《台灣的翻譯機；耶魯大學的基礎》 - 地球科學

地球科學

Mar 24, 2024

216

8 分鐘

地球科學

研究地球的學科

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地球科學，亦稱地科（地學），是指一切研究地球的科學，是行星科學的專門分支。各學科通常會以物理、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。

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學科特性

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岩石也屬於地球科學的研究範圍，圖為中國福建沿海的南碇島

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：

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強調野外調查或觀測

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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。

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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。

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時空尺度範圍廣大

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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。

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重視地域性

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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。而中國大陸的天氣相對而言，便非常穩定。

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整合性

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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。科學家用各種理論來研究地球，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。

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研究領域

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地球圈層

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地球科學中普遍將地球分為四個領域：岩石圈（地圈）、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。

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領域種類

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生命演化歷程

閱論編

-4500 —–-4250 —–-4000 —–-3750 —–-3500 —–-3250 —–-3000 —–-2750 —–-2500 —–-2250 —–-2000 —–-1750 —–-1500 —–-1250 —–-1000 —–-750 —–-500 —–-250 —–0 —

水

單細胞生物

光合作用

真核生物

多細胞生物

植

物

節肢動物及軟體動物

被子植物

恐龍

哺乳動物

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*←大氧化事件←休倫冰河時期*←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←成冰紀*←埃迪卡拉生物群←寒武紀大爆發←安地斯冰河時期*←四足類起源←晚古生代大冰期*←猿及人類起源←第四紀冰河時期*

（百萬年）*冰河時期

自然地理學，涵蓋了地貌學、土壤學、水文學、氣象學、氣候學和生物地理學[1]。

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自然地理學，涵蓋了地貌學、土壤學、水文學、氣象學、氣候學和生物地理學[1]。

地質學主要研究地球地殼（岩石圈）的狀態和演變，主要分支學科包括礦物學、岩石學、地球化學、地貌學、古生物學、地層學、構造地質學、工程地質學和沉積學[2][3]。

地球物理學和大地測量學主要研究地球的形狀、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、地函構造以及岩石圈的地震活動[3][4][5] 。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。

土壤科學，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[6]。

生態學，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陽系內的行星科學，地球是目前所知唯一擁有生命的行星。

水文學和海洋學（以及湖沼學）研究地球水圈中水的運動、分佈和質量，主要分支學科包括地表水文學、水文氣象學、水文地質學[7]、物理海洋學、海洋化學和海洋生物學。

冰川學，涵蓋了地球上的冰（冰雪圈）。

大氣科學研究地表至散逸層（高約1000 km）之間的地球大氣層。主要分支學科包括氣象學、氣候學、大氣化學和大氣物理學。

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地球科學分支

地球物理學

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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）

海洋科學

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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）

大氣科學

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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）

太空科學

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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）

天文學

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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 (Solar chemical)

地球生物學

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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）

系統

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地球系統科學（Earth system science）

系統地質學（Systems geology）

系統生態學（Systems ecology）

環境科學（Environmental science）

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參見

地理學

天文學

行星科學

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