完美的設計──我們的星球

科技 08-10

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諸天述說神的榮耀；

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詩篇 19:1

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地球的位置完美適中

「地址」通常會包括國家、城市和街道的名稱。倘若要為地球所在的位置寫「地址」，不妨把銀河系比作地球所屬的「國家」，把太陽系（包括太陽及各行星）比作地球所在的「城市」，把地球在太陽系中運行的軌道，稱之為「街道」。隨著天文學和物理學的發展，科學家已經深刻了解到，地球在宇宙中所佔的空間很小，但位置極其優越。

先談談地球所屬的「城市」──太陽系。太陽系位於銀河系中一個適合生物生存的區域，科學家稱之為「銀河系適居帶」。1這個區域距離銀河系中心大約二萬八千光年，所屬的化學元素恰恰足以維持生命。在距離銀河系中心較遠的區域，生存所需的化學元素過於稀少。2靠近銀河系中心的地帶，則存在著大量可能致命的輻射和其他威脅生存的因素，可說危機四伏。3

銀河系的生命宜居帶(也稱作星系可棲居區，用綠色表示)，其不包括銀河系危險的內測區域以及缺乏金屬的外側區域。銀河系的核球部分在圖中用黃色表示，而旋臂中活躍的恆星形成區域則用藍色和粉紅色表示

「街道」位置適中

地球所在的「街道」，即地球在太陽系這「城市」中所運行的軌道，也是最理想的。地球距太陽約一億五千萬公里，位於科學家稱之為「恆星適居帶」4的區域內。這個區域溫度適中，生物既不會凍僵，也不會烤焦。此外，地球的軌道接近圓形，所以一年到頭與太陽的距離都相差不大。

另一方面，大陽是地球最佳的「能源供應者」。太陽性能穩定，大小適中，輸送到地球來的能量，剛好能滿足地球的需要。有人稱太陽為「非常獨特的恆星」，5一點也不為過。

最佳鄰居

談到地球的最佳「鄰居」，非地球衛星──月球莫屬。6月球的直徑是地球的四分之一多一點，與其它衛星與主星的比例相比，月球的體積相對於地球算是大得出奇，但這個比例絕非巧合。

其中一個重要的原因是，月球在地球的海洋潮汐中起著主導作用，而海洋潮汐在地球的生態環境中又扮演著至關重要的角色。7此外，月球的存在也有助於穩定地球的自轉軌道。8沒有月球，地球就會像陀螺一樣左右搖擺，甚至可能會一頭栽倒。如果沒有月球在發揮作用，氣候、潮汐等就會發生變異，地球也就大難臨頭了。

不可思議的23.5度

地球的自轉軸傾斜23.5度，由此產生循環更選的四季，宜人的氣候，以及多姿多彩的氣候帶。9《恩寵之星》10一書說「地球自轉軸的傾斜度看來非常適中。」此外，地球因自轉而產生的日夜長度，也非常適中。如果地球自轉的速度太慢，向著太陽一面就會被烤成焦土，背著太陽的一面則會寒冷如冰。相反，如果地球自轉的速度太快，以至白日縮短至幾個小時，地面就會狂風大作，還會出現其他的不利影響。

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地球的「保護罩」

保護周全

太空是個險象環生之地，既有致命的輻射，又有流星體，飛來流竄去。雖然如此，而地球卻能在銀河系的「射擊場內」穿梭，而幾乎絲毫無損。為什麼呢？因為地球有大約兩個不同凡響的保護罩。也就是強大的磁場和獨特的大氣層。

地球的磁場產生於地球的深層，並延展至太空，形成一道隱形的屏障。11這道屏障的保護作用，能減低宇宙射線對我們的影響，也使我們不致受到太陽的威脅。沒有磁場，地球就可能受到以下的威脅：太陽風（一股持續不斷的粒子流），太陽耀斑（在幾分鐘內釋放的巨大能量，相當於數十億顆氫彈的爆炸力），以及日冕物質拋射（從太陽日冕拋射到太空的物質，重量達數十億噸）。日冕和太陽耀斑造成眩目的極光，這是一種絢麗多彩現象，出現在地球兩極附近的高空。

地球的大氣層為我們提供了另層保護。12大氣層中有一層稱為平流層，含有臭氧，能夠吸收高達99%的紫外線。從人類到浮游生物，都因臭氧層而得到保護，免受致命的輻射所傷害。值得留意的是，臭氧層中的臭氧含量可以根據紫外線的強度調整。臭氣層實在是個很靈活、很強大的屏障。

太空中，每天都有數以百萬計的流星體密集地衝擊地球，從微小的粒子到巨大的石塊都有。多虧大氣層的保護，人類才免受災難。這些流星體大都會在大氣層中燃燒，化為一閃而過的流星。

地球的「保護罩」不會阻擬生命所需要的射線，比如熱能和光。大氣層能將熱能輸送至地球的每個角落。每到夜晚，大氣層就彷彿像一張大毛毯，減緩地球表面熱量的散失。

地球的磁場和大氣層的設計的確令人稱奇，與地球豐富的水資源同樣讓人驚嘆，不能不將讚美歸於造物之主。

作者簡介：

曾亦軍，曾任芝加哥大學細胞移植研究室主任。

注釋

1 Doyle, L. R. 1996. Circumstellar habitable zones, Proceedings of the First International Conference Menlo Park, CA: Travis House.

2 les-Almar, E. Almar, I, Berczi, S., and Likacs, B. 1997. On a broader concept of circumstellar habitable zones. Conference Paper, Astronomical and Biochemical Origins and the Search for Life in the Universe, IAU Colloquium 161, Bologna, Italy, p. 747.

3 Kasting, J. F. 1997. Habitable zones around low mass stars and the search for interrestrial life. In Planetary and interstellar processes relepant to the origins of life ed. D. C. B. Whittet, p. 291. Kluwer Academic Publishers, 1997.

4 Kasting J. F. Whitmire, D. P., and Reynolds, R. T. 1993 Habitable zones and around main sequence stars. Icarus 101: 108-128.

Wetherill. G. W. 1996. The formation and habitability of extra-solar planets. Icarus 119: 219-238.

5 Cameron, A. G. W. 1997. The origin of the moon and the single impact hypothesis V. Icarus 126: 126-137.

6 Cameron, A. G. W. , and R. M. Canup. 1998. The giant impact occurred during Earth accretion. Lunar and Planetary Science Conference 29: 1062.

7 Cameron, A. G. W. , and R. M. Canup. 1999. State of the protoearth following the giant impact. Lunar and Planetary Science Conference 30: 1150.

8 Chambers, I. E., Wetherill, G. W., and Boss, A. P. 1996. The stability of multi-planet systems. Icarus 119: 261-268.

9 Ward. P. D.: Brownlee, D. (2000-01-14). Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe (1st ed.) New York: Springer-Verlag. ISBN 0387987010.

10 Winy F. J. , and Mathews. D. H. 1963. Magnetic anomalies over oceanic ridge. Nature 199: 947-949.

11 Hart, M. H. 1979 Habitable zones about main sequence stars. Icarus 37:351-357.