米、重1012亿吨的小行星撞斜的……
既然宇宙中存在天体相撞，那布封的“彗星碰撞”说依然有存在的可能，于是产生了新的灾变说。
现在，尽管地球起源的学说有很多，但地球是怎样形成的这个谜，人类没有解开。
地球已经多大岁数了
人的一生一般有七八十年，长寿的人能活100多岁，对人类来说，是相当长的时间，但在地球的历史上，简直就是微不足道的一瞬，据估计，地球已约有45亿~46亿岁了。
45亿~46亿岁，这是一个多么巨大的数字！难怪人们起初总是估计偏低。如著名的科学家牛顿，就曾根据《圣经》推算出一种荒谬的结论，认为地球只有6000岁多一点。
那么，地球的年龄是用什么科学方法推算出来的呢？人们曾想到过海水。因为海水是成的，人们设想其中的盐是从大陆上送去的，如今河流还在不断将大量盐分带进海中。那么我们用海中现有盐分的总量，去除以每年全球河流带进海中的盐分数量，不就可以算出累积这样多的盐分，总共花了多少年吗？计算的结果是：大约已有1亿年。
地球的真实年龄显然不是这个数字，因为海洋出现之前，地球早已出世了。而且河流带进海中的盐分多少，不会每年都一样，还会因为海水被风吹到岸上，从而海中有一部分盐分返回大陆。
然后，人们在海洋里又找到了另一种计时器，就是沉积物。随着时问的推移，海洋中的沉积物越来越厚，而且大量变成了沉积岩。据估计，沉积岩每3000~10000年可以累积1米厚。地球上不同地质时期形成的沉积岩，最厚的地方大约有100千米，形成这些沉积岩，算起来共用了3亿~10亿年。但是这个数字仍不是地球的年龄，因为在有沉积作用以前，地球也早巳诞生了。
最后，人们终于找到了一种稳定可靠的天然计时器，这就是地球内的放射性元素和它蜕变而成的同位素。
在一定时间内，放射性元素分裂多少分量，生成多少新物质，速度十分稳定，且不受外界条件变化的影响，如铀裂变为铅和氦。原子量是238的铀，大约每经过45亿年，就要变掉原来质量的一半。所以可以根据现在的岩石中含有多少铀和多少铅，算出岩石的年龄。而岩石又组成了地壳，这样就可得知地壳的年龄。
有人算出地壳的年龄为30多亿年，因为地壳中放射性元素及其生成的同位素，有很多种类，有多种方法可以计算，加上岩石中的这些物质并不是都完整保存下来，所以会有不同结果。尽管还不很确切，但已较科学地建立起地球年龄的概念。
地壳的年龄也不等于地球的年龄，因为地壳形成以前，一般认为地球还经过一段时期，表面处在于熔融状态，加上这段时期，估计地球的年龄约有45亿~46亿年，还有人估计更长些。这个数字很大，但在宇宙中，比地球年龄大的星球还多哩。
地球是如何转动的
众所周知，地球不停地围绕太阳公转，同时又绕地轴自转。正是因为地球不停地公转和自转，地球上才有了季节变化、昼夜交替。那么，是什么力量驱使地球永不停息地转动呢？地球转动的过去、现在、将来又是怎样呢？
对于地球的转动，人们最容易产生错觉，认为是一种标准的匀速运动，不然，一天的长短就会改变。牛顿就这样认为，他认为整个宇宙天体的运动，就像上好发条的机械，完善无缺，准确元误。
然而，地球的转动是不断变化的，且很不稳定。根据“古生物钟”的研究，地球的自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年前，地球公转一周要412天；到4.2亿年前，每年只有400天；3.7亿年前，一年为398天；到了1亿年前，每年约为385天；6500万年前，每年约为376天；现在一年只有365.25大。
天体物理学的计算，证明了地球自转正在变慢。对此，科学家的解释是因为月球和太阳对地球的潮汐作用造成的。
人们发明了石英钟后，测量和记录时间更为准确。通过石英钟记时观测日地的相对运动，发现在一年中地球自转时快时慢，而且具有周期性：春季变慢，秋季加快。
科学家认为，这种周期性的变化，同地球上的冰和大气的季节性变化有关。另外，地球内部的物质运动，如轻元素上浮、岩浆喷发，重元素下沉，向地心集中等，都会影响地球的自转速度。
除自转外，地球的公转也不是匀速运动。因为地球公转的轨道是椭圆形的，最近点和最远点相差约500万千米。当地球从远日点向近日点运动时，离太阳越来越近，受到的太阳引力逐渐增大，速度越快。从近日点到远日点运动时，速度则减慢。
地球自转轴和公转轨道并不垂直；地轴也不稳定，而是在地球轨道面上像陀螺般圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终指向天空某一个方向，如北极点，而是绕这个点不规则地画圆圈。这种地轴指向的不规则，是地球的运动造成的。
另外，地球运动时，地轴在天空画的圆圈并不规整，说明地轴在天空的点迹根本就不在圆周上移动，而是在圆周内外周期性摆动，摆幅是9”。
所以说，地球的公转和自转并不是简单的线速或角速运动，而是许多复杂运动的组合。如同一个年老体弱的病人，地球一边摇摇摆摆、时快时慢地绕日运动，一边又颤颤巍巍地自己旋转。
地球还随太阳系一起围绕银河系运动，并随银河系在宇宙中飞驰，永不停息。
现在，地球在太阳系中的运动，它的加速或减速都离不开月亮、太阳及太阳系其他行星的引力。那么，最初地球是怎么运动起来的呢？将来会怎样运动，自转速度会一直变慢吗？
还有，地球运动需要消耗能量吗？如果需要，又是从何而来？如果不需要，那它是“永动机”吗？开始又是什么使它运动的呢，所谓的第一推动力存在吗？
至今，第一推动力还只是一种推断。牛顿曾穷尽其后半生精力来探索、研究第一推动力。他认为，上帝设计并塑造了完美的宇宙运动机制，并赋予第一次动力，使它们运动起来。
但现代科学不可能同意这种观点。那么，地球乃至整个宇宙到底是如何运动起来的呢？这需要科学家更多的努力才能回答。
地球与太阳系中的其他八大行星一样，在绕太阳公转的同时，还绕着一根假想的自转轴在不停转动，这就是地球的自转。
早在几百年前，很多证明地球自转的方法就被人们提出了，其中著名的“傅科摆”，使人们真正看到了地球的自转。但地球为什么会绕轴自转？又为什么会绕太阳公转呢？
这个问题，多年来一直令科学家十分感兴趣。粗略看来，旋转是宇宙间天体一种基本的运动形式，但如要真正回答这个问题，还必须首先弄清地球和太阳系是怎么形成的。地球公转和自转的产生同太阳系的形成密切相关。
现代天文学认为，太阳系是由原始星云形成的，原始星云是一大片非常稀薄的气体云。50亿年前，因为受某种扰动的影响，原始星云在引力的作用下向中心收缩。经过漫长的演化，中心部分物质的密度越来越大，温度也越来越高，最终引发热核反应，从而演变成了太阳。太阳周围的残余气体则逐渐形成了一个旋转的盘状气体层，并经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程，气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星和原始行星，最后形成了一个个独立的大行星、小行星等太阳系天体。
大家知道，一个物体直线运动的快慢，可以用速度来表示，那么又用什么来衡量物体的旋转状况呢？一是用“角动量”。对于一个绕定点转动的物体，它的角动量就等于速度乘以质量，再乘以该物体和定点的距离。
物理学上很重要的角动量守恒定律说：一个转动的物体，如果不受外力的作用，角动量不会因物体形状的变化而变化。如一个芭蕾舞演员，当在旋转过程中突然把手臂收起来时，即质心和定点的距离变小，演员的旋转速度便会加快，只有这样才能保证角动量不变。这个定律，在地球自转速度的产生中起着重要的作用。
形成太阳系的原始星云原本就带着角动量，形成太阳和行星系统之后，原始星云的角动量不会损失，但必然会重新分布。
在漫长的积聚物质的过程中，各个星体分别从原始星云中获得一定的角动量。因为角动量守恒，各个行星在收缩过程中转速必将越来越快。地球也同样获得一部分角动量，并主要分配在地球绕太阳的公转、地球的自转和地月系统的相互绕转中。
这就是地球为什么会自转的原因，但要想真正了解地球和其他各大行星的公转和自转运动，科学家还需要做大量的研究工作。
人们为什么感觉不到地球在转
有句话说：“坐地日行八万里”，意思是：即使人们坐着不动，也会随着地球的自转而转动着。在赤道上，随着地球的自转，物体运动速度达到465米/秒，一天大约移动4万千米，也就是八万里。至于地球绕太阳的公转运动速度就更快，每秒要跑30千米。但为什么住在地球上的人们一点也感觉不到地球在运动呢？
如果你曾乘船旅行过，就会得到这样的经验：当船在江河中航行时，船随着江河一泻千里，两岸山壁如飞般掠过，船行得多快啊！如果乘轮船在大海中航行，站在甲板上，白浪滔滔，海天一色，会让人觉得船行多慢呀。但要是比较一下，江河中的船可能并没有海轮航行得快。这又是怎么回事？
原来，人们是通过周围景物的相对移动来判断自身运动的。如果景物与人之间的距离越小，在视觉上，它的相对运动就越明显。当乘船在大海里航行时，水天茫茫，近处没有东西可以判断船在迅速行驶，人们便会觉得船行得十分迟缓，就好像停在那里没有动。
地球犹如一艘“大船”，当它在宇宙空间航行时，只有远处的星星可以帮人们看出一点移动的迹象。但星星距离人们实在太远了，在短时间内很难察觉它们是否在移动。而人们周围的一切事物，包括人本身，都随着地球一起运动，所以人们便不会感觉到地球在不停地转动。
但是，人们每天看到的太阳、月亮、星星都在东升西落，这就是地球自转造成的。至于地球的公转，证明这一点，可以通过观测天空中星星位置的变化。如果你每天夜晚在同一时间观测天空的话，就会发现，天空中星座的位置也在一天天地自东向西移动。原来在西边出现的星座，渐渐下沉，看不见了；而在东边，又会升起一些原来看不见的星座。一年之后，你将会发现，你开始观测时所见到的星座又在天空中出现了。这证明：地球已经环绕太阳整整转了一圈。
地球将如何演化
日本的东京技术学院有一项研究，认为在10亿年后，地球上的海洋将会完全干涸，地球的命运将同火星一样，生活在地球表面的所有生物将会消失。
东京技术学院地球及自然科学教授村山成德，是这项研究的负责人。他说，这项研究报告的有关结论，是以测量地下温度的实验，以及2000项计算沉积岩生成时间的学术工作为基础做出的。
村山指出，海洋和大陆板块正逐渐下沉进地幔处。地幔位于地球高热核心（地核）的外层，是地壳中的疏松岩层。他还指出，因为地心逐渐冷却，地表下100千米深的岩浆正在降温收缩，每年将超过11亿吨的水抽进地壳，但被重新释放出来的水只有2.3亿吨。他说：“根据目前水分消失速度加快的情况来看，地球表面的水大约将在今后10亿年内消失殆尽。”
报告称，从7.5亿年前开始，海水大量从外围流向地幔，使今天的大陆露出水面。这就为在7.5亿年前，为什么大部分大陆都沉睡海底带来了新解释。
假如这种理论是正确的，就进一步解释了那段时期大气中氧含量为什么会大大增加。报告称，生活在石头上的制氧浮游生物，因为大陆露出水面也暴露在空气中，并释放出大量的氧气，而充沛的氧气就逐渐孕育出不同的生命形态。但从此，地球表面的水量不断减少，这就意味着地球上的生物最终将成为历史。
村山认为，所有拥有水源的星球上的生命体，将不可避免地重复上演：水分完全消失后，最终走向“灭绝”。他指出，在火星上，这种情况早已发生过。科学家估计火星上曾经有过河流，但始终没能了解水源为什么会消失。
