书城自然科学天上下起了七彩雨:你不知道的自然地理
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第6章 地球真的是圆的吗?(6)

有些科学家说,太阳风导致了水的产生,地球水是太阳风带来的,是太阳风的杰作。首先提出这一观点的科学家是托维利,他认为太阳风是太阳外层大气向外逸散出来的粒子流,电子和氢原子核——质子是其主要成分。根据计算,托维利得出这样一个结论:从地球形成到今天,地球已从太阳风中吸收的氢的总量达1.70×102克。我们知道,氢和氧结合就会产生水,如果把这些氢全部和地球上的氧结合,就可产生1.5×1024克的水,现在地球水的总量与这个数字是较为接近的。更重要的是,地球水中的氢与氚含量之比为6700∶1,这同太阳表面的氢氚比也是十分接近的。因此托维利认为,根据这些计算和成分对比,可以充分说明地球水来自太阳风。

研究地球物质成分和内部构造的科学家认为,地球上的水其实是从地球内部挤压出来的,地球表面原本是没有水的。水最早是从星云物质中带来的,在地球形成时,通过地球的演化,后来不断从地球深处释放出来。几乎在每次火山喷发时总会喷出大量气体,水蒸气要占到75%以上。地下深处的岩浆中有水分,即使是由岩浆凝固结晶而成的火成岩,水也以结晶水的形式存在其中。

但是,随着人们对火山现象研究的深入,上述观点被推翻。人们发现同火山活动有关的水,是地球现有水循环的一部分,并不是什么从深部释放出来的“新生水”。

科学家克莱因分析了世界各火山活动区与火山有关的热水中的氚,证明它们与当地的地面水是相同的,从而确认它们是渗入地下的地面水,在火山热力的作用下重新变为水蒸气上升。

后来,科学家根据对某些地区火山热力所导致的氚进行分析,发现人工爆炸能够导致氚含量的升高,这就进一步说明其实是新近渗入地下的雨水变成了火山热水。这些研究成果使那些主张地球水来自“娘胎”的研究者修正了对火山水的看法。

水的来源并无定论,美国衣阿华大学的弗兰克等科学家还提出了一个引人注目的新理论:太空中由冰组成的彗星才是地球上水的来源。

原来,科学家发现,大气中水蒸气分子在太阳紫外线的作用下,会分解成氢原子和氧原子。氢原子向外飘扬,当它到达80~100千米气体稀薄的高热层中时,氢原子的运动速度会超过宇宙速度,能摆脱地球引力离开大气层从而进入太空。这样一来,地球表面的水就流失到了太空。人们经过计算发现,飞离地球表面的水量差不多等同于进入地球表面的水量。可是,有一个奇怪的现象似乎不符合这种说法,那就是地质学家发现,2万年来,世界海洋的水位涨高了大约100米。地球表面水面为什么不断增高呢?这至今还是个谜。

自1918年以来,弗兰克等人通过对从人造卫星发回的几千幅地球大气紫外辐射图像仔细研究,发现总有一些小黑斑出现在圆盘形状的地球图像上。每个小黑斑面积约有2000平方千米,大约存在2~分钟。经过仔细研究和检测分析后,弗兰克等人发现这些黑斑是由一些肉眼看不见的由冰块组成的小彗星,撞进地球大气层,融化成水蒸气造成的。这些小彗星频繁地坠入大气层,每5分钟大约有20颗平均直径为10米的这种冰球进入大气层,每颗融化后能变成100吨左右的水,地球因此每年可增加约10亿吨水。地球从形成到今天,大约有46.5亿年的历史,照此计算,这种冰球一共为地球提供了460亿吨水,比现在地球水体总量还多。

关于地球水的来源有许多各不相同的认识,各有各的道理,但真相究竟如何,还有待科学家们收集更多的客观证据,以揭开这个谜。

地球要是没有了吸引力会怎样

也许每个人都梦想过,有一天自己能够不借助任何辅助工具飞离地面。但是这个梦想看起来实在是难以实现,因为它要求你必须挣脱强大的地心引力,除非你是电影中的超人,否则你只能寄托于地球的吸引力突然消失了。

如果地球的吸引力一下子没有了,你就会像孙悟空一样,一跳冲天!你可以自由自在地在空中飘荡,享受凌驾于万物之上的快感。但是等等,你也不能太过得意忘形,如果你还想回到美丽的地球上来,那么你事先就要在自己的身上绑上绳子,绳子的另一端固定在地球上,这样当你想家了的时候,你还可以回来,否则,你就会像断了线的氢气球一样,永远在天上飘荡。

如果地球上没有引力,除了可以享受飞翔的愉悦之外,或许你将不会得到什么其他令人兴奋的东西了。首先,你要准备好足够的氧气,来维持你每一分钟的生命,地球上没有了引力,连空气都获得了自由,氧气便会飘散到浩渺的太空中去,你每一分钟的呼吸只能依靠氧气袋了。不错,事实上你应该变成航天员的样子,因为地球上的环境已经和太空没有什么分别,你身边的一切都变得轻飘飘的,抬头望望天空,漂浮在上面的东西可谓是琳琅满目,各种飞禽走兽、家用电器、交通工具……应有尽有!我们已经不可能生火做饭,食物只能是事前储备的压缩食品。睡觉的时候,要钻进固定好的睡袋里面,毫无疑问,那将一点都不舒服!

如果地球没有了引力,月亮也将脱离地球的束缚,独自到太空中游荡,从此夜空中再也不会出现又大又圆的月亮。如果地球没有引力,太阳系其他行星的运行轨道也会受到影响,因为太阳系的八大行星是相互吸引的。如果地球没有了引力,地球的自转将会把地表的一切东西都摔到宇宙中去,因为在圆形的地球上,之所以下面和侧面的东西没有“掉”出地球,就是因为地球引力的作用,久而久之地球会越变越小。如果地球没有了引力,还会发生许多不可思议的现象,而脆弱的人类将很难适应这些现象。

可见,如果地球没有了引力,地球上的情形并不会让你感到满意。值得庆幸的是,地球的引力不可能消失。因为引力是质量的固有本质之一,每一个物体必然与另一个物体互相吸引。根据万有引力定律,引力的大小与两者的质量乘积成正比,两者距离(或者物体到地心的距离)的平方成反比。地球的质量远远大于地球上的任何物体,所以能以其巨大的引力把所有物体牢牢地固定在地球表面。

冰川和冰山是怎样形成的

在一些高山地区或是在两极地区,常见到的那一层雪白无瑕的“外衣”是什么?它们即是冰川。那么,冰川又是如何形成的?冰川是冰雪贮存和运动的一种形式,但在不同地区,其成因略有差别。在高山地区的冰川是由于那里地势高、空气稀薄、不保暖,冰雪在这里不易融化而形成。两极地区分布着的冰川则由于太阳辐射弱,热量少,气候终年寒冷,冰雪被一年四季堆积而形成。全世界冰川的总面积约有1600万平方千米,而90%以上分布在两极地区。

作为固体的冰在重力作用下,从高处向低处缓慢流动,冰川之名由此而来。冰川的流动速度极慢,每昼夜一般只能移动1米,个别流速快的冰川能流动20多米。冰川的流动速度随冰川厚度增加、坡度变大、气温升高而加快。

冰川不是简单地由普通的水凝结而成,构成冰川的冰又称冰川冰。由于雪花越降越多,即使在阳光照射下稍有融解,但随即又冻结起来,这种情况下结成的颗粒状雪粒使得冰川冰密度略小于普通的冰,其进一步结成冰层即构成冰川。

冰川有高山冰川和大陆冰川两种,高山冰川是指存在于高山上的冰川,大陆冰川则指分布在两极地区的冰川。厚度在1000米以上的冰川将整个南极大陆和格陵兰岛的极大部分都掩埋在其下。

南极是世界上冰川分布最广的地区,冰川总面积约占地球上冰川总面积的85%以上,其冰川总体积约有2800万立方千米。坡度不大,只在边缘处向外倾斜,将长长的冰舌伸入海中是南极冰川的最大特点。冰山主要有角锥形和桌形两种形状,大的能在海上漂浮2~10年。浮动着的冰川一般只有近100米露出海面,而实际往往长达几千米,其他约占冰川体积6/7的部分就埋在水面下。冰川的漂浮,对极地航行极为危险,是导致极地航行船只沉没的原因之一。

地球上的煤是怎样形成的

众所周知,煤是从地下开采出来的。可是,为什么地下有这么多煤呢?在回答这一个问题之前,首先需要知道煤是如何形成的。

有人说煤长得像石头,甚至通常把质量不好的煤叫做“石煤”,所以认为煤是由石头变来的。但是,如果你再仔细观察一下会发现有些煤块上会有植物的根茎和叶等形状的痕状。倘若把煤切成薄片,在显微镜下进行观察,有时可以看到相当清晰的植物构造和组织,而且有时像树干一类的东西还保存在煤层之中。在中国著名的抚顺煤矿,大量琥珀含在煤层之中,有的里面甚至包有极为完整的昆虫化石,它是一种相当精美的艺术品。事实上,琥珀就是由树木所分泌出来的树脂演变而成的。这一切都表明煤主要是由植物演变而来的。

古代植物又是如何演变成煤的呢?

原来,在历史上,有一些时期的环境非常有利于煤的形成。由于气候条件适宜,在这时期,茂密高大的植物到处繁殖,大量高等或低等植物、浮游生物以及水草等生长在沼泽、内陆和海滨地带。由于后来的地壳运动,这些植物就一批一批地被埋藏在地面的低洼地区和海洋或沼泽的边缘地带。这些被泥沙所掩盖的植物,长时间受着压力、细菌和地心热力的作用,原来所含的氮气、氧气以及其他挥发物质等都逐渐地跑掉了,剩下来的大部分就是“炭”(一般称这种作用为“碳化作用”)。这样泥炭就最先形成了,随后泥炭被埋藏得越来越深,碳质的比例在温度和压力的作用之下不断增高,褐煤和无烟煤便逐渐形成了。简单而言,煤就是经过这样的凝胶作用以及碳化作用变来的。