地球是太阳系中的第三颗行星，它并不特别突出，但因其是人类居住的家园，对它进行了深入的研究。地球与太阳的平均距离约为1.496亿千米，这个距离被称为一个天文单位（A）。它的公转轨道是椭圆形，其长半轴为149597870千米，偏心率为0.0167，公转速度约为29.79千米/秒。地球的赤道半径约为6378千米，极半径约为6357千米，两者相差约21千米。地球的平均半径约为6371千米，平均密度为5.517克/立方厘米。
地球的形状并不是一个完美的正球体，而是一个扁率不大的旋转椭球体。扁率e是表示地球形状的一个重要参数，它描述的是椭球体长短轴之差与长轴之比。经过多年的几何测量、天文测量以及人造地球卫星测量，e的数值已经达到很高的精度。这个椭球面并不是真正的地球表面，而是对地面的一个更好的科学概括，用来作为全球各地大地测量的共同标准，也称为参考椭球面。按照这个参考椭球面，子午圈上一平均度是111.1千米，赤道上一平均度是111.3千米。在参考椭球面上，重力势能是相等的，因此在它上面各点的重力加速度是可以计算的。
地球的自转轴方向有变化，造成了春分点每年向西移动50.256〃的岁差。岁差是由于日、月对地球赤道突出部分的吸引造成的。此外，地球自转轴相对于地球本身的位置变化也会造成地面各点的纬度变化，这种变化主要有两种成分：一种以一年为周期，振幅约为0.09〃，是由大气和海水等季节性变化引起的，称为强迫振动；另一种成分以14个月为周期，振幅约为0.15〃，是由地球内部变化引起的，称为张德勒摆动，是一种自由振动。转速的变化也会造成日长的变化，主要有三种：长期变化是减速的，使日长每百年增加1～2毫秒，是由潮汐摩擦引起的；季节性变化最大可使日长变化0.6毫秒，是由气象因素引起的；不规则的短期变化，最大可使日长变化4毫秒，是由地球内部变化引起的。
地球的表面形态非常复杂，有高山、海盆以及各种尺度的构造。地表的各种形态主要不是外力造成的，它们来源于地壳的构造运动。地壳运动的起因至少有以下几种设想：①地球的收缩或膨胀；②地壳均衡；③板块大地构造假说——地球最上层约八、九十千米厚的岩石层是由几块巨大的板块组成的。这些板块相互作用和相对运动就产生地面上一切大地构造现象。板块运动的动力来自何处，现在还不清楚，但不少人认为地球内部物质的对流起了决定性的作用。
地磁场并不指向正南。11世纪中国的《梦溪笔谈》就有记载。地磁偏角随地而异。真正地磁场的形态是很复杂的。它有显著的时间变化，最大的变化幅度可达到总地磁场的千分之几或更高。变化可分为长期的和短期的。长期变化来源于地球内部的物质运动；短期变化来源于电离层的潮汐运动和太阳活动的变化。在地磁场中，用统计平均或其他方法将短期变化消去后就得到所谓基本地磁场。用球谐分析的方法可以证明基本地磁场有99%以上来源于地下，而相当于一阶球谐函数部分约占80%，这部分相当于一个偶极场，它的北极坐标是北纬78.5°，西经69.0°。短期变化分为平静变化和干扰变化两大类。平静变化是经常出现的，比较有规律并有一定的周期，变化的磁场强度可达几十纳特；干扰变化有时是全球性的，最大幅度可达几千纳特，叫做磁暴。基本磁场也不是完全固定的，磁场强度的图像每年向西漂移0.2°～0.3°，叫做西向漂移。这就指出地磁场的产生可能是地球内部物质流动的结果。现在普遍认为地球核主要是铁镍组成的（还包含少量的轻元素）导电流体，导体在磁场中运动便产生电流。这种电磁流体的耦合产生一种自激发电机的作用，因而产生了地磁场。这是当前比较最为人接受的地磁场成因的假说。
地球的表面温度梯度不能外推到几十千米深度以下。地下深处的传热机制是极其复杂的，由热传导的理论去估计地球内部的温度分布，常得不到可信的结果。但根据其他地球物理现象的考虑，地球内部某些特定深度的温度是可以估计的。结果如下：①在100千米的深度，温度接近该处岩石的熔点，约为1100～1200℃；②在400千米和650千米的深度，岩石发生相变，温度各约在1500℃和1900℃；③在核幔边界，温度在铁的熔点之上，但在地幔物质的熔点之下，约为3700℃；④在外核与内核边界，深度为5100千米，温度约为4300℃，地球中心的温度，估计与此相差不多。
地球的分层结构基本上是按地震波（P和S）的传播速度划分的。地球上层有显著的横向不均匀性：大陆地壳和海洋地壳的厚度大不相同，海水只覆盖着2/3的地面。地震时，震源辐射出两种地震波，纵波P和横波S。它们各以不同的速度向四围传播，经过不同的时间到达地面上不同的地点。若在地面上记录到P和S的传播时间随震中距离的变化，就可以推算地下不同深度地震波的传播速度υp和υs。地球内部的分层就是由地震波速度分布定义的，在海水之下，地球最上层叫做地壳，厚约几十千米。地壳以下直对地核，这部分统称为地幔。地幔内部又有许多层次。地壳与地幔的边界是一个明显的间断面，称为M界面或莫霍界面。界面以下约到80千米的深度，速度变化不大，这部分叫做盖层。再往下，速度变化不大，这部分叫做下地幔。核幔边界是一个极明显的间断面。进入地核，S波消失，所以地球外核是液体。到了5149.5千米的深度，S波又出现，便进入了地球内核。由地球的速度和密度的分布可以计算出地球内部的两个弹性常数、压力和重力加速度的分布。在地幔中，重力加速度g的变化很小，只是过了核幔边界才向地心递减至零。在核幔边界处的压力为1.36兆巴，在地心处为3.64兆巴。
内部物质组成地震波的速度和密度分布对于地球内部的物质组成是一个限制条件。地球核有约90%是由铁镍合金组成的，但还含有约10%的较轻物质；可能是硫或氧。关于地幔的矿物组成，现在还存在分歧意见。地壳中的岩石矿物是由地幔物质分异而成的。火山活动和地幔物质的喷发表明地幔的主要矿物是橄榄岩。地震波速度的数据表明在400、500、和谐500千米的深度，波速的梯度很大。这可解释为矿物相变的结果。在400千米的深处，橄榄石相变为尖晶石的结构，而辉石则熔入石榴石。在500千米的深度，辉石也分解为尖晶石和超石英的结构。在650千米深度下，这些矿物都为钙钛矿和氧化物结构。在下地幔最下的200千米中，物质密度有显著增加。这个区域有无铁元素的富集还是一个有争论的问题。
起源和演化地球的起源和演化问题实际上也就是太阳系的起源和演化问题。早期的假说主要分两大派：以康德和拉普拉斯为代表的渐变派和以G.L.L.布丰为代表的灾变派。渐变派认为太阳系是由高温的旋转气体逐渐冷却而成的；灾变派主张太阳系是由彼此两个或三个恒星发生碰撞或近距离吸引而产生的。早期的假说主要企图解释一些天文事实，如行星轨道的规律性，内行星和外行星的区别。太阳系中角动量的分布等。在全面解释上述观测事实时，两派都遇到不可克服的困难。从20世纪40年代中期起，人们逐渐倾向于太阳系起源于低温的固体尘埃的观点。较早的倡议者有魏茨泽克、施米特和尤里。他们认为行星不是由高温气体凝固而成，而是由温度不高的固体尘物质积聚而成的。地球形成时基本上是各种石质物体和尘、气的混合物积聚而成的。初始地球的平均温度估计不超过1000℃。由于长寿命放射性元素的衰变和引力势能的释放，地球的温度逐渐升高。当温度超过铁的熔点时，原始地球中的铁元素就化成液态，由于密度大就流向地球的中心部分，从而形成了地核。地球内部温度继续升高，使地幔局部熔化，引起了化学分异，促进了地壳形成。海洋和大气都不是
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