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从“大地”到“地球”

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从“大地”到“地球”

   

我们立足的大地是一个硕大的圆球体,对于这一点,如今已经没人怀疑 了。于是,人们习惯地叫它“地球”,这样既形象又亲切。但人们对地球形 状的认识,却不是一蹴而就的,而是经历了一个漫长的认识过程。

古时候,由于人类的活动范围狭小,只是凭着直观感觉,看到眼前的地 面是平的,就认为整个大地也是平的。在我国有过“天圆如张盖,地方如棋 盘”的说法,认为大地如同展开的棋盘。后来,人们又觉得“平地”的说法 无法解释某些现象,便认为大地是凸起的,于是又有了“天像盖笠,地法覆 盘”的主张,认为大地如同倒扣着的盘子。在我国历史上,也有人提出过“浑 天说”的理论,认为天地如同鸡蛋,天似蛋壳,地似蛋中黄。但这种主张不 符合人们的直观认识,所以长期不被世人所接受。

在古代,也曾有人用推理的方法论述过大地是圆球体。2000 多年前,古 希腊的哲学家们发表过这样的见解。

站在海边,遥望远方驶来的航船,总是先看到桅杆,后看到船身,好像 航船从地平线以下徐徐升起。只有当大地是凸起的曲面时,才会有这种效应。

在南北不同地方所看到的北极星高度不同,越往北走,北级星升得越高;

越往南走,北极星就越低。同时,在北方能看到的一些星,到南方就看不到 了。而在南方能看到的一些星,到了北方就看不到了。这种见解其实就是试 图说明大地不是平面,而应该是凸起的曲面。

古希腊人还根据月食现象判断大地的形状。他们认为,月食是由于大地 的阴影投射到月亮上造成的,而阴影的边缘始终是弧形的。

古代的思想家们,为说明大地是圆球体,虽找了许多证据,但都不能令 人心悦诚服。因为假如大地是个半球形状,也会有上述那些效应。唯一能够 证明大地是圆球形体的方法,就是朝着某一个方向直走下去,然后回到原来 出发的地方。但是在交通条件不发达的古代,这是不容易办到的。

到 15 世纪末,意大利人哥伦布第一个试图以亲身实践来证明大地是球形 的。他相信,向西走也同样可以到达亚洲。当时,由于欧洲资本主义兴起,

为满足贸易上的需要,也希望能再找到一条通往富饶的亚洲的捷径。哥伦布 于公元 1492 年至 1504 年先后 4 次横渡大西洋,到达美洲东岸,他以为这就 是亚洲。直到他死,还不知道自己所到达的是一个从未被人知道的新大陆呢!

第一个完成环球旅行的人是葡萄牙出生的航海家麦哲伦。他率领 265 名 水手,分乘 5 艘木制舰船,于 1519 年 9 月从西班牙出发,穿过大西洋,绕过 南美洲,进入了一片漫无边际的大洋,因为当时风平浪静,他们便称之为“太 平洋”。由于一连几个月找不到陆地,得不到淡水和食物,中途不少人病倒 和死亡。后来,麦哲伦也在菲律宾群岛与当地人冲突中被杀害。但他们的努 力和牺牲并没有白费,最后幸存的一艘船和 18 名水手于 1522 年 9 月的一天 回到了故乡。历时整整 3 年,终于完成了人类史上第一次环球旅行。从此,

雄辩地证实了大地确实是球形的。以后,人们便形象地把大地称做“地球”

了,而麦哲伦则被后人誉为“第一个拥抱地球的人”。

(2)

“圆”和“扁”的争论    

作为圆球形体的“地球”被发现了。但它是怎样的球形体?当时人们还 是不很清楚。有人说地球应该是个滚瓜溜圆的正球体,因为圆是最完美的形 态。有人说地球应该是鸡蛋一样的长球体,两极处凸起,因为蛋是一切生命 之源。而英国科学家牛顿则根据他的力学观点,断定地球是一个两极较扁,

腰部凸出的球体。

牛顿的论断是由一次偶然发现引发的。1672 年,法国的一位天文工作者 到南美洲圭亚那(西经 52.5°,北纬 5°)做天文观测,发现从法国巴黎(东 经 2.2°,北纬 48.8°)带来的一架最准确的摆钟走慢了。开始,他还以为 是摆钟出了毛病,但后来,当他回到巴黎后,这架摆钟却又恢复了正常,经 检查,摆钟没有任何毛病。既然不是摆钟本身的毛病,那为什么会出现这种 情况呢?当时,对这个问题没有人能做出圆满的回答。

牛顿(同时还有荷兰科学家惠更斯)首先用这个事实说明地球是一个椭 球体。他认为,地球由于自转产生惯性离心力,越靠近赤道,由于自转半径 较大,则惯性离心力也就越大,地球物质便有向赤道部分移动的趋势。正像 我们转动伞柄,伞就会自动张开那样。结果,地球就形成赤道部分向外凸出 的椭球体。正因为地球是这样的椭球体,赤道附近的圭亚那比北纬 48.8°的 巴黎距离地球中心较远,这样,摆钟被带到圭亚那后,它所受的重力减小了,

摆钟的摆动周期便会延长,所以摆钟就走慢了。

这种见解很有道理,但它毕竟属于思辩性的推断,不能作为一种科学定 论公之于众。为了证实这种结论的正确性,后来法国科学院派出两支测量队,

分别到北极圈附近的瑞典拉普兰地区和赤道附近的秘鲁地区实测子午线(即 经线)弧段的长度。其结果是,北极圈附近的一度子午线弧段较赤道附近一 度子午线弧段稍长。这就证明了牛顿的见解是正确的。事实上,赤道半径较 两极半径长 21.5 公里。

规则的椭球体,其经线圈都是椭圆,而纬线圈都是正圆。但后来发现,

地球不是规则的椭球体,即它的纬线圈和赤道并非正圆。赤道直径,在东经 15°到西经 165°方向为长轴,在东经 105°到西经 75°方向为短轴。但二 者相差只有 430 米,这和地球半径相比是微不足道的。这样,通过地心到地 表就有 3 根不等长的轴,所以人们又称地球是三轴椭球体。

现在根据人造地球卫星测得的地球形状是,它的南北两半球也不对称。

北半球较为瘦长,北极略高出理想椭球体 18.9 米;南半球较为胖短,南极略 低于理想椭球体 25.8 米。地球又有点像“梨形”。不过,这个差异就更小,

南北极两半径仅相差 40 余米。

因此,总的说来,地球是一个不太规则的椭球体,它什么也不像。人们

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根据它独特的形状,就叫它“地球体”。

上面所说的地球体尽管很不规则,但还不是指地球自然表面的实际形 状,而是指经过初步简化了的大地水准面的形状。什么是“大地水准面”呢 ? 我们知道,地球上有高山,有深谷,可谓坎坷不平,复杂异常。但人们在考 察地球的基本形状时,往往不去计较这些“细节”问题。科学家们设想有一 个静态的海洋表面,并把它延伸向大陆内部,构成一个覆盖全球的假想海洋 面,这就是“大地水准面”。

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地球的大小    

自从有人相信大地是个圆球,关于它的大小,便是人们渴望知道的问题 了。最早测量地球大小的是古希腊天文学家埃拉特色尼。当时,他居住在现 今的埃及亚历山大港附近。在亚历山大港正南方有个地方叫塞恩,即今天的 阿斯旺,两地基本上在同一条子午线上。在两地之间,有一条通商大道,骆 驼队来往不绝。两地的距离大约相当今天的 800 公里。塞恩有一口很深的枯 井,夏至这一天正午,阳光可以直射井底,说明这一天正午太阳恰好在头顶 上。可是同一天的正午,在亚历山大港,太阳却是偏南的。根据测量,知道 阳光照射的方向和竖直木桩呈 7.2°的夹角。这个夹角,就是从亚历山大港 到塞恩两地间子午线弧长所对应的圆心角。埃拉特色尼根据比例关系,轻而 易举地计算出了地球的周长:

地球周长:800 公里=360°∶7.2°

计算结果,地球周长约为 40000 公里,这和我们今天所知道的数值极为 接近。

埃拉特色尼的方法是正确的。至今,天文大地的测量工作,也还是根据 这一原理进行的。不过,精确的测量不是靠太阳,而是靠某恒星的高度和方 位来进行测量和推算的。

后来,又有人重做埃拉特色尼的实验,由于仪器精度不高所测得的结果 为 28800 公里。但当时,人们迷信仪器的测量,相信这个与实际长度误差很 大的数字。所以,一直到 15 世纪以前,西方人一直认为地球的周长只有 28800 公里。哥伦布采用的也是这个较小的数值。他错误地估计,只要向西航行几 千公里就可以到达亚洲的东部。如果他当时知道了地球的真实大小也许就不 会做那次冒险的航行了。

近代大地测量中,是利用恒星来测定地球某两地间子午线弧长的。只要 精确测知一段子午线弧长,便会很容易地计算出地球的周长。这同埃拉特色 尼的方法基本一致。

近年来,由人造地球卫星测得的地球大小更为精确。目前所采用的有关 数值是:

地球赤道半径(a)6378.140 公里 地球极半径(b) 6356.755 公里

地球扁率

地球平均半径 ( ) 公里 赤道周长( л ) 公里

地球面积( л ) 平方公里

地球体积 亿立方公里

a b a

a b

R

 −

 



 



1 / 298.257

R 6371.004 2 a 40075

4 R 510100934 110820

2 2 3

3 3

认识地球的基本形状和大小,在生产和科学研究上具有重大的实际意 义。譬如,在大地测量中,高精度坐标系统的建立;在空间技术应用中,导 弹和人造卫星飞行轨道的确定;在对地球内部结构和地球表面一些物理现象

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的认识,以及天体物理研究等方面,都必须掌握地球有关方面的各种精确数 值方能进行。

不过,在日常工作和学习中,人们根据不同的需要,则往往对地球形状 和大小作不同程度的简化,甚至把地球看成正球体也未尝不可。因为地球的 赤道半径和极半径仅相差 21.5 公里,这只相当地球半径的三百分之一。换句 话说,如果按照这个比例制作一个半径 30 厘米的地球仪,那么它的赤道半径 和极半径仅相差 1 毫米!所以,只要不是从事要求精确的工作,这个差别,

相对于地球来说,是微不足道的。

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地球的“体温”

   

人们常说,太阳带给我们光明和温暖。地球上的光明固然归功于太阳,

但地球上的温暖却不都是由太阳那里得到的。地球和人一样,也有自己的“体 温”。

我们都知道,由于阳光的照射,地表温度会随昼夜和季节而发生变化,

从而使地球表面和表层受到影响。但是,在地球深处,太阳热量所产生的影 响越来越小,以至消失。实验证明,太阳的照射只能影响地下十几米以内的 温度,这部分地层叫做变温层。十几米以下的地层不再随昼夜和季节而变化,

被称做恒温层。巴黎有个 30 米深的地下室,一百年来的温度记录始终保持在 11.85℃,没有丝毫变化。

那么,如果我们再往地层深处去,温度又会怎样呢?是不是还会继续保 持恒温呢?

从很深的矿井和钻孔得到的资料表明,地球深处的温度是随着深度而增 高的。从地壳深处冒出的温泉,水温可高达百度;而从地幔喷出的岩浆,温 度则高达千度。我们把每深入地下 100 米,地温增加多少度,即温度随深度 而增加的变化速度叫做“地温梯度”。在不同地区,地温梯度有所不同。在 我国华北平原,每深入 100 米,温度增高 3~3.5℃;在欧洲大部分地区,每 深入 100 米,温度增高 2.8~3.5℃。

如果按照这个增温速度推算,地下 100 公里深处的温度将是 3000℃,1000 公里深处将是 3 万度,地心的温度则会高达 20 万度。地球如果真有这样的高 温是不堪设想的。因为那样的高温条件,地球将不再是固体球,而会被气化。

多数人认为,地球内部温度最高不超过 4000℃。还有人指出,地心温度必须 小于 8000℃,因为若超过这个温度,无论压力情况如何,地核的铁都会变成 气体状态。所以,前面所列举的地温梯度的数值,只适用于一定深度。随着 深度的增加,地温梯度值会不断减小。

至于地球内部的热能从何而来,对于这个问题,目前尚有争议。但一般 认为可能来源于三个方面:第一,认为在地球形成过程中,由于尘埃和陨石 物质积聚,位能(即势能)转化为热能而保存至今。第二,认为在地球分层 过程中,由于较重元素如铁,不断渗入地心,重力位能转变为热能,而保存 下来。第三,认为地球内部有镭、铀、钍等放射性元素,会在缓慢蜕变过程 中释放热能,为地球不断补充“体温”。不管哪种意见,都认为地球靠它自 身可以产生热能。

有人计算,地球自身每年散出的热量,相当于燃烧 370 亿吨煤的热量,

这个数字是目前世界产煤量的 12 倍。还有人估计,在地下 10 公里深的范围 内蕴藏着 300×1027卡热量,相当于目前世界年产煤所含热量的 2000 倍。

地球蕴藏着这么多的热量,如果用它发电、取暖,造福人类,岂不是天 大的好事?这的确是很诱人的课题,目前很多国家已把开发地热能列入日 程。

但是,地球不是到处都能随便开发的,因为具有利用价值的地热太深了。

地热必须经过某种地质过程加以集中,距地面较浅,温度较高才有开发价值,

才能称其为“地热资源”。温泉、火山就是地热在地表集中释放的现象。地 下热水是由于地面的冷水渗入很深的地下,遇到浅层灼热岩体被烤热后,又 沿着某些地壳裂缝冒出地表而形成的。在目前条件下,人们主要是利用地下

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浅层热水,至于对火山热能的利用那还是很遥远的事。

目前已有很多国家在开发和利用地热方面取得了很大成就。例如,新西 兰是一个地热资源比较丰富的国家,全国已发现 60 余处地热田。有的地方热 水或热蒸汽的温度高达 300℃。新西兰利用地热发电,装机容量达 20 余万千 瓦,仅次于美国和意大利,居世界第三位。

冰岛是因利用地热而著称于世的国家。它的首都雷克雅未克在过去几十 年的时间里,通过烧煤取暖,弄得到处是煤烟,造成了严重的污染。如今,

这个城市的所有建筑都是用地下热水取暖,而成为世界上最清洁的城市。有 的地方还利用地热建造了大型温室企业,新鲜蔬菜四季不断。温室内有几百 米深的钻井,这些钻井不需汲水动力,地下热水自会汩汩冒出地面。

我国也有着丰富的地热资源,并在开发和利用方面取得了成功。在青藏 高原,沿着念青唐古拉山麓向东延伸,是我国地热资源最丰富的地带,地热 工作者叫它“喜马拉雅地热带”。在这个地带上已发现 400 多处多姿多彩的 地热活动。除有热汽腾腾的热泉和热水湖以及水温高达沸点的沸泉和热喷汽 孔外,还有世界上罕见的热间歇泉和水热爆炸等奇妙景象。其中最引人注目 的是位于拉萨西北的羊八井盆地,水温高达沸点的热泉很多,有的地面烫得 不能坐人,用钢钎向地下只要钻几十厘米深,就会呼呼地冒出蒸汽。当地人 称它是念青唐古拉山神的炉灶。现在,那里已经建起了我国第一座湿蒸汽型 发电站。

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千奇百怪的地温计    

量体温用体温计,量室温用温度计;测定井下温度用井温计;要想知道 距今几百万年、甚至几千万年前的古地温,该用什么呢?地质学家们发现了 几种奇妙的地温计。

化石地温计  生物遗体化石,尤其是植物孢粉化石和动物小个体化石—

—牙形石,都是极好的地温计。这些化石中含有丰富的有机质,具有随地层 温度升高而碳化度增加的特点。这样的化石在显微镜下会显示出不同的颜 色。一般温度高,碳化度也高,颜色就深,反之颜色就浅。这些化石的颜色 就会告诉我们古地温。

矿物地温计  沉积岩中常有自生的粘土、沸石和硅酸盐矿物。这些自生 矿物从沉积到成岩过程中,受物理因素的控制。如粘土矿物,会在不同地温 下转换成不同的物质;沸石的结晶顺序也会随地温的升高发生变化;硅酸盐 矿物中的二氧化硅层的间距随地温升高而不同。从这些自生矿物在不同地温 下的各种变化也可推测出古时的地温。

有机质地温计  遍布各类岩石中的固态有机质微粒之一——镜质体,会 随温度的升高,相应改变其排列结构,从而使其对光线的反射率发生变化。

镜质体的反射率与温度形成直线关系,通过对镜质体反射率的分析,就可得 知当时的地温。

煤阶地温计  在成煤过程中,随地层温度升高、煤化作用增强,便形成 不同的煤阶。由已发现的煤阶便可推算出地层经历过的占地温。

甲烷气体地温计  沉积岩中还含有天然气,这些天然气中都含有甲烷 气。甲烷(CH)中的碳有两种稳定的碳同位素,即碳十二和碳十三。而地温 变化可引起同位素分馏。低温下,碳十二的比例大;高温时则碳十三比例大。

这两种同位素含量的比值就构成了灵敏的地温计。

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冰地南极何以有煤田    

人类在寸草不生、冰天雪地的南极洲竞然发现了煤田!难道说,这里曾 有过茂盛的森林?要找到这个问题的答案,必须先知道几亿年里地球的温度 有过什么变化。可是现代人怎么可能回到上亿年前去考察呢?

1947 年,美国科学家尤里发现了一种奇特的“温度汁”,它能精确测量 出远古时期地球的温度。这就是海生动物化石。最普通的氧(氧 16)和它的 稀有同位素(如氧 18),在化合物中的比率会随着温度的变化而变化,只要 把海生动物化石中的氧 16 和氧 18 的比率测定出来,就可以知道那个动物活 着的时候,海水的温度是多少了。

用这种“温度计”测量出在 1 亿年前,全世界各海洋的平均温度是 21℃

左右;100O 万年后,它缓慢下降到 16℃;再过 1000 万年,这一平均温度又 再度上升到 21℃。此后,海洋温度又逐渐下降。不管当时造成温度下降的原 因是什么,它都很可能是使习惯于变化不大的温和气候的恐龙惨遭灭绝,而 使那些能维持恒定体温的温血鸟类和哺乳动物大量出现的原因之一。

南极洲的煤田也有答案:当时地球气候温暖,没有大陆冰川,甚至两极 地区也没有冰川,到处是一派枝繁叶茂的景象。后来,因为地球降温,两极 冰雪覆盖,茂盛的森林逐渐变成了煤田。

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地图中的世界冠军    

古今中外,地图在人们生活中占据着重要地位。历代兴邦治国、军事部 署、建筑施工、旅行探险、交通运输,都离不开地图。地图也在人类发展史 上留下了许多趣话和不解之谜。

世界上最早的地图  过去,人们一直认为世界上最早的地图是罗马帝国 时代的地图。其实真正最早的地图应是 1973 年 12 月在我国湖南长沙马王堆 三号墓出土的 3 幅汉代彩色帛绘地图,距今 2100 多年。图上绘制着今天的湖 南、广东、广西三省交界地区,即湘江上游及南岭、九嶷山及其附近的地形。

令人惊奇的是,图中大小 30 条河流、山脉、城镇与今天的地图几乎基本相同。

现代人只有借助于发达的科学技术、先进的测量仪器,甚至遥感技术和人造 卫星才能绘出。那么,2100 多年前,我们的祖先又是靠什么绘制出如此精确 的地图的呢?

世界上最早的立体地图   据《史记》中记载,秦始皇用水银灌制百川 江河的大地模型图,这大概就是世界最早的立体地图了。但是最著名的还是 北宋沈括用熔腊制成的定州(今河北定县)西部山川地形模型,后来沈括又 把它复制成木雕立体图。沈括的立体地图比西方学者布朗所说的世界最早的 立体地图——瑞士苏黎士州立体图,要早 600 年。

世界上最大的地图  17 世纪,荷兰人绘制了 3 本世界最大的地图集。

其中 1 本现保存在德国柏林图书馆,长 1.7 米,宽 1.1 米,重 175 公斤。另 外 2 本分别存放在德国的罗斯托克大学图书馆和英国伦敦不列颠图书馆。

西方最早的地图集  1700 年前由古希腊的托勒密编制了西方最早的地 图集。此后直到 16 世纪之前,欧洲所有的地图集都叫“托勒密”。

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令人琢磨不透的南极地图    

世界上有许许多多不解之谜。1531 年,法国数学家、地图学家阿郎斯・凡 画的一张世界地图就是其中之一。

不久前,美国地理学家吉・维豪普特对这张世界地图进行仔细研究,发 现这张 400 多年前画的地图上,南极大陆的轮廓线竟与我们今天所知的相差 无几。

据史料记载,最早发现南极大陆的时间是 1820 年,是一位俄国航海家发 现的。而对南极洲的详细测绘只是近代的事。那么,生活在 16 世纪的阿郎 斯・凡又是怎么知道南极大陆的情况的呢?

更令人不可思议的是,这张地图上没有罗斯陆缘冰。而实际上,这块冰 早在 1531 年前就已形成了。因为要结成这么一大块冰,至少要经过 1000~

5000 年。因此,有人猜测,阿郎斯・凡在绘制这张地图时,是依据古代流传 下来、我们不知道的资料或地图画的。也就是说,人类知道南极大陆的时间 至少应往前推 1000 年。那么,在遥远的古代,科技非常落后,是什么人通过 什么方法航行到南极,又用什么手段绘制了这样准确的地图?

这张南极地图中蕴藏的秘密至今仍困扰着世人。

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各具特色的地图    

现代地图的方向,一般都采用“上北下南左西有东”的表示法。可在历 史上却有过与此截然不同的各种地图定向法,且往往与地图绘制时期的政治 或宗教有关。

我国封建时代以南为上,皇帝的宝座是朝南的,住的正房是向南的,地 图的上部也表示南方。如马王堆出土的汉代地图就是“上南下北”。

1154 年绘制的著名的阿拉伯世界全图和其他阿拉伯地图,其上部也为南 方。这是因为伊斯兰教的圣地麦加城和麦地那城都在阿拉伯地区的南部。

中世纪,在基督教势力极盛的古罗马,人们为表示对位于欧洲东方的基 督教圣地耶路撒冷的虔诚和向往,将地图的上部定为东方。

美国早年的地图却以西方为上,这与当时美国正致力于开发西部有关。

后来,人们确定了以北极星为定方向的根据,从此,世界上广泛采用了 以北为上的地图方位。

在不同的历史时期,人们运用不同的方法绘制出各种不同形式的地图,

这与人类不同历史时期的生产力发展水平有关。

陶片地图,出现在 4000 年前的古巴比伦。

草纸金矿图,绘于 3000 年前的古埃及。

金属地图,2200 多年前我国战国时代中山国的《兆域图》。它是用金线 缕嵌的线条、符号和数值制成的铜板地形图和建筑工程图。

丝帛地图,2100 多年前的汉代地图。

石刻地图,现保存在西安碑林中的 800 多年前的宋代石刻地图——《华 夷图》和《禹迹图》。

现代科学技术的发展,也使地图的花样不断翻新:立体感强、携带方便 的塑料地图;用高分辨率制作的缩微地图,既可储存在电脑中,又可在屏幕 上自由展示;能发光的荧光地图,为夜间作业提供了方便;影像地图,能表 现出人类在地面上看不到的情况。

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地球上的神秘地带    

地球上有许多地方,常发生一些不可思议的怪事,连科学家都不解其因,

因此,人们把这些地方称为神秘的异常地带。

地心引力异常地带  在美国犹他州议会大楼附近,有一个约 500 米的陡 坡,表面与其他任何斜坡公路没什么异样。可当你驱车来到坡下,停车不动 时,车竟会自动缓缓爬上斜坡,就像有个无形的力从后边推你的车或从前边 拉你的车似的。人们把这神秘的斜坡称为“重力之丘”。越重的物体,在“重 力之丘”受的作用力越大,而对童车、皮球之类较轻的物体,几乎不起作用。

美国加利福尼亚州圣克鲁斯镇,这里的人可以一步步走上墙壁,轻松自 如,如履平地。是魔术吗?不是。这也是地球引力异常造成的。这里的吸引 力不是来自地下,而是来自斜壁,或是斜坡。镇里还有个小屋,人们只要穿 着胶底鞋,就能斜着站,甚至能成 45°角,倾斜站立,而不倒地。当飞机从 小镇上空飞过时,所有的仪表指示器都会失灵,飞机会脱离航线;小鸟飞经 时,也会像迷失方向一样瞎飞乱撞,甚至坠落到地面上。

水流方向异常地带  靠近希腊卡尔基斯市附近的埃夫里波斯海峡,是一 个让人捉摸不透的地方。这里的水流瞬息万变,反复无常。一会儿向南奔泻,

一会儿向北倾注。一昼夜这么忽南忽北地变化方向达 11~14 次之多,最少也 有六七次,海水流速也大得惊人,每秒 8.5 海里!这对过往的船只常造成极 大危险。有时,浪涛滚滚的海面突然风平浪静,像个熟睡的孩子,悄然无声;

可不到半个小时,海水又像一匹横冲直撞的野马,忽南忽北地折腾起来。有 时又能一连 12 小时规规矩矩,认准一个方向奔流而去。

我国台湾省东部沿海地区有个叫都兰的地方,这里山脚下有股溪水,一 反“水往低处流”的常规,涓涓细流莫名其妙地向山坡上流去。是大自然中 的“虹吸”现象,还是另有原因?

气候异常地带  我国河南林县石板岩乡西北的太行山半腰处,有一驰名 中外的风景胜地——冰冰背风景区。此地海拔 1500 米,面积约 600 平方米。

它吸引游人之处不仅是美丽的自然景致,更具魅力的是它那冷热颠倒的异常 气候,每年阳春三月,大地草木葱茏,百花盛开时,冰冰背却如进“三九”,

开始结起冰来,结冰期长达 5 个月之久。六月三伏天,人们挥汗如雨,热不 堪言时,这里却正是冰期盛季,一踏入此地,顿感寒气袭人,冰凉彻骨。八 月中秋,霜降叶枯,冰冰背的冰开始消融。十冬腊月,大地冰封,冰冰背却 是热气腾腾,泉水淙淙,温暖宜人,山沟沟里奇花异草,嫩绿鲜艳,美不胜 收。冰冰背为何出现四季错位,至今尚无统一解释。

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从地球仪上看到的怪现象    

摊开世界地图细细察看,你会惊讶地发现,地球上的海陆轮廓和分布有 许多有趣的现象,令人不可思议。

大陆轮廓几乎全是倒三角形  地球上绝大部分大陆都是南部较狭窄,

呈尖状,越往北越宽,一个个如同顶点朝南的“倒立”三角形。南极洲的倒 三角形状不够明显,若以亚欧大陆为中心看,南极大陆也是“倒立”的,濒 临印度洋的东南沿海岸线与纬线圈呈平行状,构成三角形的一边;西南极的 南极半岛呈尖状,构成南极洲“倒立”三角形的顶点。七大洲中,唯独澳大 利亚大陆是个例外。据说,大约在 2 亿多年前,这片大陆是从贡瓦纳古大陆 分裂漂移而来的,产生了旋转,形成现在与其他大陆方向不同的“直立”三 角形,三角形的顶点朝北。

半岛方向大多朝南  地图上最醒目的一些半岛如欧洲的四大半岛——

巴尔干半岛、亚平宁半、伊比利亚和斯堪的纳维亚半岛;亚洲的三大半岛—

—中南半岛、印度半岛、阿拉伯半岛,以及著名的朝鲜半岛和堪察加半岛;

北美洲的阿拉斯加半岛、加利福尼亚半岛、佛罗里达半岛等,不知为什么,

统统向南伸入茫茫大海之中。有心人曾计算过,地球上各大陆凸出的半岛中 朝南的数量约是朝北的两倍。不仅一些大半岛如此,连一些略小些的半岛如 日本的波岛、纪伊、房总等半岛也都朝南凸起,小半岛中朝南凸起的数量也 是朝北者的两倍。

陆地与海洋背靠背 如果你用一根长针作直径,从地球仪上任何一块大陆 的任何一点直插入地球仪的另一端,你会发现,这条“直径”(即长针)的 另一端十有八九都是海洋。如亚欧大陆的背面是南太平洋;非洲大陆的背面 是中太平洋;南美洲大陆背面是西太平洋;北美洲的背面是印度洋;澳大利 亚大陆背对的是大西洋;南极大陆背后是北冰洋。

这些现象是一种偶合?还是另有什么原因?目前仍是个不解之谜。

(15)

地球上的三条“带”

   

地球上有各种各样的“带”,与人类的生产生活关系密切,它们是:

气候带 用来表示地球上冷热的分布区域,气候带又可分为天文气候带和 物理气候带。天文气候带,形成于公元前 500 多年,我们的祖先在实践中观 察到地球的纬度不同,所受太阳辐射也不同,由此又形成人类不同的生活方 式和生产方式,形成不同的自然景观和生物现象。人们便按纬度划分了 5 条 带状气候区域:热带、南北半球温带和南、北半球寒带。

物理气候带是公元 1800 年开始采用的。由于原来的 5 条天文气候带已不 足以反映复杂多变、丰富多样的地球气候。为了更符合全世界各地的实际气 候分布情况,科学家们提出用温度、降水量、风等的分布作为划分气候带的 标准,并称之为物理气候带。物理气候带由 11 个气候带组成:赤道带;南、

北热带;南、北亚热带;南、北温带;南、北亚寒带;南、北极寒带。

气压带 由于地球表面纬度高低不同,接受太阳辐射的多少也不同,于是 形成不同的气压带。赤道附近受太阳辐射的热量多,温度高。空气受热膨胀 上升,气压下降,形成赤道低气压带。而在南、北纬度 30°附近,从赤道低 气压带上升的气流开始从高空下降,致使低空的空气密集,气压升高,形成 南、北副热带高气压带,也叫回归高气压带。在南、北纬度 60°附近,存在 着一组相对的低气压带,叫副极地低气压带。南、北极地附近,由于气温终 年很低,空气冷重,气压较高,形成了南、北极地高气压带。地球上总共有 三个低气压带和四个高气压带。

风带 如同水自高处流向低处一样,空气从高压向低压带流动,便形成了 不同的风带。地球上的三个低压带和四个高气压带之间共有四个风带;由两 极地高压带向两副极地低气压带流动的空气,受地球自转作用力的影响,偏 转为东风,极地盛行东风的地带便叫东风带。由南、北两副热带高气压带吹 向副极地低气压的风,偏转为西风,盛行西风的地带为西风带。从南、北两 条副热带高气压带吹向赤道低气压带的定向风,因受地球自转影响,又偏转 为东南信风和东北信风,刮这两类风的地区分别称为东南信风带和东北信风 带。

(16)

夜空光带   

我国黑龙江省的加格达奇夜空突然出现了一种奇特而瑰丽的景象,吸引 了当地居民。大家纷纷从家中出来,翘首观赏。21 时正,在西方苍茫的地平 线上,突然出现一个亮点,最初,它按着近似螺旋的轨迹,然后沿着近似 W 的曲线上升。亮点的尾部留下一条橙黄色光带,像火烧的云一样美丽。21 时 零 3 分,亮点周围又出现了淡蓝色的圆底盘,随着亮点一边升高,一边扩展,

一边向东方缓缓移动,此时,整体形状酷似卫星地面接收站的天线。又过了 2 分钟,光点携带着底盘升到了人们的头顶,并迅速扩散。由于面积不断扩 大,原来的淡蓝色逐渐变成了乳白色。此时亮点一闪一闪,射下一束束扇状 的光面,2 分钟后便慢慢地消失。这时,西方低空中的光带仍然存在,并在 上方扩展成一个淡蓝色的云团,状如一个倒放的烟斗。约经半小时,这条橙 黄色的光带和淡蓝色的云团才先后消失。这一奇异景象,漠河县、呼中区、

新林区等地的居民也都看到了。人们异常兴奋,相互猜测着这一奇异景象的 由来,是北极光呢,还是别的什么自然现象?至今这仍是一个谜。

1957 年 3 月 2 日夜晚,在黑龙江呼玛县的上空也曾出现过离奇的光带。

那天晚上 7 点多钟,天色刚黑,在呼玛气象站的北面,西北方的天空中出现 了几个稀有的彩色光点,接着光点放射出不断变化的橙黄色的强烈光线,把 整个北方天空照得血红。不久光带渐渐模糊而成幕状,如同天空中挂着一幅 艳丽夺目的彩色帷幕。尔后,彩幕逐渐变弱消失。过了一个半小时,天空又 出现了几个光点,放射出几十支光柱和色带,忽隐忽现。渐渐又变成了一幅 美丽闪耀的彩色光幕。从光幕里偶而射出几支橙黄色的强烈光柱,接着光幕 变弱,光柱也消失了。

奇怪的是同一天晚上 7 点钟,新疆北部阿勒泰北山背后的天空中也出现 了鲜艳的红光,好像那里的山林起火似的。过了一会,在红色的天空里,射 出很多片状、垂直于地面的白色中略带黄色的光带,以后越来越淡,变成银 白色,直到消失。

(17)

草原极光   

1988 年 8 月 25 日至 27 日,呼伦贝尔草原上空出现了极光,当地居民都 观看到这一自然景观。连续出现的极光现象都是从晚上 9 时左右开始的。先 是一条火红色直线由西北向东南方向急速升起,至大熊星座下方,然后逐渐 扩展开来,变成一条五彩滨纷的彩色光带,呈不规则曲线状。在彩带前方,

还出现了旋涡状光团,中间有一耀眼亮点。开始似蝌蚪,以后逐渐升高变成 椭圆形彩色光带,持续了 30 分钟左右。呼盟气象处观测后,确认是极光。极 光一般常见于高纬度地区,呼盟出现极光,实属罕见。

(18)

寒冬“彩虹”飞   

1989 年 1 月 16 日 17 点 20 分至 45 分,我国新疆阿勒泰市正南天空中出 现了两道呈 X 形的“彩虹”。据阿勒泰一些老人说从未见过这种奇怪的现象。

据气象部门介绍,这种现象类似彩虹,但不是彩虹,在气象上被称作“晕”。

它是太阳光线照在最高云层——卷云中才能产生的一种折射和反射现象,不 过在冬季发生,尚属罕见。

(19)

神秘的光团   

在美国新泽西州长谷镇附近的铁路上,有时夜晚会突然出现一种神奇的 闪闪发光的气团,急速地摇曳升上天空。据调查统计,除长谷镇外,在美国 其它地方,有时夜晚也发现同样的光团。这一使人迷惑不解的现象,轰动了 整个美国。从事宗教迷信活动的人说是“神灯鬼火”,另外有些人还说是“天 外来客”。

1976 年,经地质学家、科学家共同努力探索,终于揭开了光团之谜。形 成神奇光团的原因,主要是地壳中埋藏着一种叫做石英的晶体矿物,当地下 断层发生移位时,地壳的石英由于受到强大压力或扭曲力的作用,产生了压 电电荷。当足够多的压电电荷上升到地表时,它就“释放”到空气中。如果 电荷的释放十分强烈,周围的空气就会充分电离、发热以至发出光辉。任何 地方只要有这种情况,人们就会看到一个直径 2 英寸至 3 英寸的神奇光球。

(20)

海市蜃楼   

我国山东省蓬莱阁历来有海市蜃楼奇观之说,可是人们却未曾亲见,是 否可信,不得而知。1986 年山东电视台和电影制片厂等单位联合在济南成立

“蓬莱海市蜃楼摄制组”,几年来却一直没有捕捉到海市蜃楼奇观的影子。

1989 年 6 月 17 日,山东电视台孙玉平在蓬莱地区拍摄电视片《齐鲁海疆》

的部分镜头时,却意外地碰到了好运。那天北京夏令时 14 时 20 分,蓬莱阁 对面沿黑山岛往东的 100 公里海面上,出现了一条巨大的淡黄色光带,大雾 弥漫四际,这一征兆说明海市蜃楼奇景即将出现。孙玉平和他的伙伴按捺不 住激动的心情,刚刚架好摄像机,海市蜃楼便出现了:只见忽而亭台楼阁,

各显奇姿,忽而苍松翠柏迎风摇曳;东边刚见客舍,西边又现高楼……美景 瞬息万变,令人目不暇接。孙玉平与他的伙伴们肩扛摄像机,在松软的沙滩 上来回奔跑,一连 6 个多小时,终于抢拍下了一套珍贵的海市蜃楼录像。

美国、德国、日本、英国等一些国家获悉后,纷纷愿出高价购买这套录 像片,却都被一一谢绝了。

(21)

海上奇观   

“佛光”是普陀的一大奇观。

在某个漆黑的夜晚,突然间,海面上闪烁着道道闪光,不久连成一片,

倏忽万变。继之,海水淹没的浅滩,也闪烁着光点,有如万斛明珠。此时仿 佛一天繁星都洒落在浅滩之中,如果你随手往水中一捞,只见无数星星在手 掌中闪烁,又从指缝间溜走。潮水退后,沙滩依然银光点点,如同聚集着千 万只萤火虫……。这就是“佛光”。

普陀“佛光”,又叫“海火”、“神灯”。相传这是菩萨神力的显示,

有幸见到“佛光”的人被认为有佛缘,能够得到幸福。

你可曾知道,普陀“佛光”还曾把日寇驱走过呢!那是 1944 年 7 月,大 约有 8000 名日军在普陀登陆。军官们横冲直撞进入神殿,恣意攫取文物;士 兵则在海滩上安营扎寨,搅得岛上犬不宁。不堪其扰的老百姓,只好叩别了 庄严的庙宇,躲到别处。

有一天晚上,千步之外的莲花洋上,突然灯火闪烁。日寇疑是美军太平 洋舰队来袭,急忙用探照灯扫视海面,可是一无所见。不一会,海上灯火越 来越多,遍布海面。日寇军官下令开炮迎击,一时炮声隆隆震撼全岛,然而

“对方”却毫无反应。“灯火”随着海潮汹涌而来,吓得笃信佛教的日军官 兵纷纷跪在沙滩上连连叩头,乞求菩萨恕罪,随之仓皇撤离普陀佛地。当地 老百姓都认为这是“菩萨保佑”的结果,一时传为佳话。

那么“佛光”究竟是怎么回事呢?原来,这是由一种生活在海水中的能 发出强烈萤光的浮游生物造成的。每当海水中生物腐败后产生的有机物增加 时,这种浮游生物便大量繁殖起来,并在风平浪静的海湾处聚集。白天,日 照强烈,人们难以发现它们的踪影。到了夜晚,这种群集的浮游生物便发出 大面积的闪烁的荧光来,形成了普陀奇观——“佛光”。

(22)

海洋与沙丘的传说   

世界上最著名的第二大沙漠——塔克拉玛干,位于我国最大的高原式内 陆盆地——塔里木盆地的中央。当你面对 32.7 万平方公里的滚滚黄沙时,如 果有人告诉你,这里原是一片白茫茫的大海,你相信吗?

不管你信与不信,这却是千真万确的事实。

大约在 6000 万年前,塔里木盆地是一个浩瀚的内陆海,海面高度曾达 1250 米,水深大约 1000 多米。今天的罗布泊,就是这片大海向东退缩的残 迹。由于海水面积扩大,气候温暖湿润,沿岸森林茂密,海洋生物非常繁盛。

如今塔里木盆地蕴藏着大量煤田和石油,就是当年死亡的浮游生物沉积而成 的。

这么大一片海洋怎么会变成了沙漠?它那厚达百米以上的流沙又是来自 何处呢?

塔里木盆地位于欧亚大陆的心脏部位,是世界上距离海洋最远的地区之 一,周围群山环抱,加上青藏高原这巨大的屏障,阻挡了各大洋水气的深入,

使深居内陆的塔里木盆地成了世界上最干燥的地区之一,为塔克拉玛干沙漠 的形成提供了独特的气候条件。

昆仑山、天山大小河流的冲积物为形成沙漠提供了物质来源。据统计,

周围一块面积 775 平方公里的地区,每年可为塔克拉玛干沙漠提供 2.71 万立 方米的黄沙。随着气候日益干燥,沙漠从中心向边缘,由东向西不断扩大,

滚滚黄沙终于吞没了一座座繁华的古城,形成了浩瀚的塔克拉玛干大沙漠。

(23)

地中海曾是一片荒凉的沙漠   

大自然真会开玩笑,原是一片茫茫的大海,被它变成了浩翰的塔克拉玛 干大沙漠。而原是干涸的沙漠地,在它手里又变成了汪洋大海。位于亚、非、

欧三大洲之间的地中海就是大自然“沙漠变海洋”的杰作。

地中海东西长约 4000 公里,南北最宽 1800 公里,总面积约 250.5 万平 方公里,平均深度约 1600 米,是世界上最大的陆间海。

然而在距今 700~500 万年期间,浩浩荡荡的地中海却是一片干涸荒芜的 沙漠。1970 年 8 月,美国的“格洛玛挑战者号”考察船在地中海海底不同地 点和不同深度,发现了沉积层中有石膏、岩盐和其它矿物的蒸发岩,其形成 年龄距今约 700~500 万年之间。人们从现代晒海盐得知,只有在封闭的盐场 才能使原生海水的 90%以上蒸发完,沉淀出食盐来。由此可推断,当时的地 中海确实是干涸的。

考察船还发现,位于地中海北岸的罗纳河和南岸的尼罗河的河谷一直延 伸到现在海平面下 500~1000 米深处。这些河谷深达 300 多米,现已被海洋 沉积物填满。由此可见,当时的地中海必定比今天的海面低几百米。这正说 明今大的地中海 1100~600 米以上处都是干涸陆地。在地中海干涸的 200 万 年期间,罗纳河、尼罗河等河流蚀,出了这深达 300 米的巨大山谷或河谷。

今天的地中海地区降水量较少,年降水量平均 300~1000 毫米,海水温 度却较高(l0℃~30℃)。这些因素都有利于海水的蒸发和干涸。有人推测,

照现在的降水量和河水注入量,1000 年后地中海将再度干涸。

(24)

终年燃烧的地下火   

如果有人告诉你,你脚踏的地下有熊熊燃烧的烈火,你可能不会相信,

地下怎么会有火呢?但是,这却是真的。

1984 年,美国俄亥俄州有一处地下燃起大火,一直到今天还在燃烧着。

蒙古也有一处地下火,已经烧了 50 多年了。

最令人吃惊的是,前苏联有一个煤矿区,周围的山坡终年灰烬滚滚,热 气冲天,就是此地的地下火造成的。这儿的地下火在地下 550 米深处,大约 3000 年前,不知何故引起。结果一发而不可收拾,熊熊燃烧至今。据推测,

它还要延续燃烧几个世纪呢。眼睁睁地看着宝贵的煤矿白白燃掉,真叫人心 痛啊。可要扑灭这场地下火,所需要的费用远远超过所抢救出的煤矿石的商 品价值,因此,人们只得由它烧去。

(25)

有趣的地理连环现象   

国中国  世界上有 4 个国家在另一国领土中,成为“国中国”。世界上 最小的国家梵蒂冈在意大利境内;欧洲最古老的共和国圣马力诺也在意大利 境内;风景秀丽的小国摩纳哥三面毗邻法国领土,一面临海;地处非洲南部 的莱索托,四面被南非共和国包围着。

岛中岛  在南太平洋西部汤加王国的西旬岛中有一岛屿,岛上有湖,湖 中又有岛,一环套一环,构成了世界上罕见的岛中岛。

湖中湖  加拿大安大略州的休伦湖中,有一大岛,叫马尼图林岛。岛上 又有个面积达 166.42 平方公里的马尼里湖,是世界上最大的湖中湖。

湖下湖  美国阿拉斯加半岛上有个奇异的湖——努乌克湖。湖水分上下 两层,上层为淡水,生长着淡水动植物;下层为咸水,生产着海洋动植物。

水层间有明显的分界线,其中的生物也绝不混淆。造成这奇妙的双层湖的原 因是,这两层不同的水来源不同,淡水来自陆地上的冰雪雨水,因此比重轻,

浮在上面;咸水是狂风卷起海水涌入湖中,因海水含盐,比重大,便沉入下 层,形成了努乌克湖的咸淡两味。在巴伦支海的基里奇岛上,还有个更奇妙 的“五层湖”哩。

海下海  原苏联中亚一带的咸海是一个双层海:地面海和地下海。在地 面海海底 300~500 米以下是地下海,深度达 500 米左右。地下海的海水与白 垩纪沉积混为一体,含有矿物质和盐分。每年,地下海供给地面海 4~5 亿立 方米的海水,而不枯竭。这源源不断的海水原来是来自天山山脉,天山山脉 有几道暗河直通咸海的地下海。

(26)

地球重力“偷”鱼的故事   

1911 年 4 月,利比里亚商人哈桑在挪威买了 12000 吨鲜鱼,运回利比里 亚首府后,一过秤,鱼竟一下少了 47 吨!哈桑回想购鱼时他是亲眼看着鱼老 板过秤的,一点儿也没少秤啊,归途上平平安安,无人动过鱼。那么这 47 吨鱼的重量上哪儿去了呢?哈桑百思不得其解。

后来,这桩奇案终于大白于天下。原来这是地球的重力“偷”走了鱼。

地球重力是指地球引力与地球离心力的合力。地球的重力值会随地球纬度的 增加而增加,赤道处最小,两极最大。同一个物体若在两极重 190 公斤,拿 到赤道,就会减少 1 公斤。挪威所处纬度高,靠近北极;利比里亚的纬度低,

靠近赤道,地球的重力值也随之减少。哈桑的鱼丢失了分量,就是因不同地 区的重力差异造成的。

地球重力的地区差异也为 1980 年墨西哥奥运会连破多项世界纪录这一 奇迹找到了答案。墨西哥城在北纬不到 20 度、海拔 2240 米处,比一般城市 远离地心 1500 米以上,正因为地心引力相对较小,运动健儿们奇迹般地一举 打破了男子 100 米、200 米、400 米、4×400 接力赛、男子跳远和三级跳远 等多项世界纪录,1980 年也因此成为奥运会历史上的最辉煌的年代之一。

(27)

季节反常的特殊地带   

四季变化,是地球的一大自然现象。春夏秋冬的形成是地球绕太阳公转 的结果。地球公转的轨道是一个椭圆形,太阳位于一个焦点上。又因为地球 是斜着身子绕太阳公转,太阳直射点在地表上也发生了变化。各地得到的太 阳热量不等,便有了不同的四季。

每年 6 月 22 日前后,地球位于远日点,这时太阳直射北回归线,这一天 便成了北半球的夏至日,是北半球的夏季的开始。而南半球正值严寒冬季。9 月 23 日前后,太阳直射赤道,南、北半球昼夜平分,得到太阳热量相等。但 这一天却是北半球的秋分,南半球的立春。12 月 22 日前后,地球位于近日 点,太阳直射南回归线,北半球进入冬季,南半球正值夏季。3 月 21 日前后,

太阳再次直射赤道。南、北半球在这一天分别开始了自己的秋季和夏季。

尽管南、北半球四季变化相反,但一般终归是合乎自然规律的四季。但 地球上有些地方的季节却反常得很,古怪得很。

一年皆冬  南北两极终年都是冰雪统治的冬季。南极的严寒可谓世界之 最。最冷时达到-88.3℃;最高温度平均为-32.6℃。北极海拔低,地形为盆 地,所以不像南极那样严寒。但最高温度也在 0℃以下,最低达-36℃。

一年皆夏  位于红海边的非洲埃塞俄比亚的马萨瓦,是世界最热的地 方,全年平均温度为 30℃,几乎天天盛夏,热不可耐。

一年皆春  我国的昆明市,全年平均温度为 15℃,隆冬季节,昆明却春 意浓浓,平均气温将近 10℃;盛夏时令,昆明仍春意盎然,平均气温不过 20

℃。一年四季气候暖和,雨水充沛;植物繁茂,鲜花盛开,四季如春,故有

“春城”之誉。

一年三季  热带地区有些国家,由于它们所处的地理位置特殊,并受季 风显著影响,一年中分为三季。如北非的苏丹,11~1 月为干凉季;2~5 月 为干热季;6~10 月为雨季。其中干凉和干热两季统称为“旱季”。东南亚 的越南、印度、缅甸等国家,一年也是三季,但与苏丹的三季又不同,而是 分为冬干季、雨季和雨季前(4~5 月)的热季。

一日四季  印度尼西亚爪哇岛西部,有个叫苏加武眉的地方。这里离赤 道很近,理应是典型的海洋性热带气候。可是这个地方的气候却十分奇特:

早晨风和日丽,百花盛开,春意盎然;中午烈日当头,花蔫叶垂,热如酷暑;

傍晚天高云淡,凉爽宜人,秋风瑟瑟;夜半气温骤降,寒气袭人,近似严冬。

一觉醒来,又是春。这里的人一日里可度过春夏秋冬四季,真叫人不可捉摸。

四时皆夏  一雨成秋  我国岭南地区(包括广东、广西、福建、台湾四 省)由于独特地理纬度地形条件,成为全国气候最温暖的地区,几乎没有冬 天。这里常常在一天之中从早到晚都一样热,如同盛夏。然而一场雨后,顿 时凉爽宜人,颇有秋意。所以宋代诗人苏东坡有诗曰:“四时皆是夏,一雨 便成秋。”

(28)

现代“六月雪”

  

我国元代著名剧作家关汉卿在他的惊世之作《窦娥冤》中讲述了一个感 人的悲剧故事。故事中有一段最叫人难忘的情节:老天爷也为窦娥遭遇的奇 冤深抱不平,竟在炎炎烈日的六月天,降下鹅毛大雪,为这个不幸的女子鸣 冤叫屈。从此,“六月雪”成了神话,留在了人们的脑海里。

然而,神话在今天变成了现实!

1987 年 8 月 10 日(农历六月十二),湖北省随州市万和区新城乡新峰 村的上空晴朗无云。下午 6 时,西南天空中突然间滚滚涌来铅灰色的云层,

接着雷声大作。6 时 12 分突然下起大雪,时大时小的雪花中,夹杂着冰雹。

当时的气温高达 30℃,冰雹落地时多已融化成硬币状的冰片。雪花落地时呈 松花形状,旋即融化成水,6 时 35 分,雪止。新峰村雪花飞扬时,隐约可见 东北方向仍是日朗天蓝。村民们被这奇景惊呆了。当地老人说:“六月下雪,

从没见过,也没听祖先说过。”据《随州志》记载,随州历史上虽有多次夏 日冰雹,但从未见过三伏天下雪。

“六月雪”不再是神话,更不是某人受了冤屈的印证。科学家们正在探 索出现这种奇异自然现象的科学道理。

(29)

盛夏结冰的怪山   

世界之大,无奇不有。我国湖南省五峰县白溢寨山,就有一座奇特的山。

此山最高峰海拔 2320 米。山腰处有两块各为两亩左右的地方,怪事就出在这 里。

每年盛夏季节,四周烈日炎炎,热浪滚滚,而这两块地方却覆盖着一块 块雪白的冰砖,寒气凛人。盛夏一过,冰砖渐渐消融。到了冬天,这里反倒 不见冰砖的踪影。来年盛夏,神奇的冰砖再度出现。年复一年,从不间断。

盛夏结冰,真让人百思不得其解。

在正常的大气压下,水到 0℃方可结冰,一年四季只有冬天才会是冰雪 世界,即便是高山的终年积雪不化之处,也只是存在于海拔 3800 米的雪线以 上地带。低于雪线处,只有冬天才会积雪结冰。白溢寨山盛夏结冰处,一不 在雪线以上,二非隆冬严寒,岂不怪哉?

有人说,既然有使小气候变暖的地热,大概也有使小气候变凉的“地冷”

吧?就算有所谓“地冷”,可又为什么偏偏在盛夏时最“冷”,而且竟然结 出冰砖呢?这不是太古怪了吗?

(30)

冬热夏寒的奇地   

说出来你可能不信,世界上居然有冬热夏寒的奇地,它就在我国辽宁省 桓仁县,总面积约 1.6 万平方米。

立春过后,当周围的气温和地温逐渐上升时,这里的地温却一反常态,

开始慢慢下降。到了夏天,地下滴水成冰,人畜只要在远离地缝 6~7 米处站 上一两分钟,就会顿感阵阵寒气刺骨。有人做过试验,将一小碗水放在裂缝 处,一夜之间,竟冻成冰块。盛夏三伏,人们正汗流浃背,暑热难熬,而此 地裂缝内最低温度可达-15℃,缝中冒出寒气使人如临隆冬。立秋之后,四周 寒霜普降,草木皆枯,此异常地带的地温却奇迹般地节节上升。时至寒冬腊 月冰天雪地,这里却如同仙境,春意浓浓,绿草茵茵,一派生机勃勃的景象。

当地农民在这热气腾腾的地面上搭棚种菜,棚内温度一般能保持在 17℃。地 温也在 15℃左右。

这块神奇的土地为什么会有如此异常的地温呢?

一般认为,这块奇地的成因是它的地下储气结构与众不同。它能储存巨 量的空气,而且空气的冷热变化比地面缓慢,夏天涌入的热空气,待到冬天 才缓缓放出;而冬天进入的冷气又一直保存到夏天才渐渐释放。这种特殊的 保温层导致地温异常。

可有人说,地下拥有两条寒热重叠的储气带,冷、热气同时释放。因夏 天热而不显热气,对冷气人们却十分敏感,所以只感到冷气上升。而冬季,

冷气又被周围的寒流冲淡,不易为人察觉,热气反显得突出了。

还有种说法更奇,认为此地地下的储气带有自动启闭的天然阀门,冬天 吸冷气放热气,夏天吸热气放冷气。

究竟原因何在?这种特殊储气结构又是如何形成的?地下结构谁也看不 见,钻井测量又破坏了储气带,会失去这块宝地。怎么办呢?这已成了科学 界的一大难题。

(31)

蓝太阳和绿太阳   

一看标题,你或许认为这是童话故事吧?不,这不是童话,而是人们亲 眼目睹过的自然奇观。

1951 年 9 月 26 日,日落时分,苏格兰的居民看到了蓝色的落日。第二 天,这轮蓝色的太阳又出现在丹麦、法国、葡萄牙、摩洛哥的上空。它的颜 色随着地点和时间的改变而不断地变幻着,由雪青色变为蓝宝石色和淡青 色。这一奇景在欧洲一些地区持续了两三天。

1965 年春的一天,一场特大尘暴席卷北京上空。顿时黄沙滚滚,天昏地 暗。太阳突然失去了耀眼的光芒,变成了蓝绿色。

1979 年 7 月,波兰人乌尔班奇驾驶帆船,从达萨摩亚群岛向西行驶,一 天傍晚,他忽听舵手惊呼:“快看呀,绿太阳!”果真有一轮绿日悬挂西方 空中,它像幻影一般很快消失。几天后,船员们又看见了这轮绿色的太阳。

无独有偶。在我国新疆北部准噶尔盆地,一天,一辆满载旅客的公共汽 车行驶到天山以北茫茫沙海边,太阳就要落山了。这时奇迹出现了:只见快 要沉没的夕阳放射出嫩草般鲜绿的绿光,染绿了西方的天空。

这种异色太阳的最早见证人,大概要算 6000 年前的古埃及人了,他们在 金字塔壁画中绘制的绿太阳至今仍清晰可见。

真奇怪,夕阳通常都是橙红、橙黄或腊黄色的,怎么会有这么美妙的蓝 光和绿光呢?

原来这是大气折射作用产生的一种自然现象。包围着地球的大气就像一 个巨大的棱镜,将位于地平线附近的太阳光分解成各色光线。大气对不同波 长的光的折射程度也不同。波长越长,折射越小。太阳的七色光中红光波长 最长,其次是橙、黄等。这就是为什么我们平时看到的落日是红色或橙黄色 的缘故。当大部分太阳光盘已居地平线以下,只有很小一部分露在地平线上 时,由于折射的作用,显露出来的只是太阳的绿光、蓝光(紫外线光波最短,

早已折射掉了)。而蓝光又极易被大气分子散射掉,这时,人们就会看到发 绿光的太阳了。不过,不是任何地方都能看到绿太阳的。必须在空气能见度 好、大气中水汽含量少、地平线平直而清晰的条件下,才有可能看到绿日。

蓝光既然极易被大气散射掉,怎么会出现蓝太阳呢?这是由于空气中的 悬浮物,如尘埃、小水滴等也会散射阳光。其中直径为 0.6~0.8 毫米的尘埃 微粒散光的能力很特别,它们散射红、黄光的能力反倒比散射蓝光大。如果 空中悬浮这种微粒,红、黄光会被散射掉,而留下蓝光。太阳就变成蓝色的 了。

(32)

大自然的艺术殿堂——五彩城   

在新疆的克拉麦里山,有一处国家重点保护的自然景观——五彩城。

进入五彩城,如同置身于一个童话世界:一幢幢色彩斑斓的“高楼大厦”

鳞次栉比,金黄色、青灰色、暗红色、铁黑色构成了一幅立体油彩画;有的

“建筑”自身就有七八种颜色,妙不可言。“建筑”的形状各异,有“佛祖 大庙”,“清真寺”,还有“金字塔”,一排排整齐的“房舍”如同古代军 营。城中“街道”纵横,怪石林立,如同一尊尊栩栩如生的彩色雕像;兽中 之王雄狮,凶猛的老虎,翱翔的苍鹰,亭亭玉立的少女……俨然一座艺术殿 堂。

如此美妙的五彩城是出自哪位艺术大师之手呢?当地人会告诉你:是七 仙女。相传王母娘娘的小女儿七仙女,厌倦了天庭寂寞无聊的生活,偷偷下 凡,来到了克拉麦里山。这里虽不见人烟,却有许多可爱的野生动物。七仙 女采来天空飘浮的彩云,精心构筑了这座人间仙境——五彩城。仙女住在五 彩城里,终日与可爱的动物们为伴,不思归天。一日,被巡天将军发现,将 七仙女掳回天庭,只剩下这座美丽的空城,小兔、黄羊、野驴等小动物们思 念仙女,现在还常常来五彩城找七仙女呢。

七仙女造城当然只是神话传说,创造了这巧夺天工的“建筑”和“雕塑”

的真正的艺术大师是大自然。

大约在 8000 万年前,这里原是一片大湖泊。湖中有大量五颜六色的沉积 物。后来地壳上升,湖水干涸,沉积物裸露在地面上,形成各色岩石:红色 的铁质砂岩、灰色的泥灰岩、棕色的磷铁矿、黑色的锰质岩、黄色的泥质岩。

千百万年来,经流水冲蚀和风化作用,岩层中松软部分被冲走吹跑,留下坚 硬的岩石。大自然的一双巧手终于将这些彩色岩石雕刻成千姿百态的“飞禽 走兽”、“楼台亭阁”,为人类创造了这座面积达 8 平方公里的举世罕见的 五彩城。

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多彩的“世界”

  

大自然用绚丽多彩的色调创造了五光十色的奇观,有海、有湖、有沙漠,

还有土壤。

五色海

红海  位于非洲与阿拉伯半岛之间,因沿岸水中生长着许多红色藻类,

海水因此发红。

黄海  位于中国渤海与东海之间,因黄河带入大量黄色泥沙而呈黄色。

绿海  位于沙特阿拉伯和伊朗之间,因曾有过大量绿色藻类,而得名绿 海。

白海  位于俄罗斯的科拉半岛附近。因长年被冰雪包围。呈白色,故称

“白海”。

黑海  位于俄罗斯和土耳其之间,因海底沉积着黑色霉臭的烂泥而得 名。

五色湖

彩湖  印度尼西亚的佛费勒斯岛上有一湖,左边为深红色,右边为碧绿 色,后边为青色,各色宽约 200 米。一湖为何三色,至今还是个谜。

萤光湖  在巴哈马群岛有一个湖,湖面闪烁着绿色萤光,这是一种萤火 酶素微生物发光所致。

墨水湖  在加勒比海的乌巴哥海岛上,有一湖名叫佩奇湖。湖面黑色,

无水可行走,软绵绵,由沥青构成,又称沥青湖。

五色沙漠

多彩沙漠  位于美国科罗拉多河大峡谷东岸的亚利桑那沙漠,由于火山 熔岩形成的砂粒中含有矿物质,使整个沙漠呈现出粉红、金黄、紫红、蓝、

白、紫诸色。在阳光照射下,由于反射和折射的作用,半空似乎飘荡着不同 色彩的烟雾,令人眼花缭乱。峭壁秃丘在中午呈蓝色,傍晚是紫水晶色。岩 峰常为蓝色,故有蓝峰之称。沙漠东部遍布彩色圆丘,沙丘间屹立着数以千 计的色如玛瑙、坚如岩石的彩色石柱。长的超过 30 米,最粗的达三四米。亚 利桑那沙漠以它美妙无比的色彩成为世界罕见的景观。

红色沙漠  澳大利亚的辛普森沙漠呈红色,天地间火红一片,奇丽无 比。其成因是砂石上裹有一层氧化铁,这是铁质矿物长期风化漫染大漠所至。

黑色沙漠  原苏联中亚细亚土库曼境内,黑海和阿姆河之间,有一片名 叫卡拉库姆的黑色沙漠。整个大漠呈棕黑色,如置身其间,仿佛堕入黑暗世 界,令人不寒而栗。这片沙漠是当地黑色岩层风化而成。

白色沙漠  美国新墨西哥州的路索罗盆地,白沙浩瀚,其砂粒是砂石膏 晶体的微粒。1 亿年前,由于地壳运动,石膏质海岸隆起为山,雨水挟带溶 解了的石膏流入山谷盆地中的路索罗湖。后来气候日益干燥,湖水蒸发,湖 岸的石膏晶体被风化成细沙,随风铺满整个盆地,成了这片白色沙漠。连沙 漠里的一些动物,如囊鼠、蜥蜴等为适应环境,身躯都成了白色。

五色土

黑土  我国东北平原湿润寒冷,微生物活动较弱,土壤中有机物分解 慢,积累较多,所以土色较黑。

黄土  我国黄土高原的土壤呈黄色,这是由于土壤中有机物含量较少的 缘故。

(34)

红土  高温多雨的我国南方土壤中矿物质的风化作用强烈,分解彻底。

易溶于水的矿物质几乎全部流失,只剩氧化铁、铝等矿物质残留土壤上层,

形成红土壤。

灰蓝土  在排水不良或长期被淹的情况下,红土壤中的氧化铁常被还原 成浅蓝色的氧化亚铁,土壤便成了灰蓝色的,如南方某些水稻田。

白土  含有较高的镁、钠等盐类的盐土和碱土常为白色。

紫红土  四川盆地素有“紫色盆地”之称,因为这里的土是紫红色的。

这是由中生代形成的紫红色砂页岩风化而成的土。

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变幻色彩的巨石山   

无数旅游者从世界各地千里迢迢来到澳大利亚阿利斯普斯市 445 公里处 一片荒原上,为的是一睹世界著名的天然奇观——Ayers 红色巨岩。人们不 顾长途跋涉的疲劳,迫不及待地登上陡崖,艰难地攀登两公里的路程。大约 两个小时后,可登上岩顶,方可在登记册上留下自己的大名,以示不朽。

为何游人对此岩石有如此雅兴,又如此迷恋呢?

因为 Ayers 奇特,它是由一整块露出地面的巨石组成的大石山,高 348 米,方圆 9 公里。整块岩石无一处裂缝,也没有普通岩石的明显层理,是由 稳定而连续的砾质长石石英砂岩构成。专家分析,这座风化残山形成年代为 晚元古代,距今约 6 亿年,它的周围是第四纪(即 250 万年前)沉积物覆盖 的一片荒原。

远远望去,Ayers 几乎呈直立状,傲然屹立在宽广的莽莽荒原上,最为 奇妙的是它那变幻莫测的色彩:在夕阳辉映下,整块岩石通身红透,犹如一 块硕大无比、璀璨夺目的红宝石,镶嵌在辽阔的沙漠上;当乌云压顶时,Ayers 静静地射出奇异的蓝绿色,如同幽灵一般。

吸引游者的还有栖息在山下灌木丛中的澳大利亚土著人,他们已在这片 土地上生活了至少 1 万年,是这里真正的主人。直到今日,他们的生活方式 仍停留在新石器时期,除了啤酒,他们几乎不接受任何现代文明。一块古老 而充满神秘色彩的巨岩与一个古老而停滞的民族在一起,构成了一幅古朴而 奇特的画卷,是那样和谐美妙,难怪引得世界各地好奇的旅游者纷至沓来,

留连忘返了。

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千里运石的流动冰川   

150 年前,瑞士两位地质学家在阿尔卑斯山以北地区考察,发现平原上 莫名其妙地散布着一些阿尔卑斯山中部的典型岩石。

无独有隅,在我国庐山东面 9 公里处的一个小山坡的路旁,竟耸立着一 块与当地的岩石性质毫无相同之处的大石头。西藏聂拉木县喜玛拉雅山的山 坡上,有一块 3 万多吨重的大漂砾,来自相距遥远的希夏邦马峰。更令人惊 诧的是,1975 年 4 月 7 日,人们在珠穆朗玛峰地区发现了一些砾石,它们的 老家是在更为遥远的南半球。

是谁促使这些来历奇特的巨石“弃家”出走,流落他乡的呢?

1846 年瑞士科学家阿加西斯终于揭开了这个谜:是冰川搬运了巨石。

地球的冰,总共大约 3700 万立方公里,覆盖着 10%的陆地。其中 86%

构成了南极洲冰川,10%成了格陵兰冰川,余下的 4%则构成冰岛、阿拉斯 加、喜马拉雅山、阿尔卑斯山以及其它一些地点的冰川。

冰川都是些固体的冰,它怎么会搬运石头呢?

冰川虽都是些巨大的固体冰块,但却像个站不稳的巨人。在重力作用下,

由高向低缓慢流动,难怪阿加西斯把它比作缓缓流动的河流。冰川的流动速 度一般每昼夜在 1 米以上。快的能达到每昼夜 20 米。目前创下流速最高记录 的大概要算北美洲北部阿拉斯加的黑激流冰川了。1936 年 10 月它的流动速 度竟达到每天 60 米。我国流动最快的冰川是念青唐古拉山北段的阿扎冰川,

年流速约 300 米。奥地利的阿尔卑斯山有条维也纳冰川,名字虽美,脾气却 暴躁得很。它不甘心慢慢地流动,而是快速地爆发式地前进。每隔 82 年它就 向前跃动一次。

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“火焰山”不是神话   

《西游记》中有一段最精彩的故事:孙悟空三借芭蕉扇,唐僧师徒智闯 火焰山。这火焰山并非杜撰,而是确有此山。它就是位于新疆吐鲁番地区的 火烧山。

火烧山最早记载于奇书《山海经》中,称其为“炎火之山”。因古代人 不解“山何以会燃”而编出了一个个奇妙的神话来。现代人揭开了火烧山之 谜,“火焰山”从此告别了神话世界。

那如同烈焰飞腾的火烧山像一条火龙盘绕天山脚下,“白天烟雾腾腾,

黑夜火光冲天”。这烟这火是源于此地的一片大煤田。火烧山地表下有一厚 达 39 米的易烧层。由于吐鲁番地区干旱少雨,炎热似火,难以形成土壤覆盖 煤层,又由于天山上升运动高出潜水位,暴露出空气中的煤层便自行着火燃 烧,燃烧时形成了裂隙成了通风“烟囱”,促进了煤层的不断燃烧。燃烧过 的岩石变成了红黄色的火烧岩,质地坚硬,不易剥蚀,便成了一座座火烧山 断断续续矗立在地面上。夏日炎炎,骄阳似火,红色岩石在烟气作用下火光 闪闪,俨然像一座骇人止步的“火焰山”。

科学家在高出地表百米的火烧山上,还发现了被冰川搬运到 6 公里之外 的天山脚下的烧结岩,这说明,煤层燃烧必是发生在冰川之前,距今已有几 十万年了。第四纪以来煤层的燃烧就未停止过。

參考文獻

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