我国是世界上黄土分布最广的国家，而黄土最集中、最典型的分布区就在黄土高原。
黄土高原东起太行山脉，西至祁连山东麓的日月山，北抵长城，南达秦岭山脉，面积约40万平方千米，包括山西、陕西和宁夏的大部分地区，甘肃、青海和河南的一部分地区。黄土厚度一般为80~120米，最大厚度可达180~220米。黄土多呈灰黄色、棕黄色和棕红色，抵抗侵蚀的能力很弱。
那么，黄土高原是怎么形成的呢？
一种说法认为，是这一地区盛行的偏北风把新疆、宁夏北部、内蒙乃至远在中亚沙漠中的大量粉沙刮到黄土高原地区堆积下来，因为黄土高原与黄土底部基岩的成分不一样。黄土下部地貌形态多样，起伏比较大，但上部沉积的黄土厚度大体相近似，并有从东到西逐渐变薄的趋势，同黄土来源于西部的方向是一致的。这说明黄土是从别处搬过来的。
但有不少科学家发现，黄土层的底部有一个砾石层，而这浑圆的砾石层却是典型的河流沉积物。于是他们认为，这些黄土的原籍在黄河的上源，是河流把黄土冲刷下来形成的。
还有一种观点认为，黄土既不是风成的，也不是水成的，它是在原来的基础上不断风化形成的，是土生土长的。
也有一种综合性观点认为，黄土高原既来自西北、中亚，由大风刮来，又有绵绵流动的河流携带而来，还有本地土生土长的基岩上风化的，是在这三种力的共同作用下形成的。
至今人们对黄土高原上黄土的来源还争论不休，希望有一天研究者能给人们一个满意的答案。
沙漠是怎样形成的
据统计，地球上沙漠的面积为1535万平方千米，占陆地的10.3%；我国沙漠面积116万平方千米，占国土的12.1%，而且这个数字还在不断增大。
那么，面积如此之大的沙漠究竟是怎样形成的呢？
传统的观念认为，沙漠是地球上干旱气候的产物。北非的撒哈拉大沙漠、澳大利亚的维多利亚大沙漠、南亚的塔尔沙漠、阿拉伯半岛的鲁卜哈里沙漠都集中在赤道南北纬15°~35°间。这是因为地球自转使得这些地带长期笼罩在大气环流的下沉气流之中，而气流下沉破坏了成雨的过程，形成了干旱的气候，造成了茫茫的大沙漠。
然而，这一理论并不能解释所有沙漠的成因，比如塔尔沙漠，它的上空湿润多水，而且当西南季风来临时，那里空气中的水汽含量几乎可与热带雨林相比，但它的地上却是黄沙遍野。
美国的科研人员认为，尘埃是形成沙漠的主要原因。可大量的尘埃又源于何处呢？有的学者指出，塔尔沙漠的尘埃最初是由人类造成的，后来沙漠又加剧了它的密度。于是有人提出，人类才是破坏生态环境、制造沙漠的真正凶手。
1957年，考古学家在撒哈拉沙漠找到了8000年前的岩画，后来又发现了阔叶林树种和化石，证明撒哈拉沙漠的大部分地区在远古时代曾是一片植物茂盛的肥沃土地。后来，由于人类破坏了原有生态，才形成了沙漠，干旱只是提供了形成沙漠的适宜条件。
有人认为，撒哈拉沙漠的形成最初是很缓慢的，直至公元前5000年，不知从什么地方飞来铺天盖地的黄沙，才使这里变成茫茫沙漠。
也有人认为，人类不适当地开发自然，固然会使草原森林化成沙漠，但是沙漠本身成为一种生态类型，早在人类出现以前就存在了。
到底是谁制造了沙漠？是人类还是气候？还是人类和干旱气候共同制造了沙漠？还需要研究者们去继续探求。
沙漠玻璃从何而来
1932年12月9日，在埃及与利比亚边境高低起伏的沙丘上，埃及沙漠考察队发现了一些散落在沙漠上的淡黄和青色的玻璃状物体，它们呈透明或半透明状，这就是著名的“利比亚沙漠玻璃”。
但是，沙漠玻璃从何而来呢？这个问题引起了科学家们的极大兴趣。
许多研究人员认为，沙漠玻璃是一种熔融石。熔融石很像黑曜石，是一种自然黑、深绿色或深黄色的玻璃石，它可能来自地球之外或流星。熔融石是以二氧化硅为主要成分组成的。从外形上看，“利比亚沙漠玻璃”表面凹凸不平，这是由于有些二氧化硅玻璃受撒哈拉强风的风蚀所引起的。
但是，另外一些科学家不同意这种观点，因为“利比亚沙漠玻璃”含硅量比熔融石高，并且没有发现任何空气动力作用的痕迹。它的碎片呈片状，不像熔融石那样呈哑铃、长条、球体等特殊形状，颜色也不像典型的熔融石那么深，有些基本上是无色的。
他们推测，这种玻璃可能是由于彗星扫过地球的热浪，或者彗星爆炸强烈作用于地壳的岩石所形成的产物。被熔化的硅玻璃可能流入地势较低的地区，然后冷却和凝结形成“利比亚沙漠玻璃”，以后可能由于风化作用形成碎片。
然而，那些反对“利比亚沙漠玻璃”来源于彗星或陨石的人认为，沙石熔化根本不可能形成如此均匀的玻璃。而支持者则强调“利比亚沙漠玻璃”的化学成分与附近利比亚沙的化学成分十分相似，它们之间可能有着密切的联系。
“利比亚沙漠玻璃”究竟来自哪里？这个问题一直困扰着有关专家，我们期望能尽快揭开沙漠玻璃的奥秘。
荒漠中岩石风化之谜
科学家发现，无论是在伊拉克还是在美国西南部的干燥荒漠地带，常常会出现大量的深色碎裂砾石，像一条天然形成的公路一样铺向远方。这些砾石是由点缀在荒原上的巨大岩石崩裂产生的。
在湿润的地区，石头常常因为水的力量而开裂。因为水可以渗入石头内部，一旦结冰，膨胀的作用就可以将顽石撑裂。但是在这些地区，气温并不足以使水结冰，岩石风化开裂的原因就显得有些神秘了。
地质学家本来推测，这种风化是盐侵蚀造成的。而这些结晶盐则是由早先渗入石头中的水分造成的。但是这种风化方式一般发生在海边，似乎不足以解释荒漠中的风化现象。
最后科学家们将目光集中在头顶的烈日上，灼热很可能是这些岩石崩裂的祸首。如果你把一块石头放在火上烧，硅酸盐成分的岩石导热很差，外层变得很烫，而内部还相当凉。这种温差就能导致石头崩裂。尽管荒漠中很少出现火，但是阳光照射产生的热量已经很可观了。有些深色岩石在白天的温度能达到80℃，足以造成荒漠岩石的风化。
不过被阳光照射的石头在受光不均匀的两面出现温差，尤以清晨温差最大。岩石的阴面部分还很凉，而朝阳的一面已经变得很热了。因此岩石的裂缝一定是沿着清晨岩石朝、背太阳的分界线延伸的，而且如果它形状够规则，裂缝就一定指示着南北的方向。
科学家相信，这种理论还可以解释其他地区的风化现象。建筑物和其他人造物体也会形成沿光影分界伸展的裂缝。甚至我们已经观察到发生在火星上的风化也可以这样解释。
撒哈拉大沙漠的气候奇观
非洲大陆几乎有1/3被撒哈拉大沙漠所占据。这个地区有一些特有的气候奇观。
幻雨：沙漠上空有时有冷空气流动，乌云聚集，喜降阵雨。但是由于低空极度酷热、干燥，雨点不到落地就蒸发掉了，人们称它为“幻雨”。
沙暴：风起时，沙丘的顶峰开始活动，热空气把沙粒卷入高空，形成巨大的黄色沙柱，顶天立地，旋转不已。太阳由暗红到颜色消失。霎时，狂风大作，黄沙漫天。黄沙打在脸上，如针扎一般，甚至刺破皮肤渗出血来。
干雾：当沙漠上空风很小，空气中又布满尘埃的时候，就会出现干雾。这时能见度极低，甚至连号称“沙漠之舟”的骆驼都会迷失方向。所以，撒哈拉人按习惯在道路两旁每隔一定的距离垒起一堆石块，作为路标，以防迷路。
奇怪的“枪声”：沙漠在夏季的中午气温常在50℃以上，沙面温度高达70~80℃；然而到了晚上，狂风呼啸，温度可降到0℃。岩石由此热胀冷缩，很容易发生崩裂。住在沙漠的人晚上听到的岩石崩裂声，好似雷鸣，又像战鼓，也像枪声，不了解的人听了确实感到恐怖。
揭秘“海市蜃楼”
海市蜃楼又叫“蜃景”，是由于气温在垂直方向上的剧烈变化，使空气密度的垂直分布随之显著变化，引起光线的折射和全反射，从而导致远处的景物在人眼前出现所造成的幻觉。
海市蜃楼主要发生在海边和沙漠地区。在中高纬度的海面上，由于寒流等因素的影响，低层空气出现上暖下冷的逆温现象，使空气密度的下密上疏差别格外显著。这时，光线从上面密度较小的大气层射入下面密度较大的大气层，且角度恰好能产生折射和全反射，由此而引起的蜃景，通常是幻景位于实物上面，所以叫上现蜃景。
内陆沙漠地区则由于白天地面增温快，空气下热上冷变化剧烈，空气密度出现下疏上密的反常现象，当光线射入密度不同的上下两层的大气界面时，就会形成折射和全反射。由此而形成的蜃景，幻景往往为倒影，且位于实物下面，因此叫下现蜃景。
可是，由于空气的层结不稳定以及近地气层的湍流作用，这种倒像出现的时间不长，且常常闪烁，从远处观看，好像沙漠绿洲中的水下倒影。
此外，还有侧现蜃景及其他更复杂的蜃景。不过，各种蜃景只有在无风或风力微弱的天气条件下才会出现。
地震云之谜
有些科学家认为，天空中某些形态的云与地震有关系，并把这类云称为“地震云”。
1948年6月28日，日本奈良市长键田忠三郎发现奈良市上空出现一种异常的带状云，好像把天空分成两半，他预感到可能要发生地震，把这个消息告诉了亲友，结果第二天果真发生了福井地震。
据史料记载及人们的观察，地震云多呈带状，似龙，似蛇，或似草绳，或呈辐射状、肋骨状。其颜色有白色、灰色、铁灰、橘黄、橙红等。
真有地震云吗？地震云又是怎么形成的呢？
日本九州大学真锅大觉副教授认为，地震之前，地球内部积聚了巨大的能量，并促使地热升高，加热空气，使其成为上升的气流，以同心圆状扩散到同温层，使1000米高空的雨云形成细长的稻草绳状的地震云。
但是，我国气象地震研究人员从大气物理角度对真锅大觉的观点提出了质疑。
首先，同温层的高度至少在1万米以上，一般上升气流不易达到，而且强烈对流上升的气流一般是产生“塔状”、“柱状”、“蘑菇状”等垂直方向发展的对流体，不可能形成沿水平方向展开的横卧状的细长带状云。
其次，地球岩石的热传导是极其缓慢的，它通过10米厚的岩石至少也要3年。那么，地球内部积聚的能量，又是通过什么机制来加热大气的呢？
此外，还有一些学者提出断裂带中可能会有大量高能带电粒子溢出，或者震源在震前形成的静电场使得高空形成条带状地震云……
这些意见，虽然对地震云的形成作了一些解释，但都缺乏客观的观察数据，也未超出猜测的范围。因此，有没有地震云和地震云的成因等问题，还是一个谜。
峨眉山“佛光”之谜
“佛光”是一种奇特的自然现象，主要见于山区，而其中又以四川峨眉山最为常见。在峨眉山，“佛光”一年中平均会出现60多次，多的时候一年甚至出现80多次，因此人们又把它称之为“峨嵋宝光”，把它与日出、云海和圣灯并列为峨眉山的四大自然奇观。
当游客站在峨眉山金顶背向太阳站立，而前下方又弥漫着云雾时，有时会在前下方的天幕上，看到一个外紫内红的彩色光环，中间显现出观者的身影，且人动影随，人去环空。即使两人拥抱在一起，每个人也只能看到各自的身影。这就是四川峨眉山神奇的“佛光”现象。这种“佛光”到底是怎么形成的呢？
有学者认为，“佛光”是日光在传播过程中，经过障碍物的边缘或空隙间产生的展衍现象，即衍射作用而形成的。
当云层较厚时，日光在射透云层后，会受到云层深处的水滴或冰晶的反射。这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象，有一部分光束会偏离原来的放射方向，其偏离的角度与水滴直径成反比，而与各色光的波长成正比。于是，不同的单色光就逐渐扩散开来，在人们的眼前，出现一个彩色的光环。
为什么会形成环形的光反应，而且与同样形成环的彩虹又不一样呢？这是因为只有位于某个“光锥”面的单色光，才能为人的肉眼所见到，而且人所站的位置，即“光锥”的视夹角大约为9°，而彩虹的视夹角达84°。同时，光在衍射时光波越短其偏离的角度就越大，所以“佛光”色彩的层次分布，一般呈紫色在外，红色在内，越接近中心部位，色彩的能辨程度就逐渐减弱，到了光环中心就像一面发光的彩色玻璃镜。
再由于衍射和漫反射的复杂作用，“佛光”的色相往往不像彩虹那样清晰分明，而是像水彩画那样湿润地融合在一起。又为什么只能看到自己的身影呢？主要原因是：虽然云层中的水滴和冰晶点很多，但人们各自所见的光环，只是各自眼睛所视为顶点的那个光锥面的水滴或冰晶点的作用的结果。就如同各自对照着一面小圆镜，自然照见的也就是各自的身影了。
至于出现影随人动、人去环空的景象，则是“佛光”中“摄身光”的原理，至今尚无科学解释，还需要深入研究、探讨，来弄个清楚明白。
极光是如何形成的
在高纬度地区，特别是两极地区，在晴朗的夜晚，天空中经常会出现一种美丽的、五彩缤纷、变幻莫测的光带，这就是极地光暴，即极光。极光的形状呈带形或弧形或幕形或放射形，色彩绚丽。在两极地区，每年可以看到好几十次极光。
这种强烈的极地光暴，像彩色缤纷的回卷光带，有时还会发出怪异的嘶嘶声和噼啪声。极光通常在太阳表面有大耀斑爆发后一日之内发生，耀斑则多半在太阳黑子特别活跃的时期出现。
科学家现在相信，极光的形成很像电视屏幕上图像的形成。要电视显出图像，需用电磁把电子束聚集在荧光屏上。
地球磁场的作用与电磁相同，它把来自太阳的电子和其他粒子聚集在地球磁极上方的天空“屏幕”上。在南北两极，地球的磁场形如漏斗，尖端垂向地球。太阳粒子在两极上方的磁力漏斗旋转降向地球时，会撞击并激发高层大气的原子，受激原子就发出闪耀而怪异的极光。
目前，已知氧原子会发出红光和绿光；氮原子会发出紫光、蓝光或红光；太阳质子本身则会发出微弱的黄光和红光。这就是极光色彩缤纷的原因。
不可思议的晴空坠冰
在万里无云的碧空中，突然会掉下一些大冰块。这就是“晴空坠冰”现象。
2000年初，西班牙竟然连续发生了7次“空中降冰”，而且前后时间间隔只有短短七八天。2000年1月10日，在西班牙南部塞维利亚省的托西那市，一块重达4000克左右的大冰块轰然落在两辆轿车上，顷刻间车顶被砸得稀烂。12日又有一块长约30厘米、重约2000克的大冰块击穿了西班牙穆尔西亚省一家酒吧的屋顶，所幸也无人员伤亡……