走近地球
地球的形壮
人们普遍接受地球是圆形的事实已经有几百年之久。多数人心目中的地球是一个球体，像是一个固体球。事实上地球只是一个椭圆形球体，并不是一个正圆形。在赤道附近它稍微有些膨胀。从海平面测量，地球在赤道的直径是127563千米。
以海平面为准，测得北极到南极的距离是127136千米。与赤道直径相比，二者只差427千米。但是如果与地球表面地貌的高度相比较，差距就大了。例如最高的山峰珠穆朗玛峰海拔差不多接近9千米。地球还有另外一个轻微的变形。南半球比北半球稍微隆起一些二者最多相差约30米。
最初人们测量地球的形状用的是在陆地上一里路一里路测量的方法。今天人造卫星提供了更精确更完善的测量工具。数学家仔细地测算人造卫星的轨道，并计算出地球对卫星的引力。通过这样的方式可以推算出地球的形状。南半球比北半球隆起些许的现象就是用这样的方法在计算中发现的。
地球结构
地球表面和地心之间的差异不仅表现于密度的不同。这两个部位的物质的性质也很不相同。实际上地球的构造是分成许多层的。
地球的结构可以分为三大层。最外边的那一层像是覆盖地球的薄薄的皮肤，称为地壳。地壳下面是一层厚厚的地幔。中心部分是地核。这三大层又各自分成一些更加复杂的构造。
地壳各部分的厚度并不相同。海洋底部地壳平均厚度是5千米，而大陆地壳平均厚度是31千米。大陆与海洋底部地壳厚度的差异是地壳的一个重要的特征。
上述两部分地壳还有另外的一些差异。它们各有不同种类的岩石。大陆岩石例如花岗岩，比海洋底部的岩石例如玄武岩密度小。这两部分的构造也不同。构成海洋底部的玄武岩类型的岩石也出现在大陆的底部。这就好像是比较轻的大陆底部的岩石漂浮在更重的岩石的上方。
现代有关地球构造的理论认为情况本来就是这样的。但是为了理解岩石的漂浮学说即地壳均衡说，必须先对地球较深层的地幔有所了解。
从来没有人看到过地幔是什么样子的。人们在大陆和海洋底部往地壳里挖掘了很深的洞，例如石油井，但是还没有一个洞打穿地壳进入地幔的。有关地幔的知识全都来自测量由地震引起的振动（即地震波）。通过这些测量，科学家可以推断出地幔的许多特征。
地幔的厚度大约有2900千米，可以分为三个部分。比起日常见到的物质来，地幔物质是十分坚硬的。但是如果长时间对它施加压力，比如说持续加压几百万年，它也会稍稍作出一些退让。由此可见，如果地壳里的岩石分布逐渐发生变化，例如山上的物质受到侵蚀脱离并沉积到海洋底部，地幔会慢慢地改变，弥补地幔上方岩石重量的改变。这就是地壳均衡说。
地核从地球的中心部位向外伸展，半径约为3480千米。要想了解地球内部的情况是十分困难的，所以有关它的结构的许多说法都不是定论。有些证据表明地核是分层的。内核的半径约为1255千米，质地十分坚硬，但是它周围的外核却几乎是液态的。
有些科学家不同意这种有关地核的描述，因为这种说法是以不完善的地震波数据为依据的。这个理论认为内核物质的密度约为每立方厘米16—20克。外核物质的密度为每立方厘米11—12克。
地球的食物和水
人类的食物多数来自土地，来自海洋的食物是少量的。但是大陆上只有很小比例的土地是可以耕作的。地球上土地大约7％是可耕作的或适于农业的。其余的是赤道附近的沼泽和密林，几百万平方千米的荒漠，崎岖不平的山脉以及主要在遥远的北方的冻土地带。
人们曾经找寻生产更多食物的途径，供应地球上不断增长的人口的需要。许多人认为海洋应该可以提供更多的食物；他们指出海洋占地球表面70%以上，吸收大约70％的阳光。既然阳光是农业的一项基本需要，海洋似乎理所当然地可以提供大量的食物。但是看起来理所当然的事情实际上往往并非如此。
生活在海洋里的吸收阳光的植物几乎都是藻类。藻类不是人们的美味佳肴，但是它是海洋食物链金字塔的一个重要部分。在这座金字塔里，藻类是微小的海洋生物的食物。这些微小的生物反过来又是比它们大的生物的食物。
人们在捕鱼的时候就进入了这座金字塔，但是人捕捉的鱼已经靠近金字塔的顶端。这座金字塔的每一个台阶都是效率非常之低的。500千克藻类才能生产05千克鳕鱼，这还不够一个人一天的食物的量。要让世界上日益增加的人口吃饱，人类必须设法使海洋的经营效率更高，不能仅仅依靠捕鱼。
陆地上许多土地因为缺少足够的水不能发展农业。上千万公亩土地通过兴修堤坝获得灌溉以后变成农田。有些科学家估计，如果世界上全部河流的水都能有效地利用，适用于耕作的土地的数量可以提高10％左右。
增加水供应的另一个途径是将海水变成淡水。人类早在2000年以前就知道用什么方法可以使海水淡化。但是这个转化过程很费时间，采用现代化的设备又十分昂贵。设在古巴的关塔那摩美国海军基地蒸馏厂每天生产淡水超过7570立方米。每立方米谈水的价格是33美分。在纽约市同样数量淡水的价格则是528美分。
科学家曾经对利用以原子能为动力的蒸馏厂进行过调查。一个厂每天可以生产3963万立方米淡水，每立方米淡水的价格为92—106美分。这个厂同时可以提供200万千瓦电力。
大气圈
大气圈包括地面以上直到星际空间之间的一切气体。大气圈从地表算起足有上千千米厚，而且没有明显的上界。在高空，大气只是越来越加稀薄，直到最后终于无法说明在什么高度不再有地球的大气，什么高度开始有星际空间的气体。
大气圈里包含水汽和许多其他气体。在接近地面的地方，大气的78％是氮。对包括人类在内的一切动物必不可少的氧占21%。剩下来还有1％是其他各种气体，如氩、二氧化碳、氦、氖。其中的二氧化碳对于植物，正如氧对动物那样，是维持生命所必需的。但是二氧化碳只占大气的003%。
大气圈的重量压在地球表面，产生了相当于在每平方厘米海面上103千克的压力。各个地方压力的大小有少许变化，发展成为与天气型式有关的高压区和低压区。在海拔高的地方气压减小，因为当地从上方压下来的大气较少。海拔11000米是民航喷气客机典型的航行高度，这个高度的大气压力只有海平面大气压力的1/5。
大气的温度在高空也降低了。11000米高空的平均温度是-56℃。再往上升直到25000米高空，大气的温度仍旧维持-56℃不变。但是高度再往上增加，温度就升高了。
大气圈分为几个层。最靠近地面，高度10千米以下的一层称为对流层。对流层以上的、温度保持不变的一层称为平流层。平流层以上是中间层，再往上是离地面80千米以上的电离层。
在最上面这一层，地球大气圈里的许多分子和原子都电离了。这就是说它们成为带着一个阳电荷或者阴电荷的离子。
大气上层的组成与靠近地面的有所不同。在平流层的上部和中层里，各种分子之间发生化学反应，形成了臭氧。臭氧是含有3个氧原子的氧分子。还有其它种种氮氧结合而成的分子。大气圈较高的地方几乎全是氮气，再往上又几乎全是氧气。在大气圈的最顶层占统治地位的是轻的气体。
地球磁场
地球有一个强的磁场。用来指示地面方向的磁罗盘之所以起作用就是因为有这个磁场。这个磁场伸向空间远处。
一切带电粒子在通过地球磁场的时候都受到后者的作用力。那里有来自太阳的带电粒子形成的持续不断的“风”。
这种太阳风受地球磁场的作用在接近地球的时候发生偏转。由于二者的相互作用，地球磁场朝向太阳的那一面略微受到压缩，背向太阳那一面被拉伸出来一条长长的尾巴。
在磁层里，无数带电粒子，以巨大的、宽阔的带状形式环绕地球轨道运动。它们的运动是有规律的，因为它受相对稳定的地球磁场的控制。这条辐射带是美国发射的人造卫星探险者一号发现的，这是太空时代最早的成就之一。
辐射带里的带电粒子实际上是以复杂的螺旋状形式运动的。它们从北往南来回运动，同时它们整体缓慢地沿地球漂移。
当太阳磁场特别强的时候，地球磁层受到压缩。受束缚的粒子带被推挤而移近地球。科学家还不能肯定著名的北极光和南极光形成的原因。有一种解释是，在受束缚的粒子被迫进入地球大气层的时候，它们与那里的粒子相碰撞而产生大量的能量交换。这些能转变为光，从而出现奇异的极光。
岩石与矿物
地球常常被称为岩石球。位于地面上的岩石和地面下的岩石是在各种各样的物理和化学条件下形成的。
所有的岩石都是由矿物构成的。有些岩石里的矿物是单一的化学元素，例如金和铜。但是多数岩石里的矿物是化合物，是若干元素组成的、具有一定的化学组成和精确结构的化合物。多数矿物形成晶体。每一种晶体都有独特的形状和结构。这种形状和结构是晶体的原子的种类和排列确定的。
火成岩
火成岩是构成地壳的主要岩石。地球上其他许多种岩石是火成岩形成的。火成岩是由熔融状态的岩浆凝结形成的岩石。地表下面熔融的岩石叫做岩浆。火山活动时喷流出地面的岩浆叫做熔岩。
地壳深处的岩浆会缓慢地冷却。这时候矿物慢慢地发育，可能达到相对地比较大的体积。逐渐冷却的过程产生出花岗岩或辉长岩这类的粗晶岩石。产生什么种类的岩石取决于岩浆内的化合物。每种岩石都可以从它独特的矿物成分来区分。
接近地表的岩浆冷却的速度快，矿物发育生长的机会小，结果产生与粗晶粒岩石成分相同的细
晶粒岩石。细晶流纹岩和粗晶花岗岩、细晶玄武岩的成分是相同的，和辉长岩的成分也是相同的。
火山喷射出来的某些矿物迅速冷却，没有来得及碰到地面就凝固了。熔岩冷却得非常之快，里面往往留着气泡。这种熔岩变硬的时候，它是很轻的，多孔的。浮岩就是这样形成的。
变质岩
变质岩的形成是岩石原来的成分和结构在温度和压力作用下发生变化的结果。地壳深处的温度比接近地面处的温度高得多。那里的灼热的岩石一方面受到上面地壳重量的压力，另一方面也受到地壳横向运动的压力。有的时候还有液体和气体对岩石起作用，使它发生变化。
石灰岩是一种沉积岩，由于这种力的作用变成了大理石。页岩的矿物晶粒在压力的作用下向新的方向生长，成为另外一种岩石板岩。这是一种变质岩，它在持续的压力下转变成为千枚岩，继而成为片岩。片岩在外观、成分和结构各个方面都与原来的页岩大不相同。石英岩是一种最坚硬、最致密的岩石，它是比较松软的粒状砂岩的变质岩形态。
沉积岩
沉积岩覆盖着地球表面的许多地方，但是它往往隐藏在薄薄一层土壤的下面。通常为方便起见将沉积岩分为碎屑岩和结晶岩两大类。碎屑岩由不同大小的岩石碎屑构成。结晶岩是溶液里沉淀出来的矿物质构成的。
侵蚀的岩石碎屑从暴露的地面被溪流河川搬运到海洋里，慢慢下沉，成为细的淤泥或泥。像砂这样较大的颗粒在离海岸不远的地方沉积下来，像卵石和大卵石这些最大的碎屑沉积在海岸线上。这些矿物质经过长时期的积累，颗粒之间的水被挤出去了。水溶液里的胶结剂，例如碳酸钙、二氧化硅以及氧化铁能把颗粒黏合在一起。
海岸附近的卵石黏合在一起成为砾岩。离岸再远一些的形成页岩。到了开阔的大海里，碳酸钙和死去的海洋动物的外壳形成灰石岩。
结晶岩也可能在不深的内陆海里形成。内陆海与开阔水域之间的通路受到限制，或者完全被割断。这种地方的海水可能会慢慢蒸发，剩下的化合物成为诸如石膏和岩盐这类的沉积岩。
地质学家能够通过研究沉积岩的分布重建一个地区的古代地形和自然环境。沉积岩里几乎都能找到化石。化石记录了地球上生命的历史。沉积岩里有煤等矿物资源。
赤道
赤道是与南、北极距离相等的、环绕地球东西走向的假想线。赤道圆周线的长度约为40000千米。赤道将地球分为南、北两个半球。赤道的纬度被定为0°。纬度是假想的称为纬线的东西走向的线的系统，它们是环绕地球的与赤道平行的线。纬线用纬度来测量赤道以南和赤道以北的距离。从赤道往南、往北走，距离越远，纬度越大，到达南极和北极的时候都是90°。
经线就是子午线，是精确地确定地球表面某点的方位所需的另外一个测量尺度。经度是以一条称为本初子午线为起点，用度数表示向东和向西的距离。本初子午线或者说零度经线是南北两极联线通过英国格林尼治天文台原址的经线。以本初子午线为起点，经线向东和向西的度数逐渐增加，直到180°。通常在地图和地球仪上都标明纬线和经线，用来为地球上任何地点定位。北回归线和南回归线是两条特别重要的纬线。它们在赤道以北和以南23°27′的地方环绕地球一周。在这两条纬线之间的地区称为热带。北回归线标示热带北边的界限；南回归线是南边的界限。这个地带的气候因为纬度不同和离海远近不同而有很大的差异。有些地方雨水很多，有些地方炎热、干燥、雨水很少。
地球上还有一条假想的线称为地磁赤道，或者无倾线。无倾线这个术语来自希腊文，意思是“不向两边的任何一边倾斜”。在地磁赤道上，来自南极和北极的磁引力相等。在这一条东西走向的线上，罗盘的针既不向北，也不向南下倾。地磁赤道与地理赤道并不严格吻合，因为北磁极和南磁极与地理北极和地理南极也不一致。
冰期
如果有人能在2万年以前生活在北美洲的中部，那么，他们能整年见到冰雪。男人们能在纵贯大陆跨越重洋的万里冰墙边上打猎。夏天，妇女们能在冰融化成水的河上钓鱼。有人如果能冒险登上这冰墙，他就能见到万里无垠的北上的寒冰。
