地球科學簡介

火山噴發的壯觀、岩岸壯麗的美景、颱風的超強破壞力，都是地球科學家研究的課題。地球科學就是在解決許多與我們環境有關的迷人卻又實際的問題。是什麼樣的力量造就了群山萬壑？為什麼天氣這麼陰晴不定？

氣候真的在變遷嗎？地球的年齡是多少？以及地球與太陽系內其他行星相比是老還是年輕？海洋為何會有潮汐？冰期是什麼樣子？會有下一個冰期嗎？我的腳底下可能存在一個生生不息的湧泉嗎？

這本書的主題就是地球科學。瞭解地球不是件簡單的事，因為我們這顆行星不是一個靜止不變的固體，更切確的說，它是一個動態天體，擁有許多互相作用的構造，以及悠久與複雜的歷史。

什麼是地球科學？
地球科學是綜合的科學，是指所有試圖瞭解地球及其太空鄰居的各門科學，其中包括了地質學、海洋學、氣象學與天文學。

在這本書裡，第1 部到第4 部談的是地質學(編備註：收錄在《 觀念地球科學Ⅰ、ⅠⅠ》)，顧名思義，這是與地球本身有關的科學。傳統上把地質學分為兩大部分—自然地質學與歷史地質學。

自然地質學是檢視地球組成物質的科學，並探索地底下與地表各種作用發生的過程。地球是一顆動態且無時不在變化的行星，地球內部的力會引發地震、驅使造山運動、或創造出火山構造。在地表，地球外部的力會把岩石劈裂，刻蝕地表，造就出各式各樣的地形。水、風與冰的侵蝕作用，讓地球上的我們有幸能欣賞多采多姿的地景風貌。由於岩石與礦物的形成反映出地球內部與外部的作用力，因此研究地球的成分，就成了瞭解我們這顆行星的最基本課題。

相對於自然地質學，歷史地質學的目的在於瞭解地球的起源，與它46億年的演變歷史，致力於把地質歷史上曾發生過的物質與生物變化，按時間排列做整理。從邏輯上來說，自然地質學的研究要在歷史地質學之前，因為在我們試圖揭開地球歷史的面紗之前，必須要先瞭解地球是如何作用的。

第5 部〈地球上的海洋〉專門討論海洋學(編備註：收錄在《 觀念地球科學ⅠⅠⅠ》)。事實上，海洋學不是獨立的科學，我們甚至可以說，在研究海洋學的過程中，它的複雜性與互相關聯性把所有科學都牽扯進來了。海洋學整合了化學、物理學、地質學與生物學，研究的範圍包含海水的組成與運動，以及海岸變化、海洋地形學與海洋生物。

第6 部〈地球的動態大氣圈〉(編備註：收錄在《 觀念地球科學ⅠⅠⅠ、ⅠV》)研究的是受地球重力吸引的氣體混合物，距離地表愈高愈稀薄。這層摸不著也看不見的大氣，受到地球運動與來自太陽能量的混合效應作用，產生了變化多端的天氣型態，因此創造出地球的基本氣候模式。氣象學是研究大氣圈以及天氣與氣候形成過程的科學。跟海洋學一樣，在研究圍繞在地球外那層薄薄空氣的過程中，氣象學同樣整合了許多其他科學的應用。

第7 部〈宇宙中的地球〉(編備註：收錄在《 觀念地球科學ⅠV》)闡明的是，要瞭解地球，需要把地球與浩瀚的宇宙相提並論。這是因為地球和太空裡的其他任何天體都有關連，研究宇宙的天文學對於探索我們環境的起源非常有幫助。由於我們對於自己居住的這顆行星非常熟悉，因此很容易忘記，地球只是廣大宇宙裡的一顆微小天體。的確，我們的地球與太空裡的許多其他天體，都受到相同的物理定律支配，所以，瞭解地球起源有助於我們認識太陽系裡的其他成員。此外，若你可以把太陽系視為組成我們銀河的眾多星體的一小部分，這個觀念將非常受用，因為就連我們的銀河，也只是宇宙中眾多星系裡的一個。

瞭解地球不是件簡單的事，因為這顆行星是個會變動的天體，有許多互相作用的構造，並有複雜歷史。地球長久以來，一直是以不斷演變之姿存在於宇宙中，事實上，在你閱讀本書這一頁的當下，地球正在改變，且在可預見的未來也依舊會如此。有時候，當發生劇烈的暴風雨、山崩或火山爆發時，地球的改變是快速且猛烈的，然而大多數的時候，地球的改變都是緩慢進行的，甚至因為過於緩慢，人終其一生都感覺不到這些變化。

地球科學研究的各種現象，在尺度與空間上，也有很大的差異。
地球科學常常被視為是在戶外進行研究的科學，事實上也確是如此。

地球科學家的研究絕大部分是根據在野外的觀察與實驗來進行的；但有些也會在實驗室裡進行，例如，研究各種地球的組成物質，有助於洞悉許多基本的作用過程，而複雜的電腦模式的建立，可以用來模擬我們地球捉摸不定的氣候系統。地球科學家常常需要瞭解與應用物理學、化學、生物學的知識和原理。地質學、海洋學、氣象學與天文學等等這些科學，就是為了讓我們對自然世界以及地球有更進一步的認識。

地球
從太空中望地球，它的美令人驚艷，它的孤獨也令人詫異。這樣的形象提醒我們，我們的家園畢竟只是一顆行星，它渺小、自給自足，但某些方面而言，甚至非常脆弱。

當我們從太空仔細觀察地球，會輕易發現地球不是只由岩石和土壤組成的，地球最顯眼的部分並非陸地，而是飄浮在地表上方的旋渦狀雲層，以及廣大的湛藍海洋，這些特徵在在凸顯，空氣與水對我們地球的重要性。

從太空中更近一點看地球，我們便能體會為什麼傳統上總是把地球分為三大部分：含水的地球，也就是所謂的水圈；包圍住地球的空氣，也就是大氣圈；以及固態地球，地圈。

我們應該強調，我們的地球環境幾乎是一體的，而非單單由水、空氣與岩石所主導。的確，地球環境的特徵就是擁有持續的交互作用，像是空氣與岩石、岩石與水、以及水與空氣的接觸。此外，把觸角伸向這三大範疇的生物圈，這些所有生存在地球上的生命形式，同樣也是這顆行星不可或缺的一部分。因此，地球可視為由下列四個「圈」組成的：水圈、大氣圈、地圈與生物圈。

地球這四個「圈」之間的交互作用是無法估算的。提供了一個很容易想像的例子。海岸線顯然是岩石、水與空氣三者交會的場所，在這個畫面中，海水受吹拂海面的空氣拉引，形成海浪，海浪與沿岸接觸時破碎成浪花，此時，水的力道可能很強，連帶造成的侵蝕作用也可能很驚人。(摘錄自本書第0章 地球科學簡介)

↑top