第一章 宇宙中的行星地球1 地球——人类在宇宙中的唯一家园
人类赖以生存、发展的家园以及谋求进一步向宇宙进军的大本营就是地球。从天文学角度来看，地球是太阳系的一颗普通行星（图1-1）。在银河系内存在1500～2000亿个恒星，而在可见宇宙150亿光年左右半径范围内，已证实存在约500亿个类似银河系的星系。地球在已知宇宙中不过是渺小的“沧海一粟”！
然而地球又有其不平凡之处，它不但是太阳系九大行星中唯一存在生命演化和有高级思维能力人类的星球，也是唯一发生板块构造运动的星体。人们普遍关注的探测地外文明信息的努力始于20世纪60年代初期，但迄今尚无可靠的科学依据能予以证实。因此，地球是宇宙中目前已知适合人类居住的唯一家园，是一颗与人类生存命运相关的最不平凡的星球。
1．1 太阳系的结构
为了对地球和地球科学整体概貌有一个清晰的认识，我们需要学习与地球起源、运动、演化有关的天文背景知识。本章并不遵循天文学自身的学科体系，侧重围绕与地球科学重大问题密切相关的若干内容，将天文学知识作为研究地球科学的一个不可缺少的方面和必要手段。按照不同天体与地球关系的密切程度，我们先从太阳系介绍开始。
太阳系 是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统（图1-2）。
太阳 是太阳系的中心天体。太阳的质量占太阳系总质量的99.865％，太阳的引力控制了整个太阳系，使其他天体绕太阳公转。整个太阳系中，只有太阳是一颗有热核能源辐射的发光恒星，其他天体主要被太阳光照射后反射光线才能发亮。
行星 是太阳系的主要成员，太阳系是一个由九大行星组成的“行星系”。根据行星离太阳的距离和行星的质量、体积、化学组成等不同参数，可将行星分为三种类型：
类地行星 包括离太阳较近的水星、金星、地球和火星，具有体积小、质量小、密度大等共同特征，含重元素高，内部存在金属核。
巨行星 指木星和土星，它们体积巨大，质量也大，但密度小，主要由氢、氦、氖等轻元素组成。
远日行星 离太阳较远，有天王星、海王星和冥王星。前两者体积、质量介于上述两类行星之间，主要由氮、碳、氧及其氢化物组成。冥王星体积、质量最小，密度介于上述两类行星之间。有的天文学家曾怀疑它只是一颗彗星或小行星，但未获公认。
另一种常见的方案突出二分性，强调类地行星（terrestrial planets）和类木行星（Jovian planets）（木星、土星、天王星、海王星）的差异，但承认远日冥王星的特殊性而作单独处理。
小行星 除九大行星外，还有大量小行星分布在火星与木星之间绕太阳公转。小行星的直径大多小于60～70km，最大的一颗称为谷神星，直径约760km。估计小行星总数多达几十万颗，已正式编号的有7625颗（截止1997年4月22日）。有的轨道离地球很近，但总质量只有地球的万分之四。小行星除质量、体积微小外，相互之间物质成分的差异也很明显。
卫星 卫星是围绕行星运行的天体。现知九大行星共有卫星60个。除水星和金星外，其他行星都有卫星环绕。按卫星多少的排名顺序是土星18个，天王星17个，木星16个，海王星8个，火星2个，冥王星和地球各1个。不同卫星的体积和质量相差悬殊，半径大于1000km的卫星有7个，月球即为一例。
彗星 彗星以其特殊的明亮长尾和周期性地出现在夜空而引人注意。迄今已知的彗星约有1600多颗，每年能观测到的彗星约10个，其中新发现的约占50％。彗星的轨道有抛物线、双曲线和椭圆三种类型，只有后一种椭圆轨道的彗星才能绕太阳公转，前二种一旦出现后不再回到太阳系。彗星的质量、密度很小，当远离太阳时只是一个由水、氨、甲烷等冻结的冰块和夹杂许多固体尘埃粒子的“脏雪球”。当接近太阳时，彗星在太阳辐射作用下分解成彗头和彗尾，状如扫帚。彗尾部分物质极稀薄，密度只有地球大气的10-13倍。1910年哈雷彗星的彗尾曾“扫”到地球，地球上毫无异常现象。
流星和陨石 行星际空间中的尘粒和固体块，以很高速度（72～11km/s）闯入地球大气圈同大气摩擦燃烧而产生的光迹，称为流星。未燃烧尽的流星体坠落到地面，就是陨石。陨石的物质组成可区分为石陨石和铁陨石两大类，是人类直接获取并详细研究太阳系早期状态物质组分的宝贵材料。1976年3月8日降落在吉林市郊的陨石群，最大一块重1770kg，是世界上已知最重的石陨石。
行星际物质 太阳系内密度分布不匀，在地球轨道附近的平均密度为5个正离子加5个电子每立方厘米。