獨特的地球The Unique Earth

國立成功大學 地球科學系袁彼得

地球哪四個特徵，是其他行星

都沒有的？

1. 有生命

2. 特殊的大氣成份 氧 21% 

3. 有海洋

4. 有「海洋地殼」和「大陸地殼」 及奇特的「海底地形」

為什麼地球有這些特徵 ？

　　　為什麼地球有這些特徵 ？1. 生命：

2. 氧 21% ： 植物光合作用放出氧氣

3. 海洋： 緊接著要討論

4. 「海洋地殼」和「大陸地殼」 及奇特的「海底地形」： 稍後再詳細介紹

水星

金星

地球

火星

木星

土星

天王星

海王星

冥王星

石質 氣質 侏儒行星Dwarf planet

太陽和 8 大行星

水星

金星

地球

火星

距太陽最近的四個行星，都是「 石質」。

水 星

金星雷達影像

最大的氣質行星：木

星

衛星

氣質行星 ：木星

液態金屬氫溫度 10,000 ℃ 。

石質核液態氫

重力： 2.53 G 表面平均溫度 -110 0C

大氣：氫和氦地表是液態氫

比重 1.31

為什麼只在地球有海？

地球雖小，但海水體積很大。

為什麼只在 地球有海洋 ？ (4 個原因 )

1. 地球不斷產生水：

－水從哪來 的？

　　　岩漿噴發，把地下 岩石的「結晶水」帶到地表。

－為什麼別的星球沒有 產生很多水？

他們已冷卻，不再噴發 岩漿。但地球內部一直很 熱，持續噴發 岩漿，把水帶到 地表。

－為什麼地球內部很熱？ 它体積最大，所以 散熱最慢。

中洋脊 中洋脊是地球最大的火山，不斷噴出岩漿，帶出內部的結晶水。還有何處在 噴出岩漿？

地球的水從哪來 ？

海溝

地球在哪噴發岩漿？

海溝

　海溝旁的火山，也噴出岩漿和大量水。

中 洋 脊

中洋脊噴發岩漿，帶出 地下的結晶水。

海溝

火山 海洋地殼在海溝隱沒，熔融後噴出，

形成火山，把地殼的水釋放到地表

。

地球有海的 4 個原因

1. 地球不斷產生水。

2. 地球吸得住水。水星、金星、火星、 月球都 吸

不住很多水。為什麼？

　　　　吸水多少跟什麼有關？

重力值。地球的質量最大，重力最高。

重力值比較

地球： 1 水星： 0.39 金星： 0.91

火星： 0.38 月球： 0.17

地球有海的 4 個原因

3. 地球的水很少被陽光分解。為什麼？

大氣的水，易被紫外線分解成 氫和氧，但 地球大部份

的水在哪裡 ？

在海裏，所以得以保存。

4. 地球表面溫度適中，使大部份水都是液態。

( 原因後敘 )

地球表面溫度適中的原因

哪三個原因 決定行星 表面溫度的高低？

1. 跟恒星的 距離：

距恒星愈近則愈熱，愈遠愈冷。

2. 對陽光的反射率：

反射陽光愈多，溫度愈低。

3. 行星「 溫室效應氣體」的含量： 「溫室效應氣體」愈多，氣溫愈高。

地球反射 33% 的陽光。使溫度下降 25 度。

金星反射 71% 的陽光。 使溫度下降 84 度。

行星表面 溫度跟三大因素的關係

黑體溫度 陽光被 陽光反射 溫室效應 實際 反射的比例 造成的降溫 造成的增溫 溫度

℃ ℃ ℃ ℃

水星 175 6 % － 5 0 －金星 55 71 % － 84 ＋ 460 ＋ 430

地球 5 33 % － 25 ＋ 35 ＋ 15

火星 － 50 17 % － 10 ＋ 15 － 45

黑體 Black body ：完全塗黑的物體。它能 100% 吸收入射光，沒有任何反射 。

溫室效應的原理：1. 太陽的紫外線、 Gamma

　線、 X 光的能量高，多半　在大氣層頂部被吸收。2. 剩下可見光（短波）穿透大

　　氣，照射到地表。3. 地表被可見光加熱，於是放　出紅外線。4. 但紅外線（長波）被溫室 氣体吸收，放出熱，使氣　溫上升 。　　主要溫室氣体： CO2、　水蒸汽、 CH4 、 N2O 、 O3 。

溫室效應

英國倫敦的溫室 (1844-1848 建 )

溫室裡溫暖潮濕，可以 種熱帶植物。

如何解釋玻璃屋的溫室效應？

金星跟地球的極度差異。原因？ 氣壓 大氣成份 氣溫 水

地球 1 大氣壓 78 ％ 氮 ～ 15℃ 海洋 21 ％ 氧 3.45×10- 4 CO2

金星 92 大氣壓 96％ CO2 ＞ 400℃ 沒有海，大 3.4％ 氮 氣也無水蒸氣 注意 : 地球和金星大氣的差異不難解決。只要1. 把金星大部分的 CO2 移走，2. 把剩下的 CO2 分解成 C 和 O2 ，金星和地球的大氣 就很相近了 ( 以氮和氧為主 ) 。

為什麼金星和地球差異這麼大 ？

金星的大氣有很多 CO2

使水蒸發，然後被紫外線分解成 H2 ， O2

逸散到太空 把岩石氧化

所以，金星 熱且沒有水 的原因，是它的 CO2

太多。但是，為什麼它 CO2 多？而地球的 CO2 很少？

氣溫高

水都消失了！

強烈的溫室效應

◆ 為什麼地球大氣裡的 CO2 很少？

地球的 CO2 其實很多，但 極少留在大氣，反 而

儲存 在以下位置：

1. 存在動植物體內 － 植物體的碳（碳水化合物）是哪來的？ 植物分解 CO2 和 H2O ，把 C 儲存在體內、放 出 O2 到大氣、這叫什麼作用？

－ 動物體的碳哪裡來的？

地表的碳存在哪裡？ 絕對含量 相對含量 (1012 噸 )

◆ 全部活的動植物 0.5 1

◆ 大氣 CO2 0.7 1.3

◆ 死的動植物 3 5.4

◆ 石油及煤 4 7.1

◆ 海洋 HCO3-,CO3

-2 42 75

◆ 油母質 Kerogen 15,000 26,800

◆ 石灰岩 (Ca,Mg)CO3 60,000 107,100

石灰岩是地球上 CO2 最大的藏身處。它的成因？ 動植物吸收 CO2 ， 製造的殼（珊瑚、石灰藻等） 。

有孔虫

苔蘚虫 石灰岩裏的有孔蟲 (單細胞動物 ) 和苔蘚蟲，都是 CaCO3 ，含大量 CO2 。

台灣東部的港口石灰岩石灰岩是降低地球氣溫的最大功 臣， why ？它含的 CO2 最多！

跟金星比， 地球很涼爽（因為大氣 CO2少），主要 是誰的功勞？ 　是生物。生物改變了地球的大氣成份和氣候。 ◆ 假如沒有 生物，地球的 大氣成分會如何？ 沒有 生物的結果 :

1.把動植物、石油和煤裡的 C 和大氣的 O2 化合， 形成 CO2 ，還給大氣。

2.把石灰岩 CaCO3 的 CO2 也還給大氣。

◆ 後果是什麼？ 假如地球沒有 生物，它的 大氣壓力和

　　 CO2含量將跟金星一 樣多！熱慘矣！

獨特的地球結 語

地球是太陽系最特別的 石質行星 。

1. 哪四 項特色只在 地球出現？ 生命、氧氣、海洋、奇特的海底地形、「海洋地殼」 和「大陸地殼」。

2. 此外，它內部最熱，為什麼？ 因此導致的結果？ － 內部發生強烈的熱對流。於是在地表 推動板塊，　　　形成中洋脊和海溝，引發地震。

地熱使地球內部發生對流。 對流牽引板塊，每年水平移動約 5 ～ 10 公分。

熱對流

板塊水平移動

中洋脊海溝

地球內部的熱對流

軟流圈

老的岩石圈隱沒、下 沉

產生海溝

熱流上升處，岩漿噴出，形成「 中洋脊」和新的岩石圈。

中洋脊

3. 為什麼只在 地球有海 呢？

◆ 因為它產生很多水：水從那來？ 為什麼別的星球沒有 產生很多水？

◆ 因為地球能吸住很多水。為什麼？

◆ 地球表面溫度適中。使大部份水都是液態。

哪三大因素控制行星 表面的溫度？

4. 為什麼地球的「溫室效應氣體」 CO2很少？

金星 92 大氣壓 96％ CO2

3.4％ 氮

地球 1 大氣壓

3.45×10 - 4 CO2

78 ％氮 21 ％ 氧

地球的 CO2 躲在哪裡 ？

5. 地球的 CO2 躲在哪裡 ？

動植物體 6.4

石油及煤 7.1

油母質 26,800

石灰岩 107,100

以上都是 誰的傑作？ 生物！6. 所以，如果沒有 生物，地球主要的大氣成份是？大氣壓力？氣溫？

這樣的地球，會有海 嗎？

地球哪四個特徵，是其他行星

都沒有的？

1. 有生命

2. 特殊的大氣成份 氧 21% 

3. 有海洋

4. 有「海洋地殼」和「大陸地殼」 及奇特的「海底地形」

為什麼地球有這些特徵 ？