如果不是科学技术的进步，人类根本无法确认自己竟然是生活在一个球形的星体上。当麦哲伦的船队环绕地球一周后，人们才普遍承认地球是个球体；当人造地球卫星升上太空后，人们才第一次看到了地球母亲的模样。
从太空看地球，大气层就像一层薄纱，白色的云层映衬在蓝色的海洋和绿黄相间的陆地上。地球是一个水的星球，海洋占了全球面积的71％，而正是这广袤无垠的海洋，给地球带来了勃勃生机。地球大气形成了稳定的成分，主要是氮气和氧气，容积含量分别为78%和21%，其余还有一些微量的稀有气体，包括氩气、二氧化碳、氖气、氦气、氪气、氙气、臭氧等。在干洁空气中，对人类活动和天气变化有较大影响的气体为氧气、氮气、二氧化碳和臭氧。有了地球大气，也便有了地球气候，地球气候始终处于变化之中，从来没有停止过。
人类诞生于地球，成长于地球，与地球母亲相依为命，在地球上创造了古代与现代辉煌的文明。人类最初接触到、感受到和需要认真适应的，主要是自然界里的风云变幻。人类历史包含着人类与大自然关系的历史，人类要想适应大自然，与大自然达到和谐，就要认识大自然的规律，从而取得人类自身的进步和发展。
史前人类对气候变化只能是本能地适应。进入农耕文明时期，人类有了产业，才开始积累气候知识，而这些知识多是表象的、感性的和零散的。随着农耕文明的发展，气候知识丰富了，并逐渐系统化。这个萌芽期相当漫长，直至有了系统知识并发展到理论性的概括，气候学才算初步具有了科学形态。
地球气候虽然缤纷万象，但却异常脆弱。当古文明先后消亡，当气候灾难一次次发生，地球人类不得不蓦然回首，睁大惊恐的眼睛，去关注、发现、掌握气候的无常变化。
1.1破解气候密码
自从有了地球，便有了气候，气候与地球不弃不离。如果给“气候”下个定义，那么，它其实就是地球上某一地区多年时段大气的一般状态，是该时段各种天气过程的综合表现。气象要素（温度、湿度、降水、风向、风速等）的各种统计量（均值、极值、概率等）便是表述气候的基本依据。
地球大气有人这样形容说：地球和太阳，就像浩瀚的宇宙太空中一对永远不知疲倦的恋人，在旁若无人地跳着情侣舞。充满活力和热情的太阳，就在这亲疏远近的步伐变换中，向美丽的地球“暗送秋波”，给她带来无限风光和万千气象。
人会感冒，一感冒就发冷发热。地球也一样，并不是在恒定的温度中度过的，它也有“感冒”的时候。真应了这样一句话：天下气候，冷后必热，暖后必寒。地球，就是在这种冷暖变化的交替中，走过了它46亿年的“球生”。
1.1.1地球大气的形成
地球大气的形成，那是非常非常久远的时候了，久远到需要用“亿年”作时间单位。
46亿年前，在茫茫的大气宇宙中，围绕在太阳周围的一团原始星云，由于万有引力的作用，逐渐形成了矿物颗粒。后来，这些颗粒慢慢冷凝，我们可爱的地球，便具备了其原始模样，成了太阳系大家族中的一员。当由少到多、由弱到强的矿物颗粒铺天盖地尘埃落定的时候，地球诞生了。
我们知道，这样的介绍是有点过分简单也有点过分抽象了。可是真的没办法，孕育一个人的生命都那么复杂，孕育一个星球的生命肯定简单不了。何况，未知的成分那么多。但可以肯定地说，有了地球，就有了气候，气候是伴随着地球而来的。“气候”和“气象”并不是一回事，在《科学通鉴》的另一本书《多姿气象》中，还会详细阐述气象的来龙去脉。
我们的祖先虽然很早的时候就对气候开始注意并适度利用了，但追根寻源，“气候”一词却是外国人创造的，它源自古希腊文，意为倾斜，指各地气候的冷暖同太阳光线的倾斜程度有关。由于太阳辐射在地球表面分布的差异，以及海洋、陆地、山脉、森林等不同性质的下垫面在到达地表太阳辐射的作用下所产生的物理过程不同，使气候除具有温度大致按纬度分布的特征外，还具有明显的地域性特征。按水平尺度大小，气候可分为大气候、中气候与小气候。大气候是指全球性和大区域的气候，如热带雨林气候、地中海型气候、极地气候、高原气候等；中气候是指较小自然区域的气候，如森林气候、山地气候、湖泊气候以及城市气候等；小气候是指更小范围的气候，如贴地气层和小范围特殊地形下的气候。
气候是在不断变化的。自从地球诞生后，这种变化就没有停止过。引起地球气候变化的原因很复杂，但主要还是因为地球是在不断转动的。它不但在自转，同时还以一定的倾斜角度围绕着太阳公转。这种倾斜尤其重要，我们不得不佩服古希腊人创造“气候”一词的含义。
地球在冷暖变化的交替中走过了46亿年的“球生”。46亿年，是大多数专家确认的地球年龄。由于这个时间太久远了，久远得连科学家也想象不出用什么方式来表达，就只好要求人们发挥自己的想象力了。
1.1.2地球年龄的“时间标尺”
对于地球早期的气候，一般是根据地质年代来划分的。科学家对地球制定出了一个记载时间的标尺，这样叙述起来就比较条理清晰了。
一般说来，我们把46亿年至38亿年前称为地球的最初发展阶段，等它慢慢成型后，便把其发展分为4个代：元古代、古生代、中生代和新生代。
元古代距今38亿年至8亿年。
古生代距今8亿年至2.3亿年。它又分为震旦纪、寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。
震旦纪，距今8亿年至6亿年。
寒武纪，距今6亿年至5亿年。
奥陶纪，距今5亿年至4.4亿年。
志留纪，距今4.4亿年至4亿年。
泥盆纪，距今4亿年至3.5亿年。
石炭纪，距今3.5亿年至2.8亿年。
二叠纪，距今2.8亿年至2.3亿年。
中生代距今2.3亿年至7000万年，它又分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪。
三叠纪，距今2.3亿年至1.95亿年。
侏罗纪，距今1.95亿年至1.4亿年。
白垩纪，距今1.4亿年至7000万年。
新生代距今7000万年至今，又分为早第三纪、晚第三纪和第四纪。
早第三纪又分为古新世、始新世和渐新世。
古新世，距今7000万年至6000万年。
始新世，距今6000万年至4000万年。
渐新世，距今4000万年至2500万年。
晚第三纪又分为中新世和上新世。
中新世，距今2500万年至1000万年。
上新世，距今1000万年至200万年（或300万年）。
第四纪又分为更新世和全新世。
更新世，距今200万年（或300万年）至1万年。
全新世，距今1万年至现在。
1.1.3冰期时代
前面我们说过，地球也像人一样会发冷发热，但地球的每一次变冷，时间都十分漫长，漫长到无法用“年”来作时间单位。“冰期”和“间冰期”，就是依据地球气候所划分的地质时间单位。
自从距今46亿年地球形成以后，地球上的气候经历了漫长而剧烈的变化，全球规模冰雪覆盖的扩展和退缩相互交替，有时大陆上覆盖着很大面积的冰原和冰川，气候寒冷，这一时期便称为冰期（又称大冰期）；介于两个冰期之间的比较温暖的时期，冰川消融退缩，称为间冰期。
地球形成以来，共经历了大约5次大冰期：震旦纪大冰期（距今23亿年）、寒武纪至石炭纪大冰期（距今约6亿年）、石炭纪至二叠纪大冰期（距今3亿~2亿年）、三叠纪至第三纪大冰期（距今300万~200万年）和第四纪大冰期（距今2万~1万年）。在每个大冰期和间冰期，由于受冰川退缩的影响，还出现了亚冰期和亚间冰期。
第三纪的主要气候特征是：中纬度地区气温缓慢降低，大约距今1400万年，地球气温急剧下降，在南极首先出现了冰盖。距今250万年，冰岛出现过山岳冰川，紧接着北半球高纬度地区也形成冰盖。
第四纪大冰期从距今二三百万年前开始直到现在，以极地冰川和中高纬度地区的山岳冰川的覆盖为主要特征，因此又称为第四纪大冰期。那时候地球究竟是什么状况呢？科学家这样描述：地球的年平均气温比现在低10～15℃，全球有1/3以上大陆为冰雪所覆盖，像俄罗斯的莫斯科、美国的纽约和德国的柏林等世界著名大城市的现在所在地，均被厚厚的冰雪覆盖着，冰川面积达5200万平方千米，冰层厚度为1000米左右，海平面下降130～140米。地球遭受的灾难真是太沉重了，作为地球人类，我们都应当怀着虔诚的心情向它致敬。好在大自然还能高抬贵手，有将近2/3的大陆没有被这厚厚的冰层覆盖掉，不少植物依然在冰川的夹缝里存活了下来。
我们之所以能够部分地还原地球气候变化的历史，是因为气候的变化在地球上留下了它的痕迹。离我们最近的第四纪冰期留下的痕迹比较多：斯堪的纳维亚半岛的峡湾，北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘，阿尔卑斯山的U形谷和陡峭的山峰，法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等，都是那时候留下的产物。
中国由于地处中低纬地区，第四纪冰期影响范围有限，何况当时冬季风加强，气候以干冷为主，降水稀少，不利于冰川的发育。因此，在第四纪冰期考察中，中国除了青藏高原等西部高山和高原地区的冰川曾有大幅度扩张以外，东部地区真正的古冰川遗迹发现并不多。但是，在气候变化的作用下，当时中国的地理和自然环境也发生了巨大变化：最明显的是，东北兴安岭森林中的多年冻土有了很大扩张，直抵长城一线；华北变成了干草原，黄土沉积一直分布到南京一带；东海大陆架几乎全部露出海面，中国台湾与大陆相连；喜冷动物群如猛犸与披毛犀则向南分布得更远，到达长江口一代；海平面下降将近140米，古海岸远离现代海岸达600多千米。
现在，我们就处在第四纪冰期中一个相对温暖的阶段，也就是间冰期。
有人这样形容：大气层就像地球的贴心丫鬟，在太阳“张生”和地球“莺莺”之间，充当了机智聪慧的“红娘”。太阳向地球所传递的“秋波”，也即太阳辐射，就是通过大气层“红娘”的帮助，才成功到达地球表面的。与太阳“两情相悦”的地球，对太阳“传递”的“爱情信息”自然不会无动于衷，于是投桃报李，相应地向外放出辐射。大气层“红娘”是个有心智的姑娘，对放出的这些辐射并非无条件尽情传递，而是精挑细选，将其中的长波辐射留下来，而把其他辐射送入了太空。正是由于这“情商颇高”的大气层，地球表面才没有像太阳系的其他行星那样板着面孔、冷若冰霜，而是变得温暖适宜、亲切可人。而地球与太阳之间的亲密关系，也才能保持得如此天长地久。
1.2气候变化与人类诞生
1.2.1人类进化的过程每个民族都有自己创世的传说，诸如人类产生的传说，与洪水、干旱斗争的传说。古代西方传说上帝创造了亚当，又用亚当的肋骨创造了夏娃；古代中国传说是女娲用黄土创造了人。从科学角度来说，这些传说都是无稽之谈，但也确实反映了人类认识自身愿望的史实。
认识自身，一直是我们的祖先孜孜不倦的追求。但认识自身，首先需要弄清环境和时代背景。中国古代有许多关于初民的传说，如盘古开天辟地、女娲炼石补天以及“三皇”时的传说，表明人们一直对探索人类起源、发展及其条件有浓厚的兴趣。虽然有不少猜想和推测，但还不是科学。
说来也许你难以置信，真正把人与自然界区别开来、科学地认清人类在自然界中的位置，也只不过是近一二百年的事情。1809年，法国博物学家、生物学伟大奠基人之一的拉马克，提出高等动物起源于低等动物，人类起源于类人猿。真是石破天惊，举世震惊，因为这个观点振聋发聩，前所未有。
（法）拉马克（1744-1829）
生物学伟大的奠基人之一，最先提出生物进化学说，进化论的倡导者和先驱。从猿到人对事物的认识往往就是这样，一旦找到了突破口，思路就会像冲决地壳的岩浆，喷薄而出。
英国生物学家、进化论的奠基人罗伯特·达尔文乘坐贝格尔号舰进行了历时5年的环球航行，在对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集后，于1859年出版了《物种起源》这一划时代著作。书中用大量资料证明了所有的生物都不是上帝创造的，而是在遗传、变异、生存斗争和自然选择中，由简单到复杂、由低等到高等不断发展变化的，提出了生物进化论学说，从而摧毁了唯心的“神造论”和“物种不变论”。
紧接着，英国著名博物学家赫胥黎于1863年在《人类在自然界的位置》中，用事实证明了人猿同祖。这种观点令世人侧目，无疑是对达尔文学说的有力支持。
恩格斯对达尔文的“进化论”给予了高度评价，认为是19世纪自然科学的三大发现之一。但是他认为，这些学说虽然找到了人类的根底，但是还没有把问题最终阐释清楚，特别是对人类产生的条件还没完全找出来。1876年，思格斯在气候创造了人类的大背景下，提出了“劳动创造了人”的著名论断。按照这一论断来研究人类的产生和发展，我们便可以拨开迷雾，弄清楚气候对人类进化的重要影响。
让我们根据这种思路，去追踪远古时候人类起源的种种气候踪迹吧！
大约距今3500万年，地球上出现了猿类。