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[转载]【中文维基百科】:地球科学

已有 2361 次阅读 2023-5-6 11:39 |个人分类:地球科学|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

地球科学亦称地学,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遮蔽阳光,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。

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图1. 地球的圈层

目录

  • 1学科特性

    • 1.1强调野外调查或观测

    • 1.2时空尺度范围广大

    • 1.3重视地域性

    • 1.4整合性

  • 2研究领域

    • 2.1地球圈层

    • 2.2领域种类

  • 3地球科学分支

    • 3.1地理科学

    • 3.2地质科学

    • 3.3地球化学

    • 3.4地球物理学

    • 3.5海洋科学

    • 3.6大气科学

    • 3.7太空科学

    • 3.8天文学

    • 3.9地球生物学



    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整合性,分述如下:

1.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模拟自然界的现象时,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。

2.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。

3.重视地域性

地球科学有非常强的地域性,例如台湾由于位在第一大洋太平洋和世界第一大陆块欧亚大陆之间,所以天气变化多端。而中国大陆的天气相对而言,便非常稳定。

4.整合性

    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,更进而建立演化的架构。所以地球科学是一门整合性的学科

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。

  • 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

地理科学

  • 地貌学(Geomorphology)

  • 水文学(Hydrology)

  • 冰川学(Glaciology)

  • 洞穴学(Speleology)

  • 湖沼学(Limnology)

  • 土壤学(Pedology)

    • 土壤力学(Soil mechanics)

    • 土壤化学 (Soil chemistry)

    • 土壤生态学(Edaphology)

地质科学

  • 矿物学(Mineralogy)

  • 岩石学(Petrology)

  • 沉积学(Sedimentology)

  • 构造地质学(Structural geology)

  • 古生物学(Paleontology)

  • 地层学(Stratigraphy)

  • 火山学(Volcanology)

  • 地质年代学(Geochronology)

  • 应用地质学(Applied geology)

    • 水文地质学(Hydrogeology)

    • 经济地质学(Economic geology)

    • 工程地质学(Engineering geology)

    • 环境地质学(Environmental geology)

地球化学

  • 同位素地球化学(Isotope geochemistry)

  • 岩石地球化学(Petrogeochemistry)

  • 水文地球化学(Hydrogeochemistry)

  • 有机地球化学(Organic geochemistry)

  • 勘查地球化学(Exploration geochemistry)

  • 宇宙化学(Cosmochemistry)

地球物理学[编辑]

  • 地球动力学(Geodynamics)

  • 地震学(Seismology)

  • 地磁学(Geomagnetism)

  • 地电学(Geoelectrics)

  • 地热学(Geothermometry)

  • 构造物理学(Tectonophysics)

  • 勘探地球物理学 (Geophysical survey)

  • 大地测量学(Geodesy)

海洋科学

  • 物理海洋学(Physical oceanography)

  • 海洋化学(Marine Chemistry/Ocean Chemistry)

  • 海洋地质学(Marine Geology)

  • 海洋生物学(Marine Biology)

大气科学

  • 气象学(Meteorology)

    • 天气学(Synoptic meteorology)

    • 应用气象学(Applied meteorology)

  • 气候学(Climatology)

    • 动力气候学(Dynamic climatology)

    • 应用气候学(Applied climatology)

  • 古气候学(Paleoclimatology)

  • 大气物理学(Atmospheric physics)

    • 云物理学(Cloud physics)

    • 大气辐射学(Atmospheric radiation)

    • 大气电学(Atmospheric electricity)

    • 大气声学(Atmosphericacoustics)

    • 大气光学(Atmospheric optics)

  • 大气动力学(Atmospheric dynamics)

  • 大气化学(Atmospheric Chemistry)

太空科学

  • 太空等离子物理学(Space plasma physics)

  • 电离层物理学(Ionospheric Physics)

  • 高层大气物理学(Aeronomy)

  • 遥测学(Remote sensing)

  • 空间资讯科学(Geoinformatics)

天文学

  • 天文测量学(Astrometry)

  • 天文物理学(Astrophysics)

  • 天文化学 (Astrochemistry)

  • 天文生物学 (Astrobiology)

  • 行星地质学(也称天文地质学)(Planetary geology)

  • 天体力学(Celestial mechanics)

  • 行星科学(Planetary science)

  • 太阳物理学(Solar physics)

  • 太阳化学 (Solar chemical)

地球生物学

  • 生物地球化学(Biogeochemistry)

  • 生物地理学(Biogeography)

  • 生态学(Ecology)

  • 地质考古学(Geoarchaeology)

  • 地质微生物学(Geomicrobiology)

  • 古生物学(Paleontology)

    • 孢粉学(Palynology)

    • 微体古生物学(Micropaleontology)

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)

(本词条来自:维基百科)

参考文献

  1. ^ 1(b). Elements of Geography – 2nd Edition, by M. Pidwirny, 2006. physicalgeography.net. [2016-09-16]. (原始内容存档于2009-05-01).

  2. ^ Adams & Lambert 2006,第20页

  3. 跳转至:3.0 3.1 Smith & Pun 2006,第5页

  4. ^ WordNet Search – 3.1. princeton.edu. [2016-09-16]. (原始内容存档于2019-05-15).

  5. ^ NOAA National Ocean Service Education: Global Positioning Tutorial. noaa.gov. [2016-09-16]. (原始内容存档于2019-05-22).

  6. ^ Duane Gardiner, Lecture: Why Study Soils? excerpted from Miller, R.W. & D.T. Gardiner, 1998. Soils in our Environment, 8th Edition. nau.edu. [2017-07-17]. (原始内容存档于2018-02-09).

  7. ^ Craig, Kendall. Hydrology of the Watershed. [2017-07-17]. (原始内容存档于2017-01-11).





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