在我们研究天体的起源和演化时，有必要着重研究作为天体之一的地球的起源和演化问题。因为只有在了解地球起源和演化的基础上，我们才有可能探索地球上的无机界和有机界，甚至人类的历史。地球科学的一系列问题，例如地球内部结构，地球磁场的形成，海洋和大陆的分布特征，火山、地震的发生等等，莫不与地球的起源和演化有关。此外，为了我们人类的生存和发展，我们必须保护好我们地球 的环境，有效地防止环境的恶化。

地球的形成

    根据太阳系形成的现代星云说，约在50亿年前，由于太阳原始星云不断收缩，中心部分的物质形成太阳，外围部分的物质由于惯性离心力的作用，并不断向中心集中而演化成星云盘。在太阳成为一颗发光发热的恒星之后，在光热辐射和太阳风的作用下，靠近太阳处星云盘中的以氢氦为主的气体物质和由氧、氮及其氢化物冻结而的冰物质逐渐跑掉，剩下由铁、硅、铝、镁、硫及其氧化物组成的土物质。它们只占太阳原始星云的百分之0.4。在演化的过程中，这些土物质组成的尘粒向星云盘的赤道平面集结，密度增大，彼此碰撞，大的合并小的，逐渐增大成为星子。当星子的半径大到一公里时，其质量产生足够的吸引力。在引力吸积作用下，半径越来越大，大约经过上亿年时间，在靠近太阳的区域，形成了由土物质组成的密度大、质量小的四颗行星，地球就是其中之一。

    科学家根据对岩石中放射性元素及其蜕变生成的同位素含量，可以测定岩石的年龄。地球上已知最老的岩石（石英岩，一种由石英颗粒组成的沉积岩，后来遭受过温度、压力条件变化）出露于澳大利亚西南部，根据其中所含矿物（锆石）的形成年龄测定，证明已有41～42亿年历史。地球开始形成的年代应早于岩石的年龄。现在一般估计地球的年龄为46亿年。

    从地球诞生到现在的46亿年间，经历了翻天覆地的演化过程，包括地球内部圈层的分化和外部圈层的形成，海陆的变迁，寒热干湿的交替，生物的出现和不断演化，直至我们人类的诞生。

地球内部的圈层分化

   地球从星云盘中的尘埃集聚在为一颗行星时，是一个接近均质的球体，各种物质混杂在一起，没有明显的分层现象。后来发生分层与地球内部的增温有关。由于地球收缩位能转化为热能，地球内部的放射性元素也不断释放热量，造成地内温度不断升高。岩石物质中铁的熔点低而密度高，硅酸盐则熔点高而密度低。当地内温度达到铁的熔点时，铁开始熔化，并在重力的作用下，渗过尚未熔化的硅酸盐，流向地心。随着不断增温，不仅进一步促进铁的熔化，并使硅酸盐接近熔点而具有可塑性。铁下沉，硅酸盐上浮，使地核与地幔分异。在地球形成初期，各部分的热量积累不均匀，火山活动和造山运动频繁，从地内涌出的岩桨，覆盖在地球表面，冷却后形成地壳。于是地球内部就形成地核、地幔和地壳三个不同的圈层。

地球外部圈层的形成

    一、大气圈的形成

    原始太阳星云的氢和氦，作为地球第一代大气，在地球形成时已散逸。由于地球内部增温，被禁锢在地球物质中的气体-----氨、甲烷、水汽、氢、氮、一氧化碳、二氧化碳和一些含硫的气体被释放。从当今的火山爆发可以证实这些气体是来自地球内部。由于地球的引力较强，除氢氦这两种轻元素外，其它元素很难向空中逃逸，所以从火山喷出的气体大多被地球吸引而留住。这时地球的大气是由氨、甲烷、水汽、氮、和二氧化碳组成的第二代地球大气。约在二十亿年前地球海洋中出现绿藻。四亿年前绿色植物在陆地上大量繁殖。绿色植物的叶绿素在太阳光照射下进行光合作用，吸收二氧化碳，制造有机物并放出氧气。经过长期的演变，现代大气的组成是氮占78%，氧占21%，其它气体总共占1%，成为地球上的第三代大气。地球大气层厚达2000公里，但主要质量集中在贴近地面十余公里的对流层中。

    二、水圈的形成

    地球上的水有二个来源。其一来自地球内部。由火山喷发出的水汽、氨和甲烷，经过氧化形成水汽，加入大气中形成云，再冷却凝结成雨，降落到地表。其二来自天外，由撞入地球的彗星所带来，因为彗星含有大量的冰雪和部分杂质而被称为脏雪球，当它闯入地球后其中的冰雪就溶化成水。于是，地壳低凹处的大量积水，经过漫长的岁月形成了海洋，集聚在大陆的水形成江、河、湖泊以及地下水和冰川。地表水和地下水与海洋息息相通，可以看作是连续的水层。这就形成了这个行星特有的水圈。液态水存在的温度条件是要在0至100℃之间。地球表面平均温度为15℃，所以能保存水圈。

    三、生物圈的形成

    地球上的生命是在一定的自然条件下，经过漫长的岁月从非生命物质发展成为具有新陈代谢机能的蛋白质-----原始生命开始的。地球上的生命存在了将近40亿年，不过，人们却发现，整个的进化史似乎被耽误了很多的时间，真正的大型生命的进化历程实际上只有5亿年左右，而大部分生命史都是在海洋中以微生物的形态消磨时光。这段时间居然有30多亿年。人们发现生命的大型化和多元化全部集中在5亿4干万年前的寒武纪的地层里，而且它们似乎是突然的出现，非常整齐地站在了同一条进化的起跑线上。这就是寒武纪生物大爆炸。从此，地球成为一个到处活跃着各类生物的世界。据统计，地球上的生物约有二百多万种，其中动物一百多万种，植物几十万种，还有十多万种微生物。它广泛分布在大气圈的下层，水圈、岩石圈以及土壤里，上限达大气对流层顶部，下限达地下数公里深处。一切栖息于地球上的生物共同联系形成了一个整体圈层，叫生物圈。

地球自然环境的演变与环境保护  

地球的岩石圈及其表层经风化而成的次生圈层土壤层，和大气圈、水圈、生物圈组成一个复杂的自然综合体，称为地理环境或自然环境。地球的自然环境并不是一成不变的，而是处于不断演变的过程中，既可能优化，也可能恶化。

影响地球自然环境发生变化的因素主要有三个：

其一是地球自身的原因，包括地壳的构造运动、地球自转变化、大气环流的变化和生物圈的变化等。例如，大批绿色植物的出现，通过光合作用吸收二氧化碳放出氧气，改变了原来地球大气的成分，使之更加适宜地球生物的生存和发展的需要。

其二是地球的外部原因，包括太阳辐射的变化、太阳大气活动的爆发和近地小天体对地球的撞击等。例如，距今6500万年前的白垩纪、第三纪之交，出现了地球内外圈层多种重大灾害群发事件，其起因是那时发生了一次小行星撞击地球，使地球上生物界面貌又一次经历巨大变化。一度称霸地球的恐龙从此灭绝。从新生代起，开始了以哺乳动物和被子植物为主宰的阶段。

其三是人类活动对地球自然环境的影响。随着人类从农业文明进入工业文明，人类改造其环境的能力大大增强。正如1982年联合国人类环境会议发表的《斯德哥尔摩人类环境宣言》所指出的那样：“人类改造其环境的能力，如果明智地加以利用，就可以给各国人民带来开发的利益和提高生活质量的机会。如果使用不当，或轻率地使用，也会给人类和人类环境造成无法估量的损害。”由于缺乏环保意识，只顾眼前的局部利益，人类在创造物质文明的同时也自觉或不自觉地破坏我们地球的自然界环境。在工业发达的今天，由于不少企业环保措施不力，导致工业废水、废气污染了大气、水圈和土壤。例如，工业废气二氧化碳不断增加，将导致全球平均气温的增高，气温过分增高还会导致释放溶解其中的二氧化碳；大气中的二氧化碳含量大幅度增加又会增强花房效应，使气候向不适合生物生存的方向发展。又如，汽车放出的一氧化碳，火箭和超音速飞机在高空放出的氟里昂都有会破坏臭氧层。臭氧层的破坏，紫外辐射将长驱直入，就会影响有机体的生存。过度地砍伐森林和开垦草原，不仅导致水土流失、沙进人退，导致地球生态环境的恶化，而且还遭致大自然的报复，包括洪涝、干旱、沙尘暴、泥石流等多种自然灾害的频发和加剧。

在以上三种影响地球自然环境的因素中，影响最大的当数人类活动。因为人类文明的级别越高，人类的力量就越强大，就越需要学会正确使用自己的力量；否则，文明的级别越高，就越容易破坏环境毁灭自己。在最近的一个世纪中，人类的文明进程空前被加速，由于不注意环保，造成对地球自然环境的破坏也空前加速，其危害之严重已远远超过有史以来以往所有岁月的人类活动对地球自然环境的影响。因此，如何保护地球自然环境已成为人类不可忽视的问题。

环顾太阳系，没有比地球更美好的地方。除地球之外，没有一个星球适合我们人类居住，其它的星球不是过热，就是过冷；而且没有为生存所需的液态水和适宜的大气。

放眼宇宙，最近的恒星距离我们有4光年，至于何处有适宜生命生存的星球，现在还不得而知。

对火星的探测表明，火星过去有过水，有过适宜生命生存的环境，甚至可能有过生命，但随着环境的恶化，现在已成为找不到生命的不毛之地。对金星的探测表明，二氧化碳的温室效应使它整个星球都处于400多度以上的高温之中，其环境之险恶使人触目惊心，不能不引以为戒。

对我们人类来说，地球不仅是我们的诞生之地，而且也是我们唯一可以赖以生存和发展的家园。我们必须清醒地认识到，发展生产，满足物质需要，不能以牺牲环境为代价。我们人类的各种活动必须顾及对环境的影响，不但不能再造成对环境的污染和恶化，而且要采取有力措施，积极行动起来，治理污染，优化环境。

我们必须保护蓝天，减少大气污染；必须治理污水，不让它污染江河湖海和山川大地；必须植树造林，防止水土流失和土地沙漠化，根治水患；必须保护生物的多样性，防止生物物种资源被破坏；必须治理各种废弃物的污染，不断优化我们的环境。而这一切必须依靠全社会的全体人员共同努力，人人从自己做起，人人从现在做起。

总之，因为我们只有一个地球，保护地球环境刻不容缓！