地球科学

地球科學，亦称地科（地學），是指一切研究地球的科學，是行星科學的專門分支。各学科通常会以物理、地理、地質、氣象、數學、化學、生物的角度研究地球。它和人類的生活息息相關，人們手上所戴的黃金飾品和鑽石，都是來自地球的礦產資源；蓋房子所用的砂、石、水泥，其原料也是來自地球；所吃的魚蝦，大都取自海洋；氣溫的變化影響生活甚巨；天體的運行，也時時刻刻影響著我們。因此，地球科學是一門很基礎、很重要的學科。地球科學的範圍很廣，涵蓋地質學、海洋學、氣象學和天文學等領域。地質學在探討地球的歷史與各部分組成，包括其演化和各種礦學、岩石以及礦產的分布；海洋學在研究海水的運動、海水的物理與化學性質及海底地形；氣象學在分析大氣的組成、構造和運動；而有關地球起源、太陽系的形成和天體的運動變化，乃至宇宙的演化，均屬天文學的研究範圍。以隕石撞擊地球為例：高溫高壓撞擊地球的結果，勢必引起地形與地質的變化；飛揚在大氣中的粉塵微粒會遮蔽陽光，大氣和海水溫度因而降低。因此，看似簡單的天文事件，卻引起地質、氣象和海洋的變化，可見各領域關係密切、環環相扣。 地球科學具有注重野外調查、時空範圍、強調地域特性和廣大的整合性，分述如下： 野外調查或觀測是研究地球科學的首要工作，調查岩層分布、記錄天氣變化、觀察潮汐起落和觀測星星、月亮、太陽等，都屬野外調查。經過詳細的觀察、分析、歸納，整理出地球科學的理論。所以，野外調查為研究地球科學最基本的工作。 有些大自然的變化，所進行的時間很長，影響範圍很廣。如果學者想在實驗室模擬自然界的現象時，便受到很大的限制。所以他們常在戶外進行調查，所需要的時間，通常是非常久的。 地球科學探討事物所用的時空尺度範圍很廣，地表的天氣現象分秒之間瞬息萬變，所用的時間單位小至分、秒；而星球從誕生到滅亡的過程，則以數億年計，因此時間尺度從秒、分、時乃至數億年，皆有例可尋。而在電子顯微鏡下觀察，礦物晶體中各原子間的距離較適合以Å來表示，但各星系的距離卻可遠達數百萬光年以上。可見，空間尺度所涵蓋的範圍也是近乎無所不包。 地球科學有非常強的地域性，例如臺灣由於位在第一大洋太平洋和世界第一大陸塊歐亞大陸之間，所以天氣變化多端。而中國大陆的天氣相對而言，便非常穩定。 地球科學是一門「上通天文，下知地理」的學科，舉凡人們腳下所踩的土地，分秒所呼吸的空氣，和我們生活息息相關的海洋以及朝夕相處的星星、月亮、太陽、乃至整個宇宙，都是研究的對象。科學家用各種理论來研究地球，例如，數學幫助計算彗星的運動軌跡、氣團的移動和地震的規模；物理學用來研究地球的重力場、星體間的引力作用、鋒面或洋流的移動；藉由化學知識，可以分析岩石的化學組成；而生物學的原理，則幫助了解化石所隱含的意義，更進而建立演化的架構。所以地球科學是一門整合性的學科。 地球科學中普遍將地球分為四個領域：岩石圈（地圈（英语：Geosphere））、水圈、大氣圈和生物圈; 分別對應於地球的岩石、水、空氣和生命。 此外還包括冰雪圈（對應於冰），是水圈的一部分；土壤圈（對應於土壤），是岩石圈的最外層。 生命演化历程 查 论 编 -4500 — – -4250 — – -4000 — – -3750 — – -3500 — – -3250 — – -3000 — – -2750 — – -2500 — – -2250 — – -2000 — – -1750 — – -1500 — – -1250 — – -1000 — – -750 — – -500 — – -250 — – 0 —   水   单细胞生物   光合作用   真核生物   多細胞生物   植 物   节肢动物及软体动物 被子植物 恐龙   哺乳动物 鳥類 靈長類 冥 古 宙 太 古 宙 元 古 宙 顯 生 宙     ← 地球形成 ← 水的起源 ← 最後共同祖先 ← 最早化石形成 ← 後期重轟炸期 ← 氧氣起源 ← 朋哥拉冰河時期（英语：Pongola glaciation）* ← 大氧化事件 ← 休伦冰河时期* ← 有性生殖起源 ← 多細胞生物起源 ← 真菌起源 ← 植物起源 ← 動物起源（英语：Caveasphaera） ← 成冰纪* ← 埃迪卡拉生物群 ← 寒武纪大爆发 ← 安地斯冰河時期（英语：Andean-Saharan glaciation）* ← 四足類起源 ← 晚古生代大冰期* ← 猿及人類起源 ← 第四纪冰河时期* （百萬年） *冰河時期（英语：Timeline of glaciation） 自然地理學，涵盖了地貌學、土壤學、水文學、氣象學、氣候學和生物地理學。 地質學主要研究地球地殼（岩石圈）的狀態和演變，主要分支學科包括矿物学、岩石学、地球化学、地貌学、古生物学、地层学、构造地质学、工程地质学和沉积学。 地球物理学和大地測量學主要研究地球的形状（英语：figure of the Earth）、受力，以及地球的磁場和重力場。地球物理學家探索地球的內地核、地幔構造以及岩石圈的地震活動 。主要分支學科包括地球動力學、地磁學、構造物理學、地震學和勘探地球物理學。 土壤科学，涵蓋了地殼受到成土作用形成的最外層（土壤圈）。主要分支學科包括土壤學和土壤生態學。 生态学，涵蓋生物相與自然環境間的交互作用。這一領域區別了地球科學與其他太阳系內的行星科學，地球是目前所知唯一擁有生命的行星。 水文学和海洋學（以及湖沼學）研究地球水圈中水的運動、分佈和質量，主要分支学科包括地表水文學（英语：Surface-water hydrology）、水文氣象學（英语：Hydrometeorology）、水文地质学、物理海洋学、海洋化學和海洋生物学。 冰川学，涵盖了地球上的冰（冰雪圈）。 大氣科學研究地表至散逸层（高约1000 km）之间的地球大气层。主要分支学科包括气象学、气候学、大气化学和大气物理学。 地球科學分支與相關交叉學科。 地貌學（Geomorphology） 水文學（Hydrology） 冰川學（Glaciology） 洞穴學（Speleology） 湖沼學（Limnology） 土壤學（Pedology） 土壤力學（Soil mechanics） 土壤化學 （Soil chemistry） 土壤生態學（Edaphology） 礦物學（Mineralogy） 岩石學（Petrology） 沉積學（Sedimentology） 构造地質學（Structural geology） 古生物学(Paleontology) 地層學（Stratigraphy） 火山學（Volcanology） 地質年代學（Geochronology） 應用地質學（Applied geology） 水文地質學（Hydrogeology） 經濟地質學（Economic geology） 工程地質學（Engineering geology） 環境地質學（Environmental geology） 同位素地球化學（Isotope geochemistry） 岩石地球化學（Petrogeochemistry） 水文地球化學（Hydrogeochemistry） 有機地球化學（Organic geochemistry） 勘查地球化學（Exploration geochemistry） 宇宙化學（Cosmochemistry） 地球動力學（Geodynamics） 地震學（Seismology） 地磁學（Geomagnetism） 地電學（Geoelectrics） 地熱學（Geothermometry） 構造物理學（Tectonophysics） 勘探地球物理學 (Geophysical survey) 大地測量學（Geodesy） 物理海洋學（Physical oceanography） 海洋化學（Marine Chemistry/Ocean Chemistry） 海洋地質學（Marine Geology） 海洋生物學（Marine Biology） 氣象學（Meteorology） 天氣學（Synoptic meteorology） 應用氣象學（Applied meteorology） 氣候學（Climatology） 動力氣候學（Dynamic climatology） 應用氣候學（Applied climatology） 古氣候學（Paleoclimatology） 大氣物理學（Atmospheric physics） 雲物理學（Cloud physics） 大氣輻射學（Atmospheric radiation） 大氣電學（Atmospheric electricity） 大氣聲學（Atmosphericacoustics） 大氣光學（Atmospheric optics） 大氣動力學（Atmospheric dynamics） 大氣化學（Atmospheric Chemistry） 太空電漿物理學（Space plasma physics） 電離層物理學（Ionospheric Physics） 高層大氣物理學（Aeronomy） 遙測學（Remote sensing） 空間資訊科學（Geoinformatics） 天文測量學（Astrometry） 天文物理學（Astrophysics） 天文化學 (Astrochemistry) 天文生物學 (Astrobiology) 行星地質學(也稱天文地質學)（Planetary geology） 天體力學（Celestial mechanics） 行星科學（Planetary science） 太陽物理學（Solar physics） 太陽化學（英语：solar chemical） (Solar chemical) 生物地球化學（Biogeochemistry） 生物地理學（Biogeography） 生態學（Ecology） 地質考古學（Geoarchaeology） 地質微生物學（Geomicrobiology） 古生物學（Paleontology） 孢粉學（Palynology） 微體古生物學（Micropaleontology） 地球系統科學（英语：Earth system science）（Earth system science） 系統地質學（英语：Systems geology）（Systems geology） 系統生態學（英语：Systems ecology）（Systems ecology） 環境科學（Environmental science） 地球科学主题 地理學 天文學 行星科学 1(b). Elements of Geography – 2nd Edition, by M. Pidwirny, 2006. physicalgeography.net. [2016-09-16]. （原始内容存档于2009-05-01）.  Adams & Lambert 2006，第20頁 harvnb error: no target: CITEREFAdamsLambert2006 (help) Smith & Pun 2006，第5頁 harvnb error: no target: CITEREFSmithPun2006 (help) WordNet Search – 3.1. princeton.edu. [2016-09-16]. （原始内容存档于2019-05-15）.  NOAA National Ocean Service Education: Global Positioning Tutorial. noaa.gov. [2016-09-16]. （原始内容存档于2019-05-22）.  Duane Gardiner, Lecture: Why Study Soils? excerpted from Miller, R.W. & D.T. Gardiner, 1998. Soils in our Environment, 8th Edition. nau.edu. [2017-07-17]. （原始内容存档于2018-02-09）.  Craig, Kendall. Hydrology of the Watershed. [2017-07-17]. （原始内容存档于2017-01-11）.  “Earth science” - 搜索 Google 圖書 “地球科學” - 搜索 Google 圖書 地球科學網（页面存档备份，存于互联网档案馆） 國立成功大學地球科學系暨研究所 國立中央大學地球科學學系（页面存档备份，存于互联网档案馆）