補充資料:
資料來源:維基百科
地球歷史
地球誕生至今的歷史
地球歷史,在地球由原始太陽星雲的部份物質構成後計起,科學家估計大約有46億到50億年之間。而因為表述這麼長久的時間有所困難,可將地球的歷史模擬為二十四小時(將地球形成的時間設定為凌晨零時,而此時此刻為翌日的凌晨零時),每秒大約代表5萬3000年,而大爆炸與宇宙形成的時刻,則大約在137億年前[1],以此模擬時間來說約等於三日前,即地球誕生前兩日。
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表示地球歷史各地質年代相對時間的錶盤
主條目:太陽星雲
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畫家筆下的原行星盤。
地球是一顆行星,伴隨著太陽系誕生。太陽系誕生之初,是以巨大並不斷旋轉的由塵埃與氣體組成的雲團的形態存在。它是由大爆炸所生成的氫與氦組成,同時亦有著由很久以前的星球內部所合成的其它元素。地球誕生前15至30分鐘(等於大約46億年前),一個鄰近的恆星可能形成了超新星爆炸,對太陽星雲傳送了一個震盪波,並使之收縮。雲團在塌縮中,溫度上升、自轉加速和平坦化。因為雲團旋轉,引力與慣性將雲團壓為一個圓碟,與其旋轉軸成垂直。大部份質量集中在中央並開始加熱。與此同時,因為引力使得物質環繞塵埃粒子緊縮,使得圓碟剩餘部份開始分解為環狀物。細少的碎片互相碰撞並組成較大的碎塊。[2]而組成的地球物質並眾集在距中央約1億5000萬公里的地帶。當太陽收縮並被加熱,核融合開始,而因此形成的太陽風則清空了在圓碟內大部份沒有收縮並組成較大個體的物質,只剩下少量的元素。之後,較重的元素聚集於太陽附近,形成了體積小,密度高的星體(類地行星);較輕的元素則聚集於離太陽較遠的地方,形成了體積大,密度低的星體(類木行星),而地球則是距離太陽第三近的行星。
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冥古宙
主條目:冥古宙和月球形成
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表述忒亞在地球的L5點形成,並且被重力所擾亂,而撞向地球,從而形成月球的動畫(未按比例)。此動畫將月球形成的過程假設成一年內,並假設地球不會移動,及以南極為視角。
冥古宙開始於地球形成之初,結束於38億年前。冥古宙早期,地球與現在的世界十分不同。當時沒有海洋,大氣層裡亦沒有氧氣。小行星與太陽系形成後餘下的物質不斷撞擊。這些撞擊與放射性崩解產生的熱、殘熱與收縮壓力產生的熱相結合,使得地球在這階段完全為熔化狀態。較重的元素沉向中心,而較輕的元素則升至表面,從而製造了地球的不同層次。
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月球形成
月球的起源仍然眾說紛紜,但以大碰撞說的支持證據最多。地球可能並非惟一的在距離太陽1億5000萬公里處生成的行星。所以科學家們假設了另一顆原始行星在距離太陽與地球1億5000萬公里處,即第四個或第五個拉格朗日點處形成。此行星被命名為特亞,並假設其較現在的地球為小,大約為火星的大小與質量。其運行軌道剛開始時應該較為穩定,但其後被不斷增加質量的地球所擾亂。忒亞開始迴轉並向地球靠攏,最後在大約為假設時鐘的上午0時11分[3](大約45億3300萬年前),其以一個低斜的角度與地球發生碰撞。其低速與低角度並不足以毀滅地球,但足以使大部份地殼被噴出。構成忒亞的重金屬沉入地球的地核內,而剩餘的物質與噴出物則在數周內冷凝為一個獨立個體。在其自身的重力影響下,大約於一年內,其成為一個較為球狀的個體,即是月球。[4]而人們亦相信這次撞擊使地球的自轉軸傾斜了23.5°,使地球出現四季(一個簡單,完美的星體應是自轉軸沒有傾斜並沒有分明的季節)。其亦可能加速了地球的自轉速度並使地球出現了板塊構造。
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地殼形成
地球的早期大氣層包括了圍繞其存在的太陽星雲裡的物質,特別是較輕的氣體如氫與氦,但是太陽風與地球自身的熱力清空了這層大氣層。地球表面慢慢地冷凝,在(大約為假設時鐘)的上午0時47分(44.5億年前)形成了固體的地殼[5]。
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在大約是假設時鐘的上午3時至4時(40億至38億年前),地球經歷了一個後期重轟炸期時期。[6]蒸氣由地殼裡逃出,而更多的氣體由火山內釋出,從而形成了第二道大氣層。這道新的大氣層可能包含了氨、甲烷、水蒸氣、二氧化碳、氮氣與其他含量較少的氣體。而氧氣則被氫氣或地表上的礦物質束縛著。火山活動出現頻密,而且因為沒有臭氧層防護,紫外線大量照射在地球表面。更多的水份在火流星撞擊地球時帶來。
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海洋形成
這是在38億年前,地球開始冷卻,大氣層溫度下降,形成了一場持續上百萬年之久的滂沱暴雨。所有的水滙集起來形成了海洋(最近的證據提出海洋可能在42億年前開始形成,即此條目假設時鐘的上午1時51分)。[7]
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太古宙
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所有已知生物的複製子皆是DNA。DNA較原來的複製子複雜而且 其組成的複製子系統更為精細。
主條目:太古宙
生命
主條目:生命起源和生物進化
太陽系後期重轟炸期結束後,地球進入了太古宙,並誕生了生命。生命起源的詳情仍是未知之數,然而仍有主要的原理被建立。如果把漫長的地球歷史濃縮至一小時,那麼動物是直到最後15分鐘才出現的。而陸生動物則是在倒數6分鐘時才出現的。爬行動物時代在這一小時快走完時,才持續不過2分多鐘。生物發生說認為生命,或至少是有機化合物,可能是來自外太空;然而一般認為生命起源於地球。[8]大部份科學家認為生命是在地球上自然孕育,但生命出現的時間卻極不確定;可能在大約40億年前(此條目假設時鐘的上午3時)。[9]
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在地球早期的能量化學裡,有一個分子(可能是其他東西)獲取了自我複製的能力:複製子。此分子的性質並不清楚,其被現在生命的複製子DNA取代前,曾是生命的主要複製子。這個複製子在自我複製的過程裡並非經常正確地複製:部份複製品包含了「錯誤」。如果這種轉變消滅了分子的複製能力,則將不會有更多的複製品,而這條生命線將會滅絕。但在另一方面,少數變化使得分子的複製變得更快或更佳;這些「品系」的數量較多也較「成功」。當原料(其角色類似食物)消耗殆盡後,這些品系會利用其他物質,且可能會抑制其他品系的生長,使其數量增加。[10]少數不同的模型提出了複製子可能發展的方法。假設有不同的複製子,包括有機化合物如現代核酸裡的蛋白質、磷脂、結晶體等[11],甚至是量子系統。[12]現在並沒有方法知道何種模型更為符合地球生命的起源。在眾多較舊的理論裡其中一條理論,與一條詳細研究過的理論,會作為範例來解釋其發生的可能性。火山、閃電與紫外線輻射釋出的高能會使得簡單化合物如甲烷與氨通過化學反應組合成較為複雜的分子[13],眾多的有機化合物組成了生命的基礎。當這種「有機湯」的數量增加,不同的分子互相發生反應。有時更多複雜的分子可能會出現;可能肉體提供了一個框架來收集與集中有機物。[14]
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部份分子的存在會加速了化學反應。而所有這些反應持續了很長時間,時多時少,直至一個新分子機緣巧合地出現:複製子(replicator)。其有著奇怪的特質,可以加速自我複製的化學反應,並開展生物進化。其他理論假一個不同的複製子。在任何情況,DNA在每一點均取代了複製子的功能;所有已知生命(部份病毒與普利昂蛋白除外)皆以DNA為遺傳物質,且幾乎都以相同方法作為訊息的編碼。
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細胞
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細胞膜的一小部份。此現代的細胞膜遠較古代的雙層磷脂(圖中之藍色部分)複雜。蛋白質與碳水化合物經由細胞膜有不同的調節物質通過的功能,並且與周圍環境產生反應。
現代的生命的複製子是整齊地包裝在細胞膜內的。而理解細胞膜的起源較理解複製子的起源容易,因為組成細胞膜的磷脂分子在置放於水中時經常會自發地形成一道雙層膜。在特定環境下,很多這樣的球體因此而形成(請參看「氣泡理論」)。[15]現在無法得知此過程是早於或延續複製子的起源(或可能其在過去就是複製子)。
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現在主流的意見是該複製子,在這點可能是RNA(請參看RNA世界學說),與其自我複製的器具和其他可能的生物分子已進化出來了。最初時原始細胞可能在其生長得過於巨大時發生爆裂;而四散的物質則可能重新殖民於其他「氣泡」。穩定細胞膜的蛋白質,或其後協助其變得井然有序的蛋白質,使得這些細胞線的繁衍速度加快。RNA是較有可能的早期複製子之一,能同時儲存遺傳資訊與加速反應。在同一點上,DNA取代了RNA儲存遺傳資訊的角色,而蛋白質則是作為加速反應的酵素存在,RNA則只負責傳送資訊並調節其過程。越來越多人相信這些早期細胞的進化與名為「黑煙囪」的海底火山爆發有關[16],或是深層而熱的岩石。[17]
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然而,現在普遍相信眾多細胞或原始細胞裡,只有一種細胞存活。現有證據指出最後普遍共同祖先(LUCA)在早期太古代生存,假設時鐘的上午5時30分(大約為三十五億年前)或更早。[18][19]這個「最後普遍共同祖先」細胞是所有細胞的祖先,亦即是地球上所有生命的祖先。其可能為一個原核生物,擁有一層細胞膜,亦可能擁有核糖體,但欠缺了細胞核或真核細胞有膜狀胞器如粒線體或葉綠體。就如所有現代細胞,亦使用DNA儲存遺傳基因,RNA作資訊傳送與蛋白質合成,並擁有酵素作加速反應的用途。部份科學家相信與其說最後普遍共同祖先是單一個體,不如說其為在基因水平轉移(Horizontal gene transfer)裡的眾多交換遺傳基因資訊的族群。
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光合作用與氧
參見:大氧化事件和疊層石
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太陽的能量為地球上的生命帶來了一些主要改變。
太古宙結束於25億年前的大氧化事件。最初的細胞相信全是異營生物,使用周圍的有機分子(包括由其他細胞得來的有機分子)來作為原料與能量來源。[20]但食物供應漸漸減少,部份細胞進化出新的生存戰略。與其依靠逐漸減少的自由存在的有機分子,這些細胞選擇了太陽光作為能量來源。
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這個轉變的時間難以確測,但大約為假設時鐘的上午8時[21](大約為30億年前),與現在的光合作用相類的功能在此刻可能已發展出來了。這使得太陽的能量不只被自營生物採用,而異養生物亦能攝取太陽能量。光合作用使用含量豐富的二氧化碳與水作為原料,配以太能光的能量,產生了富能量的有機分子(碳水化合物)。此外,光合作用過程亦生成了氧氣。
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最初其在海洋裡與石灰岩、鐵和其他礦物質結合,但當所有可利用的礦物皆已與其結合,氧氣開始冒出水面在大氣層裡積聚。雖然每一個細胞只會產生少量氧氣,但積少成多,經過長時間,大量細胞的新陳代謝作用慢慢地使地球大氣層變為現在的狀態。[22]這就是地球的第三道大氣層。部份氧氣變為臭氧,並在大氣層上方凝聚,就是現在的臭氧層。臭氧層不斷吸收大量的紫外線,這使得細胞可以殖民至海洋表面並最終殖民至地上[23]:沒有臭氧層,紫外線會大量照射至地球表面,並使得受到照射的細胞產生不可承受的突變。而光合作用除了可以製造大量能量供細胞生存與隔開紫外線,其亦有著第三個主要的、使得世界改變的作用。氧氣是有毒的,其含量的上升可能在當時使得地球上大量的生命死亡(「大氧化事件」)。[23]而有抵抗能力的生命則存活並繁衍,部份更發展出使用氧氣來增進其新陳代謝作用的速度,並能由相同食物裡攝取更多的能量。
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元古宙
主條目:元古宙
內共生與三域生物
主條目:共生體學說
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不同的胞內"內共生生物"出現的幾種可能的方法。
現代生物分類學將生命分為三域(細菌、古菌、真核生物),而這三域生物的起源時間則未被確定。細菌域可能首先由其他生命的形式分裂出來(有時稱為Neomura),但此說法極具爭議。接著,在大約是假設時鐘的下午2時[24](大約20億年前),細菌域生物(Neomura)分裂為古菌與真核生物。核細胞(真核生物)較大並且較原核細胞(細菌與古菌)複雜,而這複雜性的起源正在被逐步了解。在這段時期,一個與今天的立克次病原體有關係的細菌細胞[25]進入了一個較大的原核細胞。可能該大細胞嘗試攝取較小的細胞但卻失敗了(可能因為較小的細胞為了防止被獵食而進化了)。可能該較小的細胞嘗試寄生於較大的細胞。在任何情況下,較小的細胞在較大的細胞裡存活。其使用氧氣以引起該較大細胞所釋出的廢物的代謝作用,並產生更多能量。這種過剩的能量部份會給回主細胞。該小細胞在較大的細胞裡自我複製,並很快地發展出一個穩定共生關係。久而久之,主細胞取得了部份較小的細胞遺傳資訊,而其兩者則開始互相依賴:較大的細胞不能在沒有較小的細胞製造能量的情況下生存,而較小的細胞則不能在沒有較大的細胞提供原料的情況下存活。較大的細胞與在其內大量繁衍的較小的細胞建立了共生關係,其兩者因此被當為單一有機體,較細的細胞被分類為細胞器,名為粒線體。一個相類的情況在有著光合作用的藍菌上出現[26]並進入較大的異養生物的細胞,其後發展為葉綠體。[27][28]
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可能是這些轉變得出的結果,真核生物裡分出一條容許光合作用的系列,這大約發生在10億年前(大約是此條目假設的時鐘的下午6時)。除了已建立的關於粒線體與葉綠體的細胞起源的內共生說外,亦有說法指細胞引起了氧化小體,螺旋體引起了纖毛與鞭毛,而一個脫氧核糖核酸病毒引起了細胞核[29][30],但沒有任何一個學說被普遍接受。[31]
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在這段時期,大約是18億至15億年前(此條目假設時鐘的下午2時30分至下午4時),最古老的假設超級大陸哥倫比亞大陸在地球上形成。[32]
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多細胞體
古菌、細菌與真核生物持續地多樣化並變得更為複雜和更能適應其生存環境。每一個域皆重覆地分裂為多個世系,不過古菌與細菌的歷史仍所知不多。此條目假設的時鐘的下午6時15分(大約在11億年前),超級大陸羅迪尼亞大陸(Rodinia)正在形成。[33]植物、動物與真菌的被分類,雖然其仍以單獨細胞形式存在。部份生活在菌叢,並開始有著分工合作;舉例來說,邊緣的細胞所負擔的工作與內部的細胞有所不同。
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雖然特定細胞與一個多細胞有機物的菌叢內的分工並非經過分明,但是在大約是假設時鐘的下午7時[34](大約10億年前),第一顆多細胞植物出現,可能是綠藻。[35]
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假設時鐘的下午7時15分(大約在9億年前)[36],真正的多細胞體在動物界裡出現。最初其可能與今天的海綿動物相類,所有的細胞皆為全能細胞且是一個能重組合的破裂有機物。[37]當所有多細胞有機物的分工合作機用更為完善時,細胞開始變得更為專門化並且更依靠其他細胞;單獨的細胞將會死亡。
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很多科學相信嚴苛的冰河時期在大約7億7000萬年前(此條目假設時鐘的下午7時56分),地球上所有的海洋表面完全被冰封(雪球地球)。
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最終地,在假設時鐘的下午8時2分(2億年後),經由火山爆發釋出足夠的二氧化碳,造成了溫室效應,使得全球變暖。[38]大約在同一時間,即7億5000萬年前[39],羅迪尼亞大陸開始分裂。
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顯生宙
主條目:顯生宙
古生代
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在地球歷史上大部份時間裡,陸地上並沒有多細胞有機物。
地球臭氧層形成後,其吸收了大部份太陽照射至地球的紫外線。其使得單細胞的有機物在著陸後的死亡機會大降,而原核生物則能更佳地在沒有水份的環境裡複製與存活。原核生物大約在26億年前殖民陸地[40](此條目假設的時鐘上午10時17分),這比真核生物起源的時間更早。在一段很長的時間裡,陸地上只有極少量的多細胞有機體。超級大陸潘諾西亞大陸在大約是假設時鐘的下午8時50分形成至9時5分分裂[41](大約6億年前至5000萬年後)。而最早的脊椎動物則在大約5億2000萬年前出現在海洋上[42](此條目假設的時鐘的下午9時10分)。一個主要的滅絕事件在寒武紀末期發生[43],而這滅絕事件在大約4億8500萬年前停止[44](此條目假設的時鐘的下午9時25分)。
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數億年前,植物(可能是藻類)與真菌開始在水與陸地的邊緣,並於其後離開水域而生存。[45]經測定最古老的陸地真菌與植物的化石後,得知其該在大約在4億8000萬年至4億6000萬年前生存(此條目假設的時鐘的下午9時28分至9時34分),雖然分子的證據顯示真菌可能早於十億年前(此條目假設的時鐘的下午6時40分)已殖民陸地;而植物早於七億年前已殖民陸地(此條目假設的時鐘的下午8時20分)。[46]剛開始時仍是在水域邊緣存活,但是在此新環境裡的持續殖民使得突變與變化開始出現。而首隻離開海洋的動物的時間則並不準備地得知,所知的最明確、最古老的證據指出節肢動物大約在4億5000萬年前在陸地出現[47](此條目假設的時鐘的下午9時40分),其能在陸地繁盛與更佳地適應的原因可能是陸地上的植物提供了大量的食物來源。而亦有一些不能確定的證據指出節肢動物可能早於5億3000萬年前就已在陸地上出現。[48]在奧陶紀末前,即4億4400萬年前(此條目假設的時鐘的下午9時40分),另一次滅絕事件發生,可能是與其同時的冰河時期所造成的結果。[49]
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大約在3億8000萬年至3億7500百萬前(此條目假設的下午10時),四足動物由魚類進化而成。[50]人們估計因為魚鰭進化為四肢使得首個四足動物可以使其頭部離開水域並呼吸空氣。這使其可以在缺氧的水域裡生存或在淺水區追捕獵物。[50]其可能在其後的一段歲月裡在陸地進行冒險。其最後有部份可能變得十分適應陸地生活並在成年時在陸地上生活,雖然其在水裡孵化並在水裡生蛋,以上便是四足動物的起源。在大約3億6500萬年前(此條目假的時鐘的下午10時4分),另一個滅絕事件出現發生,這可能是因為全球冷化的結果。[51]大約在3億6000萬年前(此條目假設的時鐘的下午10時),植物開始包含種子,使其在陸地上繁衍的速度大增。[52][53]
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大約在2000萬年後(3億4000萬年前[54],此條目假設的時鐘的下午10時12分),羊膜卵的進化使得蛋可以在陸地上誕下,這是四足動物胚胎的生存優勢。這使得羊膜動物由基幹四足動物分離出來。再經過3000萬年後(3億1000萬年前[55],此條目假設的時鐘的下午10時22分),由蜥形類(包含了鳥類與非鳥類、非哺乳類爬行動物)裡分離出合弓綱(包含了哺乳動物)。
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中生代
Extinction Intensity(in Chinese).jpg
3億年前(此條目假設的時鐘下午10時25分),最近期的超級大陸盤古大陸形成。在2億5100萬年前(此條目假設的時鐘下午10時40分)發生了地球歷史上最嚴峻的二疊紀-三疊紀滅絕事件[56],當時地球上70%的陸生脊椎動物,以及高達96%的海中生物消失[57];這次滅絕事件也造成昆蟲的唯一一次大量滅絕。這可能是西伯利亞暗色岩(Siberian Traps)的火山不斷爆發的影響。但生命仍未完全滅絕,有小部份生命繼續生存,在大約2億3300萬年前[58](此條目假設的時鐘的下午10時47分),恐龍由其爬蟲類祖先分離出來。大部份恐龍成功在二億年前(此條目假設的時鐘的下午10時56分)的三疊紀-侏羅紀滅絕事件裡存活下來[59],而其很快便成為脊椎動物裡的霸主。雖然在此時期有部份的哺乳類動物分離出來,存在的哺乳類全都是細小的動物如鼩鼱。[60]
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在1億8000萬前(此條目假設的時鐘下午11時3分),盤古大陸分裂為勞亞古大陸(Laurasia)與岡瓦納大陸(Gondwana)。鳥類與非鳥類恐龍的分界並不清晰,但始祖鳥這一傳統上被認為是首種鳥類的動物,則在1億5000萬年前生活著[61](此條目假設的時鐘的下午11時12分)。
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證據顯示最早的會開花的被子植物在白堊紀出現,而在大約2000萬年後(1億3200萬年前,此條目假設的時鐘的下午11時18分)[62]。
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在6600萬年前(此條目假設的時鐘的下午11時39分),一個直徑長10公里的隕石撞向地球上的猶加敦半島(Yucatán Peninsula),將大量的物質與蒸氣釋放至空氣裡,使得太陽光被阻隔,妨礙了光合作用。很多大型動物,包括了非鳥類恐龍從此滅絕[63],這亦標誌著白堊紀與中生代的結束。此後地球進入了古近紀的新紀元,哺乳動物的分支大幅增多,大量繁衍,並成為脊椎動物的霸主。可能在數百萬年後(大約六千三百萬年前;此條目假設的時鐘的下午11時40分),所有靈長類動物的最後共同祖先出現。[64]在始新世的末期,大約3400萬年前(此條目假設的時鐘的下午11時49分),部份陸地上的哺乳類動物回歸海洋並成為如古蜥鯨屬般的動物,其後演變為海豚與鯨魚。[65]
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人類的出現
主條目:人類演化
在600萬年前(此條目假設的時鐘的下午11時58分),少量生存在非洲的類猿人為現代人類與其親戚黑猩猩的最後共同祖先。[66]其家族只有兩個分支仍然存活。在其家族分離後不久,因為某些仍在爭論的原因,類猿人的一支發展出了站立步行的能力。[67]其腦部迅速地變大,而在大約200萬年前(此條目假設的時鐘下午11時59分22秒,或午夜前38秒),人屬裡的首個動物出現。[68]每一代有機生物的種類,甚至是屬皆可能有所不同。在大約相同時間,另一支分支則分裂為普通黑猩猩(common chimpanzee)的祖先與倭黑猩猩(bonobo)的祖先,這種進化仍不斷在所有生命裡進行。[66]
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直立人(Homo erectus)最晚在79萬年前掌握了控制火的能力[69],但可能早於150萬年前已經掌握了[70](此條目假設的時鐘的最終28秒至15秒)。對於語言起源的考究更為困難;因為難以得知直立人(Homo erectus)是否已能說話,還是直至智人(Homo sapiens)時才被有說話的能力。[71]隨著腦的體積增大,嬰兒生產的速度增快,在其頭部成長得大於骨盆前便要出生。因此其適應力較高,並擁有更高的學習容量,但依賴他人的時間也為之加長。社交技巧變得更為複雜,語言變得更為先進,而工具變得更為精細。這為長遠的合作與腦部發展作出了貢獻。[72]
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解剖學上的現代人類「智人」相信是在20萬年前(此條目假設的時鐘的最終2秒)或更早時期於非洲某處誕生;最古老的智人化石可追溯至16萬年前。[73]首個有證據顯示擁有精神活動的人類為尼安德塔人(Neanderthal,通常被歸類為沒有後代的獨立分類);其會在別人死後埋葬其屍身,通常亦會以食物或工具作陪葬物。[74]然而,擁有更複雜的信念的人類的證據,如早期克羅馬儂人(Cro-Magnon)的洞穴壁畫(可能有著魔幻或信仰的重要性)[75]直至32000年前(此條目假設的時鐘的最終0.6秒)才出現。[76]克羅馬農人亦有著石製小雕像如維倫多夫維納斯(Venus of Willendorf),可能亦有著信仰的含義。[75]在11000年前(此條目假設的時鐘的最終0.2秒),部份「智人」抵達了南美洲的南端,最晚有人居住的大陸。[77]這時人類使用的工具與語言繼續在改進;而人際關係亦變得更為複雜。
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文化的形成
主條目:世界歷史
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達文西的維特魯威人(Vitruvian Man)為文藝復興時期藝術與科學復興的縮影。
在石器時代,智人九成以上時間過著遊牧的獵人與採集者的生活[78]。隨著語言變得複雜,用來記憶和傳送資訊的功能以一個新的複製子取代:瀰(meme)。[79]其想法可以迅速地與下一代交換或單向傳送至下一代。文化演進很快便在速度上超過了生物演化,而人類的歷史在此時開始。大約在公元前8500年至7000年(此條目假設的時鐘的最終0.20秒至0.17秒),在美索不達米亞(Mesopotamia)的肥沃月彎(Fertile Crescent)的人類開始了系統化的農業與畜牧業[80]。人類不再過著遊牧生活,而開始永久定居下來。農牧的相對安全與高生產率使得人口開始膨脹。農牧業有一個主要影響,人類開始前所未有地影響四週的環境。過多的食物容許祭司與統治階級的出現,這是分工合作的結果。
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公元前4000年(此條目假設的時鐘的最終0.10秒)人類歷史上首個文明於在中東的蘇美出現[81]。古埃及與古印度文明亦迅速地冒起,人類社會進入青銅時代。由公元前3000年(此條目假設的時鐘的最終0.09秒),現存最古老的宗教印度教開始形成。[82]而公元前1300年,書寫的發明使得複雜的社會變得可能:歷史紀錄與圖書館作為智識的倉庫和文明間的資訊傳送的增加。人類不再需要將其所有時間用作求生,求知慾與教育促進了人類的知識與智慧。不同的學科,包括科學出現了。新的文明出現,並與其他文明進行貿易、爭奪領土與資源的戰爭,而帝國亦開始形成。在公元前500年(此條目假設的時鐘的最終0.048秒),中東、印度、中國與希臘地區出現了帝國;一個新帝國興起,舊的帝國便覆亡。[83]
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在公元13世紀時(此條目假設的時鐘的最終0.012秒),義大利出現了涉及宗教、藝術與科學各領域的文藝復興[84]。公元1500年,歐洲文明開始了科學與工業的革命[85],緊接著是地理大發現。公元1914年至1945年間,地球上發生了兩次世界大戰。緊隨著第一次世界大戰的結束,人類便開始了建設世界政府的首步,建立國際聯盟;而在第二次世界大戰後由聯合國取代。在公元1992年,部份歐洲國家共同組成了歐洲聯盟。國家間的交流與物資傳送變得更為簡單、政治與經濟間的相互影響變得更大。各國進行全球化的步伐並不協調,但相互的合作仍日益增加。
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現代世界
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經過四十五億年,地球上的其中一種生命,人類,打破了生物圈的限制。
假設地球的歷史被壓縮成24小時,在最後千分之一秒內,地球上的轉變變得十分快速,由公元1950年代中期至今天。人類對環境的影響受到的關注日益增多,人類亦開始採取必要的措施來限制或彌補這些損害;而人類亦開始關注將會降臨的全新世滅絕事件與全球暖化。悲觀者認為現時對於生態大災難的防避為時已晚;而樂觀者則認為不斷革新的科學與技術會提供解決方法。
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所有近期的科學發現皆認為遺傳工程可能最為重要。人類現在可以直接修改其他生物的遺傳物質,這是完全擺脫自然控制的程序。除此以外:科學已解開了智人本身的遺傳密碼。
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人類亦開始嘗試離開地球。在公元1957年,蘇聯發射了首顆人造衛星至地球軌道,不久後,加加林成為首位太空人。五個太空代理,代表著其他十五個國家[86],聯合建設國際太空站。此外,自公元2000年後,一直有人類在太空中生活。[87]
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未來的發展在今天只能簡略預估,但數學、物理、化學、生物、電子與其他各科的發展可能使得有一日生物可以永久殖民太空或其他世界。
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關於氣候的變遷
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氣候變遷,又稱氣候變化,係指氣候在一段時間內的波動變化,一段時間也可能是指幾十年或幾百萬年,波動範圍可以是區域性或全球性的,其平均氣象指數的變化。目前對氣候變遷討論最多的是關於環境政策對當代氣候的影響,也就是說人為因素對氣候的影響,尤其是關於全球暖化問題。而對於當前發生的全球暖化,多數氣候科學家認為「人類活動極有可能是導致近半個世紀的全球暖化現象的主要原因」。[1]
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原因
對氣候變遷影響的因素來自多方面,包括太陽輻射、地球運行軌道變化、造山運動、溫室氣體排放等。由於地表許多間接影響氣候的因素反應較慢,如海洋溫度變化,冰山融化等,所以氣候變遷相對直接影響氣候的因素變化來說,可能要等幾個世紀,甚至更長的時間才能顯現出來。現代科學研究認為在最近幾十年內,人類的活動致使全球氣溫迅速上升。[2]因此人類應該儘量減少對氣候影響的活動並設法消除已經造成的惡果。[3]而關於這點,學界並沒有爭議且學界對此已經達成共識,超過97%的氣候科學家認為「全球暖化存在,且人類活動極有可能是導致全球暖化的主要原因」。[1]
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大陸漂移
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大陸漂移學說
大陸漂移學說是地球大陸相對於彼此的[1]。最初由亞伯拉罕·奧特柳斯在1596年提出,後來德國科學家阿爾弗雷德·韋格納在1912年加以闡述,中文中「大陸漂移說」、「大陸漂移假說」均指同一概念。這個大膽的學說一直被學界忽視,直至1960年代海洋擴張說出現,令大陸飄移說得以發展,後來更闡述為板塊構造理論。大陸漂移的想法已經被板塊構造理論納入,解釋大陸如何移動[2]。
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盤古大陸分裂,形成現今的地理格局。
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史奈德繪圖的三大洲原貌假想圖
主要內容為遠古時代的地球只有一塊「泛古陸」或稱盤古大陸的龐大陸地,被稱為「泛大洋」的水域包圍,大約於2億年以前「泛大陸」開始破裂,到距今約二、三百萬年以前,漂移的大陸形成現在的七大洲和五大洋的基本地貌。
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值得一提的是大陸漂移學說與板塊構造學說有些根本的不同,前者假設推動力是潮汐,後者假想推動力是由於地函出現對流,拖動板塊。但在韋格納1929年第四版的《大陸和海洋的形成》中,他已經接受了地函對流提供動力的思想。
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由來
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阿爾弗雷德·韋格納(Alfred Wegener)
亞伯拉罕·奧特柳斯在他的地理百科全書中提及美洲是「因地震與潮汐而從歐洲及非洲分裂開去」及「如果有人拿出世界地圖,然後仔細觀測三大洲的海岸線,就會發現(大陸)分裂的痕跡」。
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理論
首先,假設地球內部是玄武岩質,而地表則是花崗岩質,而大陸就像冰山浮在海面一樣,浮在融熔狀的玄武岩上。大陸因為潮汐的推動而移動分離。
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經過幾百萬年,地球大陸板塊漂移,造成陸地和海洋位置和面積的變化,會影響全球大氣環流,從而產生全球或區域性的氣候變遷。
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海洋的位置對全球的熱量和濕度的轉移有極其重要的作用,因此也對全球氣候起著決定性的作用。例如五百萬年前,巴拿馬地峽形成,截斷了太平洋和大西洋之間的聯繫,因此造成了墨西哥灣暖流,導致北半球產生冰蓋。[4][5] 更早的石炭紀時期,大陸漂移造成大規模的碳被貯存起來,也因此引發的冰河時期的到來。[6] 在超大陸盤古大陸時期,海陸狀態曾經造成「超級季風」產生。[7]
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地貌狀態也能影響氣候變遷,造山運動形成了山脈,山的存在會造成地形降水,由於隨著地勢增高,氣溫下降,水蒸汽凝結,這種降水是高山冰川形成的主要原因,也使山區形成在不同高度有不同的動物植物群落,形成高山生態系統。
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大陸的面積也對氣候有重要作用,因為海洋熱容量大,可以穩定溫度變化,沿海的年氣溫變化要比內陸小,所以面積大的大陸季節性溫度變化要比面積小的陸地或島嶼大。
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太陽輻射
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根據太陽黑子中鈹的同位素變化推測出最近幾個世紀太陽輻射的變化情況
太陽是地球最主要的外來能源,太陽活動不論長期或短期的變化,都能影響地球的氣候。
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在地球古代時期,太陽輻射只相當現在的70%,當時理論上地球不可能有液態水存在,但考古證明卻相反,在冥古宙[8][9] 和太古宙[10][8] 時期,是太陽年輕時期,[11] 這種現象可能是因為當時地球的大氣組成存在大量的溫室氣體,[12] 經過40億年後,太陽輻射增強,地球的大氣組成也變化了,主要是氧的成分迅速增加,不過如果太陽依照恆星的成長規律繼續變化,輻射還會逐漸增加,還會對地球氣候產生影響,太陽最終會形成紅巨星,然後成為白矮星死亡,當太陽變成紅巨星時,可能地球已經會被太陽吞噬而消亡。
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但太陽短期的輻射變化,如11年一個周期的黑子活動變化,[13]和更長一些的20多年輻射變化周期,[14]也對地球氣候有影響,11年的周期變化會對平流層的氣溫產生約1.5 °C的影響,使高緯度更冷,低緯度更熱。可能是由於赤道附近輻射增強,造成將平流層熱風向對流層驅逐,根據從1900年到1950年氣溫變化的觀察,也許這種變化是引發小冰河時期出現的原因。[15]
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地球軌道變化
地球的軌道只要有輕微的變化,就會影響到太陽輻射在地球表面上的分布,雖然對地球的年平均接受輻射量影響不大,但對地區性和季節性的輻射量可能有很大影響,地球的軌道有三種變化:運行軌道的橢圓度、地軸傾角和地軸的進動。三種變化結合形成米蘭科維奇循環,是地球產生冰河時期和間冰時期的主要原因,[16] 也是造成撒哈拉沙漠變遷,[16] 和地層變遷的主要原因。[17]
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火山活動
火山活動是由於地球的地殼和地函之間新陳代謝運動造成的,火山噴發會向大氣噴出氣體和火山塵,也會形成溫泉。火山在歷史上每個世紀平均都會發生幾次噴發,都會影響幾年的氣候變遷,火山塵會阻斷太陽輻射,造成氣溫下降,1991年的皮納圖博火山噴發[18] 使得全球氣溫下降了大約0.5 °C,1815年坦博拉火山爆發,造成無夏之年。[19]但相當大規模的火山噴發,每隔億年只出現幾次,但可能造成全球暖化和大規模的物種滅絕。[20]
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火山噴發還影響到碳循環,將地殼和地函中的碳以二氧化碳的形式釋放到大氣中,然後又沉積到地層中。[21]
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火山是地表下在岩漿庫中的高溫岩漿及其有關的氣體、碎屑從行星的地殼中噴出而形成的,具有特殊形態的地質結構。
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岩石圈由若干板塊組成,它們漂浮在地函的軟流層之上,在板塊的交界處岩石圈比較破碎,地下岩漿容易在此噴發形成火山。[1] 火山可以分為死火山、休眠火山和活火山。在一段時間內,沒有出現噴發事件的活火山叫做睡火山(休眠火山)。另外還有一種泥火山,它在科學上嚴格來說不屬於火山,但是許多社會大眾也把它看作是火山的一種類型。
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火山爆發可能會造成許多危害,常伴有地震,影響範圍不僅在火山爆發附近。其中一個危險是火山灰可能對飛機構成威脅,特別是那些噴氣發動機,其中灰塵顆粒可以在高溫下熔化; 熔化的顆粒隨後粘附到渦輪機葉片並改變它們的形狀,從而中斷渦輪發動機的操作。大型爆發可能會影響氣溫,火山灰和硫酸液滴遮擋太陽輻射並冷卻地球的低層大氣(或對流層); 然而,它們也吸收地球輻射的熱量,從而使高層大氣(或平流層)變暖。 歷史上,火山冬天造成了災難性的饑荒。
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雖然火山噴發會對人類造成危害,但同時它也帶來一些好處。例如:可以促進寶石的形成;擴大陸地的面積(夏威夷群島就是由火山噴發而形成的);作為觀光旅遊考察景點,推動旅遊業,如日本的富士山。[2]
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專門研究火山活動的學科稱為火山學[3]。
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板塊交界處火山的成因
參見:板塊、地震、中洋脊和熱點 (地質學)
聚合板塊邊緣
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主條目:聚合板塊邊緣
板塊構造學說主張板塊的運動,是由於地球內部軟流圈的熱對流造成的。而當板塊互相推擠,密度較高的一邊會下降到另一邊下方,稱作俯衝,而發生俯衝的帶狀地區稱為俯衝帶或聚合性板塊交界。地底的高溫會將隱沒的板塊熔融,形成岩漿。岩漿藉由浮力緩緩上升,最後聚集成為岩漿庫,就是火山底部儲存岩漿的場所。而當岩漿中的氣體壓力累積達到一個程度,火山就爆發了。例如:埃特納火山,與在環太平洋火山帶地區的火山。
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分離板塊邊緣
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主條目:分離板塊邊緣
有些火山分佈在板塊的張裂性交界上,也就是兩個板塊分離的帶狀地區。在這種地區,高溫的地函物質會上升,形成海底火山山脈,稱作中洋脊。當中洋脊在海平面以上時,形成火山島; 例如冰島。
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熱點的移動形成火山島鏈
熱點
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還有一些火山並不位於板塊的交接處,例如美國黃石複式破火山口及夏威夷群島。火山學家稱這些火山是坐落於「熱點」上。目前熱點的作用機制尚不清楚,但科學家普遍認同熱點是由地函底部上升的「熱柱」造成。當板塊在熱點上做水平移動時,便有一連串的火山生成。這樣作用連續發生後,會造成一系列的火山島群,而離熱點越遠的火山其生成年代越老,例如加拉帕戈斯群島就出現此情況。
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火山的分佈
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受火山成因的影響,世界各地的火山大多分佈在板塊交界處,但仍有部分例外(熱點)。主要的火山帶包括:
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環太平洋火山帶:又稱從南美洲西岸,濱太平洋的安地斯山脈開始,經過中美洲、墨西哥、美國西岸、加拿大到阿拉斯加後,沿阿留申群島及勘察加半島到太平洋西岸的花綵列島,包括千島群島、日本、琉球群島、台灣及其附屬島嶼、菲律賓群島,接著連接印度尼西亞、巴布亞紐幾內亞、索羅門群島,迄紐西蘭。本火山帶之火山數目約佔全世界之75%[4],且活動相當頻繁。
中洋脊火山帶:包括太平洋、大西洋及印度洋三大洋的中洋脊,總長度約80,000公里,約成W形分佈。但中洋脊上火山的分佈並不平均,集中於大西洋中洋脊,有60餘座。太平洋及印度洋中洋脊的火山相對較少。中洋脊的火山以海底火山為主,也有少部分的火山島(例:塞席爾、冰島)。
東非火山帶:東非大裂谷是由非洲板塊的地殼運動形成,地質學家預測幾百萬年後,東非可能會分裂成兩個不同的板塊,至今地質活動依然頻繁。較著名的例子有:坦尚尼亞的吉力馬札羅山、剛果民主共和國的尼拉貢戈火山,衣索比亞的爾塔阿雷火山等。
地中海─喜馬拉雅火山帶:西從庇里牛斯山始,迄喜馬拉雅山,全長約十萬公里,但分佈不均。歐洲部分多分佈於義大利,例如維蘇威火山、埃特納火山等。愛琴海上的多個島嶼也是火山島,其中聖托里尼島在史前發生過大爆發。中段幾乎無火山。亞洲部分,在印澳板塊及歐亞板塊的交界處分佈著若干火山群。
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洋流變化
洋流
具有相對穩定流速和流向的大規模海水運動。
洋流亦稱海流,是具有相對穩定流速和流向的大規模海水運動。惟有在陸地沿岸,會因潮汐、地形及河水的注入等影響其變化。
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當今世界所有洋流。
分類
按成因分類
風海流(吹送流、漂流):亦稱吹送流,漂流:在風力作用下形成的。
密度流:在密度差異作用下引起。
傾斜流:海面因風、氣壓、降水或河水流入等原因而傾斜,其所引起的海流。
補償流(湧升流和下降流):因為海水擠壓或分散引起。[1]
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按冷暖性質分類
暖流:低緯度流向高緯度的洋流,海水水溫較四周高。
寒流 :高緯度流向低緯度的洋流,海水水溫較四周低。
涼流 :中緯度流向低緯度的洋流,海水水溫較四周涼。
按地理位置分類
赤道流、大洋流、極地流及沿岸流等。
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洋流的各種影響
對氣候的影響
總體來說,暖流增加溫度和溼度,寒流降低溫度和溼度。
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對氣溫的影響
洋流使低緯度的熱量向高緯度的熱量傳輸,特別是暖流的貢獻。
洋流對同緯度大陸兩岸氣溫的影響:暖流經過的大陸沿海氣溫高,寒流經過的大陸沿海氣溫低。
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對降水和霧的影響
暖流上空有熱量和水氣向上輸送,使得層結不穩定、空氣濕度增大而易產生降水。而寒流產生逆溫,層結穩定,水氣不易向上輸送,蒸發又弱,下層相對濕度有時雖然很大,但只能成霧,不能成雨。
寒流表面多平流霧,在以下幾種情況出現:
海陸風霧:陸風在白天流到寒流表面而形成平流霧;
海霧:在寒暖流交匯處,風自暖流表面吹至寒流表面而形成平流霧。
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對海洋生物的影響
在寒暖流交匯處或上升補償流區,往往形成較大的漁場[2],世界四大漁場及其洋流成因如下:
北海道漁場:位於日本北海道島附近,日本暖流和千島寒流交匯。
北海漁場:位於歐洲北海,北大西洋暖流與極地東風帶帶來的北冰洋南下冷水交匯。
秘魯漁場:海岸盛行東南信風,為離岸風,導致上升補償流(亦稱涌流)。
紐芬蘭漁場:加拿大紐芬蘭島附近,墨西哥灣流和拉布拉多寒流交匯。
赤道地區的企鵝:在太平洋東部赤道地區的科隆群島(又名加拉帕戈斯群島),有企鵝分布,是秘魯寒流的因故。
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對海洋污染的作用
既可以使污染物因迅速擴散而加快其稀釋和淨化的速度,也相應地使污染範圍擴大。[2]
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洋流重要性
將多個不同洋域的熱能傳送至不同洋區(熱能上的平衡);
將多個不同洋域的養分送往不同的洋區;
將多個不同洋域含氧量不同的海水因洋流分佈往不同洋區。
因此洋流在地球的生物圈和物理環境上起了重要而積極的平衡和帶動作用,對大部分生物(包括陸地上)有存活上的積極幫助。
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現代海洋中溫度鹽份環流示意圖
海洋是氣候系統的基礎組成部分,短期幾年或幾十年內的漲落變化,如聖嬰現象、太平洋、北大西洋、北冰洋的溫度漲落,比大氣溫度更能代表氣候變遷情況;從長期來說,海洋中的溫鹽環流是海洋深層的緩慢水流,對其中熱量的重新分布起到了決定性的作用。
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定義: 洋流又稱海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐運動外,海水沿一定途徑的大規模流動。引起海流運動的因素可以是風,也可以是熱鹽效應造成的海水密度分布的不均勻性。加上地轉偏向力的作用,便造成海水既有水平流動,又有鉛直流動。
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由於海岸和海底的阻擋和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底處的表現,和在開闊海洋上有很大的差別。
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洋流是具有相對穩定的流速和流向的大規模的海水運動,是促成不同海區間水量、熱量和鹽量交換的主要原因,對於氣候狀況、海洋生物、海洋沉積、交通運輸方面,都有很大影響。
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洋流是地球表面熱環境的主要調節者,巨大的系統促進了地球高低緯度地區的能量交換,與所經流經區域之間,也通過能力交換改版其環境特徵。
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事例: 暖流舉例:灣流是世界上第一大海洋暖流,如聞名世界的墨西哥灣流。墨西哥灣流雖然有一部分來自墨西哥灣,但它的絕大部分來自加勒比海。當南、北赤道流在大西洋西部匯合之後,便進入加勒比海,通過尤卡坦海峽,其中的一小部分進墨西哥灣,再沿墨西哥海灣海岸流動,海流的絕大部分是急轉向東流去,從美國佛羅里達海峽進入大西洋。這支進入大西洋的灣流起先向北,然後很快轉向東北方向流去,橫跨大西洋,流向西北歐的外海,一直流進寒冷的北冰洋水域。它的厚度200米~500米,流速2.05米/秒,輸送的水量 比黑潮大1.5倍。
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灣流蘊含著巨大的熱量,它所散發的熱量,恐怕比全世界一年所用燃煤產生的熱量還要多。由於它的到來,英吉利海峽兩岸每1米長的土地享受著相當每年燃燒6萬噸煤所發出的溫暖。如果拿同緯度的加拿大東岸加以對照,判別更為明顯:大西洋彼岸的加拿大東部地區,年平均氣溫可低到-10℃,而同緯度的西北歐地區可高到10℃。
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寒流舉例:世界大洋東部有5大著名寒流:北太平洋的加里福尼亞寒流,南太平洋的秘魯寒流,北大西洋的加那利寒流,南大西洋的本格拉寒流,南印度洋的西澳寒流。它們分別從北、南半球高緯度海域向低緯度海域流動。另外,北大西洋的格陵蘭海流從北冰洋中挾帶出大量冰塊;拉布拉多海流在沿北美東岸南下途中,將大量冰山帶往紐芬蘭淺灘。
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洋流的重要性: 1、將多個不同洋域的熱能傳送至不同洋區; 2、將多個不同洋域的養分傳送至不同的洋區; 3、將多個不同洋域含氧量不同的海水因洋流分布往不同洋區。
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洋流對氣候的影響: 總體來說,暖流增加溫度和濕度,寒流降低溫度和濕度。 對氣溫的影響洋流使低緯度的熱量向高緯度的熱量傳輸,特別是暖流的貢獻。對同緯度大陸兩岸氣溫的影響:暖流經過的大陸沿海氣溫高,寒流經過的大陸沿海氣溫低。
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對降水和霧的影響暖流上空有熱量和水汽向上輸送,使得層結不穩定、空氣濕度增大而易產生降水。而寒流產生逆溫,層結穩定,水氣不易向上輸送,蒸發又弱,下層相對濕度又是雖很大,但只能成霧,不能成雨。寒流表面多平流霧,在以下幾種情況出現:海陸風霧:陸風在白天流到寒流表面而形成平流霧;海霧:在寒暖流交匯處,風自暖流表面吹至寒流表面而形成平流霧。
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海洋運輸帶: 海洋運輸帶作為一個巨大的系統循環在全球並能改變全球的氣候。在北極,運輸帶變冷,下沉並和風一起提供動力讓它作為寒流循環在全球,又在印度洋和大西洋北部轉為暖流。如此往復,海洋運輸帶的動力才一直沒有間斷。現在,全球暖化的情況正在每況愈下,北極為運輸帶提供的動力正在逐步減弱,同時,全球氣候也將遭遇重創。
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海洋運輸帶對於氣候的影響: 在運輸帶運作的同時,也帶動了空氣的運動。乾燥或濕潤的空氣以運輸帶為載體隨之運動併到達不同的地區,有時還能帶去大量的熱量。由此,會形成多種多樣的氣候現象,如海霧,颱風等。北極寒流提供的動力將冰水帶入海洋,調節了海洋的水溫。
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人為因素
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人類活動會影響環境,有時人類活動對氣候有著直接和不容質疑的影響,例如:灌溉就會改變當地的濕度,有時的影響則不那麽明顯。
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其中人類對氣候影響最大的因素,是因為燃燒化石燃料,製造水泥,排放了大量的CO2和飄塵,此外還有土地利用、臭氧層破壞、畜牧業和農業活動[22] 、森林砍伐等,都會對氣候有不同範圍的影響,並成為氣候變遷的因素。
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洋流
具有相對穩定流速和流向的大規模海水運動
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全球寒化
構造-氣候相互作用
維基百科
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岩石
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岩石
由一种或几种矿物和天然玻璃组成的,具有稳定外形的固态集合体
「石頭」重新導向至此。關於其他用法,請見「石頭 (消歧義)」。
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岩石(德文:Gestein、 英文:Rock、西班牙文:Roca、法文:Roche)是由一種或幾種礦物和天然玻璃組成的,具有穩定外形的固態集合體。由一種礦物組成的岩石稱作單礦岩,如大理岩由方解石或白雲石組成,石英岩由石英組成等;有數種礦物組成的岩石稱作復礦岩,如花崗岩由石英、長石和雲母等礦物組成,輝長岩由基性斜長石和輝石組成等等。沒有一定外形的液體如石油、氣體如天然氣以及鬆散的沙、泥等,都不是岩石[5]。
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奧古斯特山,世界上最大的單體岩石[註 1]
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烏魯魯巨石,世界上最出名的單體岩石
岩石是組成地殼的物質之一,是構成地球岩石圈的主要成分。其中,長石是地殼中最重要的造岩成分,比例達到60%[6],石英則是數量第二多的礦石。
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岩石根據其成因、構造和化學成分分類,大多數岩石含有二氧化矽(SiO2),而74.3%的地殼成分都是後者。岩石中矽的含量是決定岩石屬性的重要因素之一[7]。
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岩石是人類早期工具的重要來源,在人類進化中具有重要意義[8]。因此,人類的第一個文明時期被稱為石器時代[9]。岩石一直是人類生活和生產的重要材料和工具。 岩石種類主要能分為沈積岩、火成岩及變質岩。
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分類
編輯
岩石按其成因主要分為火成岩(岩漿岩)、沉積岩和變質岩三大類。在不同的圈層,三種岩石的分布比例相差很大。地表的岩石中有75%是沉積岩,火成岩只有25%。
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這三種岩石之間的區別不是絕對的。隨著構成礦物的變化,它們的性質也會發生變化。隨著時間和環境的變遷,它們會轉變為另外一種性質的岩石。因而有人認為這種分類法較為武斷[10]。
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湖泊
湖泊(英語:Lake)是內陸窪地中相對靜止、有一定面積,不與海洋發生直接聯繫的水體。全世界共有約1.17億個湖泊,共覆蓋了地球近500萬平方公里[1]。
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從地球歷史上來看,湖泊只是暫時存在的水體,會受到泥沙淤積而慢慢陸化;除了少數古老湖泊,如貝加爾湖,絕大多數湖泊的形成年代都只能回溯到更新世冰河時期。
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種類
有河流流出的湖通常是淡水湖(外流湖)。沒有河流流出的湖則幾乎是鹹水湖,稱爲內流湖(或內陸湖),但也有少數像查德湖一般(因為人為斷流),仍然是淡水湖的內流湖。
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根據水溫、營養物質含量的不同,湖泊可以分為貧養、中養和富養三類,貧營湖泊水溫低,營養物質含量少,優養湖泊則相反。而普養則在兩者之間;湖泊從貧養轉化為優養是一個自然的過程,無論人類是否干預都會發生,但是人類的干擾顯著地加快了湖泊優養化的過程。湖泊優養化的最後階段,會由於污泥的沉積,最終變為沼澤。同時,參考pH值又可分為酸性或鹼性湖泊。
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根據湖泊的地質構造和形成原因分為冰川湖、構造湖、河成湖、火山口湖、岩溶湖、喀斯特湖、人工湖等。
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內陸海是指與大洋完全分離,或與之沒有直接連繫的大型水域,雖然因為其範圍廣大而被稱為「海」,但以地理學的角度來說,包括裏海和鹹海在內的大型水域其實都屬於湖泊一類,而非真正的海洋。世界上最大的內陸水域是裏海,其水量約佔全球湖泊總水量的44%。
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生態意義
湖泊支持著非常重要的生態系統,湖水的平均深度一般在2米到100米左右,這是陽光能夠穿透的深度,因此,湖水從上到下都能給生物足夠的能量,維持豐富的生物。
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成因
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杭州西湖
構造湖:構造湖是指由地殼內力作用(如斷裂、斷層、地塹)所產生的構造湖盆,經貯水而形成的湖泊。如滇池、撫仙湖。[2]
火口湖:火口湖或稱火山口湖,是在火山口積水而形成的湖泊。如長白山天池。[3]
河成湖:河成湖是由於河道遷徙、淤塞等原因而形成的湖泊。如洪湖、白洋淀。[4]
牛軛湖:牛軛湖是一種特殊形態的河成湖,是由於河流截彎取直,彎曲的河道被廢棄而形成的湖泊,如烏梁素海。[5]
堰塞湖:堰塞湖是由於因火山熔岩流、地震引起的山崩滑坡、泥石流等原因導致河谷、河床被堵塞而形成的湖泊,如五大連池湖、唐家山堰塞湖[6]
冰蝕湖:冰蝕湖是由冰川挖蝕成的窪坑和水磧物堵塞冰川槽谷積水而成的湖泊。如天山天池、新路海。[7]
岩溶湖:岩溶湖是由碳酸鹽類地層經流水的長期溶蝕所產生的岩溶窪地、岩溶漏斗或落水洞等被堵,經匯水而形成的一類湖泊。如草海。[8]
海成湖(潟湖):海灣的灣口處由於泥沙沉積而將海灣與海洋分隔開而形成的湖泊,通常稱為潟湖。如杭州西湖。有學者認為太湖也曾是個古潟湖。[9]
風成湖:風成湖是因沙漠中沙丘間的窪地積水而形成的湖泊。如巴丹吉林沙漠的湖泊群。[10]
人工湖——水庫:人工挖掘或在河道、海灣築壩而形成的湖泊。如新安江水庫、萬宜水庫。某些天然湖泊經人工築壩抬高水位後也可視為水庫,如洪澤湖。[11]
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