地球起源学说
关于地球的起源问题，已有相当长的探讨历史了。在古代，人们就曾探讨了包括地球在内的天地万物的形成问题，在此期间，逐渐形成了关于天地万物起源的“创世说”。其中流传最广的要算是《圣经》中的创世说。在人类历史上，创世说曾在相当长的一段时期内占据了统治地位。自1543年波兰天文学家哥白尼提出了日心说以后，天体演化的讨论突破了宗教神学的桎梏，开始了对地球和太阳系起源问题的真正科学探讨。1644年，笛卡儿在他的《哲学原理》一书中提出了第一个太阳系起源的学说，他认为太阳、行星和卫星是在宇宙物质涡流式的运动中形成的大小不同的旋涡里形成的。
1755年，著名德国古典哲学创始人康德提出“星云假说”。1796年，法国著名数学和天文学家拉普拉斯在他的《宇宙体系论》一书中，独立地提出了另一种太阳系起源的星云假说。由于拉普拉斯和康德的学说在基本论点上是一致的，所以后人称两者的学说为“康德—拉普拉斯学说”。整个19世纪，这种学说在天文学中一直占有统治的地位。著名的中国天文学家戴文赛先生于1979年提出了一种新的太阳系起源学说，他认为整个太阳系是由同一原始星云形成的。这个星云的主要成分是气体及少量固体尘埃。原始星云一开始就有自转，并同时因自引力而收缩，形成星云盘，中间部分演化为太阳，边缘部分形成星云并进一步吸积演化为行星。
总的来说，关于太阳系的起源的学说已有40多种。20世纪初期迅速流行起来的灾变说，是对康德—拉普拉斯星云说的挑战。20世纪中期兴起的新的星云说，是在康德—拉普拉斯学说基础上建立起来的更加完善的解释太阳系起源的学说。这种学说现在已经广为接受。下面我们较为详细地介绍一下现代星云说的地球形成过程。
地球形成过程
根据现代广为接受的星云说的说法，太阳系是在约50亿年前由气体尘埃云形成的，地球在约47亿年前诞生，它是由原始的太阳星云分馏、坍缩、凝聚而形成的。具体过程是这样的：
首先是太阳分馏出来的星云聚集成行星胎，然后再增生而形成原始地球。原始地球所获得的星云是比较冷的，由于下述效应开始变热，开始了全球性的发育过程。(1)冲击效应：落到原始地球上的粒子都有很高的运动能量，这种能量因冲击转化为热能。(2)压缩效应：由于星云的堆积使地球行星外部重量增加，内部受压缩，消耗在压缩内部的能量转化为热被保存下来。(3)放射性衰变：由于放射性元素铀、钾等的衰变产生热积累。
原始地球形成后的几亿年，由于上述三种效应，其内部逐渐变热使局部熔融并超过铁的熔点，原始地球中的金属铁、镍及硫化铁熔化，并因密度大而流向地球的中心部位，从而形成液态铁质地核。同时，地球的平均温度进一步上升(可达约2000℃)，引起地球内部大部分物质熔融，比母质轻的熔融物质向上浮动，把热带到地表，经冷却后又向下沉没。这种对流作用控制下的物质移动，使原始地球产生全球性的分异，演化成分层的地球，即中心为铁质地核，表层为低熔点的较轻物质组成的最原始的陆核，陆核进一步增生、扩大形成地壳。地核与地壳之间为地幔。分异作用是地球内部最重要的作用，它导致了地壳及大陆的形成，并导致大气和海洋的形成。
氢和氧结合成的水，原先潜藏于一些矿物中，当原始地球变热并部分熔融时，水释放出来并随熔岩运移到地表，大部分以蒸气状态逸散，其余部分在漫长的地质历史进程中逐渐充满大洋。在原始地球变热而产生分异作用的过程中，从地球内部释放出来的气体形成了大气圈。早期地球的大气圈成分与现代不同，正是由于紫外辐射的能量促使原始大气成分之间发生反应，从无机物质生成有机小分子，然后发展成有机高分子物质组成的多分子体系，再演变成细胞，生命得以开始和演化。经过早期分异阶段，地幔固结，原始地壳和大陆发育，并形成了大洋和大气圈。
地球的固体地幔和岩石圈是与陆地上空的空气、洋盆中的水以及在核幔边界的流体相接触。地核和地幔的变化对地球磁场的变化起主导作用。地质构造演化，板块的形成与运动，以及地震、火山等自然现象说明，地球内部处于热学和力学不平衡的状态，存在巨大的力源，使运动持续不停。地核有两个可测的物理特性是磁场和热量。地核通过两个重要的直接途径对地幔产生影响：其一是向地幔底部提供热量，激励地幔深处的热对流，即热的输出是通过传导与对流；其二是对地幔施加一种机械的转矩，这种核幔的相互机械作用和包括大气运动等在内的其他地球过程，决定了一天的长短变化和地球转轴在空间的定向。
地球表面是人类赖以生存的场所。上面叙述的是从地球再生后一直延续到今天的地球内动力过程。然而，地球在整个历史中同样受到太阳光和热的作用，它们与地球内部动力所引起的各种现象之间相互作用，驱动着地球表层的深化，包括地表上发生的各种作用，如大气、海洋以及气候的重大事件，侵蚀作用，水的循环。太阳的辐射能量通过行星际空间传送到地球，供给了地球的光和热。对地球表面和大气层加热，形成了大气层的温度垂直分布结构和大气环流。
地球的年龄
在人类出现以前，地球早已存在了，而且年龄非常古老。为了能了解地球的真实年龄，不少科学家都在做这方面的探索。1862年，英国物理学家开尔芬，第一次从物理学的观点探讨了地球的年龄问题。他曾假定地球原来是炽热的液体，以后凝固冷却下来。他根据热传导计算，曾推导出地球由凝固到演化成现在这种样子所经过的时间，为2 000万年～4 000万年。他的计算结果发表后，学术界并未承认，尤其是地质学家们认为，其数据绝不能视为地球的整个年龄。因为从大自然所观察的事实，地壳运动并非活动一次就不再有什么新的变化，实际造山运动在地史上，有的甚至可发生15次以上的轮回。因而，用最后一次变化的岩石来测定整个地球的地壳年龄，无论如何，其测定值人们是无法接受的。并且，首先就假定地球最早为液态，也未必正确。
现在，地球年龄的计算主要依赖于放射性同位素方法，该方法是1904年英国物理学家卢瑟福首先提出的，主要根据放射性同位素的衰变原理：放射性元素的原子不稳定，必然衰变为他种原子(如238U衰变为206Pb等)，而且衰变速率不受外界温压条件变化影响(如238U经过45亿年后其一半原子数衰变为206Pb，故称为半衰期)。我们只需在岩石中测出蜕变前后元素的含量，就可以获得母体岩石形成的年龄。不同放射性元素半衰期的长短有很大差异，其测年的精度也存在重要区别。因此，要根据研究对象实际情况选择测试物质，采用合适的方法。例如，时代很新的湖南长沙马王堆考古发掘中，西汉初期(约前200)的棺木保存完好，可以用14C法测得木材的绝对年龄数值，与古墓内的文史资料相当符合。至于地球漫长演化史中保存的物质记录(岩石和矿物)，只能采用238U—206Pb、87Rb—87Sr等方法，精度误差允许达到几个百万年。实际操作中包含复杂的技术因素，如测试手段的误差，测年方法使用条件的偏离，野外采样不当(标本已受风化影响，不够新鲜)，地质关系观察错误等。这种方法已发展为地质学中一门独立的分支学科——同位素年代学。
同位素年代学测量地球年龄的操作步骤是：假设岩石形成时，含有一定量的具放射性的母体同位素，随时间的流逝，该母体同位素蜕变，其含量逐渐减少，蜕变后形成的子体同位素则逐渐增多，只要测定母体同位素与子体同位素之比，则该比值就可作为岩石形成以来的时间的尺度。可用作测定地球年龄的同位素须具备2个基本条件：
(1)母体同位素在岩石中分布较普遍，并能测定其含量；
(2)其子体同位素能在岩石中保存下来，并可测定其含量。
目前用放射性同位素方法测得地球上最古老岩石的年龄为40亿～43亿年；对来自外星球的陨石及月岩的测定，获得的最大年龄为45亿～47亿年。据此，确定地球的年龄至少有45亿年。
