（一）银河系运动与地质现象

组成银河系的各类成员及银河系本身全都处于运动之中。俄国天文学家斯特鲁维1887年开始研究银河系自转，后来观测事实证明了自转现象的存在。银河系自转速度（V）的大小随银心距（R）而变化，我们把从自转体中心到边缘不同地方的自转角速度不同的自转运动称为较差自转运动。太阳附近的银河系自转角速度为每年0.0053″，自转圆速度为250km/s。太阳系的全部成员参与了银河系的运动，有两种方式，一是太阳绕银心的周周运动；二是太阳往返于银道面两侧作周期性的位移。据Innanen计算，太阳在银道面两侧往返一周的时间为0.77亿年，从近银心点到远银心点的平均时间为1.1亿年  ，太阳绕银心旋转一周的时间为2.74亿年，我们将太阳绕银心公转一周的时间间隔称为一个银河年。Innanen的银河年值与Steiner（1967）的银河年值（2.8亿年）接近。

据牛顿万有引力公式：

可知，G为万有引力常数（G=6.673×10-8cm3/（s·g）。但Steiner把G称为引力函数，它随时间和空间而变化，在近银心点处G为6.67×10-8cm3/（s·g）；而在远银心点处G为7.0×10-8cm3/（s·g）。地质历史上的一些大事件的发生与变化可用G值特点来解释（表12.4）。

表12.4  地质年代表中重要界限与G值对应表

多数地质学家认为，银河年（大约3亿年）与大冰期的重复出现有密切关系。Steiner（1967）认为约200万年前开始的第四纪冰期和约2.8亿年前的石炭、二叠纪冰期时太阳系位于近银心点附近，G值最小使太阳光度最小，导致地球上发生冰期及其它古气候变化；而在远银心点处时太阳光度最大，与地球上温暖的气候期大致符合。古生物的3大重要门类出现与银河年有关，陆地植物最早出现在志留纪（4.2～4.3亿年），处于远银心点；裸子植物出现于石炭、二叠界线附近（约2.8亿年），处于近银心点；被子植物出现于侏罗和白垩纪分界附近，处于远银心点。人类的出现发生于太阳系处于近银心点附近的时期。古生物灭绝在质历史上是比较突出的事件，Newell(1963）列举的科的灭绝曲线，其主要灭绝高峰期都位于G值的特征点时刻。

太阳系在银道面两侧往返运动的周期约为8000万年，在银道面一侧的时间约4000万年。在地质旋回记录中亦有相应的4000万年和8000万年左右的周期。

在显生宙以来存在着下列构造运动全球性加强期：早寒武世（5.8亿）、中寒武世（5.4亿）、晚奥陶世（4.6亿）、中志留世（4.23亿）、中泥盆世（3.7亿）、晚石炭世（2.95亿）、晚二叠世（2.4亿年）、晚三叠世（2.05亿）、中侏罗世晚期（0.70亿）、早白垩世中期（0.20亿年）、晚白垩世（0.7亿年）、中新世（0.26亿年）。这些构造运动之间的主要间隔为0.35～0.45亿年，平均为4000万年，与太阳系在银道面一侧运动周期大致相当。Hallam（1977）综合了许多人的成果，认为海平面变化在长周期背景上叠加了平均为0.35～0.55亿年的周期。在约4亿年长度的古生代中，有近10次大的岩浆侵入活动，平均亦为4000万年周期。Hatfield（1970）认为显生宙以来有7次最剧烈的生物灭绝时期，平均约8000～9000万年发生一次，这与太阳系在银道面上下往返运动周期大体相当。

（二）超新星爆发与地质灾变

宇宙空间中有一种星体，它们在极短的时间内在亮度上发生突然的变化，释放出极高的能量，致使星体本身发生爆炸，抛射出大量物质，这一类天体称为超新星，在银河系里的超新星约占其总质量的14％。Lerche（1981）对银河系超新星的出现频率进行了系统分析，提出银河系中超新星发生的时间间隔为（70±30）年，即每200年约有3次超新星爆发。人们已经认识到在太阳系附近出现超新星的可能性是存在的，它的爆发和能量对地球有着重要影响。

超新星爆发是宇宙射线的主要来源之一。γ射线和高能粒子的显著增强，使得地球上树木的14C含量增加，影响到沉积物中有机质含量的变化。9500～10500年前14C含量处于正异常阶段，在全球许多剖面中发现年龄为（10100±700）年的沉积物中，普遍出现一层富含有机质的沉积层或古土壤，这与推算的船帆座超新星的年龄8400～11300年基本吻合。

超新星的最大特点是突然爆发，并释放出巨大能量，因此很多人开始注意到超新星爆发有可能在地质历史上的古生物大灭绝中起重要作用。60～70年代，苏联学者曾用超新星爆发来解释白垩纪末期恐龙灭绝现象，引起了热烈讨论。

（三）小天体对地球的影响

1.小行星冲击地球的效应与后果

小行星冲击地球后会引起灾难性的后果。首先在撞击处形成一个陨击坑，某些地面物质被粉碎成尘埃并被抛向空中，可高达平流层而散布于全球。在相当长的时间内，尘云妨碍了太阳光到达地面，进而影响到气候变化、生物的生长，甚至引起生物大量死亡。小行星本身物质在撞击过程中亦会部分融化或汽化，并与地球物质混合，使地球在这一时期形成的沉积物中某些元素出现异常，如小行星撞击地球时可使铱含量明显升高。例如，近年来在白垩纪与第三纪分界处的粘土层中，发现金属物质锇、铱的含量均异常高，许多学者认为这些物质是由于小行星撞击地球造成的，并由此导致了中生代空前繁盛的恐龙的绝灭。而且，小行星的撞击可引起构造运动，冲击变质、岩浆活动、地震、海啸和地磁倒转等。有人认为巨大陨石的撞击地球还可造成地球板块构造格局的变化。

2.彗星与灾变现象

Brandt等（1981）认为彗星对地球的危害有两个方面：一方面是有毒成分（如氰根（CN）），当彗星靠近地球时，大气就可能受到有毒气体的污染；二是彗星在穿越地球轨道时亦有可能与地球碰撞。一颗质量为1018g、冲击速度为45km/s的彗星碰撞时的能量为1024J，它可以造成气候、生物和构造方面的剧烈灾变。

1908年6月30日格林尼治时间0点14分，在西伯利亚通古斯上空，出现了一个大火球，光亮似太阳，从东南向西北飞去，拖着一个很长的尾巴，同时发生了一次强烈爆炸，能量高达（5±1）×1016J，在1000km以外可听到声音。这次爆炸破坏了1600km2的森林，是本世纪初发生的一次突出的灾变事件，很多人认为这是一颗小彗星落入地球大气引起的，在土壤中发现了直径为5～450μm的硅质球粒。

我国古代常把彗星与灾变联系在一起，近年来的资料表明，彗星与大地震发生很可能有联系。1976年e号彗星从6月开始接近地球，在7月上旬至9月中旬其与地球的距离在0.3天文单位以下，7月28日发生唐山大地震，8月16日菲律宾发生8.1级大地震。

3.陨石与地震

很早就有人观测到地震与陨石共同出现的现象，但它长期以来被人们认为是巧合。徐道一等（1980）提出陨石的降落可能与地震有联系。我国古书《竹书纪年》记载，距今3700年前的夏桀“十年，五星错行，夜中陨星如雨，地震，伊洛竭。”这可能是世界上有关陨星与地震关系的最早记录。1976年3月8日下午，我国东北吉林市附近降落了一场世界上罕见的大规模陨石雨，1976年前后我国尚有多次陨石记载，而1976年又是我国地震的高峰年，二者之间似有对应关系。

（四）太阳活动对地球的影响

太阳活动系指太阳大气中所进行的激烈扰动的物理过程，主要表现有太阳黑子、耀斑、太阳风等。黑子为太阳光球上一个相对黑暗区，其温度比光球温度低，具有很强的磁场。太阳的光球之外为色球区，这里是一个充满着磁场的等离子体层，由于磁场不稳定，常常发生剧烈的色球爆发，称为耀斑。太阳风是从太阳外层大气向外发射的一种较稳定的粒子流。太阳即有亿年、千万年、百万年尺度的变化，又有千年、百年、十年的变化。太阳活动的周期性无疑也制约着地球上各个方面、各种因素的周期性。1848年吴尔夫提出太阳黑子有11年左右的平均周期，1908年海尔发现黑子有22年的磁性周期。另外太阳活动还具有90、180年等周期。

很多事实表明，在太阳上的突发事件可以影响地球上的天气变化，如美国某些区的干旱时期具有22年周期，与太阳黑子的22年磁性周期一致。一般认为耀斑可破坏臭氧层，从而造成气候变冷，并使生物受到紫外线伤害导致生物死亡。太阳活动不仅能影响大气圈、生物圈和水圈，而且可以影响到岩石圈。有许多地区（如我国华北、日本）的地震活动有10～11年周期，22年周期在我国历史地震记录分析结果中亦有反映。

综上所述，自然现象在其发展过程中都可能受到多种宇宙因素的综合影响。因此，在研究地球上许多自然现象与过程的成因及影响因素时，不仅要探讨单个宇宙因素的影响，而且要考虑到它们综合作用的结果；不仅要考察银河系，而且考察太阳系；要加强日-地关系、地-月关系的综合研究。