在地球表面，有1／10的区域被冰所覆盖，它们大部分都集中在两极的冰盖中。虽然在火星的两极也有冰层存在但是只有在地球上才看得到水与冰同时存在的现象。这正是地球与太阳系其他行星的区别之一。地球上的冰层在冬季增长，在夏季则因冰山崩裂漂入海洋而有所减少。
月球
月球是距离地球最近的天体，也是地球的卫星。在夜空中，月球比其他天体更大更亮，但是月球本身并不发光，它靠反射太阳光而发光。当月球围绕地球旋转时，人们可以看到月球受到太阳照射面的大小在不断变化。
月球的起源
传统的月球起源假说分为三类，即同源说，分裂说和俘获说，近年来个新的假说认为，在太阳系形成早期大约在相当于目前地——月系统存在的空间范围内，形成了一个原始地球和一个火星般大小的天体。一个偶然的机会，这两个天体撞在了一起地球被撞出了轨道火星般大小的天体也破裂了。
飞离的气体、尘埃受地球的引力作用“落”在地球的周围，通过相互吸积，先形成几个小天体最后像滚雪球似的形成了月球。
月球的内部构造
月球可分成月壳月幔和月核三部分，月壳厚约2～65千米它最上部的1000～2000米处主要是月壤和岩石碎块。月壳以下到1000千米处是月幔月幔占了月球一半以上的体积主要由相当于地球上的基性岩和超基性岩组成物质密度般超过每立方厘米3.5克下层可能略低5％。从月幔以下直到1740千米深处的月球中心为月核，主要由铁镍硫等物质组成。
月球上的能源
月球上蕴藏有丰富的能源。月球的磁场强度不及地球的千分之一，同时又无大气，太阳风能很容易地抵达月球表面使这里蕴藏丰富的氰—3。初步估算，月壤中的氰—3所能产生的电能相当于1985年美国发电量的4万倍。月球上还含有丰富的钛、铁、矿，钛铁矿是铁、钛的来源，它们结合在一起可以产生氧。
地月系
地球同月球所构成的天体系统称为地月系地球是它的中心天体。由于地球质量同月球质量的相差悬殊（为81．1：1），地月系的质量中心距地球中心有1650千米。通常所说的日地距离，实际上是太阳中心和地月系质心的距离。通常所说的月球绕地球公转实际上是地球和月球相对于它们的共同质心的公转。
由于这种公转，共同质心在地球内部有以恒星月为周期的位移。
青藏高原的变迁
青藏高原被誉为“世界屋脊”，然而，你可能不知道，若干年前，青藏高原并不足现在这个样子，而是一片汪洋大海。
青藏高原不仅是世界上最高的高原，同时也是最年轻的高原，它的面积约为200万平方千米，平均高度超过4000米。青藏高原的走向是由南向北。西南部是巍峨的喜马拉雅山，中间是喀喇昆仑山—唐古拉山、冈底斯山—念青唐古拉山、北面是广阔的昆仑山、阿尔金山和祁连山。
这些高山大都覆盖着厚厚的冰雪银练似的冰川点缀在群山之间，顺着山坡缓慢地移动。这些冰川正是大江、大河的“母亲”，着名的长江、黄河、印度河和恒河等，都发源于此。柴达木盆地是青藏高原地势较低的地方但海拔也有二三千米。雅鲁藏布江谷地位于高原最低处，但谷地里的拉萨城比五岳之首的泰山还高1倍多。高原上景色优美广阔的草原上点缀着无数蔚蓝色的湖泊，雪峰倒映在湖中，美丽迷人。岩石缝里喷出许多热气腾腾的喷泉，附近的雪峰、湖泊在喷泉的映衬下显得格外耀眼。
有意思的是，地质学家在青藏高原层层叠叠的砂岩和石灰岩层中发掘出大量恐龙化石、植物化石、三趾马化石以及许多古海洋动植物的化石，如三叶虫、鹦鹉螺、笔石、珊瑚、菊石、海百台、百孔虫、苔藓虫、海藻和海胆等。
这些古代生物化石的出现标志着早在2.3亿年前青藏高原曾经是一片汪洋大海，它呈长条状，与太平洋、大西洋相通。后来，由于强烈的地壳运动形成了古生代的褶皱山系。海洋随之消失了，产生了古祁连山、古昆仑山，而原来的柴达木古陆地相对下陷，成为大型的内陆湖盆地。经过1.5亿年漫长的中生代，长期风化剥蚀使这些高山逐渐变矮，而被侵蚀下来的大量泥沙，全部都沉积到湖盆内。
地壳运动在新生代以后再次活跃起来，那些古老山脉因此而重新变成高峻的大山。现今最高的山脉喜马拉雅山就是这样形成的。
难以想象，如今世界上最高的地方曾经被埋在深深的海底。科学家还发现，喜马拉雅山始终没有停止过上升。
现在，喜马拉雅山的许多地方以平均每年18.2毫米的速度在上升。如果喜马拉雅山始终按照这个速度上升，那么1万年以后，它将比现在还要高182米。
南极冰盖下的秘密
地球上最冷的地方非南极莫属，这里的平均气温为—79℃。地球上有记录的最低温度就是在这里产生。俄罗斯科学考察队员曾测到一个令人吃惊的低温：—89，2℃！
如此低的气温是南极终年为冰雪所覆盖的主要原因。南极大陆总面积约为1400万平方千米，裸露山岩的地方还不到整个南极大陆的7％其余超过93％的地方全都覆盖厚厚的冰雪。从高空俯瞰南极大陆是一个高原，它中部隆起，向四周逐渐倾斜，巨大而深厚的冰层就像一个银铸的大锅盖，将南极罩得严严实实。因此，南极大陆上的冰层又被人们形象地称为冰盖。南极冰盖最厚的地方甚至达到了4800米平均厚度也有2000米。当南极处于冬季时，海洋中的海水全部都冻成了海冰，大陆冰盖与海冰连为一体，形成个巨大的白色水源，面积超过了非洲大陆，达3300平方千米。
由于南极大陆的真面目被严严实实地掩藏在冰盖之下，人类想要了解它就更加困难了。但人类的探索欲望是非常强烈的，许多国家都投入了大量的人力和物力组织实施南极科考活动，并取得了一些具有重要科学意义的成果。
经过考察，人们发现南极大陆蕴藏着很多宝贵的资源。如1973年，美国在罗斯海大陆架上发现了石油和天然气。
据说南极石油储量十分惊人，仅南极大陆西半部分所蕴藏的石油就可能是目前世界年产量的2～3倍。此外，人们还陆续在这里发现了约200余种矿物，包括金、铜、铂、铅、镍、钼、锰等金属和钴、铀等放射性矿物。
科学家们认为，既然南极有如此丰富的资源，那么南极大陆在地球早期肯定不会是如此寒冷，那时的气候肯定非常温暖。对于此种推测科学家们是这样解释的：在1亿年前，地球上存在着一块更大的陆地——冈瓦纳大陆，这块大陆包括现在的南极洲等许多地方。这里气候温暖，成片茂密的热带雨林随处可见。后来，海底扩张、大陆漂移，一部分大陆变成了今日的非洲、南美洲、澳洲、塔斯马尼亚岛、印度次大陆和马达加斯加岛；而另一部分则继续向南漂移成为现在的冰雪世界——南极大陆。
人们发现，在南极冰层中还隐藏着无数的秘密。各国的科学家们每次到南极考察都有不少的收获。他们曾在冰层里发现了来自宇宙的类似于宇宙尘埃的宇宙空间物质，实验原子弹时的人工反射性降落物、陨石以及各个时期人类留下的垃圾等。为了弄清楚这些物质的分布状态，人们对冰层的各部分进行垂直取样。通过分析，发现了许多极具研究价值的信息，为人类研究地球和宇宙的关系，以及近年来地球的污染程度提供了科学依据。此外，科学家们还可以通过分析冰层中所含的气体成分，了解地球古代和现代空气的成分及其变化等情况。
我们常常可以看到媒体对科学家赴南极考察的报道会用到这么一个词——“钻取冰核”。为什么要在南极冰原上钻取冰核呢？原来各个“冰期”以及火山喷发风雨变化都会在冰原中留下痕迹。科学家认为，如果能充分地了解这些信息，那么人类就可以预测以后的命运了。南极冰盖是在低温环境下经过千百万年的日积月累形成的。因此，人们在这里可以发现大量的地球演变信息，这里就像是一个珍贵的地球档案馆成为各国科学家向往的“天然研究室”。他们通过对从南极冰盖2083米深处取出的冰芯进行分析，得出了其中的氧同位素、二氧化碳、尘埃以及微量元素等信息，揭示了最近16万年中地球气候变化的情况。
更为神奇的是，科学家在冰层中居然找到了细菌的影踪。美国科学家宣布，他们在南极腹地很深的冰层下找到了细菌生存和繁衍的证据。这种类似于放线菌的菌种是在南极孚斯多克湖上面的冰层里被发现的，这里也是俄罗斯科考人员测量到地球上最低气温的地方。
科学家认为这种细菌通常生活在土壤里，可能是随着小块土壤被风刮到湖泊里并被埋在了那里，或者它们原本就长在湖里，后来被冰冻结在那里，永远也出不来了。据介绍，这些细菌可能已在湖里呆了50万年以上了。
冰雪的覆盖给人类了解南极造成了很大的困难，那么，如果冰减少或消失是否就会改变这种情况呢？如果真的发生了这种情况，那对人类来说将是场巨大灾难。根据科学家的计算，如果南极冰盖完全融化，那么海平面将平均升高50～60米。如此一来，地球上许多沿海的低海拔地区将会成为一片泽国。
近年来地球变暖的问题引起了人们的关注。人们对此进行了各方面的探讨，南极——地球的冰库自然也在人们的考虑范围之内。人们担心南极冰层是否会因大气变暖而融化消失。科学研究表明，现在南极大陆与2万年前的冰川活动极大期相比西部的冰层减少了约2／3，全球海平面因此升高了11米；而在南极大陆的东部冰层厚度则没有多大变化，既没增多也没减少。
尽管导致冰层减少的因素很多，但有一个重要因素几乎已经为全世界所公认，那就是全球变暖。在整个20世纪地球的平均气温上升了0.6～1.2℃。南极大部分地区的温度升高得更快，变暖情况更为严重。其中，温度升高最快的是与南美洲毗邻的南极半岛。这片向南美洲方向延伸，长度超过1500千米的狭长陆地，气温竟然上升了约10℃，是地球平均水平的10倍！南极变暖的情况在过去的50年里尤为严重，南极半岛上至少有7个大冰架已消失了，其中包括一个存在了2000多年的冰架。对此，一些科学家发出了严正警告；南极洲一些地区的冰层正在飞快地消失，人类从事的过度的工业活动违背了自然规律，导致地球气候变暖的情况越来越严重，这样下去后果将不堪设想。
目前，全世界的海平面每年都以2毫米的速度上升，各国科学家纷纷对此进行了研究。美国哥伦比亚大学拉蒙特多然蒂地球观测站的斯坦·雅各布认为导致海平面上升的一个重要原因就是南极冰层的融化。如果真像这些科学家所推断的那样，气候变暖造成了海平面的大幅度上升，那么，南极西部冰原终将受此影响而坍塌。
美国地球物理学家罗伯特·宾德斯查德勒多年来一直在研究冰川。据他猜测，南极西部冰原数千年来一直处于坍塌的过程中。同时他还承认，南极西部冰原的坍塌并非杂乱无章，而是呈有序性；并且他还预测，西部冰原会在一千年后完全坍塌。
冰原坍塌的过程早已开始的观点也得到很多研究人员的认同。美国科罗拉多州博尔德国家冰雪研究中心的研究人员泰勒·斯坎姆分析了卫星图像后说“我看到一个冰原正在坍塌。”不过，他认为造成冰原坍塌的还有许多未知因素，各种变化只有经历数千年的时间才会显现出来。以上各种论断孰是孰非目前科学界尚无权威定论。
在研究了过去150年的气候之后科学家说“气候是头愤怒的野兽，我们正在惹它发火。”这绝对不是危言耸听。
虽然探索冰层下的秘密很重要，但是假如南极冰层真的因大气变暖而完全融化，那么全球海平面至少要上升50米世界将会变成一片汪洋，从而淹没地球上的绝大部分耕地，后果真是不堪设想。因此，人类不仅要开发南极，更要致力于保护南极。
极光形成之谜
在地球的南极和北极区域，虽然十分寒冷，却经常会出现神奇而绚丽的极光现象。
1950年的一个夜晚，北极夜空上方出现淡红和淡绿色的光弧，时而像在空中舞动的彩带，时而像在空中燃烧的火焰时而像悬在天边的巨伞。它轻盈地飘荡不断变化着自己的形状，持续了几个小时。它多彩多姿，一会儿红，一会儿蓝，一会儿绿，一会儿紫，变幻莫测。这就是美丽的极光。
极光在很多地方出现过，但“极光之源”到底在哪里呢？极光是如何形成的呢？科学家们一直试图回答这些问题，但至今也没有一个令人信服的答案。
科学家研究认为，太阳活动是极光之源。太阳是一颗恒星，不断放出光和热。其表面和内部进行各种化学元素的核反应，产生出强大的、内含大量带电粒子的带电微粒流。这些带电微粒射向空间，和地球外80～1200千米高空的稀薄气体的分子碰撞时，由于速度快而产生发光现象。太阳活动是周期性的，大约为11年一次。在太阳活动的高潮期太阳黑子犹如巨大的漩涡应生而动。有人发现当一个“大黑子”经过太阳中心的子午线20～40小时后，地球上一定会发生极光。也就是说，极光出现的频率与太阳活动有很大关系，极光就像太阳发出的电。
那为什么极光现象多出现在南北两极呢？原来地球本身是个近似以南北极为地磁两极的大磁石。太阳送来的粒子流接近地球时，以螺旋形的运动方式分别飞向两个磁极。事实上，磁极不能完全控制所有的带电粒子流，在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。
因为空气成分非常混杂，不同气体成分如氧、氮、氦、氖等在带电微粒流作用下，发出不同的光，所以极光看上去多彩绚丽。有人从地球磁层的角度考虑问题认为，地球磁层包裹着地球就像地球的“保护网”，它保护着地球，使之避免遭受太阳风辐射粒子的侵袭。但在南北极的上空这张“网”并不结实，有较大的“间隙”。通过“间隙”，部分太阳风便会侵入地球磁层，由于南北极上空有“间隙”，因此极光现象多被控制在两极地区的上空。但是上述观点虽较好地解释极地地区的极光现象却无法解释地面附近出现的极光现象。
一些人认为这些极光是由于地面附近的静电放电所致。据史料记载，离地面12～30米都出现过极光，有时人们在出现近地极光的地方，还能闻到臭氧的味道。
因为许多极光现象与彗星明亮的尾巴有相似之处，使得有人把极光现象与彗星联系起来，这对认识极光是有一定好处的。尽管极光之谜还没有完全揭开，但人类对它已经有了较科学的认识，也许很快科学家们就能告诉我们“极光”真正的奥秘。
