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本帖被 wowoni 执行加亮操作(2021-10-01)
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我们生活的地球从诞生至今分为四个宙：冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。在显生宙之前的三个宙，一般又被统称为隐生宙。 地球作为太阳系的八大行星之一，是目前唯一一个拥有生命的星球，也是人类文明的摇篮，地球已经有了四十六亿年的历史了，但是大家可能不知道的是，地球在形成的过程中并不是这样的形态的，地球是在经历了很长很长的一段时期才形成了现在这样的规模形式，比如说冥古宙时期，就是地球形成比较早的一个时期，也是地球生命第一现象的时期，根据科学家的研究表明，在这个时期，地球的自然条件非常的残酷，而能够存在的生命也都是能够适应高温的环境，随着地球时代的发展，地球也会出现其他的发展时代，本文就详细的为大家介绍地球经历的冥古宙时期环境，并且介绍其他的一些相关信息。 冥古宙开始于地球形成之初，按照科学家的推测，当时的地球就是一个巨大的岩浆球,表面的火山四处爆发，由于地表的灼热，从地底蒸腾起的水汽上升遇到高空冷气形成降雨。 据说这场雨足足下了几百万年，渐渐形成了原始的海洋雏形。而与雨水相伴的闪电，将氮氢等元素逐渐催化成了氨基这种低级生命所必须的有机分子。而从太古宙起，单细胞生物繁衍起来，经过了千百万年才逐渐进化成为我们现在看到那样让人流连忘返的地球。如果只是去对照着名字拗口的地质年代纪元和已经数不清有多少个0的年份不免让人眩晕。我很喜欢比尔·布莱森在《万物简史》中这样的一段比方： 请你想像一下，把地球的45亿年历史压缩成普通的一天。那么，生命的起始很早，出现第一批最简单的单细胞生物大约是在上午4点，但在此后的16 个小时里没有取得多大进展。 直到晚上差不多8点30分，这一天已经过去六分之五的时候，地球才向宇宙拿出点成绩，但也不过是一层静不下来的微生物。然后，终于出现了一批海生植物。 20分钟以后，又出现了第一批水母以及雷金纳德·斯普里格最先在澳大利亚看到的那个神秘的埃迪亚卡拉动物群。 晚上9点4分，三叶虫登场了，几乎紧接着出场的是布乐吉斯页岩那些形状美观的动物。 快到10点钟的时候，植物开始出现在大地上。过不多久，在这一天还剩下不足两个小时的时候，第一批陆生动物接着出现了。 由于10分钟左右的好天气，到了10点24分，地球上已经覆盖着石炭纪的大森林，它们的残留物变成了我们的煤。第一批有翼的昆虫亮了相。晚上11点刚过，恐龙迈着缓慢的脚步登上了舞台，支配世界达三刻钟左右。 午夜前20分钟，它们消失了，哺乳动物的时代开始了。人类在午夜前 1分17秒出现。按照这个比例，我们全部有记录的历史不过几秒钟长，一个人的一生仅仅是刹那工夫。”冥古宙时期地球的环境状态 地球刚形成时的第一个地质年代为冥古宙 (Hadean Eon )，它的地质年代开始于地球的地壳形成时期并持续到大约38-35 亿年前。在冥古宙早期，地球上大气冷却和水分凝聚而形成海洋，在冥古宙后期，地球上开始了生命的起源，此生命迹象可从沈积在最古老的沉积岩(大约37-39 亿年前) 中特殊的碳同位素研究所发现。 在Pilbara Supergroup (位于澳洲西北) 发现有蓝藻沉积的顶燧石 (Apex cherts)，据推测此化石应有34亿7000 万年的历史，属于地球上最早有生命记录的古老化石。在冥古宙期间大气层里只有含量少许的氧气( 因此只有非常少或者甚至没有臭氧层( ozone layer )的保护)，所以紫外线辐射密集的击中地球表面。 当时地表的温度、大气和水体的组分和性质可能还不具备生命产生的条件，因而也不会出现风化侵蚀等地质作用及其产物。那时地球岩浆活动剧烈，火山爆发频繁，表面覆盖着熔化的岩浆海洋。以后，随着地球温度的缓慢下降和冷却，同时由于上述的分异作用，一开始就可能使气体逸出，蒸发的气体不断上升，在空中又凝聚成雨落回地面，随着不间断的雨水的侵入，原始大气圈和海洋诞生了。 这时大气圈中含有大量的二氧化碳，地球也被厚厚的云层封锁着，太阳光几乎穿不透地球橘红色的天空，海洋的温度高于150 摄氏度。在这沸腾的海洋里，孕育生命的各种元素在不断积累。冥古宙时陨石撞击地球产生生命 科学家发现大约在冥古宙时期，地球被大量的陨石撞击，陨石中的磷元素在水中被释放出来，逐渐与地球上早期分子发生反应，这一发现得到地质考古的证实，科学家在一些距今35亿年的太古时期石灰石中发现了磷。调查结论认为地球形成之后的数亿年，陨石为地球带去了大量的磷元素，这些矿物与水发生了反应，逐渐形成现在细胞所使用的磷形态。 科学家认为陨石不仅为地球生命到来了磷，也带了能量，磷形态的不同说明了早期地球上的磷细胞使用的磷有所不同，撞击地球的陨石可提供铁-镍磷化的矿物，长期与水环境的作用可形成可溶性的磷形态，比如亚磷酸盐，其天然形成源包括雷击、地热流体等，不过没有发现陆地源可以形成此类物质。看过《流浪地球》的小伙伴都知道有个叫洛希极限洛希极限是什么? 看过《流浪地球》的小伙伴都知道有个叫洛希极限的科学知识，下面给大家简单的来说一下关于洛希极限和洛希极限公式。 洛希极限是指当一个小天体与另一个大天体的距离近到一定程度时，潮汐力作用就会使天体本身解体分散。 所谓洛希极限是指一个天体对另一个天体的潮汐力作用(一般是对小的)，小天体不被大天体撕碎的一种极限值(往往是它们之间的距离极限)。换言之，洛希极限是一个天体自身的重力与第二个天体造成的潮汐力相等时两者之间的距离。如果两者之间的距离小于这个洛希极限值，那么较小的这个天体就会被倾向于碎散或被“撕裂”，继而成为母天体的环。 洛希极限。洛希极限(Roche limit)是指当一个天体与另一个天体距离近到一定程度时，潮汐作用就会使天体本身解体分散。这个使天体解体的距离的极限值是由法国天文学家爱德华·洛希首先求得的，因此称为洛希极限。 洛希极限发现者：爱德华·洛希 洛希极限(Roche limit)是天文学中的一个特殊的距离。当两个天体的距离少于洛希极限时，它们就倾向于被“潮汐力”撕碎。 计算表明，地球和木星的距离如果低于103万公里，那么大气就会在潮汐力的作用下脱离地球;如果距离低于7.44万公里，那整个地球都会被撕碎。 潮汐力有多可怕，我们拿一个茶壶和茶杯举例子： 图 c 用来演示潮汐力的茶杯 我们在杯壁顶部倒一些水，让它在重力作用下向着杯底滑落。越靠近杯底，水滴会越拉越长，最后被拉扯到了撕裂的极限。这个极限就可以被认为是这个茶杯对水滴的“洛希极限”。 木星的引力场，实际上就是这样一个“茶杯”。地球尺寸很大，当它靠近木星时，离木星较近一侧受到的引力，将比较远一侧大得多，因此会像水滴一样被逐渐撕裂。“洛希极限”究竟是什么? 卫星绕着中心天体旋转需要“向心力”，通常由两者之间的万有引力提供。当卫星旋转角速度固定时，“向心力”和旋转半径成正比，但是万有引力和旋转半径的平方成反比。两者变化正好相反，导致卫星内部受力不均匀。在卫星靠近中心天体的一侧，向心力小于万有引力;在背离中心天体的一侧，向心力大于万有引力。 现在，我们借助“两个铁球同时落地”的思想，把卫星看成铁链拴住的两个铁球。对于靠近中心天体的铁球，万有引力提供向心力还有多余;另一个铁球，万有引力无法提供足够的向心力。这事，中间的铁链正好“损有余而补不足”，通过传递作用力，使“卫星”在整体上处于受力平衡的状态。 铁链是有一定强度的，传递的力量过大就会断裂。而且，这是没有考虑卫星自转的情况，如果卫星自转，铁链还要加上自转产生的离心力。这个刚好使“铁链”断裂的距离，就是卫星对中心天体的“洛希极限”。洛希极限公式 木星密度：1.326g/cm3 地球密度：5.516g/cm3 对于一个完全刚体、圆球形的卫星，假设其物质都是因为重力才合在一起的，且所环绕的行星亦是圆球形，并忽略其他因素如潮汐变形及自转。 其中R是卫星所环绕的星体的半径，ρM是该星体的密度，ρm是卫星的密度。 对于是流体的卫星，潮汐力会拉长它，令它变得更易碎裂。 由于有黏度、摩擦力、化学链等影响，大部分卫星都不是完全流体或刚体，其洛希极限都在这两个界限之间。 如果一个刚体卫星的密度是所环绕的星体的密度两倍以上(例如一个巨大的气体行星跟刚体卫星;对于流体卫星来说，则要约14.2倍以上)，d < R，洛希极限会在所环绕的星体之内，即是说这个卫星永远都不会因为所环绕的星体的引力而碎裂。 这是一个理想状况下的静态洛希极限式，只有在实验室里摆置两个星球才会出现这种情况。 19世纪，法国天文学家爱德华·洛希经过研究计算后，他发现当两个天体的距离不断接近，并且接近到一个极限值的时候，其中一个天体可能就会被另一个天体施加的潮汐力撕碎。后来，人们把这个极限被称为“洛希极限”。 “洛希极限”提到。假定，两个天体之间的质量差距非常大，那么洛希极限的值只与两个天体的密度与被撕碎物体的物理状态有关，将大天体密度与小天体的密度的比值开3次方后，再乘以大天体的半径以及一个倍数，就是洛希极限的值。 洛希极限又分为流体洛希极限和刚体洛希极限，如果被撕碎物体为气体、液体或者非常松散的固体，这个倍数就是2.455;如果被撕碎物体是很坚硬的固体，这个倍数就是1.26。后者即为电影中提到的刚体洛希极限。从电影流浪地球了解洛希极限 那么我们地球的忠实卫星-月球，是否也会有一天变成我们的光环或者撕碎后坠入地球呢? 我们可以根据洛希极限公式进行计算：已知地球平均密度5515kg/m3，半径6376.5km，月球密度3340kg/m3，半径1737.4km。可算出两者的洛希极限为9495.6km，如果再减去地球和月球的半径，那么地球和月球之间的距离小于1381.7km的时候，月球才会解体。 好在月球现在离我们的距离是380000km，而且还在越离越远，所以我们完全不需要担心月亮会被地球撕碎(可惜这样的话，地球也就没可能拥有土星那样的光环了)。 流浪地球中洛希极限距离计算错误! 地球不会被木星撕碎，只可能直接撞上去! 地球大气甚至是海水将会被木星吸干，形成木星环!1. 什么是洛希极限? 洛希极限是指当行星与卫星距离近到一定程度时，潮汐作用就会使天体本身解体分散。 此时天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等。 洛希极限又分为流体洛希极限和刚体洛希极限。 以地球为例：流体可以简单理解为空气和水;刚体就是大地岩石以及人造建筑等。 电影《流浪地球》中洛希极限也是同样的算法 如上图所示，当地球进入木星引力范围后，与木星距离逐渐缩小后，将进入洛希极限范围。2. 洛希极限如何计算的? 设洛希极限为d 经典假设：对于一个完全刚体、圆球形的卫星，假设其物质都是因为重力才合在一起的，且所环绕的行星亦是圆球形，并忽略其他因素如潮汐变形及自转。 流体洛希极限公式：刚体洛溪极限公式： 至于这公式如何来的，有兴趣的可自行深入了解。 其中R是卫星所环绕的星体的半径，ρM是该星体的密度，ρm是卫星的密度。 由于有黏度、摩擦力、化学链等影响，大部分卫星都不是完全流体或刚体，其洛希极限都在这两个界限之间。 此外高速运动产生的惯性离心作用在卫星的向星面与背星面的差异已经不可忽视! 在计算令天体解体的洛希极限时必须考虑离心力产生的发散作用。3. 地球与木星的洛希极限是多少? 木星是一颗气态行星，密度较小，仅为1.326g/cm ，平均半径(R)约7万公里， 地球密度为5.508g/cm ，平均半径(r)6371公里 带入上面的公式计算后地球被木星撕碎的洛希极限d约为：刚体5.6万公里，流体10.9万公里。 电影《流浪地球》中使用的洛希极限数值是89万公里和171万公里之间是错误的，这是木星被太阳撕碎的"洛希极限"值。 R木星在6.68~7.15万公里之间，大于刚体洛溪极限，小于流体洛希极限; 所以理论上地球表面的水和空气会被撕碎脱离，但岩体部分是不会解体的。 4. 营救失败的地球将会什么命运? 流浪地球计划毕竟只是科幻电影，地球被木星捕获时的角度、加速度、线速度均无法量化计算;在此分析几种可能; 当地球进入木星的流体洛希极限时： 地球大气层将率先脱离地球，被抛向太空，部分将进入木星大气层，像电影中的场景;部分会在洛希极限附近形成木星环;接着是地球表面的水分也将重复地球大气的命运;就像木星环一样。 而地球的刚体部分，大地受巨大引力作用，会发生剧烈地震，板块也会剧烈位移，但依然不会解体;最终地球将直接撞向木星!
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