在我国的东汉时期，有一位杰出的科学家张衡。他提出了一种了不起的见解，他说：“天体圆如弹丸，地如鸡中黄......天之包地犹壳之裹黄。”意思就是说，地球是一个圆球，样子跟鸡蛋黄差不多，外面被天包围着，就像蛋壳包着蛋黄一样。看来我们的祖先比西方人聪明的多，那个时候西方人把地球说成是方的。到了17世纪，牛顿发现了万有引力定律，并指出地球是一个略扁的椭球，这时才使西方人对地球的形状有了比较正确的看法。后来哥伦布就是凭着这一信念进行了环球航行，并发现了新大陆，同时也使人们确信地球是圆的了。

现代地球科学告诉我们，地球诞生于约46亿年前，它是由原始的太阳星云分馏、坍缩、凝聚而形成的。原始地球形成后的几亿年中，由于星子对地球的冲击、压缩效应和放射性元素铀、钍、钾等的衰变，地球内部逐渐变热，当温度超过一定的高度时，原始地球中的铁、镍以及硫化铁开始融化，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。此后地球的温度进一步上升（可达约2000摄氏度），引起地球内大部分物质熔融，比母质轻的熔融物质向外层浮动，把热带到地表，经冷却后又向内部沉淀。这种对流作用控制下的物质移动使原始地球产生全面的分异，演化成分层的地球，其中心为铁质地核，表层为由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。与此同时，从地球内部释放出来的气体形成了大气圈，原先潜藏于一些矿物中的水，由于受热的影响也被释放出来，并且大部分以蒸汽状态构成大气的组成部分，其它部分在漫长的地质历史进程中逐渐充满大洋。至此地球的框架基本形成，这时距今大约有40亿年。又经过数十亿年的演变，终于形成了现代的地球。

今天我们更倾向于把地球看成一个巨大的系统。这个系统由大气圈、水圈、岩石圈和生物圈组成，这4个圈相互连接、相互渗透、相互作用。

大气圈是指包裹在地球周围的厚厚的大气，厚度大约有2000-3000公里，总质量约5.3ⅹ1021克，约占地球总质量的百万分之一。2000公里高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。在一般情况下，地球大气以氮、氧和氩三种气体为主，它们占大气总体积的99.96%，其中氮占78.08%，氧占20.95%，氩占0.93%。其他气体含量甚微，但也很重要。它们包括二氧化碳、水蒸气、氪、氖、氦、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、二氧化硫等，其中二氧化碳、甲烷等能引起温室效应的气体被称为温室气体。另外，大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态或固态的微粒。

水圈是地球表层的总称，这些水以固态、液态和气态分布于地表、地下和大气中，以海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、积雪、大气水（如云、水蒸气等）和地下水等方式存在。地球水圈中水的总体积约为3.86亿立方千米，其中淡水占2.53%。应该指出的是，生物圈和岩石圈的土壤层中也含有少量的水，但是它们一般不被作为水圈的组成部分。

岩石圈由地壳和上地幔的顶部组成，厚度约为100公里。据地球物理学家推算，地球内部存在两个间断面，第一个间断面位于地表以下约56公里处，被称为莫霍洛维契奇间断面，第二个间断面在地表以下2900公里处，被称为古登堡间断面。地壳是位于莫霍洛维契奇间断面以上的部分，主要由富含硅和铝的硅酸盐组成。科学家们已经在地壳中发现了90多种元素，其中最主要的8种元素是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾和镁。地壳表面受大气、水和生物等的作用，形成土壤层、风化壳和沉淀物质的堆积层，厚度介于0~10公里之间。位于莫霍洛维契奇和古登堡两个间断面之间的部分是地幔，地幔分为上下两层，上层被称为上地幔，深度在33~980公里之间，下层则被称为下地幔，深度在980~2900公里之间。岩石圈中对人类、动植物以及其他生命形式最有意义的部分是土壤。另外，岩石圈是由不同的板块，即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印澳板块和南极板块。这些板块被构造活动带所割裂，并持续不断地相对运动着，板块的边界并非大陆的边缘，而是海岭、孤岛构造和水平断裂。除太平洋板块完全是水域外，其它都是海陆兼有。

生物圈是地球上动物、植物和微生物等生物有机体及其活动空间的总称。生物圈的空间范围包括大气对流层的下部、岩石圈的表层和几乎整个水圈。

现代地球系统科学将四个圈层作为一个相互作用的大系统来看待，各层之间通过物理过程、化学过程和生物过程相互作用，并进行着物质和能量交换。例如，植物通过光合作用，将大气中的碳固定在体内，通过呼吸作用，植物体内的碳又被释放进入大气，这就是生物圈与大气圈之间进行物质能量交换的具体形式之一。