第一章地球環境的演變1-1地球的起源與演化1中國古代宇宙觀盤古開天地歷代對宇宙的論說中，較著名的為蓋天說、渾天說，這些說法在戰國時代已有，漢代又再度興起討論。
蓋天說：天圓地方；天如車蓋（半球形）、地如棋盤（正方形）。
渾天說：天是圓球狀；漢代張衡比喻天地像雞蛋，天是蛋殼、地是蛋黃，並製作了渾儀。
2西方宇宙論A.西元前340年亞里斯多德認為宇宙是球狀，以地球為中心。
B.西元一世紀托勒密認為地球是宇宙的中心，提出地心說。
C.西元1543年哥白尼認為太陽是宇宙的中心，提出日心說。
D.西元1609年伽利略以望遠鏡觀察，支持哥白尼的理論。
E.西元1687年牛頓提出萬有引力，解釋宇宙中各星體彼此間的運動關係。
F.西元1929年哈伯提出星系奔離、宇宙膨脹的動態系統。
G.西元1948年核子物理學家加莫夫提出大霹靂學說。
3在地表可以找到地球起源的線索嗎？可能相當困難；因為地表的風化作用、侵蝕作用及地殼變動常常把這些線索都清除了。
想探討地球的形成，就必須從太陽系天體中去找尋線索。
4太陽系考古（或尋找地球的起源）應從哪裡著手？A.形成後即不再演化的小行星和彗星。
B.隕石，因其可代表類地行星的整體成分。
C.行星的密度，因其可探討行星的化學成分。
5太陽系的形成目前最被接受的太陽系形成理論為太陽星雲學說。
A：星雲因重力作用而開始塌縮，星雲由氣體、塵埃和金屬組成。
B：星雲收縮成旋轉圓盤，原始太陽形成，引發氫核融合反應。
C：圓盤上產生由岩石和金屬的固體微粒所形成的微行星，氣態元素被太陽風吹向太陽系邊緣。
D：重複碰撞使微粒逐漸變大，碰撞和結合增大的現象稱為吸積過程。
E：經過數百萬年後，大行星形成；形成順序是微行星→原形星→大行星。
6固體地球的演化原始地球在不斷碰撞集結過程中形成了，剛形成的地球溫度很高。
A.熱的主要來源有三(1)小行星撞擊時產生的熱能。
(2)外層質量增加使地球內層壓縮產生的熱。
(3)地球內部放射性同位素衰變產生的熱。
B.地球內部產生分層的過程(1)原始地球是沒有成層的，是由微行星碰撞形成，岩漿海所覆蓋。
(2)原始地球構成物質中的鐵與鎳沉到地球中心，形成以鐵為主的地核；比較輕的物質浮到表層，形成地函。
(3)地球分化成層，核心密度最大，向外密度愈來愈小。
微行星碰撞減少，地表溫度下降變成固態；中心部分的熱與放射性物質放出的熱，使部分地函熔融，而較輕的物質浮到表層，形成地殼。
(4)地球內部至今尚未完全冷卻，因而造成地殼不斷發生變動。
7大氣的演化A.地球大氣的演化可以分成以下階段(1)剛開始時是原始大氣，原始地球表面有太陽星雲最豐富的氫和氦，這些原始大氣因分子較輕都散逸到太空中。
(2)當地球內部溫度升高時，蘊含在地球內部的易揮發性物質以氣態形式釋放出來，經火山噴發到地表，此時地球大氣即以水氣和二氧化碳為主。
(3)表面開始冷卻後，水氣凝結為海洋，溶解二氧化碳形成碳酸根離子，並和水中的鈉、鎂、鈣等離子，形成碳酸鹽沉澱物。
(4)紫外線照射水氣，分解放出氧氣。
另外植物行光合作用，也釋放出氧氣。
氧氣會和水中的鐵離子作用形成氧化鐵，直到約20 億年前大氣中才開始累積氧氣。
當氧氣量足夠多時，大氣中開始形成臭氧層以阻擋紫外線直射地表，保護地表的生物B.大氣成分以氮為主，有兩個原因(1)氮的化學性質很不活躍，不容易和其他物質化合。
(2)氮在水中的溶解度很低，所以它大多得以氣態形式存在於大氣中。
8海洋的演化A.微行星碰撞減少，地表溫度下降，大氣中的水氣凝結而降雨形成原始海洋。
B.經火山噴發、風及河流搬運等輸送，將大量鈉、鎂、鈣、硫、碳、氯等元素帶入海中。
C.海水鹽度達到現在的平衡。
大氣圈、水圈、岩石圈、生物圈長期進行著物質的循環及交換，彼此間的關係密不可分，可視為一個完整的系統。
1-2 地球的歷史1研究地球歷史的方法（相對定年的方法）A. 疊積 定律：岩層沉積時必為 水平 沉積， 新 地層沉積在 舊 地層之上、 小 顆粒在 大 顆粒之上。
B. 截切 原理：截切者 新 ，被截切者 老 。
右圖地質事件的順序為：頁岩層→ 砂岩層 → 礫岩層 → 斷層錯動與岩脈侵入（岩層較老、斷層和岩脈較新）。
例題：請以數字列出下圖中所發生地質事件的順序。
：A 礫岩形成：B 砂岩形成：C 礫岩形成：A 、B 間侵蝕面形成：B 、C 間侵蝕面形成：現今侵蝕面形成：逆斷層形成：岩脈侵入C. 化石連續 定律：利用含有同類化石岩層應屬於同一年代的原理，便可以對全世界的岩層進行時間先後的比對。
化石群對比D.標準化石：同時代的地層中，所包含的特有化石。
標準化石的條件：(1) 演化速度快 (2) 生存期限短(3)分布範圍廣 (4)個體數目多(5)特徵明顯在野外易鑑定E.指相化石：能反映當時 沉積環境 或 氣候紀錄 的化石。
指相化石的條件：(1)對於環境的變遷相當敏感 (2) 分布範圍窄(3) 個體數目多 (4)特徵明顯易辨認例如：造礁珊瑚（生長在溫暖淺海含砂量少的環境）。
2研究地球歷史的方法（絕對定年的方法）十九世紀末，發現放射性元素會衰變的性質可推算事件發生的時間。
放射性同位素會釋放出粒子，從原來的 母元素 ，衰變成新的 子元素 。
當母元素衰變到剩下一半時，所需的時間稱為 半衰期 。
隨著時間的增加： 母元素 越來越少， 子元素 越來越多。
用放射性定年可以偵測到 10 個半衰期以內的年代，這些放射性元素的放射速率 穩定 ，不受 溫度 、 壓力 、 其他因素 的影響。
總原子數0=100N N 母 N 子 :N N 母子 N母/0N 經過1個半衰期 50 50 1 : 1 (1/2)1經過2個半衰期 25 75 1 : 3 (1/2)2經過3個半衰期 12.587.5 1 : 7 (1/2)3N 0： 原子數 N ：經t 時間後剩餘之原子數m 0： 總質量 m ：經t 時間後剩餘之總質量R 0： 放射強度 R ：經t 時間後剩餘之放射強度T ： 半衰期 t ：化合物存在時間N N 0=m m 0=R R 0=12tT ⎡⎤⎢⎥⎣⎦ 例題：碳14其半衰期約為5500年，用碳14定年最多可以定到多少年？1012⎡⎤⎢⎥⎣⎦=550012t ⎡⎤⎢⎥⎣⎦ 10=t 5500⇒t=55000（年）碳14可用來偵測約5萬多年以內的事件年代例題：放射性同位素碳14之半衰期約為6000年，碳14之量減少至原來的1/8所需的時間約為若干年？ 18=600012t ⎡⎤⎢⎥⎣⎦⇒312⎡⎤⎢⎥⎣⎦=600012t ⎡⎤⎢⎥⎣⎦ 3=t 6000⇒t=18000（年） 地質年代表隱生元 顯生元46億 5.5億 2.5億 0.65億0 40.5 3 1.85 0.65始生代 原生代 古生代 中生代 新生代寒武紀 奧陶紀 志留紀 泥盆紀 石炭紀 二疊紀 三疊紀 侏儸紀 白堊紀 第 三 紀 第四紀代表化石無脊椎動物出現 海相：三葉蟲 海相：菊石 陸相：恐龍 哺乳類陸相：象類3地球歷史的紀錄A.前寒武紀(1)時間：約 46 億年前地球誕生至 5.5 億年前。
(2)特徵：(a)地層中生物化石稀少。
(b)約5億4千萬年前的岩層紀錄中，突然有大量物種出現，現今的動物門 幾乎都已出現在當時的化石紀錄中了，此稱為「 寒武紀大爆發 」。
(c)出現最早的生命證據：約38億年前在 格陵蘭島 沉積岩中留下碳質遺跡。
(d)約35億年前，最早的微生物化石形成 疊層石 。
(e)到25億年前左右，地層中出現了大量的 氧化鐵 ，顯示當時大氣發生極大變化， 疊層石 化石也開始大量出現。
(f)約21億年前，出現最早的 真核生物 化石。
(g)約11億年前，出現 多細胞 的生痕化石。
(h)約7億年前， 艾迪卡拉 生物群出現，為無硬殼與無齒動物，生活於淺海。
B.古生代(1)時間：約 5.5 億年前至 2.5 億年前。
(2)特徵：(a)以海洋 無脊椎動物 最為繁盛。
(b) 三葉蟲 為代表生物。
(c) 腕足 類普遍。
(d)泥盆紀兩棲類出現，至石炭紀繁盛。
(e)奧陶紀魚類出現，泥盆紀為魚類時代。
(f)石炭紀爬蟲類出現。
(g)二疊紀末發生生物大滅絕（減少50%）。
C.中生代(1)時間：約2.5億年前至0.65億年前。
(2)特徵：(a)陸地布滿淺海和沼澤，氣候溫暖潮濕。
(b)恐龍為陸地代表生物。
(c)菊石為海洋代表生物。
(d)約0.65億年前，小行星或彗星撞擊地球，造成恐龍及眾多生物滅絕。
D.新生代(1)時間：約0.65億年前至今。
(2)特徵：(a)氣候變化劇烈。
(b)常出現冰期造成物種滅絕。
(c)大量繁衍哺乳類。
(d)被子植物的繁盛。
(e)新生代晚期，人類登上地球舞臺。
1-3 人與地球環境1地球適合生命發展的條件A.需要有 液態水 的存在，才能移除早期地球大氣中大量的二氧化碳，使地球的溫室效應減弱，地表有效的降溫。
B.需要有 適宜的溫度 ，有調控地表溫度的作用。
(1)地球溫度較暖時，岩石風化作用速率較快，會加速移除大氣中的2CO ，造成溫度下降；一但地球太冷風化作用減少，2CO 流失量減少，火山持續釋放二氧化碳，使地球暖化。
(2)當碳循環維持 平衡狀態 時：大氣中移除的2CO =進入大氣的2CO ；埋入地球內的碳酸鹽及有機碳中所含碳=從地球內部釋放出的碳量。
C.必須要有 大氣層 的保護罩，讓碳在大氣、水及岩石圈中，進行交互及循環作用。
2.碳的循環與生物圈的關係A.綠色植物以 二氧化碳 為原料，進行光合作用釋放出 氧氣 。
B.生物死亡腐爛，被 細菌 分解，釋放出二氧化碳。
C.化石燃料 燃燒 後釋出二氧化碳。
3人類對環境的影響資源、 能源 及 空間 漸趨不足， 環境汙染 破壞地球原來的平衡狀態，環境的變化已造成部分 生物的滅絕 。