1901年，奥地利的休斯出版巨著《地球的面貌》，总结了迅速发展的近代地质学，书中出现了构造体系，大陆漂移等概念的雏形，预示着现代地质学的崛起。书中首次提出“生物圈”这一重要术语。
1902年，英国的泰塞伦斯发现大气圈之平流层。英国的亥维塞和美国的肯内利从无线电绕地球弯曲通讯，提出大气圈有电离层存在。
1903年，美国莱特兄弟驾驶自制的内燃机动力飞机试飞成功，迈出了人类航空史上重要的一步。
1909年，奥地利地震学者莫霍洛维契奇根据地震资料首先发现了“莫霍界面”，使人们对地球内部构造有了一定认识。
1912年，德国气象学家和地质学家魏格纳首次向世人公布了大陆漂移学说，引起巨大轰动。
1914年，德国的古登堡发现“古登堡界面”，使人们对地球的内部构造有了进一步的认识。
1921年，挪威人V·皮叶克尼斯提出著名的大气环流图案，对世界气象学事业做出了巨大贡献。
1924年，35岁的美国天文学家哈勃利用威尔逊山天文台台长海尔建造的当时世界上最大的2.5米口径望远镜，发现并证明了远在银河系外的恒星系统，即河外星系，它是20世纪天文学最重大的成就之一。
1928年，英国地质学家、地球物理学家霍姆斯提出地慢对流说，成为20世纪最具影响力的地球物理理论之一。
1935年，美国地震学家里克特里克特研究加利福尼亚地方性地震时，首次提出震级的标度。
1942年，美国的林德曼发表“食物链”和“金字塔营养级”研究报告，创立了生态系统物质循环和能量流动的“十分之一法则”。
1946年，美国人沙佛发明了人工降雨。
1947年，美国科学家利比进行实验证实放射性碳可以测定地球上的物质生成的年代。
1951年，德国的比尔曼通过对彗尾的运动和电离性质的分析，发现太阳经常射出氢等离子体，即所谓“太阳风”。
1954年，苏联建成并正式启用世界上第一座核电站。
1957年10月4日，苏联发射了世界上第一颗人造卫星。
1961年，美国著名的海洋地质学家赫斯与美国学者曲茨共同提出海底扩张的理论，为大陆漂移说做出了新的解释。
1961年4月12日，世界上第一艘载人宇宙飞船“东方”号在苏联发射升空。人类第一个太空人尤里·加加林驾驶飞船进行人类首次绕地球飞行。
1964年10月1日，日本建成了世界上第一条现代高速铁路线一东京至大阪新干线，行车最高速达210km／小时。
1966年，苏联发射的“月球”10号探测器成为第一颗月球卫星。
1968年，美国的J．摩根，法国的勒比雄和美国的麦肯齐等青年学者提出板块构造说，以简单的形成解释了一系列重大问题，因此被誉为“地球科学的革命”。
1969年7月20日，美国“阿波罗”11号飞船用了4天多时间登月成功，美国宇航员阿姆斯特朗实现了人类首次登月。
1973年，中国科学家杨伟国提出“全球地震时序”。
1975年，中国首次将测量现标立于珠穆朗玛峰之颠，测定其高程为8848.13米。
1977年，中国的戴文赛提出太阳系起源的新星云假说，认为整个太阳系是由同一个原始星云形成的，星云中心部分形成太阳，星云外部形成星云盘，行星和卫星在星云盘内形成，由星子集聚而形成行星和卫星。
1988年，西德生产出世界上第一列高速磁悬浮列车，其速度为310英里／小时(即500km／小时)。
1991年，世界上最大的水电站一伊泰普水电站建成，它位于南美巴拉那河上。
1993年2月4日，在俄罗斯“和平”号轨道站进行的“人造小月亮”实验获得成功。“人造小月亮”将可用来为极地地区提供照明和为宇宙飞船提供动力源。
1993年9月26日，在美国进行的“生物圈2号”首次实验结束。在与世隔绝的生物圈中生活了两年之久的8名科研人员，平安地走出了这一人造小世界。这是人类生存史上的奇迹。
1994年，人类首次成功预报天体大碰撞现象一苏梅克一列维9号彗星与木星相撞。
1994年，全球兴起信息高速公路热潮。
1994年，中国科学家首次确认雅鲁藏布大峡谷为世界第一大峡谷，这是20世纪末国际上一次重大的地理发现。
1995年10月6日，瑞士天文学家宣布，在银河系发现一颗行星。这是人类发现的太阳系以外的第一颗行星，被称为近10年中最重大的天文发现。
1997年7月4日，美国“探路者”号火星探测飞船成功地在火星着陆。
1998年3月6日，美国国家航空航天局宣布，发现月球上有水。
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