一 为什么要重视大环境

重视大环境的理由 读者如果要问，什么是“大环境”？为什么要研究它？它对于人类有什么用？不了解大环境是否也可以活下去？这一系列问题，需要有一个答案。

与人类有关的一切物质，都来自大环境。世界上所有的物品，不论制作技术新旧，都只是改造大环境内某些物质的形象以适合人类的需要。即使是最尖端的科学技术所制造的物品，也无一不是利用大环境内的物质制作而成的；而且制成以后，依旧留在大环境里供人类利用。如果忽视大环境，那末就有可能遇到困难，甚至遇到一些灾难。如果想要离开这大环境，那是一件永远也办不到的事。

“大环境”一词，含义十分明显，是指宇宙空间及空间内所含有的一切物质。这个宇宙空间，下起地球星中心，上达天球视面，所有这些都属于大环境地理范畴，简称大环境。

所谓地球星就是我们两脚所踏的地面。这地面虽然很大，但却不能与天球视面相比，因为天球实在太大了。回忆我幼年时代，教师告诉学生说，大地是太阳系内第三颗行星，因为它自己不能发光，又是球形，所以叫做“地球”。因此，中国教科书上都称“地”为“地球”，不称“地球星”。其他八大行星，由水星到冥王星都加上“星”字，只有地球星把“星”字删去， 以显示地球是“地”而不是“行星”。在个人意识上，也是把地面扩大同天球视面上下对立，例如对对联也总是“天”与“地”相对，甚至认为地比天大，因为“天幕落在地面之上”。这种说法是不正确的，直到现在还未改正过来。我曾问一些人，用手去摸岩石表面，在个人意识中认为那岩石面是地面还是星的表面？他们认为在直觉方面觉得这是地面，却没有联想到那是星面。有一次，我在乡间赶路，旁边有一位老太太也正在赶路，我对她说：“我们正在天上，我们脚下方就是天上的一颗星。”她哼了一声说：“疯话！” 但是，在英文书中却明确称“地”为“行星地球”（Planet Earth），即“地球星”。

大环境不仅是人类及其他生物生存所必需，同时也是钻研自然科学的唯一场所。中国文化起源极早，例如中国的数字和文字都起源于“一”。“一” 最初只是一种符号，指天球内的一种自然现象或一种自然物，几经演变，才成为数字之首和文字之首。古代埃及由于尼罗河每年定期泛滥，流水每次所冲积出的土地必须测量，因而创造了“几何学”。近代人利用大地是一个圆球形，创立了“万有引力”定律，为全世界所采用。然而引力如何产生？引力可能到达的限度，并无清楚的说朋。现代人利用太阳庞大的引力场的作用证明来自恒星的光线通过太阳附近时，必然发生偏转，因而创立了“广义相对论”。以上这些，只能说明宇宙一部分现象，仅是一些片段式的真理。科学进一步发展后，必须作出一套新的系统性的理论，以代替旧说。现在看来， 地球星太小了，地球星上的物理实验室更小，不可能满足宇宙空间的实际需要。现今物理学发展出一种天体物理学，地质学也出现了行星地质学。我不

揣浅陋，也利用地理学上的“分布原则”，把地理区域环境扩展到全宇宙， 形成“大环境地理学”。

人类住在星上，送人上太空“地球星”一词清清楚楚地指出人类住在一颗星的表面上。这颗星的表面，简称“地面”，但并非与“天球”相对。“地球”与“地球星”两词含义完全不同，前者只能使人了解大地为一球形，不能意识到它是一颗星；后者实实在在说明大地是一颗星。从这两个名词也可以看出，前者是不科学的，后者是个科学化的概念。

人类住在地面上与人类住在星上，这两种说法似乎矛盾，也可以把它们统一。地球星表面虽然复杂，但坚硬的岩层属于地壳。用手去接触岩层表面， 就成为去接触地球星的表面。地壳是地球星实体的一部分，土层、水层、大气层都是地球星的外衣，不是它的本体。动物、植物、道路、房屋、工具、器物等，都是地球星上的附加物，不能视为地球星的实体。如果地理教师带领学生去野外作地理考察，那么就不完全只是游山玩水，轻松一番，而是要学一些真知识。例如，让学生在山边上或沟谷内接触一下岩石面，然后对学生说：这些石面就是地球星本体的表面；摸石面就是在摸天上行星的表面； 摸石面的感受就是摸到太阳系第三颗行星表面所觉察的感受，这种感受与其他行星表面可能完全不同，起码温度方面就有巨大的差异。这样观察实验， 可以扩大学生的思路，把地面上的思想扩展到星空，使青少年想到地面之外尚有许多星球，使学生能够将课文中所述与野外实际观察的事实统一起来。这样，航天观念可能油然而生，“大环境”概念也可以建立。

事实上，地面上的人不可能一眼看出大地是一个圆球，更不可能看出它是一颗星。只有当太空人乘坐一艘太空船绕这颗地球星飞行时，才可以清楚地看出它是一颗星。如果能够飞到月球上，才可以亲眼看到地球星在天空，也很象一个大月亮，也只有在这时候，任何人都不能再否认它是一颗星了。如果人了解到自己住在一个孤零零的小星表面时，他将有什么样的感想呢？上文讲到，大环境的范围介于地球星的中心与天球视面之间。如果作进

一步的观察，这地球星的中心确是有的，但不能看见，一切都是依据推测。天球视面人人可以望见，却又不是真的，因为人类所生存的宇宙并不是一个球形。

所谓“天球”是假设的。凡是球都有一个球面，天球并没有球面。天文学上所说的“天球”（celestial sphere），是以观测者为中心，以无限远为半径作的一个球体。所有的星，不论距地球星有多远，一律依据天球半径辐射不同的方向，投影在天球视面之上。夜间望星空，所有的星都在天球视面上。因此，人的视觉总认为所有的星都距离地球一般远。事实上并非如此。月亮距地面似乎与群星相同，也投影在天球视面上。事实上月球距离地面只有 36～40 万公里；太阳距地面有 1.5 亿公里。天球视面上距地面最近的一颗恒星也有 40 万亿公里远，比月球距地面多一亿倍。那些光度微弱的小星星， 可能它的质量大于太阳质量千倍或万倍。

人们昼间到野外，只望见地和天，除日月外天空有些浮云，其他什么也望不见。这并不等于蓝天以外就没有其他东西。古诗“天似穹庐，笼罩四野” 是美丽的诗句，但会使人发生错觉。昼间所望见的蔚蓝色晴空是由大气层组成的“气空”，它是地球星的外层，不是太空。“太空”应该指地球星轨道

（或由冥王星轨道）以外的空间。距太阳系越远，光度越暗。太空深处一片黑，黑得可怕。为什么太空是黑的呢？这是因为可见光波全部被吸收后造成

的。太空深处的恒星绝对星等可能超过太阳，但在望远镜里却似一只萤火虫。首先送人进入太空的是苏联，接着是美国。苏联非常重视发展太空科学。

1957 年 10 月 4 日，首先发射世界上第一颗人造地球卫星进入太空，重 83.6 公斤。人造卫星进入轨道后，即绕地球星连续环行，太空时代由此开始。美国急起疾追，于 1958 年 1 月 31 日也发射一颗叫做“探险者” 1 号（Explorer

Ⅰ）的人造地球卫星进入太空，重 30 磅。这里所说的太空只是地球星大气层的外部，距昏黑的太空还远得很。

1958 年美国创建“美国航空航天局”，简称为“太空署”（NASA），具体部署向太空发展的具体计划。

1961 年 4 月 12 日第一位太空人苏联人加加林驾驶“东方”1 号飞船被送入太空，并环绕地球星飞行一圈，这是人类历史上第一次太空航行。美国准备 8 年多，于 1969 年 7 月 16 日，美国人首先登月，成为震撼世界人心的壮

举。1969 年 7 月 21 日，首先把脚放在月面之上的人是阿姆斯特朗，成为世界第一位登月太空人。第二位是奥尔德林。另一位宇航员未登月，留在太空船内继续绕月飞行，等待他们回来。登月的地点是月球静海。登月任务完成后，两位太空人由月球面回到太空船，三人同返地面，时为 1969 年 7 月 24 日。

天文学与地理学互相交叉 当大科学家已经知道“地绕日”运行，而并非“日绕地”时，一般人受旧说的影响，并未接受正确可靠的新说，依旧把地球星看作不动的大地。后来出现了两种截然不同的科学：一是地理学，专研究脚底下的地面；另一是天文学，专研究位于天空的星辰。现今由于研究领域不断扩大，天文学早已把地球星放在太阳系内，成为天文学研究的一部分； 同样，北极星、大熊星座、太阳、月球、彗星、陨星也已成为地理学方面的教材。从此，两大学科互相交叉而不可分割。

长期以来，写自然地理学由太阳系写起。太阳被视为一颗恒星（fixed star）。何谓恒星？以前解释为“位置不变”的星，现已改解释为“位置恒变”的星。这个“恒”字是“恒动”而不是“恒静”。科学家们把在天球视面位置不变的星统统叫做“恒星”，又把其位置连续更易的星叫做“行星”

（planet）。后来发觉恒星也在移动，只是距离太远因而不易觉察的缘故。结果，为求名词含义正确，把英文“fixed”删去，只称作“star”，即 star 专指恒星，planet 专指行星。中文“星”字含义太广泛，几乎无科学上的含义。目所能见的卫星只有一个月球，已有专名；其他卫星人们肉眼全看不见。天空星辰也各有专名。

地球星不是孤立的星；太阳系也非封闭的系 人们常说“地”或“大地”， 似乎把地或大地看成一个孤立的东西。地理教师总是先从太阳系讲起，又似乎把太阳系看成为一个封闭的系统，也就是认为太阳系是宇宙内一座孤立的星系，与其他星系绝对无关。这种见解，阻碍了科学的发展。

太阳系是由太阳和九颗行星，以及它们的卫星、小行星、彗星、流星、陨星和行星尘埃等组成。一般人觉得太阳是一颗不动的星，在太空内静止， 为太阳系的中心，另有九颗星即九大行星分别环绕着它进行公转。这是一种错误的观念。实际上，太阳是一颗运行得很快的星，它不但不能独立，而且规规矩矩地接受银河星系中心的引力，参加银河星系的自转。人们脚下的地球星只是一颗体积不大并不停地绕着太阳转的星，它并不孤立，是宇宙空间内的天体之一。由上可见，太阳系不是一个封闭的系。

总起来看，天体可视为宇宙大家族，人类就生存在这个大家族内。如果真有所谓的“外星人”这种进步的超级智慧动物，他们很可能正在使用新型的太空录相机及新型的太空录音带，把地球星上发生的丑恶战争录下来作分析呢。

地球星与太阳恒星是否亲属 太阳系内所有的天体都是成分不相同的无机物，太阳系在形态上以太阳恒星为中心，用看不见的太阳引力作绳索，把一个个大小行星联系起来绕它转动，又用“太阳风”作长发，把系内大小天体分别包藏在里面，以显示这些天体都为它所有。此外，当微小的天体接近它时，它就毫不客气地把它们吃掉。金星轨道与太阳之间，除残存的水星外， 其余的天体由于质量微小，而且离心力不够强，一一落在太阳恒星表面并被它吸收。

在这样的环境下，地球星又是如何应付太阳的“威力”呢？地球星可以视为一块很大的圆石头，它利用自身的离心力来反抗太阳的巨大引力，以直线方向向外逃，太阳恒星却又要把它拖住，就这样拉拉扯扯，使地球星的圆形轨道变为一个椭圆形轨道了。也就是说，地球星轨道有两个圆心，太阳只能占有其中一个。月球体积较小，太阳的引力似乎原也要把月球拖入它的光球内，但是地球星却用它自己的引力把月球纳入轨道，成为地球的卫星。

地球星虽然拒绝高能粒子冲入大气层，却又允许太阳电磁波辐射到地面。植物利用太阳辐射的光热进行光合作用，制造养料。这是太阳系内特有的现象。太阳光谱是全波段。由波长最短的伽马射线开始，接着是 X 射线、紫外线、可见光线、红外线，接着又是长波段，由 1 厘米到 1 万米的无线电波。人造光可以用于种植蔬菜，但不能在农场，更不能在森林及草原上使用。太阳辐射最重要的是可见光，波长为 0.4～0.7 微米，是全波段最重要的部分。太阳辐射绝大部分是短波。其辐射量只有二十亿分之一能够到达地球星大气层表面，其中有一部分被大气层表面反射回太空，进入大气层的又有一部分为气体、微尘及水汽所吸收，剩下一部分才为地面所吸收，转为地面热。估计地面吸收的太阳能只有太阳总辐射量四十亿分之一。太阳是球面辐射， 其能量强度与距离平方成反比。

当地球星位于平均日地距，太阳辐射又直射大气层表面时，平均每平方厘米每分钟所得到的热量是 2 卡，这叫做“太阳常数”（solar constant）。这个常数变化很小，有史以来也未察觉到它有明显的变化。这说明地球星在光热方面必须依赖太阳，但它不是太阳的子女。关于这个问题，后文再述。

地壳是固态，太阳壳是气态 地球星的外壳是固态的；地壳表面有一部分是海洋，属于液态；陆面及洋面之上是大气层，为气态。地球星化学元素是多样性的。组成地核的主要元素是铁，组成地壳的主要成分是氧与硅。氧是人类生存必需的元素，在地壳里约占一半，在海水里约占 1/3，在大气层里约占 1/5。水是氧与氢的化合物。地球星上化学元素主要是以分子形式存在。

太阳恒星全是气态，其中氢占 94%，氦占 5%弱，其他元素占 1%。所有的元素全是原子，没有分子，碳含量极微。太阳是一只不冒烟的大火球，太阳的外壳是光球层。光球表面以下不透明，不知是什么样的形象，所有的解释都是推想，只能用间接方法来证明。

地球星含有大量金属元素，例如铝、铁、钙、钾、钠、镁；太阳恒星也含有金属，但百分比太小。地球星缺少氢，它从来就不是一颗发光的星。地球星是一颗暗星，但不是死星。所谓暗星，指星体以内尚有热，行星和卫星

全是暗星，老年的恒星也可能由于光度微弱而变为暗星。死星内外都与太空温度相同，太阳系内小行星及陨星、流星体全是死星。太阳系以外可能到处有暗星，但不能看见。

地球星随着太阳到哪里去人类在地面上出生，在地面上居住生活，又在地面上死亡。地面是“人类的家”。这地面竟是一颗行星的表面，而这颗行星竟又是跟随太阳在连续不断地、永不停息地运动着。它现在究竟走到了宇宙空间的哪里？人在地球星上，正象成群的蚂蚁在一只大轮船上漂洋过海一样，并不知道驶往何处。

夏禹治水的时代，距今不过 4000 年左右，然而地球星离开那时候的位置

已超过 1 万亿公里，真可谓惊人！地球星跟随太阳连续航行，离开旧环境， 接触新环境，人类对此，似乎并无察觉。

地球星不是静止的星，它有各种运动，例如固体的地壳有轻微的胀缩， 超过九级的地震会使所有的东西颤动，在空中摇摇晃晃；日月引力会发生潮汐现象；大气层也受它影响而有波动，等等。地球星在自转的同时还进行公转。它在自己的轨道上向前转动。地球星自转一周准确需时 23 小时 56 分 4.09 秒，这叫做一个“恒星日”（sidereal day）。地球自转不快不慢，天天如此。恒星日的计算方法是观察某一恒星通过午夜子午线上时起算，直到那颗恒星又回到这一子午线上时为止（注意：这时候并不是午夜，而是在午夜之前）。恒星日虽然准确，但不适用。另一种是太阳日（solar day），计算方法是由正午起算，到下一次正午为止；也可以由午夜起到下一次午夜止。在一个太阳日内，地球星自转的角度不是 360 度，而是 360 度 59 分，比恒星日

多出 59 分。太阳日由于比较规律，所以人们喜爱采用太阳日，而放弃恒星日。地球星很有趣，它自转时规规矩矩，不快不慢，准确守时；公转时却不守规矩，有时快有时慢，似乎在和太阳开玩笑。因为太阳日每日长短不等，必须取平均值后才可以采用，那就是“平太阳日”（mean solar day），每日之长都作为 24 小时，比恒星日长 3 分 56 秒。这种小时叫做“平太阳时”。全世界都采用“平太阳日”与“平太阳时”。

现在，要指出的是，太阳昼夜发光，但是，地球星向日为昼、背日为夜， 这却是人类的判断；地球星连续运转，不快不慢，永无休止，也是人类把地球自转引起的昼夜变化分成为恒星日或太阳日，又把它的公转一周定为一年的原因。这是人类智慧的表现，也是人类主宰宇宙的开始。

地球星公转一周是一个“恒星年”（sidereal year），计算方法是： 午夜时看到某一恒星位于子午线上开始直至下一次又在这子午线上为止，这一段时间叫做一个恒星年。这是它在轨道上真正绕太阳公转环行 360 度所需

要的时间，为 365 日 6 小时 9 分 9.54 秒，也等于 365.25636 平太阳日，但是这种年的计算不能配合四季循环，不能采用。另一种叫做“回归年”（tropical year），是根据地球星连续两次经过春分点间的时间长度来计算，为 365 天

1

5 小时 48 分 46 秒，简单地说是 365 4 日或 365.24220 平太阳日。现今各国所

用的阳历全依据回归年，因为它符合四季循环。但是，回归年并未绕行 360

度，即不到一周，时间也缩短 0.01414 日或 20 分 23.54 秒，这是因为“春分点”（vernal equinox）向西退或向西移的缘故。

所谓春分点就是黄道对于天赤道的升交点。太阳在天上所走的路线称作黄道，也就是地球星的轨道面扩大后，与天球视面所切的大圆。黄道面是水

平的，黄道轴是垂直的。黄道面与天球赤道面相交，两面之间的交角是 23

度 27 分，即 23 度半。相交的两点，一个叫做春分点，另一个叫做“秋分点”

（autumnal equinox）。黄道面是固定的，春分点（或秋分点）向西移（或说是西退），每年西移的角度为 50.29 秒。因此，回归年要比恒星年短 20

分 23 秒。

从上述可见，地球星随着自转和绕太阳公转，在经历了无数个太阳日、回归年以后，不知又会随太阳转到什么地方去呢。

地球星随太阳运转是否会有危险？会不会有奇遇？奇遇又是什么？笔者曾大胆设想，可能有那么一天，在遥远的太空内出乎意料地飞来一颗可以供人类居住生息的大星，这情况可相当于当年哥伦布发现新大陆，从而成为地星人的又一领域。