地球是人类的家园，是太阳系中距离太阳第三近的行星，有一颗天然卫星。地球是目前发现第一个具有生命个体的行星。地球是日食和月食这两部宇宙电影中重要的配角。也许你会说，如果没有地球，也就没有我们人类，没有人类，自然也就没有办法观察到日食和月食的现象了。答案可不是这么简单，这是因为日食和月食都离不开地球的配合，并不是说人类生活在地球上。在本章的内容中，我们先来了解一下日食和月食中的最佳配角——地球。
地球的起源
地球1654年，爱尔兰大主教厄谢尔考证希伯来的经典，居然得出地球是在公元前4004年10月26日上午9时由上帝创造的。这个时间被预计得如此精确，以致不少人相信这种毫无根据的无稽之谈，当时欧洲人竟信奉无疑。这一“神话”自然已经被后来的科学研究无情地粉碎了。
因为根据科学研究，地球至少有46亿年了。那么，46亿年前又是谁创造了地球呢？这还得从太阳系说起，因为地球是太阳系的八大行星之一，它也经历了吸附、积聚、碰撞这样一个共同的物理演化过程。它们具有共同的起源。
我们在本书的前面已经介绍过宇宙大爆炸的理论。科学家们研究认为，宇宙是在一次大爆炸中诞生的，他们推测，“大爆炸”把基本粒子抛向四面八方以后，宇宙中出现了一团一团的气体。
有某些部分冷却下来，变成了尘埃。在引力的作用下，尘埃或云团发生了积聚，产生了许许多多的星云和星体。银河系就是其中的一个星云。银河系里弥漫着大量的星云物质，它们因自身的引力作用而收缩，在收缩过程中产生的漩涡，使星云破裂成许多“碎片”。其中，形成太阳系的那些碎片，就称为太阳星云。
由气体尘埃云组成的原始太阳星云在恒星际空间凝聚时，因质量收缩而越转越快，逐渐形成一个圆盘。到了某个阶段，在圆盘中心形成一颗恒星，这就是太阳。
太阳周围的许多尘埃，受它引力的影响，开始围绕太阳运转。起初，它们运转的速度和运转的轨道十分凌乱，在运转过程中，它们相互交叉和碰撞，又相互结合，形成越来越大的颗粒物，并开始吸附周围一些较小的尘粒，使体积日益增大，先是形成小行星大小的陨石物体，以后又由这样的物体聚成原始地球。
原始地球同我们现在的地球还不完全一样，在原始地球上，温度较低，各种物质混杂在一起，没有明显的分层现象。
后来，由于地球内部放射性元素产生了大量的蜕变热，地球温度逐渐升高，内部物质产生了越来越大的可塑性，原始地球局部开始熔化，表面成为一层达400千米的岩浆。与此同时，岩浆中较重的铁在重力作用下，渗向地球中心而构成地核。
地球外表面较轻的部分则冷却而形成一层薄薄的固体状地壳，这层地壳就漂浮在沸腾的岩浆上面。随着沸腾岩浆在不断地翻滚，那薄薄的地壳也在不断地移动和变化。后来，岩浆温度逐渐降低，地壳下面有一部分岩浆开始慢慢地凝结而成为固体，我们把它称为地幔。
岩浆在形成地幔的2亿年中，沸腾的岩浆竭力要冲到外面来，于是地幔中出现了许多状如蜂窝的对流区。在每个对流区的中心，都有岩浆从地壳的裂口中喷射出来，把周围的地壳挤到边上去。挤到边上的地壳又被下面的岩浆融化和吞没。在这种周而复始的岩浆对流过程中，地球上出现了许许多多非常剧烈和频繁的火山爆发。
火山喷出的熔岩凝固以后，就构成了最初出现的陆地。这是38亿年前地球的雏形，如今地球仍在继续演化。不过宇宙大爆炸理论只是一种假说，所以地球的身世和太阳、月球的身世一样，还需要更多的科学研究来证实。
知识点星云
星云包含了除行星和彗星外的几乎所有延展型天体。它们的主要成分是氢，其次是氮，还含有一定比例的金属元素和非金属元素。近年来的研究还发现含有有机分子等物质。星云是由星际空间的气体和尘埃结合成的云雾状天体。星云里的物质密度是很低的，若拿地球上的标准来衡量的话，有些地方是真空的。可是星云的体积十分庞大，常常方圆达几十光年。所以，一般星云较太阳要重得多。星云的形状是多姿多态的。星云和恒星有着“血缘”关系。恒星抛出的气体将成为星云的部分，星云物质在引力作用下压缩成为恒星。在一定条件下，星云和恒星是能够互相转化的。
地球的年龄之谜
我们常说地球有47亿岁了。但是谁也没有活过这么长的时间，人们是怎么知道地球到底有多少岁了呢？科学家自有办法解决这个问题。
在科学并不发达的过去，犹太学者根据《圣经》的上帝创世说，推算出地球的历史不过6000年左右。而我国古人则推测：“自开辟至于获麟（指公元前481年），凡二百一十六万七千年。”
以上的推测虽然都认为天地自形成以来经历了一段漫长的年月，但是，对地球的起源及地球的年龄的推测不超过2500万年。
1862年，英国著名物理学家汤姆森，根据地球形成时是一个炽热火球的设想，并考虑了热带岩石中的传导和地面散热的快慢，认为如果地球上没有其他热的来源，那么，地球从早期炽热状态冷却到现在这样，至少不会少于2000万年，最多不会多于4亿年。
20世纪以来，人们可以用同位素的方法来测定地球的年龄。地质学家用岩石中发现的生物化石以及岩石本身的放射性资料来估计地球的年龄。利用生存的物种演化为根据的方法，研究人员研究了在地壳岩石形成时被记录下来的地质上的代和纪。
随着时间的消逝，地质过程形成了新的岩层（地层）。每个地层含有当时生存的物种的化石。以不同地点的化石相互比较，地质学家可鉴定出哪些地层属于相同时期。地质学家已给这些纪或代命了名。例如古生代的泥盆纪（当时陆地动物首次出现）。因为较迟形成的地层置于较早形成的地层的上方，地质上的纪可以按顺序放置成为系列。无论在什么地理位置上，这个系列都是相同的，这个方法是大致再现地球的历史的一个证明吧。
为了估计每个地质的代发生在多久以前，地质学家使用了放射性定年技术。他们发现最早的是前寒武纪的太古代，它发生在超过25亿年以前。跨得这样远的时间是难以想象的事情，可是定年方法所得的结果与其他资料一致。
到目前为止所发现的地球上最古老岩石的年龄有37亿年。这就产生了地球本身的年龄问题。很明显地球的年龄至少也应当是37亿年左右了。
地球上已知最古老的岩石放射性定年技术也应用于陨石，它是从空间落到地球上的岩石和铁的碎片。它们都已有大约46亿年的年龄。因为陨石的轨道是在太阳系内，至少太阳系的某些部分在那个时候可能就已经形成了。美国国家航空和宇航局的“阿波罗计划”是通过开展对地球以外的另一颗天体（月球）作地质考察，对若干问题予以更多的启发。
采回来检验的最老月球岩石的年龄是46亿年。天然产生的元素，铅同位素的某些资料也指出地球年龄是46亿年。
这个证据表明：一个影响到地球、月球和陨石母体的重大事件发生在46亿年以前。最简单的解释是这个事件与从星际物质云产生太阳系（行星和太阳）有关。
然而，对于地球46亿岁的结论还有许多争论。有人提出疑问，认为这个数据是基于地球、月球和陨石是由同一星云、同一时间演变而来的前提下，而这一前提还是一个有争议的假设。另外，认为放射性元素的蜕变率是不随时间、环境等条件的变化而变化的假设也未必正确。
也有人主张地球可能有更大的年龄值。如我国地质学家李四光，认为地球大概在60亿年前开始形成，至45亿年前才成为一个地质实体。
前苏联学者施密特根据他的“俘获说”，从尘埃、陨石积成为地球的角度进行计算，结果获得76亿年的年龄值。
然而，众多的结论都是依靠间接证据推测出的。人们至今也未在地球上找到它本身的超过40亿年以上的岩石，因此，地球高寿几何，还有待于作更深入的研究。46亿年这个数字，只是进一步研究的起点。
地球的形状和大小
地球表面崎岖不平，它的真实形状是非常不规则的，但比起地球的大小来，地面起伏的差异又是微不足道的。因此，在讨论地球形状这一课题时，为了使它的总体形状特征不被地面起伏的微小差异所掩盖，人们不去考虑地球表面的形状，而是研究它某种理论上的表面形状，这就是全球静止海面的形状。
所谓全球静止海面的形状，指的是海面的形状。它忽视地表的海陆差异，海面显然要简单和平整得多。所谓静止海面，指的是平均海面，它设想海面没有波浪起伏和潮汐涨落，也没有洋流的影响，完全平静。
所谓全球静止海面，它不仅包括实际存在的太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋，而且以某种假想的方式，把静止海面延伸到陆地底下，形成一个全球性的封闭曲面，称为大地水准面。这是一个重力作用下的等位面，是地面上海拔高度起算面，地球的形状就是指大地水准面的形状。
古希腊学者埃拉托色尼（约公元前276~前194年）在历史上第一次粗略地测定了地球的大小。当夏至日正午，太阳位于埃及南部阿斯旺（旧时称悉尼）的天顶，阳光直射深井的井底，埃拉托色尼据此认为，阿斯旺地处北回归线。他还估计，亚历山大与阿斯旺位于同一经线上，两地相距约为5000斯台地亚（古希腊长度单位）。这样，他只要测得亚历山大夏至日正午大阳高度，就可以得出地球的大小。
埃拉托色尼并不直接测定正午太阳高度，而是用圭表测定正午影长，这种圭表是半个空心圆球，圆球中央有一根竖直的轴，这根轴就是圆球的半径。当圭表放置在地面上的时候，这根轴便垂直于地面，指向天顶。
埃拉托色尼测得亚历山大夏至日正午，圭表轴投射在圆球上的影长，约为整个圆周的1／50，即约7.2°，古希腊人已有相当完备的几何学知识。埃拉托色尼推得，圭表轴投射在圆球内表面的影长与圆周长度之比，等于阿斯旺与亚历山大两地间的经线弧长与地球周长之比。换句话说，地球子午线周长等于阿斯旺至亚历山大之间距离的50倍，即250000斯台地亚。1斯台地亚合158米，那么，地球周长为39500千米。这与近代的测定值40025千米相当接近，换算成地球半径约为6370千米。
严格说来，埃拉托色尼测定地球大小的工作，实际上只做了一半，即测定两地的纬度差，而两地间的距离是估算的，并非实测。最早实测子午线长度的，则是我国唐代天文学家僧一行（本名张遂，公元683~727年）。
公元724年，在僧一行的主持下，太史监南宫说率领一支测量队，在今河南省黄河南北的平原地带，分别测定了大体上位于同一经线上的滑县、开封、扶沟和上蔡四地的分至日（春分、秋分、冬至、夏至）正午影长和极高（即纬度），同时丈量了上述各地间的水平距离，从而得出“三百五十一里八十步而极差一度”。
僧一行僧一行没有球形大地的概念，他只是以实测数据否定当时“日影千里而差一寸”的说法，而没有把“极差一度”看做地面上的纬度。因此，一行并不理解自己所做的就是地球子午线长度的测定，就像后来的哥伦布并不知道他所发现的陆地是美洲一样。
人们对地球的形状有一个漫长的认识过程。古代东西方人由于受到生产力水平的限制，视野比较狭窄，所以认为天是圆的地是方的，即所谓的“天圆地方”。公元前古希腊，人们已经开始注意很多现象，如：站得越高，看得越远，由远驶近的船只，总是先看见船的桅杆，再看到船身，等等，对地球的形状产生直觉的推测。
毕达哥拉斯公元前5~前6世纪，古希腊哲学家毕达哥拉斯（约公元前580~前500年）就提出地球是球形的观念；另一位古希腊哲学家亚里士多德（公元前384~前322年）根据月食时月球上的地影是一个圆，第一次科学论证了地球是个球体。公元1522年，麦哲伦及其伙伴完成绕地球一周以后，才确立了地球为球体的认识。
最早算出地球大小的，应该说是公元前3世纪希腊地理学家埃拉托色尼。他成功地用三角测量出地球周长约为25万斯台地亚（39600千米），与实际长度只差340千米，这在2000年前是非常了不起的。
17世纪末，牛顿研究了地球自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的椭球体。
1672年法国人里舍把一个在法国巴黎运转准确的单摆钟，放在赤道附近南美洲的圭亚那的卡宴，却每天慢2分28秒，这是一个不小的误差。他不得不根据恒星的运动来校正他的摆钟，把摆长缩短4毫米，使摆钟恢复正常定时。
两年后，里舍回到巴黎，却发现钟又走快了，加快的数值恰好就是当初在南美减慢的数值。他把钟摆恢复到原来的长度，于是，钟又走准了。研究了这一现象后他认为，地球在赤道附近是凸起的，于是得出结论：地球不是正球体，而是扁的扁球体。
