知识背景
十八世纪，德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯先后提出了同一个想法：太阳系不是被造出来的，而是从一团旋转的星云里「长」出来的，这个想法后来被称为星云假说。它凭什么可信？因为太阳系有一些「太整齐」的巧合：八颗行星几乎都在同一个平面上，绕太阳公转的方向全部相同，连太阳自转的方向也一致。如果行星是各自被随机捕获来的，这种整齐几乎不可能出现；但如果它们同出于一团旋转的原始星云，整齐就是必然。
地球就是这团星云边缘凝聚出的一颗小石球。它诞生时是一片炽热的岩浆海洋，没有海也没有天空。此后 46 亿年里，重的物质下沉、轻的上浮，分出了地核、地幔、地壳；火山喷出的气体形成原始大气；水汽冷凝成雨，下了几百万年，积成原始海洋。
这段历史没有人亲眼看过，却留下了完整的档案：岩层是书页，化石是文字。良渚遗址的考古工作者靠分辨一层层土的先后来判断年代，地质学家用的是同一套本领，只是他们读的是几十亿年的厚度。
知识讲解
星云假说与太阳系的形成
星云假说：约 50 亿年前，一团缓慢旋转的星云在自身引力作用下收缩。中心部分物质集中、温度升高，最终点燃核聚变成为太阳；周围盘状物质在旋转中逐渐凝聚成行星及其卫星。
支持这一假说的三条观测事实：同向性——八大行星公转方向一致，都与太阳自转方向相同；共面性——各行星轨道几乎位于同一平面内（黄道面附近）；近圆性——行星轨道都接近圆形，而不是狭长的椭圆。
太阳系的组成
太阳系由太阳（唯一的恒星，占太阳系总质量的 99.86% 以上）、八颗行星及其卫星、矮行星、小行星带、彗星和流星体组成。由近到远：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
| 分类 | 成员 | 特点 |
|---|---|---|
| 类地行星 | 水星、金星、地球、火星 | 体积小、密度大、以岩石为主、卫星少 |
| 类木行星 | 木星、土星、天王星、海王星 | 体积大、密度小、以气体为主、卫星多 |
| 小行星带 | 位于火星与木星轨道之间 | 大量小天体，未能聚成大行星 |
地球的诞生与圈层分化
地球的形成大致经过三步：凝聚成球——星云盘中的尘埃和小天体反复碰撞、吸积，形成原始地球；加热熔融与分层——撞击生热加上放射性物质衰变使内部熔融，密度大的铁、镍下沉到中心形成地核，较轻的物质上浮形成地幔和地壳；大气与海洋出现——火山活动释放水蒸气、二氧化碳、氮气等，形成原始大气（没有氧气），水汽冷凝降雨后汇集成原始海洋。
原始大气与今天的大气成分完全不同：原始大气以水蒸气、、、 为主，不含氧气。今天大气中约 21% 的氧气，是后来蓝细菌等生物长期光合作用积累的产物。
地质年代与地层化石
地层像一叠自下而上堆起的书：在没有翻转扰动的情况下，下层比上层古老；地层中所含化石越简单、越低等的，年代越久远。这就是化石与地层的对应关系。
| 地质年代 | 大致距今 | 代表生物 |
|---|---|---|
| 前寒武纪 | 46 亿—5.4 亿年 | 细菌、蓝细菌、少量无脊椎动物 |
| 古生代 | 5.4 亿—2.5 亿年 | 无脊椎动物繁盛、鱼类、两栖类、蕨类植物 |
| 中生代 | 2.5 亿—0.65 亿年 | 恐龙时代、裸子植物繁盛、原始鸟类出现 |
| 新生代 | 0.65 亿年至今 | 哺乳动物与被子植物繁盛，人类出现 |
实验与探究
用透明玻璃杯、粗砂、细砂、黏土、水和几枚不同形状的小塑料片（代表生物遗体）模拟沉积地层。
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目的：认识沉积地层的形成过程，学会由地层位置判断年代先后。
步骤：
- 杯中加约半杯水，先撒入一把粗砂，静置片刻，观察其沉在杯底。
- 放入一枚三角形塑料片，再撒一层细砂覆盖它。
- 放入一枚圆形塑料片，再撒一层黏土覆盖。重复几次，用不同形状代表不同时期的生物。
现象：颗粒按先后顺序层层叠加，先撒的在下、后撒的在上；颗粒大的沉得快、沉在下部；塑料片被夹在对应的层里。
结论：沉积岩地层的形成是由下而上、由老到新的。因此三角形塑料片所在层比圆形塑料片所在层更古老，这正是地质学家用来排列地质年代的基本方法。局限与追问：真实地层可能被地壳运动褶皱甚至翻转，此时不能简单地「下老上新」，还要结合化石种类来判断。
经典例题
若把地球 46 亿年的历史等比例压缩为一天（24 小时），从 0 时起算。已知寒武纪开始于距今约 5.4 亿年，恐龙灭绝于距今约 0.65 亿年，人类出现于距今约 300 万年。求这三件事分别发生在这一天的什么时刻。
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第一步：求比例尺。依据「等比例压缩即对应时间之比相等」，一天有 分钟，则
即模型中 1 分钟代表约 319 万年。
第二步：算寒武纪开始的时刻。距今 5.4 亿年相当于「距一天结束」的时长：
依据「距今时间要从 24 时倒推」，时刻为 ，约晚上 21 时。
第三步：算恐龙灭绝的时刻。，即 。
第四步：算人类出现的时刻。，即约 23 时 59 分 04 秒。
答：寒武纪约在 21 时 11 分，恐龙灭绝约在 23 时 40 分，人类出现在最后不到 1 分钟。结论：地球历史的绝大部分时间里没有复杂生命，人类的出场只是最后一声钟响。
难点与易错点
- 说原始大气中有氧气：原始大气不含氧气，氧气是生物光合作用的产物，这一点是判断题的常客。
- 把「地球形成」与「生命出现」混为一谈：地球约 46 亿岁，最早的生命化石约 35 亿年前，二者相差十亿年以上。
- 认为地层一定下老上新：这只在未受翻转扰动的前提下成立，褶皱、倒转地层要靠化石来定序。
- 把小行星带说成「爆炸的行星残骸」：主流看法是那里的物质受木星引力干扰，始终未能聚成一颗大行星。
- 搞乱地质年代顺序：正确顺序是前寒武纪 → 古生代 → 中生代 → 新生代，恐龙属于中生代而不是古生代。星云假说也不是空想，它有三条观测支持，还被年轻恒星周围的尘埃盘照片证实。
生活中的应用
- 良渚古城遗址的地层：考古队在土层剖面上分辨出不同年代的堆积，越深的层越早。地质学与考古学共用同一条「下老上新」的原理，只是尺度差了百万倍。
- 杭州西湖群山的岩石：山上能找到的沉积岩说明这一带曾经是水下环境，岩层是过去地理环境的记录。
- 看星星就是看历史：由于光传播需要时间，观测遥远天体等于观测过去，天文学家借此研究行星系统正在形成的样子。
生活应用题 1 · 由淤积速率估算地层年龄
某钱塘江河口滩地的平均淤积速率为每年 0.8 厘米。某处钻孔取出一段厚 6 米的均匀沉积层，在其底部发现了一枚陶片。（1）这段沉积层大约花了多少年堆积？（2）若在 4 米深处也发现一枚陶片，它比底部陶片晚多少年？
分步解：
- 统一单位：沉积层厚度 ，速率 。
- 求总堆积时间，依据 ： 年。
- 求 4 米深处对应的位置。依据「深度从地表向下量，距底部的高度等于总厚减深度」：该点距底部 。
- 求时间差： 年，即 4 米深处的陶片比底部陶片晚约 250 年。
- 答：约 750 年；晚约 250 年。真实沉积速率并不恒定，这类估算只能给出量级，实际测年还要靠碳十四等方法。
生活应用题 2 · 太阳系模型放进西湖边
若把太阳缩小成直径 14 厘米的皮球放在断桥边，已知太阳实际直径约 ，地球到太阳的平均距离约 。按同一比例，地球该放在多远处？
分步解：
- 求缩放比例，依据「模型与实物对应长度之比相等」：，故比例为 。
- 求模型中的日地距离：。
- 求模型中的地球直径作对照：地球实际直径约 ，模型中为 。
- 答：地球应放在离皮球约 15 米处，而且只是一粒直径约 1.3 毫米的小沙。太阳系的真相是极其空旷——这也解释了为什么行星之间几乎不会相撞。
考点
- 选择题·高频：星云假说的内容及同向性、共面性、近圆性三条支持证据
- 选择题·高频：太阳系的组成，类地行星与类木行星的区别
- 填空题·高频：原始大气的成分特点（不含氧气）与原始海洋的形成
- 填空题·高频：地质年代四个阶段的顺序与代表生物
- 计算题：地质年代的比例换算，由沉积速率估算地层年龄；探究题：由地层位置与化石种类判断年代先后
中考真题
下列关于太阳系和地球形成的说法中，错误的是（ ）A. 八大行星公转方向相同，支持太阳系起源于同一团星云 B. 地球内部分出地核、地幔、地壳，与物质密度差异有关 C. 地球的原始大气中含有大量氧气 D. 原始海洋由火山释放的水蒸气冷凝降雨汇集而成
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逐项分析：
- A 对：同向性、共面性、近圆性都是星云假说的重要支持证据。
- B 对：地球早期熔融时密度大的铁、镍下沉，较轻物质上浮，形成圈层结构。
- C 错：原始大气以水蒸气、二氧化碳、甲烷、氨等为主，不含氧气；氧气来自后来生物的光合作用。
- D 对：这是原始海洋形成的公认过程。
答案：C。
某地未受扰动的岩层剖面自上而下依次为：第 1 层含哺乳动物化石，第 2 层含恐龙化石，第 3 层含三叶虫化石。请回答：（1）哪一层最古老？（2）三层分别大致对应哪个地质年代？（3）若在第 3 层之上又发现一层含鱼类化石的岩层，它应位于第几层与第几层之间？
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第一步：判断年代先后。依据「未受扰动的地层下老上新」：第 3 层最古老，第 1 层最新。
第二步：由化石定年代。依据化石与地质年代的对应关系：三叶虫是古生代早期的代表性无脊椎动物，恐龙是中生代的代表，哺乳动物繁盛于新生代。所以第 3 层为古生代，第 2 层为中生代，第 1 层为新生代。
第三步：给鱼类化石层定位。依据生物进化顺序，鱼类出现于古生代中期，晚于三叶虫、早于恐龙，因此该层应位于第 2 层与第 3 层之间。
答：第 3 层最古老；三层依次为古生代、中生代、新生代；鱼类化石层在第 2 层与第 3 层之间。