地球的脉搏
古代人很早就对潮汐发生兴趣,并提出了种种解释。二千多年前,我国古代地理著作《山海经》中说是一只巨大的海鳅游进海底的大洞穴,洞穴中的水被挤出来,于是海面就升高,发生涨潮;当海鳅出洞后,海水又涌进了洞穴,于是海面就下降,发生退潮。还有一种说法是,春秋时代,吴国大将伍子胥受屈而死,据说吴王夫差非但不听子胥生前的忠谏,还把子胥死后的尸体煮烂,装在皮制的袋里,然后扔到江里去。后来,人们就把潮汐现象与伍子胥的死联系起来,说是伍子胥的冤魂“驱水为涛”,产生了海潮。这些说法显然是没有科学根据或者是荒唐的。
那么,为什么会发生潮涨潮退的现象呢?我国东汉思想家王充曾说过:“涛之起也,随月盛衰。”王充还把潮汐现象比作人体中的血脉流动。无独有偶,古罗马医生盖伦则用潮汐的涨落来比喻血液流动。潮汐犹如地球脉搏,那么又是谁把海水掀起又推下去的呢?
现在我们知道,潮汐现象与月球、地球、太阳的运动有关,但是,主要是月球和太阳对地球的引潮力的结果。
根据万有引力定律,宇宙中一切物体都是相互吸引的,引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。地球、月球、太阳三者相互之间都有引力。虽然太阳的质量比月球的质量大许多,但是,由于月球距离地球比太阳距离地球近许多,这样,月球对地球的引潮力与太阳对地球的引潮力的比,大约为1:0.46.因此,月球引潮力是引起地球上海水产生潮汐现象的主要因素,太阳引潮力只不过起着推波助澜的作用。
当地球和月球在运动中,与太阳的位置处于同一直线时(新月或满月),月球引潮力和太阳引潮力叠加在一起,就出现大潮(朔望潮);当太阳和月球对地球的引潮力方向成直角的时候(上弦月或下弦月),两相引潮力相互抵消,就出现小潮。于是,潮汐有大潮和小潮之分。从大潮到大潮,或者从小潮到小潮,都是周期性的,每次半个朔望月(14.77天)。因此,每月有2次大潮和2次小潮。
海水白天上涨一次,接着下落;晚上又上涨一次,接着又下落。我国古代把白天称为“朝”,晚上称为“夕”,因而,习惯上人们把发生在白天的海水涨落运动称为“潮”,发生在夜晚的海水涨落运动称为“汐”,合称为“潮汐”。
潮汐有三种类型:有的地方,每昼夜海水共有两次涨落,称为“半日潮”;有些地方,每昼夜只有一涨一落,称为“全日潮”;有些地方,每昼夜涨落两次与涨落一次混杂出现,称为“混合潮”。
潮涨潮落,与沿海地区人们的生产和生活都有密切关系。船舶进出港口、海洋捕捞、晒盐、灌溉、潮汐发电等,都需要掌握海水涨落的时间。另外,潮汐也能形成自然景观。如我国每年夏历八月十八日出现的钱塘潮,潮高3.5米,潮差8.9米,蔚为壮观。形成这种大潮的原因是,杭州湾口宽达100公里,至海宁县盐官镇则聚缩成3公里。这种地形束狭作用,使口门涌进的潮水堆积、水面抬高、潮头骤涨、潮差加大。整个景观全程80公里,历时约4小时。
北极星的指向
北极星是一颗知名度极大的星。一般人对天上的许多星星可以说只知其名不知其在何方,但一提起北斗七星和北极星,认识它的人却比比皆是。这是因为北极星位于地球北极的上方,无论从地球上哪一处看,北极星所在的方向就是正北方。北极星对人们的重要性就在于,它像大海里的航标灯一样,能为人们指引方向。
北极星自古以来就在地球北极的上方吗?它会永远为地球人类指示正北方向吗?在回答这个问题前,让我们先到埃及尼罗河畔最大的胡夫大金字塔里去看一看。
位于狮身人面像附近的胡夫大金字塔底,朝北方向按一定下倾角度有一条百米长的隧道。科学家们认为,这条隧道当初是为观测北极星而设计的。可是,现在从隧道内向外看到的却不是北极星。
在《史记天官书》中,司马迁笔下的北极星也不是我们现在的北极星。司马迁记载说:“中宫天极星,其一明者,太一常居也。”“太一”星是小熊星座中组成小熊身躯的一颗星,与小熊尾巴顶端的“现任”北极星相差约18度。
是中国和外国的古人都弄错了吗?
其实他们都没有错。因为现在我们看到的北极星当时确实还没有登上北极星的“宝座”,而造成这种状况的根源还在地球自身。
我们设想地球中心有一根贯通南北两极的地轴,地球就沿着这根地轴自西向东自转。而天文学上常说的“北天极”,就是设想的这根地球自转轴的北端延长到天上的一个假设点。由于太阳、月球等天体对地球的引力作用,地球自转时不是正正地转动,而是一边转,一边摇晃。这样一来,地球的自转轴就无法正正地指向天空的某一点,而是有规律地绕着一定的圆圈缓慢打转,每25800年转一圈。因此,沿地球自转轴延伸到天上的北天极这个假设点也就不可能固定。不同的时期,北天极指向不同的点,最靠近北天极这个点的恒星就理所当然地成为当时的北极星。也就是说,不同时期就有不同的恒星成为北极星。
四千五百多年前,古埃及人修建胡夫大金字塔时,北天极在天龙α星附近,天龙α星就成了当时的北极星。2000多年前的司马迁时代,北天极接近太一星,太一星又成了北极星。现在的北极星小熊α星也并没有完全对准北天极,离北天极还差大约1度。从现在到21世纪,北天极将继续向小熊α星靠近。到2100年左右,北天极距离小熊α星将不到半度。再以后,北天极将逐渐离开“现任”北极星小熊α星而远去。到公元7500年,北极星将是仙王座的仙王α星。到公元14000年,北极星将是天琴座的织女星。到公元28000年左右,现在的北极星小熊α星将再度靠近北天极再次成为北极星。
北天极就这样受地球自转轴晃动的影响而缓慢地移动,大约25800年循环一圈,所以,我们现在的北极星小熊α星不会永远留在北天极附近的位置上。地球上的正北方向随北天极的移动而移动,将来,北天极的位置变了,现在的北极星所在的方位也就不代表正北方向了。
总而言之,无论哪颗恒星当上了北极星,那么,这颗恒星所在的方位就代表着正北方向。从这个意义上讲,“北极星”永远是正北方位上的星。但“北极星”这位子并非“终身制”,对每一任北极星而言,在其“位”时代表正北方向,不在其“位”时,就不代表正北方向了。
太阳的未来
在恒星世界中,太阳只是极其普通的一员。可是对于地球人类来说,即使没有其他一切,也不能没有太阳(以及大气和水)。太阳实在太重要了,没有太阳,就不会有生命,就不会有今天的人类,就不会有我们所在的这个生机勃勃的星球。所以,自古以来,世界上没有哪一个国家民族不把太阳当做神灵来敬奉。
希腊神话中的太阳神阿波罗不但是给人类带来光明与温暖的光明之神,还是一个预言之神、保护之神、医药之神、航海之神、银弓之神——万能之神。中国神话中的太阳神炎帝则教导人们播种五谷,使中华儿女学会了农耕种植。即使是20世纪60年代世界航天史上具有划时代意义的人类登月计划“阿波罗工程”,也以太阳神阿波罗的名字命名,这说明太阳在人们心目中的地位实在是太高了。
正因为如此,人们在感谢太阳给地球带来光和热的同时不由得会产生一种担忧:太阳会不会熄灭?
如果真有那么一天,后果不堪设想,那就真的到了世界末日,生命将不复存在。地球即使还在,也成了一颗冰冷、黑暗的“死”球。
遗憾的是,天文科学家经过长期研究得出结论,太阳最终是会熄灭的。
我们都知道,从远古到现代再到未来,人类一代一代生生不息;然而对个体的人来说,生老病死是不可抗拒的自然规律,世上买不到长生不老之药。宇宙万物也是这样,太阳以及所有恒星的一生也要经历生长老死的演化过程,只不过这个过程非常漫长,人生短暂的几十年简直无法与之相比,宇宙就在这漫长的演化中不断发展。
简单说来,太阳以及所有恒星的“生命历程”大致可以分为四个阶段。
第一阶段为“幼年期”。这一时期中,原始星云在自身引力的作用下收缩为内部温度、密度不断增高的热气体球,形成原始太阳。这个阶段需要数千万年的时间。
第二阶段为“青壮年期”。当太阳中心的温度升到700万度时,太阳核里开始产生热核反应并发射出可见光,这时的太阳就进入了一生中最稳定最漫长的“主序星”阶段。这个阶段大约为100亿年。
第三个阶段为“老年期”。这时期中,太阳内部热核反应已经“燃烧”过的中心部分将会在引力作用下发生坍缩。坍缩过程中产生的巨大能量又促使太阳外壳急剧膨胀,成为体积大、亮度强、表面温度降低而内部温度更高的红色巨星。红巨星太阳将比现在的太阳大250倍,离它最近的行星、水星、金星甚至地球将会被吞没。这个叫做“红巨星”的阶段大约将持续10亿年。
第四个阶段为“临终期”。这时期,太阳内部的核能耗尽,中心引力导致太阳整体发生的坍缩把太阳内部压缩成一个很结实很紧密的核心,这个核心将成为一颗发白光的白矮星,最后,白矮星会逐渐冷却、变暗,成为体积更小、更结实、完全不能发光的“黑”天体,长久地留在宇宙间。这就是太阳及其恒星的最后归宿。
天文学家认为,太阳现在正处于稳定的主序星阶段,它已经燃烧了足足50亿年。按太阳所具有的核能计算,太阳在主序星阶段的时间可长达100亿年。也就是说,太阳还可以为地球人类提供50亿年的光和热。
50亿年这个时间概念还是相当久远的,人类从北京猿人进化到现代人也不过50多万年,人类社会进入有历史记载的文明社会也不过才几千年。但人们还是禁不住想要知道,待到太阳“老年”时,地球人类怎么办?
目前,科学家设想了三种解救人类的方案:
其一,将人类移居到离太阳更远的木星的两颗卫星木卫三和木卫四上去。这两颗卫星上覆盖着一层厚厚的冰,它们受到红巨星时期太阳的热辐射会变得温暖,如果加以适当改造,或许能变得适合人类居住。
其二,改变地球的运行轨道,使地球离开太阳远一些,不致于被红巨星太阳烧毁。
但以上两个方案只能用于太阳处于红巨星的10亿年间,当太阳进入白矮星阶段,最终不再发出光和热时又该怎么办呢?
第三个方案就是“抢救”太阳。科学家告诉我们,太阳是靠太阳核里的氢燃烧成氦来获取能量的。50亿年以后,太阳核里的氢渐渐地会全部燃烧干净,但太阳表层到太阳核之间还有大量的氢存在。人类就要想办法把太阳核外的氢源源不断地送进太阳核里去燃烧,从而使太阳的寿命由100亿年延长到1000亿年。向太阳核里输送氢的办法之一是引爆超级氢弹,办法之二是向太阳表面发射高度集中的强大的激光束。
这些“抢救”太阳解救人类的想法现在听起来近乎天方夜谭,但谁也不能否认,“嫦娥奔月”一类的古代神话在今天已经随着宇航员登上月球而成为现实。随着高新科技的发展,现在视为神话视为幻想的东西在遥远的未来会有什么结果,恐怕也是今天的地球人类无法想像的,让人类的后代去创造这个奇迹吧!
日出西方
在黎明或黄昏的天空中,只要天气晴朗,没有云层遮挡,人们就常能见到天上有一颗非常明亮的星星。这颗星灿烂夺目,光芒仅次于太阳和月亮,是全天空中最有光彩的“明星”,它就是太阳的第二颗行星金星。
罗马神话中,金星的名字叫“维纳斯”,她是宙斯的女儿,也是世间最美丽最端庄的美神和爱神。在法国巴黎的卢浮宫中,至今还珍藏着一座高两米的女神维纳斯的古代雕像,而“断臂维纳斯”的复制像可以说遍布于世界的每一处。
在中国,金星的名气也非常大。早在《诗经》中就有“东有启明,西有长庚”的说法。当金星在黎明出现于东方天空时,人们叫它启明星或太白星,表示天要亮了;当金星在黄昏出现于西方天空时,人们又叫它长庚星,表示长夜来临了。在神话传说中,金星还是天界的一位神仙,人称太白金星。与罗马神话中的美丽端庄的维纳斯女神形象截然相反,中国神话中的太白金星是位男神。神话故事《西游记》中,时常在灵霄宝殿上给玉皇大帝出谋划策,几次到花果山招安美猴王孙悟空上天做官的那个慈眉善目、满脸智慧的白胡子老头,就是大名鼎鼎的太白金星。
金星是距离地球最近的行星,最接近地球时只有4100万千米。金星和地球的个头差不多,金星上也有浓密的大气层,而且云雾缭绕。因此,人们曾设想金星的大气下面有着高大的原始森林和生命存在。但是,浓密的大气把金星裹得严严实实,千百年来,谁也无法知道这层浓云密雾下面有些什么。
直到20世纪50年代后期射电天文学的兴起,以及60~70年代发射的各种航天探测器对金星的多次探测,人们才逐渐弄清了金星的一些“庐山真面目”。现在我们知道了金星也是一个高温世界,知道了金星上的地形地貌,知道了构成金星大气的各种化学成分——正是大气中96%的二氧化碳使太阳射入金星的热量很难再散发出去,从而使金星表面的温度有增无减,最高达到480℃,成为太阳系中温暖最高的行星。
然而,金星的种种真面目中,最使人吃惊的是它的自转方向。
当人们对某件事持否定态度或表示不可能时,常用“除非太阳从西边出来”一说。这话在地球上是真理,因为地球的自转方向是自西向东。在地球上看太阳,太阳每天从东方升起,向西方落下,而不可能从西边出来。不仅地球如此,人们已知的太阳系的其他行星也多是如此。
但金星恰恰是个例外。在金星上看太阳,太阳每天从西边升起,向东边落下去——金星的自转和地球正好相反,它是由东向西转的。谁也想不到金星会如此别出心裁,反其道而行之,成为太阳系中惟一一个太阳从西边出来的行星。
射电天文学不但测出了金星的自转方向,还确定了它自身转一圈需要243天时间。我们已经知道金星的公转周期是224.7天,也就是说,金星绕着太阳转一大圈的时间还不够它自己转一小圈。
金星还有许多谜团留待人类去解,但是,你在知道了金星自东向西逆向自转的天文知识后,若是还有人振振有辞地用“除非太阳从西边出来”和你就某事打赌,你可以理直气壮地告诉他,在金星上,太阳就是从西边出来的。
黑洞之谜黑洞的神奇魔力浩瀚的宇宙高深莫测,无奇不有,其中最神秘的天体莫过于黑洞。这种“怪物”比森林中的老虎更凶猛,不管是什么东西,一旦进入它的势力范围,都会被吞吃掉,连骨头也不吐出来。而且它还穿上了隐身衣,谁也看不见它,即使你用强光照射,用雷达探测,仍然找不到它的踪迹。这种“怪兽”就是爱因斯坦广义相对论预言的一种奇特天体。
黑洞为什么会有如此神奇的魔力呢?这需要从引力谈起。我们都知道,即使是世界跳高冠军,也不可能一蹦就跳到月球上去,其原因是地球有强大的引力。这种万有引力存在于宇宙中任何两个物体之间,引力的强弱取决于两个物体各自的质量,也取决于两个物体之间的距离。物体的质量愈大,引力就愈大。地球质量有60万亿亿吨,地球半径为6371千米,所以有很强的引力。人类想飞出地球,必须使宇宙飞船达到每秒11.2千米以上的速度。而太阳的引力更大,如果想从太阳表面发射宇宙飞船,飞船的速度至少要达到每秒618千米,才能挣脱太阳的引力,飞向另一颗恒星。万有引力随距离缩小而明显增强。假如太阳不断地收缩,其半径便会不断地缩小,而物质密度却不断增大。如果太阳的半径从现在的70万千米收缩到3千米,太阳就变成一颗超高密的天体。虽然其质量不变,仍为两千亿亿亿吨,但其半径距离却缩小了二十多万倍,此时每秒30万千米的光线也无法从太阳表面射出,这样太阳就变成了一个黑洞。
也许有些读者担心,如果太阳变成了黑洞,人类不是很危险了吗?实际上不必担心。科学研究表明,太阳是不会变成黑洞的,只有3倍以上太阳质量的恒星在晚年消耗掉内部的核燃烧后,才会在自身的强大引力作用下坍缩,变成恒星级的黑洞。
如果将宇宙空间想像成一张平铺的悬空的大纸,具有弹性且不易破,其四角用线拉住,那么任何放在上面的物体都会使之产生凹痕,物体愈重,凹痕就愈深。如果一个物体重量不变,体积越小,凹痕就越深。假如将地球放在上面,那只有浅浅的凹痕。太阳会比地球的凹痕稍深一些。像黑洞这样既小又重的超高密天体就会带来极深极深的凹洞。
宇宙中不仅有几个太阳质量的恒星级黑洞,还有更大的黑洞。我们知道地球与其他行星在绕太阳公转,而太阳又带着九大行星在银河系公转。整个银河系有着一千多亿颗恒星,它们是太阳的“兄弟姐妹”,天文学家推测在银河系的中心有一个大黑洞,质量为300万个太阳质量。这个大黑洞还不算宇宙中的巨洞。我们知道,在银河系以外还有上千亿个银河系的“兄弟姐妹”,它们被称为星系,在其他星系中还会有巨大的黑洞。
除了巨型黑洞外,还有微型黑洞。人们常说明察秋毫,秋天动物新生的细毛已经是十分细小了,其实微型黑洞比起秋毫还要小得多,它只有一万亿分之一毫米,相当于最小的氢原子中的原子核大小,连电子显微镜也无法找到,然而它却比一座大山还重。当代世界级物理大师霍金在微型黑洞的研究中做出了重大的贡献。
看来,宇宙实在是太神奇了,已超过神话中的一些想象。像《西游记》中孙悟空的“金箍棒”这样一根小棍子怎么可能有上万斤重呢?而宇宙中这种物质却真的存在,而且还要重得多。
捕捉黑洞
连光线也没本事从黑洞中逃出来,那么天文学家怎么在茫茫的太空中去“捕捉”这种身穿隐身衣的“怪兽”呢?天文学家想出一个巧妙的办法,那就是在黑洞“伸出黑手”去捕捉和吞食其他星星时,从黑洞四周的“蛛丝马迹”中抓住这双黑手,从而“捕捉住”这种“怪兽”。
这有点像暴雨后洪水泛滥,淹没了田野街道,人们已难以直接看到哪里有危险的深穴,却可以从湍急的旋涡和冲入旋涡的流水声响来进行判断。
1994年,美国天文学家用哈勃望远镜对准了名为M87的星系,在这个星系中心发现一个盘状物质,其旋转速度高达每小时160万千米,盘中心的范围相当小,从盘的旋转速度可以推算出中心的引力和质量,其质量高达30亿颗太阳的质量。在如此小的范围内有这样大的质量,惟一的解释只能是黑洞。进一步的研究表明,这个宇宙“巨兽”已吞食了20亿颗相当于太阳质量的恒星。
1998年对黑洞的搜寻和研究已达到高潮。1998年夏天,美国得克萨斯州的天文学家宣称,他们已发现了8个新的巨型黑洞,使人类已知的黑洞数目增至33个。
天文学家还对黑洞的形成时间展开了争论,以往不少天文学家主张先有黑洞,然后在它的强大引力下,吸引越来越多的恒星和其他宇宙物质围绕它旋转,才形成星系,所以黑洞曾被称为星系的缔造者。而哈勃空间望远镜新的观测图像表明,黑洞和星系可能是同时形成的。其后,黑洞不断吞食星系中心的恒星与其他宇宙物质,而变成更大的黑洞,这有点像森林中的小老虎靠吞食其他小动物而长成大老虎一样。
首次发现中型黑洞
1998年9月,天文学家对黑洞的搜寻又取得了新的突破。美国的科学家借助于去年发射的“钱德拉”X射线探测卫星,在名为M82的星系中发现了一个质量相当于500个太阳的中型黑洞,这样大的新型黑洞还是首次发现。过去人类发现的黑洞不是很小,就是异常大。
美国哈佛—史密森天体物理中心的天文学家安德烈娅普雷斯维奇指出,“钱德拉”X射线探测卫星是在离M82星系600光年远的“极明亮”天体处发现这个新型天体的。这个极明亮天体比我们银河系任何一个X射线源都要亮100倍以上,它在3个月的时间内,亮度增加了6倍,而且其X射线强度以10分钟左右的周期闪烁、变亮、变暗、再变亮……
读者不禁会疑惑,不是说黑洞不会发出任何射线吗,到底这个极明亮的X射线天体与新型黑洞是什么关系呢?
原来黑洞有极强的引力,会吞食周围大量的宇宙物质,包括气体、尘埃等。这些气体、尘埃在黑洞强大引力的吸引下,以极高的宇宙速度绕黑洞旋转,形成扁平的旋转盘。在旋转过程中,这些高速气体分子加速聚集,相互激烈碰撞,产生高达几百万摄氏度的高温,并发射强大的X射线,所以会出现一个极明亮的X射线天体。从这个X射线天体就可以推测出在这个扁平旋转盘的中心有一个中型黑洞,10分钟正是高速绕黑洞旋转的炽热气体的公转周期。
那么这种新型的中型黑洞又是怎样形成的呢?它在那里又在“导演”什么有声有色的“话剧”呢?有的天文学家认为可能是多颗恒星在晚年分别坍缩成小型黑洞后,再合并成相当于500个太阳质量的中型黑洞。有人认为,这种可能性较小,因为恒星之间距离甚远,上百颗恒星随机地合并在一起不太可能。估计中型黑洞的形成会有新的机制。值得注意的是,新发现的这个中型黑洞的周围广大区域正是一个众多恒星迅速诞生的地方。所以,中型黑洞还可能“导演”新的太阳出世。
天气的作用
当久旱的土地上降下一场大雨,庄稼迎着甘霖欢乐地唱起歌儿的时候,人们会欢呼:天气的作用多么巨大!当“高天滚滚寒流急”,暴风雪猖狂肆虐,阻断交通,冻死人畜的时候;当热带风暴袭来,沿海地区的工农业生产遭到破坏和损失的时候,人们会叹息:天气的影响多么严重!
天气,就是一个地区短时间内大气冷热、阴晴、风雨、云量等气象变化的情况。它既是人类生活环境的要素之一,又供给人类生产和生活的重要资源。它对人类的生产、生活发生直接的作用,农业、工业、交通、国防等等,都不可避免地要受到天气的干预。
农业和天气的关系最为密切。农作物的生长需要光、热、水分等条件,家养动物的繁殖、生长也得有适宜的气候条件。世界上农业发达地区都是气温、水量适宜的地方。是否风调雨顺直接影响到农作物的收成和畜牧业的发展。例如,我国长江中下游地区,初夏时期的梅雨适时适量,对早稻的生长和中稻的栽插都是极有利的;澳洲的气候条件适宜牧草的生长,畜牧业特别发达。而水旱灾害、冰雹、寒潮等常使农业生产蒙受巨大损失,有时还会引起社会动荡不安,这在古时候尤其明显。明末陕西连年干旱,赤地千里,饥民走投无路,群起造反,加速了明王朝的崩溃。近年非洲一些地方由于长期干旱,庄稼颗粒无收,饿殍载道,成为世界注目的难题。
天气对工业的影响,总的来说不如农业那么大。但对原料来自农产品的食品工业、棉纺织业等的影响还是很明显的。恶劣的天气能阻断交通运输、邮电通讯。浓雾、暴风雪等,使飞机不能正常起、降,使火车、汽车和船舶不能行驶。新兴的宇航工业也受到气候的影响。美国“挑战者”号航天飞机在空中爆炸,在一定程度上是由于当时气温太低造成的。
近年来蓬勃发展的旅游业,对天气的依赖十分明显。天朗气清、惠风和畅的春秋佳日,杭州西湖畔、苏州园林中,人们摩肩接踵;夏季高温,庐山黄山,大连青岛,游客爆满。天气就是这样用无边的法力牵动着游人。
天气对战争的胜负也有很重要的意义,有时甚至影响到历史的演进。公元208年赤壁之战,孙权、刘备凭借东南风实施火攻,曹营“樯橹灰飞烟灭”,数十万精兵生还者无几,从而奠定了三国鼎立的局面。1815年著名的滑铁卢之战,由于天降大雨,道路泥泞,阻挡了法军的行动,导致法军因缺乏援助而被击溃。滑铁卢战役的惨败,结束了拿破仑横行欧洲的历史。现代战争同样受到天气的影响。柬埔寨抗越爱国武装常利用雨季展开游击战,打得越军焦头烂额。
此外,天气对体育运动和人们的日常生活也有很大影响。一场突如其来的大雨往往会使足球场上习惯水战的弱队战胜强队,也会使笔挺的西装、时髦的发式顿时失去风采。
总之,天气对人类影响极大,它每时每刻都在施展着神奇的魔力。今天,人们已掌握了天气变化的规律,能作出相当准确的预报,趋利避害,减少因天气恶劣而造成的损失。我们还要进一步研究天气,利用天气,改造天气,让它对人类的活动产生更有益的作用。
“怪雨”种种
乌云滚滚,雷声隆隆,顷刻,哗啦啦一场暴雨降临了。这是人们都熟悉的下雨实况。可是世界上还存在另一种“雨”——“怪雨”,你听说过,从天上降下来的“谷雨”、“麦雨”、“血雨”、“鱼雨”、“钱雨”、“蛙雨”、“酸雨”、“石雨”、“金属雨”吗?
我国东汉时,在河南开封的一次暴雨中,大量黑色的谷子与暴雨同时由天而下,撒满大地,“谷雨”的奇闻轰动了全国。
1840年某天,欧洲西南伊比利亚半岛上的西班牙海岸上,突然乌云蔽日,从天上降下了大量的“麦雨”,雨过天晴,猪、鸡、鸭、鹅齐出动,饱饱地进行了一次“大会餐”。
17世纪初,在法国南部的克雷尔门下了一场历时3个小时的“血雨”,当时房子、家畜、树林、花草都染成了红色,曾使当地居民陷入了极度的恐怖之中。
1940年夏天,在苏联高尔基地区的一个村庄,电闪雷鸣,急风暴雨,突然从天降下来许多银币。顷刻,雨过天晴,人们从地上拣起了数千枚中世纪的银币。
1896年,在德国一个叫埃森的地方,曾经下了一场大冰雹,雹中还夹杂着鲤鱼。1929年3月,在澳大利亚的克茵斯朗特州伦格里奇市,突然间竟有很多尺把长的活蹦乱跳的鱼和雨水一起从天空中降落下来。
1960年3月,法国南部的土伦地区,从天空中竟落下来无数的青蛙,有的撞得头破血流,幸存者呱呱地叫个不休。这惊人的场面,使法兰西人感到不安。
据记载,这种“怪雨”已发现有十余种,每当这种“怪雨”出现时,人们往往惊恐万状,议论纷纷。有人还宣扬说是魔鬼在作怪,是不祥之兆。其实,这完全是一种自然现象。
究竟为什么会出现“怪雨”呢?原来是由于龙卷风的作用。龙卷风是底层大气中最强的小尺度旋涡系统,具有奇特的外形和巨大的威力。它从雷雨云的底部向地面垂下一个弯曲的云柱,犹如一根擎天大柱,上大下小,远远看去,又如同象鼻,在空中游动。由于强烈的吸力和旋风,“象鼻”所到之处,可以把陆地上的尘土、谷物,甚至埋在地下的古银币卷到空中,也可以把江、湖、海洋中的水连同鱼蛙吸上天空,而后随雨降下,于是就形成了上述各种“怪雨”。
此外,还有一种“怪雨”叫“石雨”,这种“雨点”不是水滴,也不是冰粒,而是大大小小的灼热的五色缤纷的石块。这是因为陨石在高空发生爆炸崩解为许多碎块落下而形成的“陨石雨”。1976年3月,我国东北吉林地区就降了一场世界上罕见的“陨石雨”。
另外,在日本川崎还下过一场历时四小时的“金属雨”,闪闪发光的金属粉末从天而降。东京还下过一场“酸雨”。这都是由于大气污染造成的。工厂烟囱里日夜喷吐着汞、铅、钍、钒等多种金属微粒和粉末,它们沉落下来,就成为“金属雨”。燃烧煤和石油,会产生二氧化硫,二氧化硫溶于水就是硫酸,随雨下落便成了“酸雨”。1968年瑞典南部瓦腾湖发生的轰动世界的“黑雪”奇景,也正是环境污染物质造成的产物。
事出有因,“怪雨”不怪,它只不过是一种罕见而复杂的自然现象。
“黑夜”与“白夜”
天空为什么是黑的?
太阳落山了呗。夜晚,太阳公公睡觉去了,天就黑了。3岁的儿童会这么回答。
是的,天上没有太阳,好像天就必然会是黑的。可是,没有了太阳,还有星星,绝大多数星星都是恒星,都会发光,为什么没把夜晚的天空照亮?
所有的星星都在发光,夜晚的天空不应该是黑的,本应该像白天那么亮。
这是19世纪的天文学家奥伯斯提出的问题。奥伯斯是德国人,原来是内科医生,酷爱天文,白天行医,晚上就在自己的住所上层观测星空,发现过5颗彗星,研究过小行星。观测的年头多了,就提出了上述这个问题。
要说清这个问题,还得从天上有多少星星说起。奥伯斯是从天上有多少星,想到了宇宙有多大,是不是无边无际。这不是3岁儿童回答得了的,涉及一些大问题。
在没有望远镜以前,全凭肉眼看天,眼力再好,也只能看到六千多颗星。发明望远镜以后,眼界突然开阔,看到了五万多颗星。后来,天文学家赫歇耳一家,赫歇耳和他的妹妹、儿子对天空划分区域,系统观测,作了统计,统计出北半球天空有11万颗星,南半球天空有70万颗星。
人类的视野开阔了,从太阳系扩展到了银河系,看到了10万光年以外的星空。当年赫歇尔一家观测星空,使用的是自制望远镜。时代进步了,制造望远镜的技术越来越高,人的视野一再扩大,原以为看到了天边,谁知道真是天外还有天。天在扩展,谁也说不清天到底有多大,于是形成了一个观念:宇宙是无边无际的,宇宙是无限的。
这时候,奥伯斯出来说话了。他说,宇宙是无限的说法不科学,不信的话,我给计算一下。宇宙中应该均匀地分布着许多发光的恒星,虽然有的亮些,有的暗些,不妨假定它们都按一个平均亮度发光。还要考虑,离地球近的星,照到地球上的光要强一些,远一些就弱一些,把距离的因素也考虑进去。如果宇宙是无限的,恒星和恒星之间不会有暗区,地球的上空不会是黑的,而且比白天亮得多,大约相当于天空中布满了太阳那么亮!
奥伯斯的理论告诉我们,夜晚的星空是亮的,是白夜;而人们的实际观察,夜晚的星空是黑的,是黑夜。理论和实际发生了矛盾。
提出这个矛盾,奥伯斯不是第一人。1610年,天文学家开普勒就反对过宇宙无限的说法,他认为,如果天空的星星无限多,夜晚的星空就应该是亮的。
理论和实际发生矛盾,其中必定有原因,只是一下子还不知道问题出在哪里。从奥伯斯开始,不断地有人探讨矛盾的根源,推动了学术的发展,促使人们去思考宇宙到底是什么样的。
为了解决矛盾,曾经出现过许多说法。
有人说,星空中存在着吸光物质,比如尘埃之类的物质,吸光物质吸收了星光,使得天空黑了下来。
有人说,奥伯斯的理论,是根据恒星均匀地分布在空中计算的,而实际的恒星分布并不均匀,有的星区恒星多,有的星区恒星少,宇宙中有亮区和暗区,地球的位置在于暗区。
有的人倒是赞同奥伯斯的理论,只是说,奥伯斯假定了恒星永远在那儿发光,要考虑到恒星也有个寿命问题,要是恒星的平均寿命很短,那么遥远的恒星在“死亡”以前发出的光到不了地球。
还有一种理论,认为宇宙起源于原始火球的大爆炸,大爆炸以后,出现了许多星云,逐渐凝聚成各种天体。大爆炸以后,宇宙膨胀开来,大量恒星远离我们而去。这样,这些恒星的光也不能到达地球。
也还有这样的推论,如果宇宙存在的时间太短,那些距离我们十分遥远的星光,还没有射到地球上来呢。
也许还会出现一些新的解释,总之,白夜和黑夜的问题已打开了人们的思路。只要无法推翻奥伯斯的理论,那就得找出原因来说明这个相互矛盾的事实。
月球出生之谜
从地球上遥望夜空,最惹人注目的是那一轮晶莹的明月。它那柔美多姿的身影,它那皎洁淡雅的辉光,留给人们的是永恒的眷恋,是无尽的遐想。几千年来,月亮在人们心目中是一首诗一幅画,一支宜人心脾的小夜曲。贝多芬的《月光奏鸣曲》令人如痴如醉;唐诗宋词中的“举杯邀明月,对影成三人”、“但愿人长久,千里共婵娟”令人百读不厌。
月球的美丽动人不仅使民间有了嫦娥奔月、玉兔捣药、吴刚伐桂等神话传说,月球的永恒魅力还使许多科学家也心向神往。1609年,著名的意大利天文学家伽利略制造出世界上第一架天文望远镜,他首先观测的目标就是月球。1887年,有人在法国巴黎的“世界博览会”广场上架起了一架望远镜,每当明月当空的时候,广场上就会排起长队,人们都想看一看望远镜中的月亮。
人们在地球上看到的最美丽的天体是月球,而宇航员在月球上看到的最美丽的天体是地球。如果把航天的步子迈到地球和月球以外的太空中再回过头来看时,人们会发出惊叹,地球像一颗晶莹璀璨的蓝宝石闪闪发光,而围绕着这颗蓝宝石旋转的小宝珠就是月球。
人们赞美月球与地球结下了缘分,同时也极想知道地球为什么会有月球作伴?月球又是从哪里来的?19世纪以来,许多科学家对这个问题进行了研究,并提出了几种不同的意见。
第一种意见认为,月球是从地球上分裂出去的。这个观点是小达尔文(进化论学说创立者达尔文的儿子)在1879年提出来的。他认为地球当初快速旋转产生的离心力使地球上的一大块物质被抛了出去,这块物质进入环绕地球的轨道后变成了月球,地球上留下的空穴就变成了后来的太平洋。
第二种意见认为,月球是地球抓来的“俘虏”。这个观点出现于20世纪40~50年代,代表人物是1970年获诺贝尔物理奖的瑞典科学家阿尔文。他认为月球原来在火星的区域内,是与火星一起形成的独立天体,后来,由于受地球引力的吸引,它落入了地球的“势力范围”内,就再也没有逃出去,后来就成了地球的天然卫星。
第三利意见认为,月球和地球是由同一块小星云凝聚而成的,它俩是同时“出生”的孪生姐妹。
这三种意见各有各的道理,但也有各自不能自圆其说的地方。比如第一种意见,科学家通过计算发现,地球当初的自转速度不可能快到能产生分裂的力量。又比如第三种意见,地球上铁矿资源丰富,但月球上却没有铁。如果地球和月球是从同一块星云中形成的“孪生”姐妹,那它们身上的含铁量为什么那么不同呢?
第四种意见认为,大约在地球刚形成的时期,一颗比地球小的宇宙天体以每秒钟12公里的速度撞上了地球。巨大的碰撞力使相撞处的大量物质被抛到了空中,有的物质被冲撞造成的高温气化了,有的物质经过慢慢冷却凝聚变成了月球。月球大概就是在46亿年前形成的,从那时起,它就与地球相依为伴,从远古走到了今天。这种观点最早提出于1975年,80年代后越来越引起人们的注意。
这些关于月球来历的说法仅仅是科学家的一些设想。喜欢刨根究底的人类不仅想知道月球的“来龙”,还希望能知道月球的“去脉”,月球会永远伴着地球吗?
月球沿着一条稍带椭圆的轨道绕地球旋转,与地球之间的平均距离是38.44万千米。如果我们告诉你,月球和地球之间的距离正在拉大,月球正在慢慢地离开地球,你会相信吗?然而这是事实。
如果你到过海边,或从电影电视中,你一定看到过或知道海水的涨潮和退潮。海水的这种涨落主要是受月球引力的影响。每天的海潮涨落使大量的海水流来流去,对海洋底部产生巨大的摩擦,这种摩擦对地球的自转会产生阻力,使地球自转变慢。地球自转一变慢,每日的时间长度就会加长,日积月累下来的结果是每100年地球自转变慢千分之一秒,相应的,地球上每100年的时间就要加长千分之一秒。这种变化看起来极其微小,但经过长时间的积累,就会影响到月球和地球之间的“关系”。地球自转越来越慢,月球环绕地球的轨道就会相应地变得越来越大,月球绕地球转一圈所需的时间就会越来越长,月球与地球之间的距离也就会越拉越远。
这种变化并不是现在才开始出现,而是古往今来都在缓慢地进行着。我们知道,地球上现在每年有365.24天,每天24小时,月球与地球之间距离是38.44万千米,月球从圆到亏再到圆的盈亏周期是28天。但天文科学家根据考古学和古生物学的研究成果测算出,在40亿年前,地球上每年有1069天,每天只有8.2小时,月地之间的距离是11.21万千米,月球的盈亏周期也只有几天。
那么,月球离地球越来越远,最后会远到哪野去呢?地球会失去这位月球伙伴吗?人类会失去这盏长夜明灯吗?科学家认为还不至于会达到那一步。当地球自转、月球自转、月球绕地球公转这三者的周期(即所需的时间)完全等同时,月球远离地球的过程就会结束,两者之间的距离也就远到了顶点。因为那时地球将会一直以同一面对着月球,就像月球现在一直以同一面对着地球一样。地球上对着月球那一面的海水将受月球引力吸引,永远处于高涨而不再有落潮。海水不再有涨落,不再由于月球引力而流来流去,对海底也就不会再产生阻碍地球自转的潮汐摩擦。没有摩擦,地球自转不再变慢,地球日的时间也不会再加长。那时,月球也不再远离地球而去,月球和地球之间的距离将会保持在56万千米左右。从地球上看,月球会比现在小三分之一,亮度也将比现在减弱一半。那时地球上一天的时间将是现在的55倍,即一天等于现在的55天,一年只有6.6天。
地球和月球的这种变化会使你感到吃惊吗?其实大可不必,因为那起码是10亿年以后的事了。
“火星人”之谜
火星是离我们地球最近的一颗外行星,在太阳系行星排列的顺序中紧挨地球排第四位。火星的颜色是火红色的,因而在罗马神话中,火星被称为战神,它那火红的颜色象征着战火和鲜血。
火星在天空中很显眼,人们无须借助任何观测手段,凭肉眼就能认出它。在火星最靠近地球的时候,人们只要用一架普通的天文望远镜,就能把火星放大到月球那么大。尽管从望远镜中看火星表面不如看月球那么清楚,但在太阳系所有的行星中,人们对火星表面的情况相对来说知道得较多,因而火星也就成了人们最感兴趣的行星。
从望远镜中观测火星,可以看到火星上南北两极处覆盖有白色物体,就像地球两极覆盖着厚厚的冰雪一样;火星上也有四季交替,火星表面一些区域的颜色随着季节有明显的深浅变化,就像地球上的植物随季节有青黄枯荣的变化一样;一百多年前的19世纪后半期,又有人从望远镜中看到火星上有一些很规则的条纹,就像地球上人工开凿的运河一样……火星上的这些迹象使人想到,火星也许和我们地球一样是个有生命的星球,那深浅变化的颜色所在处一定生长着火星植物;那些很规则的条纹可能是火星上的运河,而火星运河一定是火星人为灌溉火星土地而开凿的……
于是,从19世纪末开始,奇形怪状的“火星人”开始出现在文学作品之中,他们有的长得像章鱼,有的长着三头六臂,有的是看不见的幽灵。英国作家威尔斯的科幻小说《宇宙战争》中的“火星人”有超人的智慧和发达的科学技术,性格古怪而凶残无比。根据这部小说改拍的科幻电影《大战火星人》更把“火星人”描绘得活灵活现。1938年,根据这部电影改编的广播剧在美国播放时,很多人竟信以为真,以为“火星人”真的在美国新泽西州登陆了……
有关火星植物、火星运河、火星人的问题在很长时期内一直争论不休,直到20世纪60年代,人类把宇宙飞船送上了天,宇宙飞船飞临火星进行空间探测后,火星的真面目才为人所知。
1965年7月15日,美国的“水手4号”宇宙飞船首次向地球发回了火星的近距离照片。人们这才知道,火星上并没有运河,那些看起来很规则的条纹不过是一些峡谷、裂缝或天然排成线状的长条形尘土和一些大大小小的环形山;火星上出没有植物,那些颜色的深浅明暗变化是由火星上的云雾和尘暴引起的气象变化;火星的两极也没有水结成的冰雪,那些白色覆盖物是二氧化碳冻结成的干冰。
探测火星最成功的是美国的两艘“海盗号”飞船。飞船上的着陆器于1976年夏天降落在火星表面,人们才更清楚地知道了火星上是一片沙漠般荒芜的世界,没有水,没有氧气,火星大气中95%以上的成分都是令人窒息的二氧化碳,火星上也没有任何生命存在。“海盗号”飞船和其他航天探测器对火星的拜访打破了人们长期以来对火星生命抱有的种种幻想。
然而,有关“火星人”的论争并没有因此而停息多久,80年代末到90年代初,火星生命又被重新提了出来。原因是美国的一些火星研究专家从1976年“海盗号”飞船拍摄的照片资料中发现,在火星上某个地方有一些人工建筑遗迹,其中一个长方形石台上有一座巨大的人面石雕像,雕像有鼻子眼睛嘴巴。在石头雕像西南方约16公里处,还发现有金字塔式的建筑群和都市建筑遗迹。
有关研究专家说,当年“海盗号”飞船送回来的照片资料太多,来不及处理,致使这一重大的航天发现被搁置了十多年才重见天日。这些新发现使科学家对火星过去的历史提出了一系列的推断和设想。联系到火星上有不少干涸的河床(说明火星上曾有过丰富的水),科学家认为,在几十万年前,火星上曾有过与地球人类相仿的火星人,那时的火星上不仅有海洋和河流,火星的大气成分也与今天的地球大气成分相差无几……
当然,这只是一些科学家的推测,但如果事实真的像科学家推测的那样,那火星人和火星上的文明世界又是怎样消亡的呢?火星上现在是否就绝对没有幸存的生命物质了呢?
1996年8月,美国航天科学家向世人宣布并展示了他们在南极发现的一块来自火星的陨石。这块陨石大概是1600万年前落到地球上来的,科学家发现陨石中含有单细胞生物的化石,还发现陨石中含有碳酸钙(如果没有水,碳酸钙通常无法形成)。这块陨石成了火星上曾经有过原始生命的有力证据,并由此推动人类的火星探测再次掀起高潮。1996年11月起,美国航天局开始实施“火星岩石标本取样计划”,并成功地发射了“火星环球探测器”和“探路者探测器”。美国科学家准备在10年内向火星发射10个探测器,并预计在2003~2005年间把火星岩样带回地球。如果火星上收集的化石与南极发现的火星陨石中的生物化石相吻合,那么火星原始生命问题将得到确认。
火星给人们留下的很多谜团现在还暂时无法解开,也许要等将来人类登上火星进行实地考察后,才能对这些问题作出结论。现在,科学家正在加紧努力,以争取在21世纪的第2个10年内把宇航员送上火星,实现人类去火星探险的愿望。到那时,我们才能确定火星上曾经是否有过火星人。
九星联珠
太阳的九个子女——九大行星,就像小鸡围着母鸡打转一样,总是太阳家长走到哪里,它们就跟到哪里,按太阳家长给它们规定的活动范围和路线各自运转,从不乱套。
通常,九大行星散布在太阳周围,距离太阳有远有近有前有后有左有右,运行速度有快有慢;但每隔一定时期,它们又会不约而同地运行到太阳的同一侧,聚集在一个角度不大的扇形区域内,这种现象叫做行星联珠。
行星联珠是罕见的自然天象。一般说来,行星数目越多,聚集在一起联珠的机会就越少。九大行星倘若要在太阳的同一侧排成一条直线,至少需要几百亿亿年时间。可以说九大行星自诞生以来,还没有过这种机会。一般所说的九星联珠,是指九大行星都运行到了一个90度左右的扇形区域内。即使是这种一定区域内的九星联珠也极不容易,至少要间隔179年才会遇到一次。离现在最近的一次发生在1982年,再之前的一次发生在1803年,1982年之后的下一次则要等到375年后的24世纪的2357年。
关于1982年的那次九星联珠,有的报上曾出现过这样的报道:“九颗行星将全部在太阳的同一侧排成一线,就像天上的一队卫兵在接受检阅。”懂得了行星联珠的实际含义,就会知道这则报道犯了望文生义的错误。1982年3月10日和5月16日,九大行星在太阳的同一侧有过两次扇形角度较小的聚集,但都没有排成一线。
除了九星联珠外,还有八星联珠、七星联珠、六星五星乃至二星联珠。其实,所谓九星联珠也是发现冥王星以后才有的说法,这之前乃至古代,人们根本就不知道太阳系有九大行星,也就不会去想什么九星联珠。特别是古代,人们只知道金木水火土五大行星,所以史书上对行星联珠的记载多为“五星联珠”,最多再加上太阳、月亮,也不过就“七曜(yào,指日、月、星)同宫”。以后,如果发现太阳系还有第十颗大行星,自然又会产生十星联珠的说法。所以说,几星联珠都可能发生,并不只有九星联珠;只是联珠的行星越多,就越不容易发生一次。
不管是九星联珠或是几星联珠,人们关心的是,这种罕见天象的出现会给地球人类带来灾难吗?
西方人自古以来就对行星联珠深感恐惧。
1186年9月15日,太阳、月亮及五大行星联珠。这之前,欧洲人被吓得三魂掉了两魂。人们为了躲避即使来临的灾祸,纷纷往地下挖藏身洞,希望能躲过灾难。
1524年2月15日行星联珠前,一些占星家测算出届时洪水将会泛滥。于是有的人被吓得精神失常,有的人丧失了生的勇气进而自杀。事实上那年并没有出现洪水。
1982年发生九星联珠之前,英国和美国有两位学者合著了《木星效应》一书,认为九大行星都跑到太阳同一侧,会打破太阳系的平衡,犹如船上的人都往船的一侧靠,会使船身倾斜以至翻沉;而且九大行星的引力会使太阳的活动猛然增强,致使地球气候反常……总之,九星联珠可能会给地球带来巨大的灾难。
甚至,美国有个学者预言,2005年5月5日,水星、地球、木星、土星会在太阳同一侧排列成一条线,这将使地球上的地震和火山爆发空前加剧,造成天崩地裂的世界末日大灾变。为此,这位学者准备制造飞艇,届时到天上去躲过这场劫难。
与西方人的观点相反,我国古人把“日月合璧”、“五星联珠”、“七曜同宫”这类天象的出现作为大吉大利的象征。事实上,行星联珠(包括九星联珠)不会给地球带来所谓的毁灭性灾难。科学家告诉我们,其他八大行星对地球的引力总和还不到月球引力的万分之零点六,起不了什么作用。再说,从古到今,地球经历了很多次九星联珠,到现在不还是好好吗?
天文观测证实,九星联珠会使太阳黑子有所增多、太阳活动有所增强,反过来会对地球气候等产生一些影响。但这也不会给地球带来毁灭性的灾难,因此,人们大可不必为此忧心忡忡。
星撞地球
1994年7月17日至22日,一颗叫做“苏梅克——列维9号”的彗星上的21块碎片接连撞击到木星身上,全世界的电视、电台、报纸都相继报道了这条消息。人们在观看木星被撞的报道的同时也不禁在想,木星是一颗没有生命的星球,而且个子比地球大得多,撞撞也不要紧;如果我们地球也挨这么一撞,后果就不堪设想了。问题是,地球会不会遇到这种来自宇宙的威胁呢?天上的星星会不会撞到地球上来呢?
科学家认为,月球是离地球最近的天体,但地球的引力迫使它在环绕地球的轨道上运行,月球和地球是不会相撞的。太阳系的其他行星和地球一样受太阳引力的控制,各有各的绕日运行轨道,互不影响,也不会相撞。太阳系以外的恒星离我们地球非常遥远,而且包括太阳系在内的银河系的所有恒星都在很有规律地围绕银河系中心旋转,并不是横冲直撞到处乱窜,因此恒星之间发生碰撞的可能性极小极小。地球不会和太阳相撞,更不可能和其他遥远的“太阳”,即和其他恒星相撞。
能对地球构成一定威胁的天体就是接近地球的小行星和彗星了。
科学家告诉我们,在比月球更靠近地球的天空中,随时都有一些直径在10~50米左右的小行星在运行着。由于受地球引力的吸引,有时,一些太靠近地球的小行星(多数直径在10米左右)就会飞向地球。不过,这些小行星冲进地球大气层后,会和大气产生摩擦而燃烧起来。多数小行星在燃烧中化为灰烬,这就是所说的流星;少数小行星在大气中没有燃烧完,落到地上成为陨石或陨铁,也不会对地球造成什么危害。
如果是大一点的小行星冲向地球又会怎么样呢?
大约5万年前,一个直径约30米的小行星冲入大气层,落在现在的美国亚利桑那州境内并发生了大爆炸。爆炸后的地面留下了一个直径约1千米的大坑,大坑周围几公里的范围内都变成了不毛之地。
近些年来,人们在墨西哥的尤卡坦半岛上发现了一个被埋没的巨型坑洞,巨型坑洞的直径有200千米宽。科学家研究后认为,这是6500万年前,一个直径为10千米的小行星撞击地球后形成的巨大陨石坑。6500万年前,地球上的恐龙等生物突然灭绝,就是这次小行星撞击地球造成的。由撞击产生的尘土和碎片在大气层中遮天蔽日长久不散,使地球表面在很长时期内见不到阳光,引起地球气温下降,生态环境变坏,从而给地球生命带来毁灭性的灾难。
太阳系中还有很多彗星。彗星有时不是很守规矩,运行轨道也常有较大变动,时常从不同方向进入行星的运行轨道。因此,彗星有时也有可能与行星相撞。我们前面提到的彗星碎片撞击木星就是一个例子。
我们地球自身也曾受到过彗星的“洗礼”。
1908年6月30日清晨,一个巨大的火球从印度洋上空飞越喜玛拉雅山脉,由南向北划破长空,最后,大火球在西伯利亚贝加尔湖以北的通古斯地区的一片森林中坠地。大火球坠落时引起了一次猛烈的大爆炸,大爆炸引起冲天大火,在800千米之外都看得见火光,在1000千米之外都听到了爆炸的巨响。大火球坠落处,方圆60千米内立刻变成了一片焦土,动物植物全部遭到毁灭,周围2000千米范围内的树木几乎全被刮倒。在大爆炸波及区内侥幸活下来的人后来回忆说,只觉得整个世界都在轰隆隆的巨雷声中颤抖,好像天垮了,地球的末日到了……当时,全世界的地震台、气象站的观测仪器都记录到了这次大爆炸,大爆炸产生的冲击波几乎绕着地球转了两圈。
大爆炸后,人们一直不敢靠近爆炸区域,直到20年后才开始对爆炸现场进行实地考察。但实地考察的结果非常令人吃惊,森林遭到的巨大破坏如20年前一样,看着都让人心惊胆战,可是,在爆炸中心地区却没有发现陨石坑,也没有找到一点陨石或陨铁残骸。
80多年来,科学家对造成这次大爆炸的原因提出了种种推测,但都没的揭开大爆炸留下的谜团。后来,有科学家提出,这次大爆炸的制造者是一颗彗星,这颗彗星的重量大约有500万吨。彗星撞击地球的见解解释了其他见解不能解释的很多疑团,现在正在逐渐为人们所接受。
上面讲的都是地球以前遭到小行星或彗星撞击的历史。人们现在关心的是,地球以后会不会再受到这一类的“伤害”?
科学家计算出,在今后120年内,小陨星落向地球是常有的事,但地球不会受到灾害性的撞击。到2115年,将有一颗直径为1千米的小行星会给地球造成一定威胁。为此,天文科学家一直都在“监视”太空中那些有可能接近地球的小行星,并正在积极研究制定对付这些“入侵”地球的小行星的办法,决不会让这些小行星毁了我们的地球家园。
不平静的地球内部
人从诞生的那天起,就开始认识地球。遗憾的是,人们所能看见的只是地球的表面,地球的内部却是一个“看不见的世界”。
我们可以把地球比作一个人。人的内心世界的变化虽然看不见,但反映内心世界的喜、怒、哀、乐的外表变化是看得见的。喜怒无常,说明内心极不平静。地球也是这样,我们可以从它的表面变化去了解它内部的风云变幻。
悄然而变,难以察觉
地球的许多变化是十分缓慢的,似乎是地球背着人们在偷偷摸摸地变化。例如,地球上发生的大规模垂直运动和水平运动,凭人的感觉难以发现。但人类毕竟已有几千年文字记载的历史了,靠着世世代代积累的观察资料,加上现代科学技术,人们已经发现了这种变化。
“晴川历历汉阳树,芳草萋萋鹦鹉洲”。唐朝诗人崔灏《黄鹤楼》诗中脍炙人口的诗句多么引人入胜,然而,时隔一千多年,当年武昌长江中风景秀丽的鹦鹉洲已被江水吞没,杳如黄鹤了。
位于青藏高原的喜马拉雅山是世界上最高的山。在山上,人们发现了海中生物的化石,说明这里曾经是一片汪洋。古人所云“沧海桑田”确实是存在的。根据生物化石反映的那些生物生存的年代来推测,喜马拉雅山上升到今天的高度,经历了几百万年的漫长历程。而它却是地球上最年轻的山脉之一。你知道吗?青藏高原现在仍以每年平均5毫米~6毫米的速度上升。这样缓慢的变化,如果没有精密的地形测量,人们是察觉不出的。
瞬间突发,难以防范
地球上的变化大多非常缓慢,但有时也会出现突然的变化。这种突变往往给人类带来灾难,例如大地震和火山爆发。
地震是发生在地底下的震动,事实上它时时刻刻都在发生。据统计,地球上每天发生的地震平均有一万多次。当地球内部变化不激烈时,地震不大,构不成对人类的威胁。只有当地球内部发生激烈变化时,才会显示出它可怕的威胁力量。
地球表面有许多火山口,它是地表通向看不见的地球内部的通道。在火山宁静时,它是奇异的自然景观;当火山发怒时,它是吞噬一切生命的魔鬼。意大利的庞贝城就是被火山喷发毁灭掉的。火山喷发时的情景,常常给人一种恐怖的感觉。
暗变难察,外力诱发
在地球的某些地方,表面上看起来很平静,由于内部的变化,同样可以造成地面上的灾难,比较典型的是洞穴塌陷和“魔鬼”地区。
地些洞穴在地底下形成并逐渐扩大,在地表是看不见的,一旦地面造起建筑物,就不知哪一天会突然坍塌,造成生命财产的严重损失。我国三峡大坝的坝址由南津关移到了三斗坪,就是因为南津关那里有地下溶洞。20世纪40年代,美国专家来长江考察时,看到长江在南津关江面狭窄,形如漏斗,认为那里是修建三峡大坝最理想的地方。解放后,经我国地质人员勘察发现,南津关地区地下有许多溶洞,一旦建坝,基础不稳,后果简直不堪设想。经地勘探人员多年努力,终于找到了理想的坝址——三斗坪,大坝可以建筑在坚固的花岗岩上了。
在地球表面上一些地方,由于不知道的原因,常常出现莫名其妙的灾难,我们把这种地方称为“魔鬼”地区。世界上最著名的魔鬼地区是百慕大魔鬼三角区,它是大西洋上的一片海域。在这里,飞机常常迷失方向,轮船会莫名其妙地失踪。据说至今已有一百多只舰船和三十多架飞机在这个海区消失。我国也有类似的地方,例如鄱阳湖的魔鬼三角区,早在北宋时就已发现,并有记载。解放后从20世纪60年代初到80年代末近30年间,在这里有二百多只船沉没,一千六百多人丧生。这里风速可达每小时200千米,真是令人莫测高深。通过调查发现,地球上还有不少其他的魔鬼地区存在,且大多数在水域。我们很自然地联想到,这些不幸事件虽然发生在地表的魔鬼地区,而其内在的原因可能就在我们看不见的地下。
当你仔细观察地表的山川分布时,你会惊奇地发现,世界上最高的山峰——高8848米的珠穆朗玛峰和最深的海沟——深11034米的西太平洋马里亚纳海沟,均在北纬30°线附近。一些大江大河的入海口也在北纬30°线附近,例如我国的长江和美国的密西西比河。此外,撒哈拉大沙漠和百慕大魔鬼三角区等也在这一纬度附近。有人提出了这样的疑问:这些地表上的特殊现象都集中在北纬30°附近,是巧合还是与我们看不见的地下风云有着某种内在的联系呢?
上述种种地表现象,让我们感觉到地球内部是一个不平静的世界。
地下迷宫七星岩
在广西壮族自治区的东北部有一座举世闻名的旅游城市——桂林。桂林附近有如簇的奇峰,有如带的江水,更有如梦如幻的石灰岩溶洞。中国有句俗话:“桂林山水甲天下”,这话一点也不假。
今天我们是专程到桂林来探索这里的地下迷宫——石灰岩溶洞的秘密。
离开桂林城向东,跨过清澈的漓江和小东江,就到了七星岩公园的大门口。七星岩实际是七座规模不大的石灰岩孤丘,每个孤丘高不过百余米,从高空向下望,就像七颗璀璨的北斗七星撒落在人间。
七星岩公园里有一个规模宏大,彼此勾连,变幻莫测的洞穴群,也叫七星岩。凡是到桂林来的旅游者都要到七星岩来,看看这个全国闻名的溶洞,而科学工作者所关心的是这个溶洞群会告诉我们多少科学的知识。
七星岩的主要旅游路线在中层,是由总长达814米的狭窄的甬道与8个大厅彼此首尾相连组成的。甬道比较低矮,有的地方仅可容一人通过,而大厅则显得十分宏大、宽敞,有的洞底有三四十米见方,顶高可达27米。
桂林附近分布着大片的、质地比较纯净、岩层相对比较平缓的石灰岩地层。这是七星溶洞形成的物质基础。由于地壳的变动,使桂林石灰岩内部产生大量的裂隙,地下水沿着这些裂隙进入岩层,并沿着层间不停地溶蚀着周围的岩石,最后形成一条条细长的甬道,而在与岩石裂隙相交的地方,就形成一个个体态更大的厅堂。
走进洞口不远,你可能立刻被眼前出现的似真似幻的美景所打动。在五颜六色的灯光照射下,吊在洞顶的,立在地面上的,或者附着在洞壁上的形形色色的碳酸钙沉积物,有的像人,有的像物,有的像动物,再经过导游小姐的一番绘声绘色地讲解,这些形象无不惟妙惟肖,好像有了生命。
也许你们并未注意到,在你的前上方不远的岩壁上,有一处平坦的平台,导游小姐会兴致勃勃地告诉你,那叫“老君台”,是当年太上老君曾经呆过的地方。太上老君是神话中的可爱的老头,是人们编造出来的人物。其实,那个平台不是别的,而是上一层溶洞的遗迹,后来由于地壳变动,下层溶洞的顶板崩塌下来,上下溶洞联成一体。我们还会看到,这两层溶洞的垂直的距离大约在十米左右。
我们再往前走,到了一个数十米长的“白玉长郎”,这是因为这段甬道两侧岩壁比较光滑洁白而得到这个美丽的名字。如果我们在这段长廊里,用脚在地上用力踩一下,你会听到瓮声瓮气的“咚”“咚”声。这说明在你的脚下不远的地方,是第三层洞穴。第三层洞穴的水平标高与今天桂林的地下水面相当,有丰富的地下水充满在这层洞穴中,所以也叫“水洞”。在水洞里,地下水对石灰岩的溶蚀作用不停地进行着。桂林的水洞还不能向游人开放,可是在我国其他一些地方,比如江苏省宜兴的善卷洞,游人就可以到最下一层的水洞里乘船赏景。
从对七星岩的一般情况介绍与分析中,我们可以看出石灰岩溶洞结构的一般特征:
第一,石灰岩溶洞一般是由细长的甬道与高大宽敞的厅堂相连而成。
第二,大部分的溶洞中都有各种碳酸钙沉积物存在。我们根据它们的形态差别进一步划分为:从洞顶垂下来的,叫石钟乳,是从溶洞顶浸下来含钙质的水,经过长期沉积而成;立在地上的,叫石笋;一般情况下,石钟乳与石笋上下相对,当石钟乳不停地向下生长,地上的石笋不停地向上生长,发展的最终结果是石钟乳与石笋连接起来,形成一根顶天立地的石柱。
第三,从溶洞的整体看,一个发育比较完善的溶洞群通常都有若干层次,每层间的垂直距离不等,有的可相互通连,组成一个庞大的溶洞体系。七星岩溶洞为上下三层,每层的间距各十米左右,而且上下相连,已经发现的溶洞总长度超过2000米。
对于溶洞分层原因,科学家们提出一个地壳的间歇性抬升假说。科学家认为,最上层的溶洞时代最早,最下层的溶洞时代最新。最上层溶洞形成的时候,位置与今天的地面以下地下水位相当,在流水的作用下形成了这一层溶洞。接着地壳抬升,一直上升到十米左右,地壳趋于稳定,此时第一层已经脱离了水面,溶蚀作用停止,碳酸钙沉积产生,与此同时,第二层溶洞开始发育,形成第二层溶洞;再后来又一次地壳抬升,第三层溶洞开始发育并形成今天的水洞与地下暗河。总之,七星岩三层溶洞反映出当地的地壳曾经出现过三次间歇性抬升。如果桂林地区的地壳还要不停地抬升下去的话,七星岩还会产生第四层溶洞,第五层溶洞……
七星岩溶洞完全是地下水在我们看不见的地下雕塑而成的,真是鬼斧神工,它是地下物质运动的一个例证。