地球（英文名：Earth；拉丁文：Terra）是太阳系的第三颗行星，目前已知唯一存在生命的天体。其表面约29.2%为陆地，70.8%被海洋和其他水体覆盖，极地地区被冰层覆盖。地球的外层由数个构造板块组成，内部保持活跃，表面不断发生变化。
地球大约诞生于45.4亿年前，42亿年前形成海洋，40亿年前形成稳定固态地壳。约35亿年前生命在深海热泉附近出现，光合作用生物随后出现并逐步扩散到浅海和陆地，生物多样性不断增加。当前已记录的物种约120万种，全球人口约80.5亿，分布在约200个国家和地区。
- 中文名
- 地球
- 别 名
- 蓝星、第三行星、盖亚、Sol III
- 分 类
- 类地行星
- 质 量
- 5.972168?1024 kg
- 平均密度
- 5.513 g/cm3
- 逃逸速度
- 11.186 km/s（（39600 km/h））
- 反照率
- 0.367（0.367（几何），0.306 球面）
- 自转周期
- 23时56分4.100秒（恒星时）（恒星日）
- 赤 经
- 未定义
- 赤 纬
- +90°
- 公转周期
- 365.256363004天（太阳日） [171]
- 平近点角
- 358.617 度
- 轨道倾角
- 7.155 度
- 升交点经度
- -11.26064 度
- 赤道半径
- 6378.137 km
- 平均半径
- 6371.0 km
- 极性半径
- 6356.752 km
- 赤道圆周长
- 40075.017 km
- 表面均温
- 15 ℃（288K）
- 表面重力
- 9.80665 m/s2
- 体 积
- 1.08321×1012 km3
- 轨道半长轴
- 1.49598023×108 km
- 远日点距离
- 1.52097597×108 km
- 近日点距离
- 1.47098450×108 km
- 轨道周长
- 9.243757×108 km
- 近日点辐角
- 114.20783°
- 平均公转速度
- 29.783 km/s（107218 km/h）
- 最大公转速度
- 30.287 km/s（109033 km/h）
- 最小公转速度
- 29.291 km/s（105448 km/h）
- 转动惯量系数
- 0.3307
- 转轴倾角
- 23.4392811°
- 海平面气压
- 101.325 kPa
- 扁 率
- 3.35128×10-3
- 地表面积
- 5.10072×108 km2
- 赤道自转速度
- 465.1 m/s
- 天然卫星
- 月球
- 人造卫星
- 在轨约9500颗（2023年）
- 植被宜居度SPH
- 0.72
- 宜居带距离HZD
- -0.50
- 宜居带组成HZC
- -0.31
- 宜居带大气HZA
- -0.52
- 地表生命形式
- 碳基有机体
命名
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中文“地球”一词并非我国本土的传统说法，儒家观念中，“天圆地方”是自夏商朝代以来对“天下”的主要概念。“地球”的称呼最早出现于明朝的西学东渐时期，最早引入该词的是意大利传教士利玛窦（Matteo Ricci，1552－1610），他在《坤舆万国全图》中使用了该词。清朝后期，西方近代科学引入中国，地圆说逐渐被中国人接受，“地球”一词（亦作“地毬”）被广泛使用，申报在创刊首月即登载《地球说》一文。
现代英语单词Earth是依据中古英语发展而来的，其源自古英语名词，最常见的拼写为 eoree [2]，在日耳曼语族诸语中都有同源词，其原始日耳曼语词根为“*ertō”。从历史上看，“Earth”首字母起初是用小写字母，早期的中古英语使用中，“the globe”已开始明确被表达为“the earth”。到了早期现代英语时代，名词的大写开始盛行，“the earth”也被写成“The Earth”，特别是当与其他天体一起使用时。最近，这个名字有时被简单地命名为“Earth”，与其他行星的名称类似。
拉丁文则称之为“泰拉”或“忒亚”（Terra），对应古罗马神话中大地女神忒亚之名。Terra有时会在科学写作中使用，尤其是在科幻小说中，用于区分人类居住的星球与其他星球 [3]；在诗歌中，Tellūs 会被用来表示地球 [4]；在一些罗曼语系语言中，Terra 也是地球的名称，这些语言是从拉丁语演变而来的，如意大利语和葡萄牙语，而在其他罗曼语系语言中，这个词产生了拼写略有变化的名字，如西班牙语 Tierra 和法语 Terre。
希腊文中则称之为“盖亚”（Γα?α，Gaia），对应希腊神话中大地女神之名，其拉丁语形式是少见的 G?a 或 Gaea，但其替代拼写Gaia在现代社会中已经变得很常见。
早期的史料中，eoree 一词被用于翻译拉丁语 terra 和希腊语 γ? gē 的许多含义：地面、土壤、干燥的土地、人类世界、世界表面（包括海洋）和地球本身。与罗马的 Terra/Tellūs 和希腊的Gaia一样，地球可能是日耳曼宗教中的拟人化女神，如晚期北欧神话人物包括 J?re（“地球”），一位女巨人，通常被称为“托尔的母亲” [5]。
另外，地球的标准天文符号是一个四分圆⊕，常用于物理量的下角标，表示与地球物理性质相关。
历史
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地球形成
根据放射性定年法的测量结果，太阳系大约在45.6±0.08亿年前形成，而原生地球大约形成于45.4±0.04亿年前 [6]。从理论上讲，太阳系的形成始于46亿年前一片巨大氢分子云的引力坍缩，坍缩的质量大多集中在中心，形成了太阳；其余部分一边旋转一边摊平，形成了一个原行星盘，继而形成了行星、卫星、流星体和其他太阳系小天体。图为原行星盘实际图像，由阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列观测拍摄，对象为金牛座HL的原行星盘。
原行星盘实际图像根据星云假说，地球等微行星起源于吸积坍缩后残留的气体、冰粒和尘埃，这些物质逐渐汇聚成直径为一至十千米的块状物。在距离太阳小于5天文单位的区域，由于高温导致冰直接升华，固态尘埃主要由耐热化合物组成。这些尘埃逐渐聚集，形成了类地行星。然而，具体的形成细节仍不清楚，因为这一过程高度随机，难以重现。
在最初阶段，许多小天体通过吸积尘埃逐步成长，且其生长速度与质量成正比——质量越大，生长越快。引力相互作用促使小天体与大天体碰撞，加速了大天体的生长并提升其内部温度，最终形成了类地行星。
在太阳系的外部区域，较小的天体要么撞击正在形成的行星，要么被捕获成为卫星，或被抛射至内部太阳系，甚至被甩出原行星盘。这些天体由耐热颗粒和挥发性化合物（如水、甲烷、氨）组成，其中较大的天体因内部热量而发生分化，形成岩石核心和冰质外层。这些含冰天体有些被抛射至内太阳系并撞击类地行星，带来了水和其他挥发性化合物，形成了早期的大气层。此外，内太阳系幸存的撞击体中也可能含有挥发性成分。
整个太阳系的形成过程，包括太阳与行星的诞生，发生在不到1亿年的时间里，原行星的聚集只用了1000至2000万年，最终形成了原始地球。初生地球表面覆盖着岩浆海，而非今天的水体。 [7]
图为原始地球表面艺术想象图，是Chesley Bonestell的画作，描绘了大约46亿至45亿年前地球演化初期的景象。当时，随着地球分化形成由液态铁和镍组成的核心、由橄榄石和辉石晶体构成的地幔，以及由暗长岩晶体组成漂浮于岩浆海洋中的原始地壳，各种矿物质都在这个全球性的硅酸盐熔融海洋中结晶。那时地球已经拥有了一层原始大气层，即便地表仍在遭受固体物体的猛烈轰击，水蒸气也开始在温度下降的大气中凝结形成云层。月球在地平线上显得异常巨大，因为当时它刚刚形成，离地球的距离比现在更近。
原始地球表面艺术想象图当前关于地球和月球形成的理论基于星系形成理论，结合陨石和月球研究的信息，并符合物理化学定律，同时考虑了混沌特性。月球的形成相对较晚，约发生在45.3亿年前，大碰撞假说是目前最受支持的月球起源理论。该假说认为，一颗火星大小的天体——忒伊亚（Theia）与地球发生碰撞，产生的碎片通过吸积形成了月球，而部分忒伊亚的质量融入了地球。 [8]
在约41亿至38亿年前，地月系统经历了后期重轰炸期，大量小行星撞击月球并重塑其表面，同时地球也遭遇了频繁的撞击。这些撞击以热量形式释放出巨大能量，导致早期地球表面熔化，形成了由硅酸盐、硫化物和铁组成的岩浆海洋。由于不同物质的密度差异，熔融铁团块逐渐沉入地球中心，形成地核，而硫化物球粒也缓慢下沉，分化出地幔和地壳。
随着增生过程结束，地球开始冷却，硅酸盐矿物逐步从岩浆中结晶。橄榄石和辉石等高温矿物因密度较大沉入地幔，形成橄榄岩；而钙长石因密度较小，浮向岩浆海洋顶部，构成了早期的地壳。该地壳在早期频繁的小行星撞击和火山活动中不断受到破坏和重塑。这一时期，地球的火山活动更为剧烈，地壳较薄，且地球内部蕴含更多热量。地质学家将约46亿至38亿年前的这段时间称为冥古宙，意指地球那时的环境如同地狱一般恶劣。 [9]
行星演化
自太古宙起地球表面开始冷却凝固，形成坚硬的岩石，同时火山爆发所释放的气体形成了次生大气 [10]。最初的大气成分受到火山活动和释放的气体影响很大，可能由水汽、二氧化碳、氮组成，其中水汽的蒸发加速了地表的冷却，待到其充分冷却后，暴雨持续下了成千上万年，雨水汇入盆地，形成了海洋。暴雨在减少空气中水汽含量的同时，也造成大气二氧化碳含量的大幅减少。此外，小行星、原行星和彗星上的水和冰也被认为是对地球上水的来源之一 [11]。“暗淡太阳悖论”（Faint young Sunparadox）指出，虽然早期太阳光照强度大约只有现在的7/10，但大气中的温室气体足以使海洋里的液态水免于结冰 [12]。
约35亿年前，地球磁场出现，有助于阻止大气被太阳风剥离 [13]。随着地球上熔融的外层冷却凝固，并在大气层水汽的作用下形成地壳。随着地球熔融的外层冷却，形成了第一个固体的原始地壳，该地壳被认为是镁铁质的成分 [14]。始新世沉积岩中存在的锆石矿物颗粒表明，至少早在44亿年前，原始地壳就已存在，并包含有闪长岩的组分。该演化模型显示，最初形成的大陆地壳是小面积的，而关于它们如何演变到达到目前的规模，主要有两种观点 [15]：(1) 原始大陆地壳持续至今相对稳定的增长 ；(2) 太古宙大陆地壳体积的初始快速增长，形成了现在存在的大部分大陆地壳。两种观点分别受到全球大陆地壳辐射测定、锆石中铪和沉积岩中钕的同位素证据的支持。
新的大陆地壳是板块构造运动的结果，而这一过程最终是由地球内部热量的持续损失驱动的。研究表明，在数亿年的时间里，构造运动可导致大陆地壳汇聚在一起，形成超级大陆，随后又分裂开来。大约在7.5亿年前，已知最早的超级大陆之一罗迪尼亚（Rodinia）开始分裂，这些大陆后来在6~5.4亿年前又重新汇聚形成潘诺西亚大陆（Pangaea），后者在1.8亿年前又重新开始分裂，最终演变成目前的大陆地壳格局。 [16]
地球历史上曾出现过多次冰期，而最近的冰期模式始于大约4000万年前 [17]，在更新世初（约258万年前）冰期活动开始加剧。此后，地球高纬度和中纬度地区经历了反复的冰川融化周期，大约每21000年，41000年和100000年重复一次 [18]。末次冰河期，俗称“末次冰河时代”，冰川覆盖了大部分大陆，甚至中纬度地区都被冰川所覆盖，最终大约在11700年前结束 [19]。
未来趋势
地球预期的长远未来与太阳的演化息息相关，随着太阳核心的氢持续核聚变生成氦，太阳光度将持续会缓慢增加，即在接下来的11亿年里，太阳的光度将增加10%，在接下来的35亿年里将增加40%。 [20]这会造成地球表面温度的升高，从而加速无机碳循环，可能会在大约1~9亿年内将CO2浓度降低到当前植物的致命水平：若没有进化出新的光合机制，大约6亿年后，C3植物将会退出地球的生命舞台；大约8亿年后，C4植物则会消失 [21-22]。缺乏植被将导致地球大气损失氧气，使目前的动物生活变得不可能。地球表面的复杂生命发展还算年轻，生命活动能够继续达到极盛并维持约7~8亿年。
由于太阳光度的持续增加，地球的平均温度可能在15亿年内达到100 °C（373K），所有海水都将蒸发并流失到太空中，这可能会引发失控的温室效应，整个耗散过程约需要1.6~30亿年 [23]。即使太阳光度永远保持稳定，因为大洋中脊冒出的水蒸气减少，约10亿年后，27%的海水会进入地幔，海水的减少使得温度剧烈变化而不适合复杂生命生存 [24]。
太阳将在大约50亿年后演变成一颗红巨星。根据恒星物理理论，届时太阳将膨胀到大约1天文单位（1.5亿千米），大约是目前半径的234倍。作为一颗红巨星，太阳将失去大约30%的质量，因此如果不考虑引力潮汐效应，当太阳达到其最大半径时，地球将移动到距离太阳1.7天文单位（2.5亿千米）的轨道，摆脱了落入膨胀太阳外层大气的命运。否则，地球的轨道会因为引力潮汐效应的拖曳而衰减，使其落入已成为红巨星的太阳大气层而最终被蒸发掉。然而即使地球不会被太阳红巨星所吞噬，届时太阳的亮度峰值将是当前的5000倍，地球上剩余的生物也难逃被高温摧毁的命运。 [25]
理化性质
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行星形态
地球通过流体静力平衡保持大致椭球形 [26]，平均直径为12742千米，是太阳系中第五大行星和最大类地行星 [27]，其赤道周长约为40000 千米，这个整数并非巧合，而是因为长度单位米的最初定义是经过法国巴黎的经线上赤道与北极点距离的千万分之一。
地球自转的效应使得沿贯穿两极的地轴方向稍扁，赤道附近略有隆起，因此使其从球形变为略呈椭球形：从地心出发，地球赤道半径比极半径多了43千米 [28]。因此地球表面离地球质心最远的地方，并非海拔最高的珠穆朗玛峰，而是位于赤道上的厄瓜多尔钦博拉索山的山顶。这种情况也使不同纬度的重力加速度呈现差异，例如赤道海平面处重力加速度约为g=9.780m/s2，在北极海平面处的重力加速度约为g=9.832m/s2，而全球通用的重力加速度标准值为g=9.807m/s2。
由于局部地势有所起伏，地球与理想椭球体也略有偏离，但从行星尺度看，这些起伏与地球半径相比很小。如马里亚纳海沟低于当地海平面10893.43米，仅将地球的平均半径缩短了0.17%；而珠穆朗玛峰海拔8848.86米，仅将地球平均半径延长了0.14% [29]。如果把地球缩到台球大小，地球的大型山脉和海沟将会和微小瑕疵一样，而其他大部分地区，尤其是北美大平原和深海平原，摸上去则更加光滑 [30]。
另外，相较于刚性陆地地形，海洋则呈现出更具动态性的地形。但为了测量地球地形的局部变化，大地测量学中常采用理想化的地球产生一种称为“大地水准面”的形状。如果海洋被理想化，完全覆盖地球，没有任何潮汐和风等扰动，那么就可以获得这样的大地水准面形状。其结果是形成一个光滑但重力不规则的大地水准面，这为地形测量提供了平均海平面（MSL）作为参考标准 [31]。
地貌特征
地球表面是固体地球与大气层和海洋之间的边界，以这种方式定义，其面积约为5.101亿平方千米 [32]，其中约29.2%（1.4894亿平方千米）是陆地 [33]，其余70.8%（3.61132亿平方千米）是海洋 [34]。地球可分为两个半球：按纬度分为极地北半球和南半球；或按经度分为东半球和西半球。陆地主要分布在北半球，海岸线共35.6万千米。全球最低点位于马里亚纳海沟（-10893.43米），全球最高点为珠穆朗玛峰（8848.86米）。
地球表面70.8%是海水，这个巨大的“咸水池”通常被称为海洋，构成一个巨大的动态水圈。而在早期地球，海洋可能已经完全覆盖了地球 [35]。传统上将海洋由大到小通常分为太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋，最新研究又提出增加南极洋或南大洋。海洋覆盖了地球的海洋地壳，大陆架海洋在较小程度上覆盖了大陆壳的大陆架。大洋地壳形成了大型海洋盆地，具有深海平原、海山、海底火山、海沟、海底峡谷、大洋高原和横跨全球的洋中脊系统等特征。 [36]在地球的极地地区，海洋表面被季节性变化的海冰覆盖，这些海冰经常与极地、永久冻土和冰盖相连，形成极地冰盖。海底的地壳表面具有多山的特征，包括一个全球性的洋中脊系统，以及海底火山、海沟、海底峡谷、海底高原和深海平原。
地球表面29.2%是陆地，包括地球上的许多岛屿，但大部分陆地表面被五个大陆占据，分别是非洲大陆、欧亚大陆、美洲大陆、南极大陆和澳大利亚大陆，另外还有很多岛屿。陆地地形变化很大，由山脉、沙漠、平原、高原等地貌组成，表面高程从死海的低点-418米，到珠穆朗玛峰顶部的最高高度8848米不等，而陆地的平均海拔约为797米。 [37]
陆地表面可能被地表水、雪、冰、人工结构或植被覆盖，其中大部都被植被覆盖 [38]，但也有相当多是冰盖（不包括永久冻土下同样大面积的土地）或沙漠（33%）。土壤圈位于地球陆地表面的最外层，由土壤组成，并受土壤形成过程的影响。土壤对于土地的耕地至关重要。截至2015年，地球上的总耕地面积占地表面积的10.7%，其中1.3%是永久性耕地 [39-40]。地球估计有 1670万平方千米的农田和3350万平方千米的牧场 [41]。
地表和海底构成了地壳的顶部，地壳与上地幔的一部分一起构成了地球的岩石圈。地壳可分为海洋地壳和大陆地壳。在海底沉积物之下，海洋地壳主要是玄武岩，而大陆地壳可能包括密度较低的物质，如花岗岩、沉积物和变质岩。近75%的大陆表面被沉积岩覆盖，尽管它们构成了地壳质量的5%左右。 [42]
海底海底地形的平均测深为4千米，与海平面以上的陆地地形一样多变。地球表面不断受到内力和外部作用的塑造，如内部板块构造过程，包括地震和火山活动，外部由冰、水、风和温度驱动的风化和侵蚀，以及通过生物过程，包括生物质的生长和分解到土壤中。 [43]也就是说，板块构造运动也会改变地貌，大风、降水、热循环和化学作用对地表的侵蚀也会改变地貌，冰川作用、海岸侵蚀、珊瑚礁的形成，以及大型陨石的撞击都会对地貌的重塑产生影响。
化学组成
地球的总质量约为5.97×1024千克，构成地球的主要化学元素有铁（32.1%）、氧（30.1%）、硅 （15.1%）、镁（13.9%）、硫（2.9%）、镍（1.8%）、钙（1.5%）、铝（1.4%），剩下的1.2%是其他微量元素，例如钨、金、汞、氟、硼、氙等。由于质量层化（质量较高者向中心集中）的缘故，据估算，构成地核的主要化学元素是铁（88.8%），其他构成地核的元素包括镍（5.8%）和硫（4.5%），以及质量合共少于1%的微量元素。 [44]构成地幔的主要元素是氧、硅、镁、铁、铝、钙等，主要以矿物质形式出现，包括辉石（化学式为(Mg, Fe, Ca, Na)(Mg, Fe, Al)(Si, Al)2O6）、橄榄石（化学式为(Mg, Fe)2SiO4）等。
至于地壳的化学构成，氧是地壳内丰度最高的元素，占了46%。地壳中的含氧化合物包括水、二氧化硅、硫酸钙、碳酸钙、氧化铝等，而地壳内含量最高的10种化合物、绝大部分构成地壳常见岩石的化合物均是含氧化合物。 [45]有些岩石则由氟化物、硫化物和氯化物组成，但氟、硫和氯在任何地方岩层中的总含量通常远少于1%。占地壳浅表90%以上体积的火成岩主要由二氧化硅及硅酸盐构成。地球化学家法兰克·维格氏维尔·克拉克（Frank Wigglesworth Clarke）基于1672个对各种岩石的分析进行计算，推论出99.22%的岩石是以下表列出的氧化物构成，亦有其他含量较少的成分。
化合物 | 二氧化硅 | 氧化铝 | 氧化钙 | 氧化镁 | 氧化亚铁 | 氧化钠 |
陆地 | 60.2% | 15.2% | 5.5% | 3.1% | 3.8% | 3.0% |
海洋 | 48.6% | 16.5% | 12.3% | 6.8% | 6.2% | 2.6% |
化合物 | 氧化钾 | 氧化铁 | 水 | 二氧化碳 | 二氧化钛 | 五氧化二磷 |
陆地 | 2.8% | 2.5% | 1.4% | 1.2% | 0.7% | 0.2% |
海洋 | 0.4% | 2.3% | 1.1% | 1.4% | 1.4% | 0.3% |
地球表面的岩石按照成因大致可分为三类：火成岩、沉积岩和变质岩。火成岩是由上升至地表的岩浆或熔岩冷却凝固而形成的一种岩石，又称岩浆岩，是构成地壳主要岩石。火成岩按照成因又可分大致分为两类：一是岩浆侵入地表形成的侵入岩，按照形成位置的不同可分为深成岩和浅成岩，常见的花岗岩就是一种侵入岩。二是岩浆喷出地表形成的喷出岩，又名火山岩，例如安山岩、玄武岩。大陆地壳主要由密度较低的花岗岩、安山岩构成，多为钾长石、钠长石和硅酸盐矿物为主；海洋地壳主要由致密的玄武岩构成，多含镁铁化合物、钙长石和钠长石等。沉积岩是由堆积、埋藏并固结在一起的沉积物形成的。近75%的大陆表面被沉积岩覆盖，虽然它们只占地壳质量的约5%，变质岩是从原有的岩石通过高压高温的环境变质而形成的一种岩石，如大理岩。地球表面最丰富的硅酸盐矿物有石英、长石、角闪石、云母、辉石和橄榄石等。常见的碳酸盐矿物有方解石（发现于石灰岩和白云岩）等。
元素 | 矿物 | 岩石 |
氧（O） | 橄榄石（Mg, Fe）?SiO? | 橄榄岩 |
硅（Si） | 辉石（Mg, Fe, Ca）SiO? | 斜方辉石岩、辉长岩 |
铝（Al） | 石榴石（Mg?Al?Si?O??）、尖晶石（MgAl?O?） | 石榴石橄榄岩、尖晶石橄榄岩 |
钙（Ca） | 辉石（CaSiO?）、斜长石（CaAl?Si?O?） | 辉长岩、斜长岩 |
钠（Na） | 斜长石（NaAlSi?O?）、辉石 | 斜长岩 |
钾（K） | 白云母（KAl?(AlSi?O??)(OH)?） | 霞石正长岩 |
地热构造
地球内部如同其他类地行星一样，可根据化学性质或物理（流变学）性质分为若干层。地球的内核、外核具有明显的区别，这是其他类地行星所没有的特征。地球外层是由硅酸盐矿物组成的地壳，下面又有一层黏稠固体组成的地幔。 [46]虽然地震数据表明组成地幔的岩石是固体，这限制了其温度低于橄榄岩和辉橄岩的熔点，但目前地幔的温度分布尚不确定。有限的实验数据表明，干橄榄岩的熔点随着压力的增加而上升，从地表（压力为1 Mpa）约1090°C下降到100千米深度处（压力为34 Gpa）约1340°C。将这些数据外推到400千米深度（压力为132 GPa）时，估计干橄榄岩的熔点约为1700°C，而700千米深度处的温度为1770°C，这意味着地幔的岩石温度非常高但仍然保持固态，因为它们能够传递地震波（即S波）。
不混溶的铁和硫化物液体的分离以及硅酸盐液体的结晶可以解释地球内部结构的大规模特征。地球中心的铁核由一个固体内核（半径约为1329千米）和一个液体外核组成，整个核心的半径为3471千米。核心上覆盖着由橄榄岩及其高压等效物称为镁铁质岩组成的地幔，地幔厚度为2883千米。 [47]
地球的地幔分为上地幔和下地幔。这两个地幔的分区主要是在力学性质上有所不同，且主要取决于温度。上地幔上部存在一个地震波传播速度减慢的圈层，即软流圈。软流圈的岩石在受力时可以发生塑性变形，因为矿物接近其熔点，可能存在部分融熔。软流圈之上为岩石圈，其是刚性的，是由地壳以及较冷、较坚硬的地幔上层共同组成的、一个厚约120千米的硬壳。此外，地球有厚约40千米的大陆地壳主要由低密度的硅酸盐矿物组成，如正长石、云母矿物黑云母和白云母以及石英。大陆地壳岩石的平均密度约为2.7 g/cm3，这意味着大陆实际上漂浮在下方密度为3.2 g/cm3的岩石圈地幔中。
地幔和地壳之间的分界是莫霍不连续面。地壳的厚度随位置的不同而不同，从海底的6千米到陆地的30至50千米不等。 [48]地壳以及地幔较冷、较坚硬的上层合称为岩石圈，板块也是在这个区域形成的。岩石圈以下是黏度较低的软流圈，岩石圈就在软流圈上方运动。地幔晶体结构的重大变化出现于地表以下410至660千米之间的位置，是分隔上地幔及下地幔的过渡区。在地幔以下，是分隔地幔和地核的核幔边界（古登堡不连续面），再往下是黏度非常低的液态外地核，最里面是固态的内地核。内地核旋转的角速度可能较地球其他部分要快一些，每年约领先0.1~0.5°。 [49]内地核半径1220千米，约为地球半径的1/5。
地球构造示意图地球内部的主要产热同位素是钾-40、铀-238和钍-232 [50]，中心温度可能高达6000 °C， 压力可能达到360 GPa [51]。由于大部分热量是由放射性衰变提供的，推测在地球历史的早期，半衰期短的同位素耗尽之前，地球的热量产生要高得多。在大约30亿年前时，地热产量可能是现在的两倍，从而造成地幔对流和板块构造速率的增加，并可能产生罕见的火成岩，例如今天很少形成的科马提岩。 [52]
地球的平均热损失为 87mW/m2，全球热损失为 4.42×1013 W，地核的部分热能通过地幔羽流向地壳输送，地幔羽流是一种由高温岩石的上升流组成的对流形式 [53]，这些羽流可以产生热点 [54]。地球上更多的热量是通过板块构造、与洋中脊相关的地幔上升流耗散的。热量损失的最后一种主要模式是通过岩石圈的传导，其中大部分发生在海洋之下。 [55]
地热热流通量分布图，由J.H.Davis绘制 海洋岛屿、洋中脊和大陆裂谷带的火山活动也与内部构造的减压熔融有关，当热岩浆柱或热岩浆上升到软流圈地幔的上部时，就会发生这类地质活动。在软流圈深处，由于放射性元素的不规则分布，引起局部温度升高。结果受影响岩石的密度降低，这使得它们相对于周围岩石变得浮力较大。因此，这些岩石开始向上移动，穿过软流圈地幔。这些地幔柱可以形成直径从几十到几百千米不等的头部和尾部，随后它们缓慢上升到软流圈顶部。当地幔柱遇到软流圈顶部的刚性岩石层时，它们的头部会径向扩展，直径可达1000千米。这样的巨大地幔柱存在于冰岛和红海入口处阿法尔凹地等等的下方。
板块运动
地球的地壳和上地幔的刚性外层，即岩石圈，可以被划分为构造板块。这些板块是被以下三种边界类型之一分割并相对移动的刚性块体：在收敛边界处，两个板块作相向运动，汇聚在一起；在离散边界处，两个板块作背向运动，被拉开；在转换边界处，两个板块作相对平移运动，横向滑过彼此。沿着这些板块边界，可能会发生地震、火山活动，也可能碰撞形成高山和俯冲形成海沟 [56]。构造板块位于软流圈之上，软流圈是上地幔的固体但粘性较低的部分，可以与板块一起流动和移动。 [57]
随着构造板块的平移，洋壳在板块的前缘汇聚边界向下俯冲。与此同时，地幔物质在不同边界的上升流形成了大洋中脊，这些过程的结合将海洋地壳回收到地幔中，由于这种循环利用，大部分海底的年龄不到10亿年。最古老的海洋地壳位于西太平洋，估计有2亿年的历史 [58]。相比之下，最古老的大陆地壳是40.3亿年 [59]，尽管在始新世沉积岩中发现了碎屑锆石，且其年龄高达44亿年，表明当时至少存在一些原始大陆地壳 [60]。
七个主要板块是太平洋、北美、欧亚、非洲、南极、印度-澳大利亚和南美洲。其他值得注意的板块包括阿拉伯板块、加勒比板块、南美洲西海岸的纳斯卡板块和南大西洋的斯科舍板块。澳大利亚板块与印度板块在5500~5000 万年前间拼合形成印度-澳大利亚板块。移动相对较快的板块是海洋板块，其中科科斯板块（Cocos Plate）以75毫米/年的速率前进 [61]，太平洋板块以52~69毫米/年的速率移动。移动最慢的板块是南美板块，以10.6毫米/年的速率前进 [62]。
地球部分板块构造图，由Press和Siever绘制，编者译磁场磁层
地球内部及周围空间中存在着静磁场。根据静磁场的多极展开，如果把地球近似看作一个磁偶极子，它的磁矩大小为7.91 × 1015 Tm3，地磁轴方向与自转轴近似重合但有少许偏离，两者的夹角被称为地磁偏角。在垂直平分地磁轴的平面和地球表面相交形成的地磁赤道圈上，磁感应强度约为3× 10-5 T，在地磁轴与地球表面相交形成的地磁极处，磁感应强度约为地磁赤道处的两倍。因此地磁的作用类似于条形磁铁，向周围空间延伸出磁场。然而，地球实际上不可能是永久的条形磁铁，因为所有材料在居里温度下会失去其磁性。
地球磁场的存在是在公元12世纪发现的，这一发现促成了磁罗盘的发明，磁罗盘自此成为航海的重要工具。磁罗盘指向靠近地理北极的磁极。地球的磁极在极地区域内随机漂移，并不与地理北极和南极重合。此外，地球磁场的强度有所变化，最近以每世纪近6%的速率下降（尽管它仍然强于其长期平均水平） [63]，并且其极性在数百万年的时间尺度上实际上发生了变化。在岩浆流的冷却结晶过程中，火山岩记录了地球磁场的极性历史，并且这一记录过程一直在进行。
根据发电机假说，地球被比作一种发电机，但存在一个问题，发电机是设计用来产生电流而不是磁场的，因此地球不可能是传统的发电机。地磁主要来自于地核中铁、镍构成的导电流体的运动。在地核的外核中，炽热的导电流体在从中心向外对流的过程中受到地转偏向力的作用形成涡流，产生磁场。而涡流产生的磁场又会对流体的流动产生反作用，使流体的运动乃至其产生的磁场近似保持稳定，但由于对流运动本身是不稳定的，地磁轴的方向会缓慢、无规律地发生变化，导致地磁倒转。 [64]地磁倒转的周期不固定，每一百万年可能会发生数次逆转，最近的一次则发生在78万年前，被称为布容尼斯－松山反转。 [65]
沃尔特·埃尔萨瑟（Walter Elsasser）和爱德华·布拉德（Edward Bullard）曾提出，地球磁场由外核中液态铁的自激发电机效应产生。其基本原理是液态铁的流动在存在的杂散磁场中感应出电流，这些电流反过来又产生磁场，进而维持地球磁场，而液态铁的流动受地球自转或热驱动对流的影响。形成行星磁场的必要条件包括：导电流体、流体的驱动和初始磁场。
此外，旋转速度较慢或核心已固化的行星预计不会有磁场。这一模型为解释太阳系中一些行星有磁场，而另一些没有提供了框架。尽管这一模型合理解释了地球磁场的产生，但其细节仍不完全清楚，尤其是感应电流的起源。地球的磁场可视为由核心内部流动的电流生成的电磁现象，但这一过程的复杂性和混沌性质导致磁场的强度和极性会自发变化。
地球磁场在太空中的范围定义了磁层。太阳风的离子和电子被磁层偏转；太阳风压力将磁层的白天侧压缩到大约10个地球半径，并将夜间磁层延伸成一条长尾。 [66]由于太阳风的速度大于波在太阳风中传播的速度，因此在太阳风内的日侧磁层之前会发生超音速弓形激波 [67]。在磁暴和亚风暴期间，带电粒子可以从外磁层，特别是磁尾偏转，沿着磁力线进入地球的电离层，在地球表面上方约80至160千米处的大气可以被激发和电离，从而引起极光， [68]最常见的颜色是红色和绿色。
极光图，由Robert Postma拍摄行星运动
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公转
地球绕太阳公转的轨道与太阳的平均距离大约是1.5亿千米，每365.2564平太阳日（365日6时9分10秒）转一圈，称为一恒星年。1990年，旅行者1号从64亿千米拍摄到了地球的图像（暗淡蓝点）。公转使得太阳相对于恒星每日向东有约1°的视运动，每12小时的移动相当于太阳或月球的视直径。由于这种运动，地球平均要24小时，也就是一个太阳日，才能绕轴自转完一圈，让太阳再度通过中天。地球公转的平均速度大约是29.8 km/s（107000 km/h），7分钟内就可行进12742 km，等同于地球的直径的距离；约3.5小时就能行进约384000千米的地月距离。 [69]
旅行者1号拍摄的地球图像，地球位于白圈中，大小不到1个像素点在现代，地球的近日点和远日点出现的时间分别出现于每年的1月3日和7月4日左右。 由于地轴进动和轨道参数变化带来的影响，这两个日期会随时间变化。这种变化具有周期性的特征，即米兰科维奇假说。地球和太阳距离的变化，造成地球从远日点运行到近日点时，获得的太阳能量增加了6.9%。因为南半球总在每年相同的时间接近近日点时朝向太阳，因此在一年之中，南半球接受的太阳能量比北半球稍多一些。但这种影响远小于转轴倾角对总能量变化的影响，多接收的能量大部分都被南半球表面占很高比例的海水吸收掉。
相对于背景恒星，月球和地球每27.32天绕行彼此的质心公转一圈。由于地月系统共同绕太阳公转，相邻两次朔的间隔，即朔望月的周期，平均是29.53天。从天球北极看，月球环绕地球的公转以及它们的自转都是逆时针方向。从超越地球和太阳北极的制高点看，地球也是以逆时针方向环绕着太阳公转，但公转轨道面（即黄道）和地球赤道并不重合——黄道面和赤道面呈现23.439281°（约23°26'）的夹角，该角也是自转轴和公转轴的夹角，被称为轨道倾角、转轴倾角或黄赤交角。而月球绕地球公转的轨道平面（白道）与黄道夹角5.1°。如果没有这些倾斜，每个月都会有一次日食和一次月食交替发生。 [70]
地球的引力影响范围半径大约是1.5×106千米，天体必需进入这个范围内才能被视为环绕着地球运动，否则其轨道会因太阳引力摄动而变得不稳定，并有可能脱离地球束缚[[ii]]。包括地球在内的整个太阳系，在位于银河系平面（银道）上方约20 光年的猎户臂内，以28000光年的距离环绕着银河系的中心公转。 [71]
自转
地球相对于太阳的平均自转周期称为一个平太阳日，定义为平太阳时86,400 秒（等于86,400.0025秒） [72]。因为潮汐减速的缘故，当前地球的太阳日已经比19世纪略长一些，每天要长0至2毫秒。 [73]国际地球自转服务（IERS），以国际单位制的秒为单位，测量了1623年至2005年和1962年至2005年的时长，确定了平均太阳日的长度。
地球相对于太阳的自转周期，称为一个恒星日，依据IERS的测量，1恒星日等于平太阳时（UT1）86,164.098903691 秒，即23小时56分4.098903691秒 [74]。天文学上常以地球相对于平春分点的自转周期作为一个恒星日，在1982年是平太阳时（UT1）86164.09053083288秒，即23小时56分4.09053083288秒。由于春分点会因为岁差等原因而发生移动，这个恒星日比真正的恒星日短约8.4毫秒 [75]。
地球自转卫星拍摄图，以约23°倾角自西向东自转从地球上看，空中的天体都以每小时15°，也就是每分钟15'的角速度向西移动（低轨道的人造卫星和大气层内的流星除外）。靠近天球赤道的天体，每两分钟的移动距离相当于地球表面所见的月球或太阳的视直径（两者几乎相同）。 [87]
转轴倾角
地球的轴倾角约为23.439281° [76]，其轨道平面的轴线始终指向天极。轨道倾角的存在使得地球绕太阳公转时，太阳直射点在南回归线和北回归线之间周期性变化，这为一个回归年，时长为365.24219个平太阳日（即：365天5小时48分46秒）。地球上不同纬度地区昼夜长短和太阳高度角随之变化，进而使得这些地区一日之内接受到的太阳辐射总量发生变化，导致季节变化。当北极点相对于南极点离太阳更近时，太阳直射点位于北半球，此时北半球昼长夜短，太阳高度角较大，为夏半年；南半球昼短夜长，太阳高度角较小，为冬半年；反之亦然。在北回归线以北的北温带，太阳总是从东南方向升起，向西南方向落下；在南温带，太阳则是从东北方向升起，向西北方向落下。 [77]
在南、北半球各自的夏半年中，纬度越高，昼越长，夜越短，在极圈内可能出现全天都是白昼的情形，称为极昼。在极点附近，夏半年的6个月都是极昼；冬半年纬度越高，昼越短，夜越长，极圈内可能出现全天都是黑夜的情形，称为极夜。极点附近冬半年均为极夜。 [78]在一个回归年内，太阳直射点在南北回归线之间移动。直射点落在北回归线、南回归线上的那一天合称至日。直射点会两次越过赤道，称为分点。在北半球，冬至出现于每年的12月21日前后，夏至出现于6月21日左右，春分通常出现于3月20日，秋分通常出现于9月22日或9月23日。在南半球，春分、秋分、夏至、冬至的日期正好与北半球相反 [79]。
由于地球不是理想的球体，而黄道面、白道面和赤道面都存在交角，太阳和月球对地球施加的力矩有垂直于自转角动量的分量，使得地球在自转的同时会发生进动，其周期为2.58万年，从而导致了恒星年和回归年的差异，即岁差。地球的倾斜角几乎不随时间变化而改变，但由于日月相对地球的位置不断变化导致地球受到的外力发生变化，地球在自转、进动时倾斜角仍然会有轻微、无规则的章动，其最大周期分量18.6年，与月球交点的进动周期一致。地球也不是理想的刚体，受到地质变化、大气运动等作用的影响，地球的质量分布会发生变化，自转极点相对于地球表面同样也会有轻微的漂移，每年极点的位置会变化数米 [80]。
自1900年以来，极点大约漂移了二十米。这种漂移被称为极移。极移是一种准周期运动，主要的周期分量包括一个周期为一年的运动和一个周期为14个月的运动。前者通常被认为与大气运动有关，后者被称为钱德勒摆动。由于地球的自转角速度比月球和地球的公转角速度都大，受到潮汐摩擦的影响，地球的自转角速度随着时间变化缓慢减小，换言之，一天的时间逐渐变长。 [81]
转轴倾角示意图行星资源
地球蕴藏着各种自然资源供人类开采利用。其中很多是如化石燃料一类的不可再生能源，这些资源的再生速度非常缓慢。化石燃料大多从从地壳中获得，例如煤、石油和天然气。人类主要用这些化石燃料来获得能源和化工生产的原料。矿石形成于地壳的成矿过程，成矿过程由岩浆活动、侵蚀和板块构造导致。地球生物圈可产生许多对人类有益的生物制品，包括食物、木材、药品等，并可使众多有机废弃物回收再利用。陆上生态系统依靠表土和淡水维持，而海洋生态系统则依靠陆地冲刷而来的溶解养料维持。2019 年，3900万平方公里的地球表面由森林和林地组成，1200万平方公里是灌木和草地，4000万平方公里用于动物饲料生产和放牧，1100万平方公里被耕地耕种。在12~14%的无冰土地中，2015年有2%得到了灌溉。
目前地球资源储备量的情况是多方面的，列举部分主要资源如下：
石油和天然气：全球石油资源的极限数可能是10000亿吨，至少是现在探明的常规石油储量的十倍，可采石油储量的极限数在2600亿吨左右，如果包括深海和南北两极地区，可达3000亿吨。截至2019年底，世界石油证实储量为2446亿吨。 [82]其中，沙特阿拉伯和委内瑞拉拥有世界上最大的石油储量。全球石油年消耗量接近40亿吨，按此速度，已探明储量可以支持人类使用约60年左右，但考虑到经济发展和需求增长，实际的可用年限可能会缩短。
对于天然气，全球常规天然气可采储量为1.870347×1014立方米，而页岩气技术可采资源量为1.874026×1014立方米 [83]。全球主要天然气储量分布在俄罗斯、伊朗和卡塔尔等地，2022年俄罗斯的常规天然气储量为全球总储量的 23%。
煤炭作为人类重要的能源资源之一，目前全球储量约为9842亿吨。其中，中国的煤炭储量为1145亿吨，占全球储量的11.6%。 [84]根据国际能源署（IEA）2021年的统计，全球煤炭年开采量约为77亿吨，其中中国作为全球最大的煤炭生产国和消费国，每年消耗约40亿吨煤炭，占全球煤炭消耗的52%。
稀土资源：全球稀土资源分布广泛，中国约占全球1/3的储量。按照目前的开发速度，稀土资源还可以开发数百年。然而，目前全球稀土储量难以满足未来需求，寻找和开发潜在的稀土资源迫在眉睫 [85]。根据美国地质调查局（USGS）2021年数据显示，全球稀土储量约为1.2亿吨，其中中国拥有4400万吨 的稀土储量，是世界上最大的稀土生产和出口国。美国、澳大利亚、巴西和印度等国家也拥有较大规模的稀土储量。
海洋资源：海底矿产资源丰富，世界石油极限储量10000亿吨，可采储量3000亿吨，其中海底石油1350亿吨；世界天然气储量255~280亿立方米，海洋储量占140亿立方米 [86]，占全球总储量的50%左右。海底的矿产资源（如锰结核、钴、铜、金等）也具有巨大的开发潜力，尤其在深海地区。这些资源不仅用于高科技产业的制造，还在未来可能成为全球能源和材料供应的重要来源。
尽管地球的资源储备比较庞大，但人类活动正以越来越快的速度消耗这些资源，且对环境造成了不可忽视的影响。特别是在化石燃料使用上，气候变化的威胁迫使各国开始寻找新能源替代品，如风能、太阳能和核能等可再生能源。稀土资源虽然可以支持几百年的发展，但随着全球技术进步，需求可能急剧上升，导致供需矛盾加剧。与此同时，海洋资源的开发虽然潜力巨大，但也伴随环境保护与国际合作的问题，如何平衡开发与保护，将决定人类能否实现资源的可持续利用。
卫星
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天然卫星
月球是一颗相对较大的类地行星天然卫星，直径约为地球的四分之一，也常被称作“月亮”。 月球是太阳系中卫星-行星体积比最大的卫星 [88]，虽然冥王星和喀戎（冥卫一）之间的比值更大，但冥王星属于矮行星，且为二者实际构成双矮行星系统（系统质心在冥王星表面以外）。 [89]
最被广泛接受的月球起源理论，即大碰撞假说，认为一颗火星大小的原行星忒伊亚与早期地球的碰撞，残留的碎片形成了月球。这一假说解释了月球相对缺乏铁和挥发性元素，以及其成分几乎与地壳相同的事实。计算机模拟表明，其他碰撞的残余物可能在地球内部。 [90]
地球和月球之间的引力在地球上引起月球潮汐。对月球的同样影响也导致了它的潮汐锁定：它的自转周期与它绕地球运行所需的时间相同。 [91]因此，它总是向地球呈现出相同的面貌。当月球绕地球公转时，其表面的不同部分被太阳照亮，导致月相。 [92]由于它们的潮汐相互作用，月球以大约38 毫米/年的速度从地球后退，造成地球白昼以每年23微秒的速率延长。在数百万年的时间里，这些微小的变化累加起来就是重大的变化。例如，在埃迪卡拉纪时期（约6.2亿年前），一年有400±7天，每天持续21.9±0.4小时。 [93]
月球可能通过调节地球的气候极大地影响了生命的发展。古生物学证据和计算机模拟表明，地球的轴向倾斜是通过潮汐与月球的相互作用而稳定的。 [94]一些理论家认为，如果没有这种对太阳和行星施加在地球赤道凸起上的扭矩的稳定，旋转轴可能会混乱不稳定，在数百万年内表现出巨大的变化，就像火星的情况一样，尽管这是有争议的。 [95]
从地球上看，月球距离足够远，几乎可以与太阳一样拥有相同大小的圆盘。这两个天体的角度大小（或立体角）匹配，因为尽管太阳的直径大约是月球的400倍，但它的距离也是月球的400倍。 [96]这一原因正好使得两天体的角直径（或是立体角）吻合，因此地球能观测到日全食和日环食。 [97]
人造卫星
人造地球卫星是由人类建造，环绕地球运行的太空飞行器。截至2023年10月，约有9500颗在轨人造卫星围绕地球运行，包括还有一些无法使用的卫星，另有超过16,000块被追踪的空间碎片，尚有逾30万件太空垃圾也在轨道上环绕地球。目前在轨最古老的卫星是先锋一号（Vanguard 1），以及最大的人造卫星是国际空间站（ISS） [98]。
2025-08-14，尤里·阿列克谢耶维奇·加加林（Yuri Alekseyevich Gagarin）成为了第一个抵达地球轨道的人类。截至2025-08-14，共有487人曾去过太空并进入轨道绕行地球，其中有12人还参与了阿波罗计划并在月球行走。正常情况下，国际空间站成员由6人组成，成员一般每六个月替换一次。阿波罗13号于1970年执行任务期间离地球400171千米，为人类到达过的最远距离。
目前我国在轨的人造卫星数量至少有901颗，相比之下，美国同期持有数量可能超过9000颗。
未来发射的中国空间巡天望远镜（CSST），属于大型人造卫星准卫星
除了月球和人造卫星之外，地球还有至少5颗共轨小行星（准卫星） [99-100]，其中4颗是在地球轨道上环绕着太阳运行的小行星——克鲁特尼（3753 Crutithne）、2002 AA29、2016 HO3和在地球前导拉格朗日点L4的特洛伊小行星2010 TK7。仅有5米大小的近地小行星2006 RH120，大约每隔20年就会靠近地月系统一次，当它靠近时，会短暂进入绕行地球的轨道。 [101]
三圈
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水圈
水圈是地球上的水及其分布的总和。水圈大部分由地球的全球性海洋组成，还包括大气层和陆地上的水，如云、内陆海、湖泊、河流和地下水。海洋的质量约为1.35×1018吨，约占地球总质量的1/4400。海洋面积为3.618亿平方千米，平均深度为3,682米，估计体积为13.32亿立方千米。 [102]如果所有地球的地壳表面都与光滑的球体类似，处于相同的高度，那么由此产生的全球海洋的深度将为2.7~2.8千米。 [103]
大约97.5%的水是咸水，剩下的2.5%是淡水， [104]大多数淡水（约68.7%）以冰的形式存在于冰盖和冰川中。 [105]剩下的30%是地下水，1%的地表水（仅覆盖地球陆地的2.8%） [106]和其他小形式的淡水沉积物，如永久冻土，大气中的水蒸气，生物结合等。 [107]
在地球上最寒冷的地区，雪在夏天存在并变成冰。这些积累的冰雪最终形成冰川，即在自身重力影响动的冰体。高山冰川形成于山区，而巨大的冰盖则形成于极地地区的陆地上。冰川的流动侵蚀了地表，使其发生了巨大的变化，形成了U形山谷和其他地貌。北极海冰的面积大约与美国一样大，尽管由于气候变化，海冰正在迅速消退。 [108]
地球海洋的平均盐度约为35‰。 [109]大部分盐是从火山活动中释放出来的，或者是冷却的火成岩中溶解的。 [110]海洋也是溶解的大气气体的储存库，这些气体对于许多水生生物形式的生存至关重要。 [111]海水对世界气候具有重要影响，海洋是一个大型的热库。 [112]海洋温度分布的变化会导致重大的天气变化，例如厄尔尼诺-南方涛动 [113]。
地球表面丰富的水，尤其是液态水，是它与太阳系中其他行星区分开来的独特特征。拥有相当大气层的太阳系行星确实部分拥有大气中的水蒸气，但它们缺乏稳定地表水的表面条件。 [114]尽管一些卫星，例如木卫二，显示出大型外星液态水库的迹象，其体积可能比地球的海洋还要大，但它们都是一千米厚的冰冻表层下的大型水体。 [115]
大气圈
演化
地球化学分类还包括亲气元素：氢、氮、氦、氖、氩、氪、氙和氡。这些元素以及某些挥发性化合物（如水、碳的氧化物、甲烷、氨和硫化氢）存在于形成地球的星子中。当星子在撞击时爆炸或掉入熔岩海中时，这些气体释放出来，形成了包围地球的大气层。因为地球的重力不足以将这些元素留在大气层中，残余的氢和氦都逃逸到了太空。大星子的撞击引起的剧烈爆炸破坏了原始大气层，但这些损失被来自太阳系外缘的晚期冰星子撞击所抵消，这些冰星子将水和其他挥发性化合物释放到地球的原始大气层中。此外，在强烈轰炸期间发生的剧烈火山活动使得气体从地球内部逸出。
随着地球的主要积聚期结束，大气层中包含了上述的大部分水和其他挥发性化合物以及双原子氮分子和惰性气体，因为地球仍然过热，无法保留这些物质。然而，分子氧仅以微量存在，因为星子中的大部分氧都与其他化学元素结合在一起。少量的氧气和氢气通过太阳发出的紫外线分解水分子释放出来。氢分子逃逸到星际空间，但氧气与甲烷反应生成二氧化碳。
二氧化碳、水蒸气和甲烷被称为温室气体，因为它们吸收红外辐射，从而使大气温度上升。因此，这些气体在大气中的存在可能防止了地球在太阳光度仅为当前值的70%时陷入深度冰冻。然而，在斜长岩地壳将大气层与地球炽热的内部隔离后，大气温度下降，导致水蒸气凝结，雨水开始遍布地球。随着大气继续冷却，大部分水以雨水形式转移到地球表面，形成了全球海洋。大气中的雨滴溶解了二氧化碳和其他挥发性化合物，从而去除了这些温室气体，调节了地球的全球气候，防止了全球海洋中的水像在金星上那样沸腾。
尽管大气演化的细节仍不确定，但地质证据表明，38亿年前地球表面存在液态水，甚至可能更早。此外，从研究月球得出的证据表明，包括地球在内的类地行星在约38亿年前仍然受到来自太空物体的轰击。然而，一旦液态水在地表存在，地质过程就开始塑造地球的表面。
冥古宙（46亿至38亿年前）期间的地质活动包括火山爆发和全球海洋中火山岛的形成。喷出的熔岩由辉石、橄榄石、富钙斜长石和磁铁矿组成，表明它们是被称为科马提岩和拉斐尔玄武岩的玄武岩品种。此时，海洋中的水尚未变咸，通过称为化学风化的过程溶解了这些矿物。进入海洋的镁、铁和钙离子与溶解的二氧化碳反应，形成沉积碳酸盐沉积。碳酸盐矿物的沉积消耗了溶解在水中的二氧化碳，并将其转移到岩石储库中，因此其只有在这些岩石后来暴露于地表的化学风化时才能逃逸出来。这是将二氧化碳储存在岩石储库中并持续调节全球气候的开始，这些储库不仅包括碳酸盐岩，还包括化石燃料（煤、石油和天然气）、无定形碳颗粒和页岩中的固体烃分子。
由于热运动，大气层外缘的部分分子速度可以大到能够摆脱地球引力，这会使大气气体缓慢但持续地散失到太空中。 [116]因为游离的氢分子量小，它更容易达到宇宙速度，散逸到外太空的速率也更快。其中在氢气逃逸方面，是地球大气以及表面从早期的还原性变为氧化性的原因之一，且光合作用也提供了一部分氧气，但是研究认为氢气之类的还原剂消失是大气中能够广泛积累氧气的必要前提 [117]，因此也影响了地球上出现的生命形式 [118]。虽然大气中的氧气和氢气可转化为水，但其损失大部分皆来自甲烷在高层大气的破坏。 [119]
现状
组分 | 气体含量 | |
% | μL/L | |
氮气N2 | 78.084 | — |
氧气O2 | 20.946 | — |
二氧化碳CO2 | 0.033 | — |
氩气Ar | 0.934 | — |
氖气Ne | — | 18.18 |
氦气He | — | 5.24 |
氪气Kr | — | 1.14 |
氙气Xe | — | 0.087 |
氢气H2 | — | 0.5 |
甲烷CH4 | 2 | |
一氧化氮NO | 0.5 | |
表中目前大气层的化学成分表明，干燥空气主要由双原子分子氮（78.084%）和氧（20.946%）组成，而二氧化碳的浓度仅为0.033%。这些数据表明，地质和生物过程通过吸收二氧化碳和释放氧气，极大地改变了原始大气层的化学成分。海洋中通过沉积固体碳酸盐吸收大量二氧化碳，且光合作用加强了这种吸收，因此原始大气中的许多二氧化碳大约35亿年前，被海洋中的光合生命形式转换为了分子氧。
目前地球海平面的大气压力平均为101.325 kPa [120]，水蒸气含量一般在0.01%~4%之间变化，平均约为1%。 [121]云层覆盖了地球表面的三分之二左右，海洋上的云层比陆地上的云层更多。对流层的高度随纬度而变化，范围从两极的8千米到赤道的17千米不等，由于天气和季节性因素而有一些变化。 [122]
地球的生物圈已经大大改变了它的大气层。含氧光合作用进化了27亿年，形成了今天的氮氧大气。 [123]这种变化使好氧生物的增殖成为可能，并间接地导致了臭氧层的形成，这是由于随后的大气 O2 转化为O3。臭氧层阻挡了紫外线太阳辐射，使陆地上的生命得以存在。 [124]其他对生命重要的大气功能包括水蒸气输运、提供气体使流星体在撞击地表前燃烧殆尽，以及调节温度。 [125]最后一种现象是温室效应：大气中的微量分子用于捕获从表面发出的热能，从而提高平均温度。水蒸气、二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和臭氧是大气中的主要温室气体。目前地球的平均表面温度为15°C，如果没有温室效应，平均表面温度将为-18°C [126]，地球上的生命可能不会以目前的形式存在 [127]。
而在对流层的上方，相对高层的大气圈通常分为平流层、中间层、热层和散逸层 [128]，每一层温度随高度的变化规律都不同。平流层上部是臭氧层，能部分吸收太阳射向地表的紫外线，这对地球上的生命很重要。这也使得平流层中温度随高度的增加而增加。中间层中温度则随高度增加而下降。在热层中，由于气体原子对太阳辐射中短波成分有强烈吸收，温度随高度的增加急剧上升。在热层上部由于空气稀薄，温度较高，气体分子会发生电离，形成等离子体，构成电离层。散逸层向外延伸，愈发稀薄，直到磁层，那里是地磁场和太阳风相互作用的地方。距地表100 千米的高空是卡门线，实践中认为它是大气层和外层空间的分界。 [129]
天气和气候
地球的大气圈没有明确的边界，逐渐变薄并逐渐消失在外太空。 [130]四分之三的大气质量包含在地表之上的11千米内，这个最低层被称为对流层。 [131]来自太阳的能量加热了对流层和地球表面，导致空气膨胀。然后，这种密度较低的空气上升并被较冷、密度较高的空气所取代。结果是大气环流，通过热能的重新分配来驱动天气和气候。 [132]
主要大气环流带包括赤道纬度30°以下的信风和30°至60°之间中纬度地区的西风。 [133]海洋热含量和洋流也是决定气候的重要因素，特别是将热能从赤道海洋分布到极地地区的温盐环流。 [134]
地球接收到1361 W/m2 的太阳辐照度，到达地球表面的太阳能量随着纬度的增加而减少。 [135]在高纬度地区，阳光以较低的角度到达地表，并且必须穿过较厚的大气柱。因此，海平面的年平均气温从赤道每纬度下降约0.4℃。 [136]地球表面可以细分为大致均匀气候的特定纬度带。从赤道到极地地区，这些是热带（或赤道）、亚热带、温带和极地气候。 [137]
影响一个地方气候的其他因素是它与海洋的距离、海洋和大气环流海拔高度。由于海洋可以储存大量热量，靠近海洋的地方通常夏季较冷，冬季较暖和。大气环流也起着重要作用，风将热量在陆地和海洋间输运。最后，温度随着高度的增加而降低，导致山区比平原地区更冷。 [138]
通过表面蒸发产生的水蒸气通过大气中的循环模式进行运输。当大气条件允许温暖潮湿的空气上升时，这些水会凝结并以降水的形式落到地表。 [139]然后，大部分水通过河流系统输送到较低的海拔地区，通常返回海洋或沉积到湖泊中。这种水循环是支持陆地生命的重要机制，也是地质时期地表特征侵蚀的主要因素。降水模式变化很大，从每年几米的水到不到一毫米不等。大气环流、地形特征和温差决定了每个地区的平均降水量。 [140]
常用的气候分类系统有五大类（湿润热带、干旱、潮湿的中纬度、大陆性和寒极），这些气候带又进一步划分为更具体的亚型。 [141]柯本系统根据观测到的温度和降水量对区域进行评级。 [142]在炎热的沙漠中，如死亡谷，地表气温可以上升到55°C左右，在南极洲可以低至-89°C。 [143]
极端天气，如热带气旋（包括飓风和台风），发生在地球表面的大部分地区，对这些地区的生活产生重大影响。从1980年到2000年，飓风和台风事件平均每年造成11800人死亡。 [144]许多地方都遭受地震、山体滑坡、海啸、火山爆发、龙卷风、暴风雪、洪水、干旱、山火等灾难灾害。 [145]由于空气和水的污染、酸雨、植被损失（过度放牧、森林砍伐、荒漠化）、野生动物的丧失、物种灭绝、土壤退化、土壤枯竭和侵蚀，许多地区都受到了人类活动的影响。 [146]人类活动将温室气体释放到大气中，导致全球变暖。 [147]这正在加速冰川和冰盖的融化，导致全球平均海平面上升、干旱和野火风险增加以及物种迁移到较冷地区等变化。 [148]
生物圈
演化
地球表面的生命的存在形式为碳基有机体，起源于大约35亿年前，人类是目前地球唯一的开智物种。地球提供了仅有的能够维持已知生命进化的环境，有机生命体一直在塑造和栖息在地球上的许多特定生态系统中，并最终在全球范围内扩张，形成了一个总体的生物圈。
科学界目前认为约40亿年前的高能化学反应产生了能够自我复制的分子，在此5亿年后出现了所有生命的终共同祖先“卢卡”（LUCA） [149]，而后分化出细菌与古菌。早期生命形态发展出光合作用的能力，可直接利用太阳能，并向大气中释放氧气。大气中积累的氧气受到太阳发出的紫外线作用，在上层大气形成臭氧（O3），进而出现了臭氧层。 [150]
早期的生命以原核生物的形态存在。根据内共生学说，在生命进化过程中，部分小细胞被吞进大细胞，并内共生于大细胞之中，成为大细胞的细胞器，从而形成结构相对复杂的真核细胞。此后，细胞群落内部各部分的细胞逐渐分化出不同的功能，形成了真正的多细胞生物。 [151]由于臭氧层吸收了太阳发出的有害紫外线，陆地变得适合生命生存，生命开始在陆地上繁衍。
最早的生命化石证据是在澳大利亚西部34.8亿年前的砂岩中发现的微生物垫化石 [152]，在格陵兰岛西部37亿年前的变质沉积岩中发现的生物石墨，以及生物物质的残骸发现于澳大利亚西部41亿年前的岩石中 [153]。地球上最早的直接生命证据包含在34.5亿年前的澳大利亚岩石中，这些岩石显示了微生物的化石 [154]。
约瑟夫·可西文克博士（Joseph L. Kirschvink）1992年首先提出猜测7.5~5.8亿年前的新元古代成冰纪大冰期时，强烈的冰川活动使地球表面大部分处于冰封之下，是为雪球地球（Snowball Earth）假说。此后的地球生命演化史，整体处于生命大爆发和大灭绝的更替。
5.42亿年前发生了埃迪卡拉纪末期灭绝事件，紧接着就出现了寒武纪生命大爆发 [155]，地球上的多细胞生物种类猛增（如三叶虫、奇虾等）。寒武纪大爆发之后，地球又经历了5次生物集群灭绝事件 [156]。其中，发生在2.51亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝事件是已知地质历史上最大规模的物种灭绝事件；而距今最近的大灭绝事件是发生于6600万年前的白垩纪－古近纪灭绝事件，小行星的撞击使非鸟恐龙和其他大型爬行动物灭绝，但一些小型动物逃过一劫，例如那时还像鼩鼱一样大的哺乳动物。在过去的6600万年中，哺乳动物持续分化。数百万年前非洲的类猿动物（如图根原人）学会了直立。 [157]由此它们得以更好地使用工具、互相交流，从而获得更多营养与刺激，大脑也越来越发达，最后进化成人类。人类借助农业和文明的发展享受到了地球上任何其他物种都未曾达到的生活品质，也反过来影响了地球和自然环境。 [158]
现状
目前对于生物圈中生命体的分类，科学界广泛接受的主要分类体系是三界系统：古菌界、细菌界和真核生物界，每一个域下又分为多个门、纲、目、科、属、种和亚种。这三个界反映了地球生命在进化过程中的主要分支路线，随着研究的深入，一些微小分支可能会被重新划分或合并，但这三域大体分类架构应该仍被保留。
地球生命的三界分类系统树据估计，现有生存的植物约有40万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种，而在地质历史上曾生存过的生物约有5亿～10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。
生物圈中生命形式多样化程度很高，使生物圈具有不同的生物群落，这些生物群落居住着相对相似的植物和动物。 [159]不同的生物群落是在不同的海拔或水深、行星温度纬度以及不同湿度的陆地上形成的。地球的物种多样性和生物量在浅水区和森林中达到顶峰，特别是在赤道、温暖和潮湿的条件下。而冰冻的极地地区和高海拔地区，或极度干旱的地区，植物和动物的生命相对贫瘠。 [160]
宜居性
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宜居程度 [161]
在普遍观点中，地球是最适合生命居住、最完美的行星，实际上根据现有的宜居程度量化测定，地球也并非处于最佳的居住条件下。例如植被宜居度SPH，地球对应的数值为0.72，这个数值甚至小于部分系外行星的SPH预测值，例如距离我们约470光年的类地行星开普勒438b，它的SPH达到0.88。除了SPH以外，如下表还列出了更详细的描述地球宜居性的量化指数：
行星名称 | ESI | SPH | HZD | HZC | HZA | pClass | hClass |
地球 | 1.00 | 0.72 | -0.50 | -0.31 | -0.52 | 温暖类地等级 | M级 |
表中的七个指标用于描述行星的宜居程度，下面列举其含义：
地球的宜居带位置示意图ESI，地球相似指数 (Earth Similarity Index)：
- 范围在0~1，地球自身的相似指数以1表示。
- ESI取决于行星的半径、密度、逃逸速度和表面温度
SPH ，初级生产者宜居水平，或植被宜居度 (Standard PrimaryHabitability)
- 范围在0~1之间，1最适合植被生长。
- SPH取决于表面温度及相对湿度
HZD ，宜居带距离 (Habitable ZoneDistance)
- 与恒星宜居带中心的距离，-1代表宜居带的内缘，+1代表外缘。
- HZD取决于恒星的光度、温度以及行星轨道的大小。
HZC ，宜居带成分 (Habitable ZoneComposition)
- 行星成分的标准，其值接近0即很可能是“铁-岩石-水”的混合体，低于-1的值代表星体可能主要由铁构成，高于+1的值代表星体可能主要由气体组成。
- HZC取决于行星的质量和半径。
HZA ，宜居带大气层 (Habitable ZoneAtmosphere)
- 行星保持一个宜居大气层的可能性，低于-1的值代表星体可能只有少量大气甚或没有大气层，高于+1的值代表星体大气层可能有浓密的氢气（例如气态巨行星），介于-1和+1的值较有可能拥有适合生物的大气层，可是，0并非必要的规范。
- HZA取决于行星的质量、半径和轨道大小，以及恒星的光度。
pClass，行星等级 (Planetary Class )
- 分级是基于温度带（热、暖、冷，其中暖是在宜居带），以及质量：小行星等级、水星等级、次地球等级、地球等级、超级地球等级、海王星等级、木星或超级木星等级。
hClass，宜居等级 (Habitable Class )
- 非宜居行星简单拨归于NH等级 (Non-habitable planets)。
- 宜居的行星根据温度分级：
hP＝非常冷(< ?50 °C)(hypopsychroplanets)；
P＝冷(psychroplanets)；
M＝中等温度(0–50 °C)(mesoplanets)；
T＝热(thermoplanets)；
hT＝非常热(> 100 °C) (hyperthermoplanets)。
- M级行星(Mesoplanets)对复杂生物是理想的，而hP级或hT级只支持嗜极生物生存。
根据SPH绘制的全球宜居区地图（夏季）
根据SPH绘制的全球宜居区地图（冬季）人文地理
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人类起源于300万年前东非的早期灵长类动物，此后一直在迁徙，随着公元前约1万年农业的出现，越来越多的人定居在地球上。 [162]南极洲是最后一个被发现的大陆，直到今天，人类在地球上的探索也仍然有限。自19世纪以来，人口呈指数级增长，到 2020年代初达到80亿（2023年），预计在21世纪下半叶将达到约100亿的峰值，其中预计大部分增长将发生在撒哈拉以南的非洲地区。 [163]
世界各地的人口分布和密度差异很大，大多数人居住在南亚到东亚，90%仅居住在地球的北半球 [164]，部分原因是世界陆地面积的半球优势，其中68%的世界陆地面积位于北半球。 [165]此外，自19世纪以来，人类越来越多地聚集到城市地区，在2020年全世界将有60%人口居住于都市中，而非农村地区。 [166]
在地球表面之外，人类只能暂时居住，只有少数特殊用途的深层地下或水下建筑，以及少数太空空间站。人口几乎完全留在地球表面，完全依赖于地球及其维持的环境。自20世纪下半叶以来，大约有数百人暂时停留在地球之外，其中极小部分人已经到达了月球。 [167]
地球一直受到广泛的人类居住的制约，人类发展了多样化的社会和文化。自 19 世纪以来，地球上的大部分土地都被政治边界分隔的主权国家和地区在领土上声称拥有主权，今天存在205个这样的国家 [168]，除了南极洲部分地区、沿着多瑙河西岸的一些土地以及位于埃及与苏丹之间的无主地比尔泰维勒之外，均为主权独立国家所拥有 [169]。这些国家中的大多数共同组成了联合国，这是一个跨政府合作的国际组织 [170]，它将人类治理扩展到海洋和南极洲，因此也扩展到整个地球。
截至2021年，全球共有193个主权国家是联合国会员国，此外还有2个观察员国，以及72个属地与有限承认国家，分别是：亚洲（48个国家），欧洲（44个国家/2个地区），非洲（53个国家/3个地区），大洋洲（14个国家/10个地区），北美洲（23个国家/13个地区），南美洲（12个国家/1个地区）。
据估计，地球上只有八分之一的面积适合人类居住。其中有四分之三覆盖着海水，四分之一则是陆地。沙漠（14%）、高山（27%）以及其他不适合人类居住的地形占陆地总面积的二分之一。位于加拿大努纳武特地区埃尔斯米尔岛的阿勒特（82°28′N）为全球最北端的永久居住地；而位于南极洲的阿蒙森—斯科特站（90°S）则是全球最南端的永久居住地，此地几乎完全接近南极点。
世界地球日
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世界地球日（The World Earth Day），即每年的4月22日，是一个专为世界环境保护而设立的节日，旨在提高民众对于现有环境问题的意识，并动员民众参与到环保运动中，通过绿色低碳生活，改善地球的整体环境。地球日由盖洛德·尼尔森和丹尼斯·海斯于1970年发起。
现今，地球日的庆祝活动已发展至全球192个国家，每年有超过10亿人参与其中，使其成为世界上最大的民间环保节日。中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会、绿会）是“世界地球日”的合作伙伴机构 [1]。中国生物多样性保护与绿色发展基金会副理事长兼秘书长周晋峰表示：“这次活动可以说是现代环保活动的开端，它推动了西方国家重视环境污染和破坏问题，具有里程碑式的意义。与此同时，该活动对1972年联合国第一次人类环境会议的召开也起到了积极推动作用，让人类充分认识到‘只有一个地球’的重要内涵。”
