地球科学
地球科学,亦称地科(地学),是指一切研究地球的科学,是行星科学的专门分支。各学科通常会以物理、地理、地质、气象、数学、化学、生物的角度研究地球。它和人类的生活息息相关,人们手上所戴的黄金饰品和钻石,都是来自地球的矿产资源;盖房子所用的砂、石、水泥,其原料也是来自地球;所吃的鱼虾,大都取自海洋;气温的变化影响生活甚巨;天体的运行,也时时刻刻影响着我们。因此,地球科学是一门很基础、很重要的的学科。地球科学的范围很广,涵盖地质学、海洋学、气象学和天文学等领域。地质学在探讨地球的历史与各部分组成,包括其演化和各种矿学、岩石以及矿产的分布;海洋学在研究海水的运动、海水的物理与化学性质及海底地形;气象学在分析大气的组成、构造和运动;而有关地球起源、太阳系的形成和天体的运动变化,乃至宇宙的演化,均属天文学的研究范围。以陨石撞击地球为例:高温高压撞击地球的结果,势必引起地形与地质的变化;飞扬在大气中的粉尘微粒会屏蔽阳光,大气和海水温度因而降低。因此,看似简单的天文事件,却引起地质、气象和海洋的变化,可见各领域关系密切、环环相扣。
科学 系列条目 |
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学科特性
地球科学具有注重野外调查、时空范围、强调地域特性和广大的集成性,分述如下:
强调野外调查或观测
野外调查或观测是研究地球科学的首要工作,调查岩层分布、记录天气变化、观察潮汐起落和观测星星、月亮、太阳等,都属野外调查。经过详细的观察、分析、归纳,整理出地球科学的理论。所以,野外调查为研究地球科学最基本的工作。
有些大自然的变化,所进行的时间很长,影响范围很广。如果学者想在实验室仿真自然界的现象时,便受到很大的限制。所以他们常在户外进行调查,所需要的时间,通常是非常久的。
时空尺度范围广大
地球科学探讨事物所用的时空尺度范围很广,地表的天气现象分秒之间瞬息万变,所用的时间单位小至分、秒;而星球从诞生到灭亡的过程,则以数亿年计,因此时间尺度从秒、分、时乃至数亿年,皆有例可寻。而在电子显微镜下观察,矿物晶体中各原子间的距离较适合以Å来表示,但各星系的距离却可远达数百万光年以上。可见,空间尺度所涵盖的范围也是近乎无所不包。
集成性
地球科学是一门「上通天文,下知地理」的学科,举凡人们脚下所踩的土地,分秒所呼吸的空气,和我们生活息息相关的海洋以及朝夕相处的星星、月亮、太阳、乃至整个宇宙,都是研究的对象。科学家用各种理论来研究地球,例如,数学帮助计算彗星的运动轨迹、气团的移动和地震的规模;物理学用来研究地球的重力场、星体间的引力作用、锋面或洋流的移动;借由化学知识,可以分析岩石的化学组成;而生物学的原理,则帮助了解化石所隐含的意义,更进而创建演化的架构。所以地球科学是一门集成性的学科。
研究领域
地球圈层

地球科学中普遍将地球分为四个领域:岩石圈(地圈)、水圈、大气圈和生物圈; 分别对应于地球的岩石、水、空气和生命。 此外还包括冰雪圈(对应于冰),是水圈的一部分;土壤圈(对应于土壤),是岩石圈的最外层。
领域种类
- 自然地理学,涵盖了地貌学、土壤学、水文学、气象学、气候学和生物地理学[1]。
- 地质学主要研究地球地壳(岩石圈)的状态和演变,主要分支学科包括矿物学、岩石学、地球化学、地貌学、古生物学、地层学、构造地质学、工程地质学和沉积学[2][3]。
- 地球物理学和大地测量学主要研究地球的形状、受力,以及地球的磁场和重力场。地球物理学家探索地球的内地核、地幔构造以及岩石圈的地震活动[3][4][5] 。主要分支学科包括地球动力学、地磁学、构造物理学、地震学和勘探地球物理学。
- 土壤科学,涵盖了地壳受到成土作用形成的最外层(土壤圈)。主要分支学科包括土壤学和土壤生态学[6]。
- 生态学,涵盖生物相与自然环境间的交互作用。这一领域区别了地球科学与其他太阳系内的行星科学,地球是目前所知唯一拥有生命的行星。
- 水文学和海洋学(以及湖沼学)研究地球水圈中水的运动、分布和质量,主要分支学科包括地表水文学、水文气象学、水文地质学[7]、物理海洋学、海洋化学和海洋生物学。
- 冰川学,涵盖了地球上的冰(冰雪圈)。
- 大气科学研究地表至散逸层(高约1000 km)之间的地球大气层。主要分支学科包括气象学、气候学、大气化学和大气物理学。
地球科学分支
地球科学分支与相关交叉学科。
地理科学
地质科学
地球化学
地球物理学
海洋科学
大气科学
太空科学
天文学
地球生物学
系统
- 地球系统科学(Earth system science)
- 系统地质学(Systems geology)
- 系统生态学(Systems ecology)
- 环境科学(Environmental science)
参考文献
- . physicalgeography.net. [2016-09-16]. (原始内容存档于2009-05-01).
- Adams & Lambert 2006,第20页
- Smith & Pun 2006,第5页
- . princeton.edu. [2016-09-16]. (原始内容存档于2019-05-15).
- . noaa.gov. [2016-09-16]. (原始内容存档于2019-05-22).
- . nau.edu. [2017-07-17]. (原始内容存档于2018-02-09).
- Craig, Kendall. . [2017-07-17]. (原始内容存档于2017-01-11).