海光和海水开花
在茫茫海上航行,人们经常会遇到一种奇异的自然景象:海光和海水开花。
当夜幕笼罩海洋的时候,有些海面上会出现大面积的海光,有的闪闪烁烁,像流星一样,有的火花四射,像火珠一样。有时像爆发的焰火,有时像一个个齐整的几何图形,有时像探照灯射出的光芒,有时像旋转着的光轮。当轮船前进时,周围就激起无数的火花,船尾拖着一条长长的“火龙”。
海水发光的现象常常迷惑着海员们。例如,1896年6月15日,日本三陆遭到25米高的海啸巨浪的袭击。当海水退出5千米时,人们看到水底发出一种淡青色的光,还在黑夜里清晰地看到远处村落的轮廓。后来,浪涛再度袭来,天空映现出粉红色,有个渔民在巨浪中驶行,看到波峰上的闪光,像电灯光那样明亮。
1909年8月11日半夜间,“安姆布利亚号”轮船向科伦坡驶去时,发现东南方向有亮光,开始时海员们以为是城市和港湾的灯光呢。后来,亮光越来越强,方才看清楚这不是什么城市灯光,而是海洋发出来的一条光带。第二次世界大战时,美国舰队驶往日本群岛时,遇到了海光,错误地以为那里有日本舰队,受了一场虚惊。
1975年9月2日傍晚,在江苏省朗家沙一带,海面上发出微微的光亮,波浪起伏着,像燃烧的火焰那样翻腾不停,一直到天亮时才慢慢消失。第二天晚上,亮光重又出现,更加强烈。以后几天,逐天增强,到第七天,海面上出现大量泡沫,当船只驶过的时候,激起明亮的光,水中还闪烁着许多珍珠般的发光颗粒。几小时后,这里发生了一次地震。
古巴岛附近有个“夜明海”。入夜以后,海水自放光明,面积约有10平方千米。轮船驶过,在船舷甲板上即使不点灯,照样能够看书读报。“夜明海”为什么发光?原来,这里丛生着各种海生动植物,死后历久变为磷质,积聚一起,从而发出强烈光芒。
诗人们对海光作了生动描述:“谁家烟火掠飞过,不是灯光,胜似灯光,玉树琼花逐海洋。”其实,海光不是火,而是一些会发光的小生物耍的把戏。主要有细菌和单细胞的鞭毛虫等,还有一些水母、鱼类也能发光。这些生物体内长有发光细胞或发光器官,内含荧光酶和荧光素,在海水搅动等外界刺激下,发生氧化作用,就会发出光来。
长期以来,人们只知道海光是海水中微生物发出的荧光。可是,为什么只在局部的地方出现这些发光现象呢?而且这种光为什么又具有多变而奇异的形状呢?
德国科学家库尔特·卡尔列对此作了解答。他说,海光和多变形状的形成,同海底火山爆发引起的地震波有关。地震时,海水内部的压力发生变化,引起某些海洋生物的反应,由此而发光,地震波是促使海水压力变化的一个原因。观察表明,在海水振荡最厉害的地方,海光特别明亮;反过来,海光越弱,甚至消失不见。在有各种不同振荡强度的水域里,海光就最奇异美妙。
海水开花是指海水表层内浮游生物大量繁殖,使海水颜色和透明度发生很大的变化。浮游生物很多时,会把海水“染”成深绿色,有的会使海水成为黄色、褐色、红色等。
海水开花现象在世界各大洋及其边缘海中各不相同。
在极地附近的海域里,当鲸鱼爱吃的甲壳动物大量繁殖的时候,常常把海水“染”成红色或玫瑰色。
在太平洋、大西洋的一些海面上,以及北冰洋的巴伦支海中,散布着一种硅质类海藻,具有矽质骨架,海水开花就是由它们造成的。在鄂霍次克海和日本海,海水开花是由单细胞藻类繁殖而形成的。波罗的海的夏季,蓝绿色的水草大量繁殖,每当风平浪静的时候,远望海面,仿佛一大片无边无际的深绿色草原。
在北冰洋的冰面上,还有更有趣的“冰上开花”景象。原来,冰上长着多种硅藻,特别是角刺藻大量繁殖时,使冰面变成了黄褐色。
海水开花同季节有关。在热带,冬季也会出现,而在温带和寒带,大多在春秋两季。海水开花严重的时候,生物密集得使轮船的吸水孔堵塞,给航行带来很大困难。
大海在头顶之谜
美国有一位著名的神秘事件研究家叫马歇尔·卡尔多纳,在他住在美国西部的一段日子里,总是到处寻找古玩。一天,他到一家古玩店选购古董,突然发现一卷陈旧的手稿。这卷手稿显得破破烂烂,字迹已褪色,幸好内容还算完整。马歇尔只花了买一卷废纸的钱就把这份手稿弄到了手,回家后急急忙忙通读了整部手稿后,他大吃一惊,感到难以置信,因为这部手稿记录的一位挪威渔夫的离奇经历,实在让人难以相信。
挪威位于欧洲北部,部分国土位于北极圈内,一位叫奥尔夫·亚森的渔夫和他的儿子就住在这里。一天,亚森和他的儿子乘一艘小小的机帆船向北行驶,他们计划这次行程约需1个月。航行途中,一些意想不到的事情发生了。
船向北行进,气温却一天天地升高。一天,儿子突然指着罗盘说:“爸爸,你看,罗盘好像有点不对头。”亚森回头一看,罗盘突然开始指向南方,可是船仍在向北行驶。
渔夫父子看看四周,看到的情形让他们惊愕地说不出话来:不知该怎么办。
不知什么时候,他们头顶上的天空消失了,代之以碧蓝碧蓝的海水。船继续行进,这时周围的环境似乎已近黄昏,他们环顾四周,上下左右都是海水。又过了一会儿,四周一片漆黑,仿佛进入了一个长夜无昼的世界。突然,他们看见了另一个太阳,也许称为“地心的太阳”更恰当些。逐渐地,周围亮如白昼,海水前方出现了陆地。他们隐约分辨出陆地上生长着绿油油的植物,甚至还有动物。
很久以前,亚森父子曾听说过一个传说,在北极某处有一个世外桃源,这里气候宜人,难道这就是那个世外桃源?
一年后,亚森父子平安地回到了故乡。他们向邻居叙述了那个国度里的情景。那里住的都是些巨人,身高大约4米;那里不仅有动物、植物和各种农作物,还有供他们使用的各种日常用具,其大小与巨人成正比;那里的一粒葡萄大得相当于一只普通的苹果。
村里人没有一个相信他们的叙述,认为他们所说的是白日梦话。亚森父子没有办法,只能专程前往美国,向住在洛杉矶的乔治·埃马森先生详细讲述了自己的经历。埃马森根据他们的叙述写成了这部名为《一位挪威渔夫的离奇》的书稿。
人真的会遇上这些事情吗?挪威的北极探险家弗里乔夫·南森证实,在北冰洋底下,似乎有一个由海水形成的巨大空洞。他从1893年6月开始,在北冰洋的浮冰上生活了一年半,成为第一个踏入北纬86度41分的人。他看到了北极圈内的许多奇异现象。其中,在北冰洋的冰海中有一片“开水”,这是一片在黑沉沉的广阔冰海上的不反射天空光线的不冻海域。
美国极地探险家霍尔早于南森20多年前曾3次闯入北极进行探险,他也提及,当他的探险队一行正沿冰山而上时,在距他们大约7千米的地方出现了一片不冻海域,这片“开水”从南到北,占据了两座冰山之间的整个海峡。
1906年,极地研究家威廉·里德根据南森和霍尔的叙述,坐着狗拉雪橇直奔北极,想去亲眼看看这片不冻海域。
据他说,当他接近这片海域时,周围开始涌出团团浓雾,那片“开水”就在浓雾笼罩下。里德猜测,浓雾是由地球内部流出的暖空气造成的,也就是说在北极圈的某个地区肯定有一个通过地势加温并使热空气泄漏的地方。
里德的假设是不是有点不可思议?谁也不知道。
“赤潮”之谜
大海通常是蓝色的,你见过红海潮吗?红海潮来临时,海面上如同铺上了一层红毯子似的,从外观上看似乎很美丽,但对海洋中的生物来说,却是一场灭顶之灾。因为过不了多久你就会发现,在海面上这层漂亮的红毯子下面,大批的鱼类和其他生物要相继死亡、变质,随之而来的是阵阵难闻的臭味。这是什么原因呢?科学家们会告诉你,这是发生了赤潮。
赤潮是海洋遭受污染后所产生的一种独特现象,是有机物和营养盐过多而惭愧的。
有机物和营养盐(氮、磷、钾)是海洋植物所必需的成分和养料,但过多地输入这些物质,会使某些生物暴发性地繁殖起来,从而引起海水变色。当然,这种变色并非全是红色,它取决于在赤潮中占优势浮游植物种类,如夜光藻占优势的赤潮为红色,绿藻呈绿色,硅藻则呈褐色。赤潮大多数发生在内海、河口、港湾或是有上水流的水域,特别是暖流内湾水域。赤潮一般发生在春夏季。
赤潮是一种复杂的生态异常现象,其成因尚未定论。科学家们认为,赤潮的起因是近岸海水中有机物污染所致。在正常的情况下,海洋中的营养盐含量较低,这就限制了浮游植物的生长。但是,当含有大量营养物质的生活污水、工业废水(主要是食品、造纸和印染工业)和农业废水流入海洋后,再加上海区其他理化因素有利于生物的生长和繁殖时,赤潮生物便急剧繁殖起来,形成赤潮。
既然大量的有机物进入海洋有利于植物的生长,为什么又会造成生物死亡呢?这是由于密集的赤潮生物或其胞外物质堵塞了鱼类的眼,可使之窒息死亡。同时由于赤潮生物的尸体分解需要消耗大量的溶解氧,这样会引起海水严重缺氧,甚至形成硫化物危及海洋生物的生存。如果含有毒素的赤潮生物及其休眠孢子,或当赤潮生物死亡时所释放出来的毒素被海洋动物摄食、吸收后,就会造成中毒死亡。如果人食用了这种含毒素的海产生物,也可能造成中毒或致死。
进入海洋的有机物和营养盐除了能够引起赤潮、破坏生物资源、影响海洋生态平衡外,还能成为各种细菌和病毒的良好养料,因而促使其大量繁殖。联合国的一份报告认为:纽约港由于接受了大量的生活污水和废物,细菌数目急剧增加。从1948~1968年的20年间,细菌数目增加了10倍。海水中的病菌还可以进入鱼、贝类的体内,有的可直接危害其发育,有的则通过鱼、贝类而进入人体,引起传染病。我国1988年春季上海市居民就由于食用了这种带病毒的毛蚶而引起甲型肝炎流行。
大量的有机物进入海洋并沉入海底,还增加了将该海域变成“死海”的危险性。如波罗的海的某些海区底层已经无生命存在了。这是由于波罗的海属近乎封闭性内海,海水与大洋水的交换量极少,相反受陆地水的影响很大。大量的有机废水进入波罗的海后,除了海水中的生物活动需要消耗大量的氧气以外,这些有机物在分解时也要消耗掉大量的氧气,加上电体交换不良,氧气供应不足,致使水体出现了缺氧现象。有的海底部分海水中的溶解氧几乎为零,并出现了硫化氢,这时此海区就不会有生命存在了,也就变成了“死海”或“水沙漠”。
海岸线变动之谜
地球表面上陆地和海洋之间的海岸线,每天都在变化着。住在海边的人都看到过,涨潮的时候,海水泛起白沫,呼啸着向海滩上涌来,淹没大片大片的沙滩:退潮的时候,海水又悄然无声地退回到海滩以外很远的大海里。
但是,这种因潮水涨落引起的变化毕竟太小厂,而在最近地质历史时期中,全球范围内的海岸线变迁却要大得多。
据科学家研究,最近:二三百万年来,海岸线起码发生过三次全球性的大变动、有时,海水渐渐退去,原来在海面以下的大片土地变为陆地:有时,海水又渐渐涨上来,使沿海大片土地沦为沧海。海水就是这样时进、时退,几乎永不休止。
海岸线变动的幅度有多大呢?
就拿距我们最近一次的大海退来说吧、海水在距今大约7万年前开始下落,一直到离现在两三万年前,海面才迟到最低点,持续时间达四五万年之久。当时的海平面要比现在海面低100多米!那时地球表面的海陆分布是个什么局面呢?
就拿我国沿海地区来说,现在渤海平均水深只有21米;福建和台湾之间的台湾海峡,广东雷州半岛与海南岛之间的琼州海峡,水深都不足100米。因此,当海平面下降100多米的时候,渤海消失了,台湾和海南岛与我国大陆连成为一块完整的大陆。
同样,由于中国东部的黄海海底大部分露出水面,朝鲜、日本和中国大陆之间没有了海水阻隔,也连接起来。
世界海陆分布形势当然也会发生惊人变化:白令海峡的消失,导致亚洲和北美洲相连;马六甲海峡和巽他海峡的消失,使现在散布在海洋中的巽他群岛连成一片陆地,从而使亚洲和澳大利亚大陆也连接了起来。世界其他地方,凡是海水水深小于100多米的海区都变成了陆地。
科学家作出这样大胆的判断有没有科学根据呢?
有的。
下面我们只举出几个有趣的例证来说明这个问题。
几年以前,我国一般轮船在离渤海海岸200多千米处作业,在那里的海底打捞起一块没有被水冲刷过的披毛犀化石。
披毛犀是一种早已灭绝了的动物,满身披挂着棕褐色的粗毛,生活在寒冷的草原上。披毛犀的存在,说明在地质历史时期里,渤海确实曾经是陆地。
20年前,一艘日本渔船在日本和朝鲜半岛间的对马海峡打鱼,当拖网从海中拖上渔轮之后,人们发现,在一群活蹦乱跳的海鱼中间,有一段长约1米的象牙,称一称,足有18千克。
渔民们把这段象牙送给科学家。科学家经过鉴定,认为这是大约生活在16000年到33000年前的一种古象牙齿。
那时,现在黄海所在的地区也是一片辽阔的草原,长相稀奇古怪的古犀和古象就是这片草原的主人。
科学家能够列举的证据还有很多。
比如,一些现在被海水隔开、远离大陆的岛屿,岛上的野生动物与大陆上的十分相似。据科学家们调查,我国海南岛的22种野生哺乳动物中有16种和大陆上的完全相同。另外6种,在大陆上也能找到相近的种类。
巽他群岛中的三大岛:苏门答腊、爪哇和加里曼丹,虽然被海水隔开,岛上的哺乳动物种类却完全相同。就连河里的鱼以及两栖类和爬行类动物也没有什么差别。
要知道,那些只能生活在淡水中的鱼,是绝对没有办法越过宽阔的咸水的海洋,游到另一个岛屿上去的。
所有这类事实都证明,在不太远的过去,这些现在被海水隔开的海岛曾经是彼此相连的。
那么如何解释海面这种大幅度升降的原因呢?
归纳起来,大致有三点。
第一,气候的变迁和冰川的进退,这是造成海面升降的最主要的原因。在最近二三百万年间,地球上曾经发生过几次大冰期。冰期来临,气候变冷,地球上的水不断变成了雪降落在陆地上,最后堆积成很大的冰川,而不能流到海洋里去。降水的来源主要是海水蒸发,但大海中有蒸发损失而没有补充,当然水就越来越少。这样,海面就慢慢地降低了。科学家认为,地球上最近发生的三次大海退就是这种原因造成的。而一旦冰川消融,陆地上大量的水流回海洋,海面就会再度上升。
第二,地壳的升降运动。地质历史上一些海陆变迁,常常是由于地壳升降造成的。由于地壳构造力的作用,可以使原来的深海隆起成高山,也可以使高山沦为深海。
第三,河流的泥沙淤积。在一些大河入海口,常常因为河流带来大量泥沙,淤积成宽阔的三角洲。有的河流泥沙很多,三角洲向大海扩张的速度十分可观。我国的黄河三角洲,每年要向渤海前进约2000米。
严格来说,后面两种变化还不能算作海面本身的变化,只是陆地变高或者变低产生的海陆变迁而已。
红海扩张之谜
1978年11月14日,北美的阿尔杜卡巴火山突然喷发,浓烟滚滚,溢出了大量熔岩。一个星期以后,人们经过测量发现,遥遥相对的阿拉伯半岛与非洲大陆之间的距离增加了1米,也就是说,红海在7天中又扩大了1米。
红海是奇特的海。它不仅在缓慢地扩张着,而且有几处水温特别高,超过50℃。红海海底又富集着特别丰富的高品位金属矿床。这些现象长期以来没有得到科学的解释,被称为红海之谜。
红海之谜在60年代才有了端倪。海洋地质学家解释说,红海之谜在于海底有着一系列“热洞”。在对全世界海洋洋底经过详细测量之后,科学家发现大洋底像陆上一样有高山深谷,起伏不平。在大洋洋底地形图上,我们可以看到有一条长75000多千米,宽960千米以上的巨大山系纵贯全球大洋,科学家把这条海底山系称作“大洋中脊”,狭长的红海正被大洋中脊穿过。沿着大洋中脊的顶部,还分布着一条纵向的断裂带,裂谷宽约达13~48千米,狭的也有900~1200米。科学家通过水文测量还发现,在裂谷中部附近的海水温度特别高,好像底下有座火炉在不断地烧,人们形象地称它为“热洞”。科学家认为,正是热洞中不断涌出的地幔物质加热了海水,生成了矿藏,推挤着洋底不断向两边扩张。
1974年,法美开始联合执行大洋中部水下研究计划。计划的第一个目标就是到类似红海海底的亚速尔群岛西南的124千米的大西洋中脊裂谷带去考察。
乘坐深潜器的科学家们沿着大洋中脊移向裂谷,在喷吐炽热岩浆的“热洞”旁,亲眼看到了裂谷正在缓慢张裂的情景。“热洞”周围的水温特别高,美国地质学家巴尔特把潜水器温度探测计放在热洞附近的热水喷泉中,深潜器舱内指标仪上的指针超过了华氏650的最高刻度,温度计因超量程而熔化了。事后确认水温达华氏1000度左右。
由于“热洞”周围的海水高温造成别具一格的海底地貌。一般情况下,岩浆喷出之后,一遇到冰冷的海水就迅速凝结,形成鳞茎状的桃形玄武岩块,而“热洞”附近喷出的岩浆在过热的海水中涡动、盘旋,缓慢地冷却,形成了特殊的海底熔岩糊。
法国地质学家肖克罗内详细地考察了海底张裂的过程。他把海底扩张形象地比作以两端拉长的一块软糖,那个被越拉越薄的地方,成了中间低洼区,最后破裂,而岩浆就从那里喷出,并把海底向两边推开。海底就这样慢慢地扩张着。根据美国“双子星号”宇宙飞船测量,我们已经知道了红海的扩张速度是每年2厘米。
海洋科学家们的海底考察不仅解决了红海扩张之谜,而且在海底裂谷附近意外地发现了奇异的生物群落和喷吐着黑色矿物质“浓烟”的“烟囱”。
过去一向认为,地球上的生命是靠太阳光维持的。有了阳光,植物才能生长,有了植物,才能养活以植物为食的动物以至肉食动物。1977年2月,当科学家们乘坐“阿尔文”号深潜器在太平洋加拉帕戈斯群岛水下裂谷附近时,却竟然在通常不大有生物的深度发现了一个不依赖阳光的独特的生态系统。在海底的某些区域,水温出奇的高,那里聚集着巨贝,还有蠕虫、蟹和其他生物,形成了一个“绿洲”。可惜由于生物学家没有参加这次考察,研究工作没有深入下去。
1978年,法国、美国和墨西哥的科学家们又在加利福尼亚湾口北纬21度的东太平洋裂谷带一些休眠了的海底喷泉口找到了死巨蛤,这些巨蛤与1977年在加拉帕戈斯地区找到的大致相同。新的发现表明,水下生物群落的存在与海底的热喷泉有关,热喷泉一旦停喷,海底绿洲也就跟着消失。
1979年,科学家们重新回到了加拉帕戈斯群岛,在海底发现了一幅使人眼花缭乱的生物群落图景:热泉喷口周围长满红嘴虫,盲目的短颚蟹在附近爬动,海底栖息着大得异乎寻常的褐色蛤和贻贝,海葵像花一样开放。奇异的蒲公英似的管孔虫用丝把自己系留在喷泉附近。最引人注目的是那些丛立的白塑料似的管子,管子有2~3米长,从中伸出血红色的蠕虫。
科学家们对与众不同的蠕虫作了研究。这些蠕虫没有眼睛,没有肠子,也没有肛门。解剖发现,这些蠕虫是有性繁殖的,很可能是将卵和精子散在水中授精的。它们依靠30多万条触须来吸收水中的氧气和微小的食物颗粒。
科学家们对于喷泉口的生物氧化作用和生长速度特别感兴趣。放化试验表明,喷口附近的蛤每年长大4厘米,生长速度比能活百年的深海小蛤快500倍。这些蠕虫和蛤肉的颜色红得使人吃惊。它们的红颜色是由血红蛋白造成的,它们的血红蛋白对氧有高得非凡的亲和力,这可能是对深海缺氧条件的一种适应性。
生物学家们认为,造成深海绿洲这一奇迹的是海底裂谷的热泉。热泉使得附近的水温提高到12~17℃,在海底高压和温热下,喷泉中的硫酸盐便会变成硫化氢。这种恶臭的化合物能成为某些细菌新陈代谢的能源。细菌在喷泉口迅速繁殖,多达1立方厘米100万个。大量繁殖的细菌又成了较大生物如蠕虫甚至蛤得以维护生命的营养,喷泉口的悬浮食物要比食饵丰饶的水表还多4倍。这样,来自地球内部的能量维持了一个特殊的生物链。科学家称这一程度为“化学合成”。
科学家们在加拉帕戈斯水下裂谷附近2500米深处的海底一共发现了5个这样的绿洲。全世界海洋中的裂谷长达75000多千米,其中有许多热泉喷出口,那么总共会有多少绿洲呢?还会有更多的生物群落出现吗?这些问题不仅关系到人类对海洋的开发,还涉及到生命起源这一基础理论课题的研究。
海水中含有多种化学元素,在106种元素中,有80多种可在海水中找到。海底下还有丰富的矿藏。人们一般认为,海里的元素和矿藏,都是从陆上来的,是随着河水流入大海的。
然而,科学家们发现,海水中的元素含量是不平衡的,同陆地相比,锰的比例过高而镁不足。对海底的考察又发现,许多矿床元素在大洋中脊附近最多,往两侧则逐渐递减,这说明海里的元素不光来自陆地。
美国地质学家巴勒特在乘“阿尔文”号潜海调查时,在海底热泉附近发现一座座高3~7米的海底“烟囱”喷吐着黑色的“浓烟”。“浓烟”实际上是含有高浓度矿物质的高热溶液,“烟囱”本身也是喷出的矿物遇到海水后冷析而成的。这个发现揭开了海水成分之谜。科学家们提出这样一个设想:深海底部的热泉带出了来自地球深处的矿物质,但海水同样会沿着隙裂渗透到地球内部,估计每隔1000~2000万年,海水通过地壳内部循环一次。海底的热浪金属矿床,包括铜、锡、银、钴、锌、硫等,以及地球上许多最有价值的矿物沉积层都是由这些携带有金属的热泉水造成的,红海海底金属矿床的富集就是一个典型。在热泉喷口的水中直接取样也证明了在海洋地壳内部的环流期间,海水失去了一部分镁而增加了锰。
依进化论的观点看,人类最初是从海中的原生物进化来的。现在人类又要重新走向海洋,去认识海洋。海洋深处对于今天的人们基本上还是个未知的王国。到深海中去不比到月亮上去容易多少,为了深入这个未知王国,每次都需要做好几个月的准备,而在那里却只能逗留几个小时。初步考察的成功激起了人们更强烈的好奇心。人们不禁要问,大洋深处还有什么新的、更大的秘密在等待着我们去发现?
海温为啥会骤然下降
科学家们通过对深海沉积物中深水底栖有孔虫壳的氧同位素分析,发现3800万年前的始新世末期时海洋底层水温骤然下降了4~5℃,表层水温也大幅度下降。当时,冷水占据了大洋的深层,南极底层水开始形成,温度和盐度驱动的大洋环流也开始出现,海底侵蚀作用加强,沉积间断广泛出现。南极大陆周围海洋面发生大规模冰冻,形成数量可观的海冰,海底接受了大量冰载沉积物。南极大陆局部地区已有冰川出现。
海水温度骤降,使得深海底浮游生物蒙受沉重打击,浮游微生物大批灭绝或衰减,以至在这以后的一个时期里,海洋中呈现出生物贫乏、属种单调的荒芜局面。陆上植物也受到明显影响,北半球中高纬度地区的常绿林被落叶林所取代。3800万年前的骤冷,是新生代气候变冷中的第一个重大事件,它为新生代晚期大冰期的出现奠定了基础。
是什么造成海洋底层水温骤然下降的?有的科学家认为,这是始新世末期的海退的结果。这一时期的海退已在墨西哥湾沿岸、欧洲和澳大利亚一些地区发现。海水退落导致浅海大陆架露出水面,这就增加了海水对阳光的反射率,使气候变冷。气候变冷又会导致海面进一步退落,使气候更加变冷。南极洲局部地区及周围海域为冰雪所覆盖,也会导致反射率增加,反射率增加引起的气候变冷又会使冰雪覆盖面积进一步增大。由于海水变冷,冷水沉潜至海洋深处,致使海水中二氧化碳的溶解度升高,海水将从大气中吸收二氧化碳,从而削弱大气中二氧化碳的温室效应,使气候进一步变冷。这几种反馈作用可能有力地加剧了气候的变冷进程。
不过有人提出:海温骤降等现象的发生不限于始新世末期。但是,为什么这一时期海温的急剧变冷会显得如此不同寻常?
美国学者肯尼特注意到,澳大利亚曾于5300万年前与南极洲分裂,至始新世末期,塔斯马尼亚南面的南塔斯曼隆起,与南极大陆进一步分开,塔斯马尼亚海道形成,南印度洋与南太平洋之间第一次出现表层水交流,南印度洋高纬海域的寒冷表层水得以通过塔斯马尼亚海道注入南极罗斯海域,冷水取代了以往来自北面的东澳大利亚暖流,从而触发了南极地区的冰冻。海冰形成,使得冰下剩余的海水盐度升高,盐度较高的冷水势必向下沉潜,形成寒冷的底层水,致使海水温度急剧降低。
还有的科学家从其他方面解释海温骤然降低的原因,其说法不一,至今还不能有一个定论。
没有咸味的波罗的海
波罗的海是世界上海水含盐度最低的海,这个海是最后一次冰期结束,冰川大量融化后形成的。波罗的海的海水较浅,它与外海海水很少交换,又有大小250条河流注入,再加上气候寒冷,蒸发特别慢,因而成了含盐度最低的海。其海水含盐只有7~8%,大大低于世界海水的平均含盐度(35%),波罗的海各个海湾的含盐度更低,只有2%左右。
波罗的海是欧洲北部的内海,它的四周差不多都被陆地所环绕,只有西部通过厄勒海峡,卡特加特海峡和斯卡洛拉克海峡等与北海相通。
波罗的海是北欧重要的航道,它通过北海—波罗的海运河与白海相通,通过列宁伏尔加河—波罗的海水路与伏尔加河相连,沿岸较大的港口有圣彼得堡、斯德哥尔摩、罗斯托克等。但其北部和东部海域每年通常有一段不利于航运的冰封期。
太平洋成因之谜
太平洋是当代地球上最大的构造单元,而在海底扩张和板块构造说中的古太平洋,则更是前所未有的巨大。与后来的大西洋、印度洋和北冰洋相比,它有着许多特有的、与众不同的演化史,如环太平洋的地震火山带,广泛发育的岛弧—海沟系,大洋两岸地质构造历史的显著差异……这就使许多人相信太平洋可能有着它自己与众不同的成因。如果像海底扩张论所讲的那样,大西洋、印度洋和北冰洋都是由于海底扩张的原因由古太平洋孕育而成,那么,作为母亲的古太平洋成因又该如何解释呢?
长期以来,科学家们提出过许多关于太平洋成因的假说,其中最引人注目的是19世纪中叶,乔治·达尔文(1879年)提出的“月球分出说”。
达尔文认为:地球的早期处在半熔融状态,其自转速度比现在快得多;同时在太阳引力作用下会发生潮汐。如果潮汐的振动周期与地球的固有振动周期相同,便会发生共振现象,使振幅越来越大,最终有可能引起局部破裂,使部分物体飞离地球,成为月球,而留下的凹坑遂发展成为太平洋。
由于月球的密度(3.341克/立方厘米)与地球浅部物质的密度(包括地幔顶部橄榄岩层在内的岩石图的平均密度为3.2~3.3克/立方厘米)近似,而且人们也确实观测到,地球的自转速度有愈早愈快的现象,这就使乔治·达尔文的“分出说”获得了许多人的支持。
然而,上些研究者却指出,要使地球上的物体飞出去,地球的自转速度应该非常快,亦即一昼夜的时间不得大于1小时25分。难道地球早期有过如此快的旋转速度吗?这显然很难令人相信。再者,如果月球确是从地球飞离出去的,那么月球的运行轨道应在地球的赤道面上,事实却不是如此。还有,月球岩石大多具有古老得多的年龄值(40~45.5亿年),而地球上已找到的最古老的岩石仅38亿年,这显然也与飞出说相矛盾。
20世纪50~60年代以来,由于天体地质研究的进展,人们发现,地球的近邻——月球、火星、金星、水星等——均广泛发现有陨石撞击坑,有的规模相当巨大。这不能不使人们想到,地球也有可能遭受到同样的撞击作用。1955年,法国人狄摩契尔最先提出,太平洋可能是由前阿尔卑斯的流星撞击而成的。他还认为这颗流星可能原是地球的卫星,直径几乎为月球的两倍。此后,还有一些人提出了类似的观点。可惜多属臆测,没能提出足够的证据。
近年,我国学者在研究了月球等类地天体的地质特征后,对比月球上凹陷的五海,进一步论证了太平洋系撞击形成的可能性。
月海,是月球早期小天体猛烈轰击形成的近于圆形的洼地,其底部有稍后喷溢的暗色熔岩物质(月海玄武岩)所充填。这一点已被现代科学的考察所证实。月球上最大的月海——风暴洋面积达500万平方千米。中国学者认为太平洋与月海具有如下的共同特征:
月海在月球上的分布是不均匀的,集中在月球正面的北半球,太平洋也偏隅于地球一方,这反映了早期撞击作用的随机性。
月海具有圆形的外廓,并比月陆平均低2~3千米;太平洋也大致呈圆形,比大陆平均低3~4千米。
地球的大陆由年代较老、密度较小的硅铝质岩石构成,而海洋则由年代较近、密度较大的玄武质岩石组成;月球也是这样,月海也由年龄较小的玄武岩组成。
地球上的大陆地壳厚度较大,介于30~50千米,洋壳较薄,一般为5~15千米;月球也有类似情况,月陆壳一般厚40~60千米,月海壳则一般小于20千米。
重力测量证明,月海具有明显的正异常。太平洋的情况比较复杂,但比周围大陆也具有较高的重力值。
月海周围有山链环绕,而太平洋周围也有山链。
在太平洋底发现有边缘和中央海岭,而在一些较大的月海中也同样可见有堤形的隆起,分布于月海中央和边缘。
太平洋东部具有以岛弧、边缘海组成的,从洋壳过渡为陆壳的过渡区,在一些月海边缘也可见有所谓“类月海”的过渡区。
这种比较说明,太平洋是在地球早期形成时的巨大撞击盆地。一部分学者认为:
地球上的海洋形成于早期的地球大致上达到了现在的质量时。这时,地球具有强大的引力吸引周围的固体物质,致使周围的一些固态物质以极高的速度(11.2米/秒)撞向地球。如此剧烈的碰撞必然会产生极高的温度。这种温度估计可达10万℃,因而足以使碰撞物体本身和地球表面碰撞区的物质完全汽化。碰撞以后,地球表面由此而形成的热点很快会冷却下来,留下一个坑陷区。过一段时间,接踵而来的碰撞又会造成另一些热点和坑陷。这其中最大的一个,就成了后来的古太平洋洋盆。
然而,这仍然只是一个推论。因为在漫长的地史时期中,太平洋盆地已经历了多次的剧变,原来的古洋盆面目不复存在,在这种情况下,要真正弄清古太平洋的来源,还有大量的验证工作要做。
南极洲是从北冰洋里挖出来的吗
众所周知,北冰洋与南极大陆分别位于地球的两端,一个是海洋,一个是大陆。看上去它们是毫不相干的。但当我们对它们进行仔细对比以后,将会发现它们之间竟然有着非常微妙的联系。
首先,北冰洋和南极洲有着非常相似的面积和形态。南极洲的面积是1400万平方千米,北冰洋则为1410万平方千米:倘若将现今的两个极点重叠在一起,并把其中一个旋转75度以后,便可以看到,两者的形态轮廓也大致吻合,偌大的南极洲正好嵌在北冰洋中,而且南极半岛的尾部,正好落在北冰洋的挪威海与格陵兰海之间。
其次,更有趣的是,北冰洋与南极洲的海拔标高也有一定联系,北冰洋有深4000多米的海盆,而南极洲也恰好有高达3794米的山峦与之对应。所有这一切都似乎表明:南极洲就像是从北冰洋里挖出来的一般。
北冰洋为何正好装下南极洲,这有趣的现象只是一种偶然的巧合吗?许多人相信这绝不是巧合,而很可能隐藏着一种与地球的运动和演化有关的内在因果关系。但究竟是什么样的因果关系,却至今没有人说出个所以然来。
红海真的能变成新大洋吗
红海是因局部海面内季节性繁殖很快的海藻,把表层海水染成棕红色而得名。这个地处亚非之间的狭长海域,是世界上最热、海水含盐度最高的海域,当然,也是充满神奇色彩的海域。说它神奇,是因为科学家们预言,红海将可能变成未来的大洋。
红海位于非洲的埃及、苏丹、埃塞俄比亚和亚洲的沙特阿拉伯之间。红海长约2253千米,宽度不超过354千米。它的北部,在西奈半岛之西,与苏伊士运河相接;在西奈半岛以东,与长274千米、宽40千米的苏伊士湾相连。它的南部,在曼德海峡的两侧,以胡森穆拉德与锡亚角的连线为界。出了曼德海峡,红海的水就与亚丁湾及印度洋的水相混合了。红海的面积为45万平方千米,容积为25万立方千米,平均水深为558米。
海洋地质学家普遍认为,红海是地球上一个相当新的水域。不少学者认为,红海可能是一个未发育成熟的大洋。现在的地质调查资料显示,大约在2000万年以前,阿拉伯半岛可能才从非洲分裂出来,印度洋的海水才有可能流入距地中海不到162.5千米的地方。在印度洋,大洋中脊穿过印度洋往北伸展,于查戈斯群岛附近转向西面,并以索科特拉断裂的形式拐入亚丁湾,而另一断谷则直达红海中部。这个断裂带以直角向东延伸,并延伸到约旦河谷向上直到死海。人们推断,这是以坦噶尼喀湖为终点的非洲断裂谷的延伸部分。这条断裂谷在进入红海中部时,最大深度可达到2300米。
加拿大著名地质学家根据上述迹象预言,在若干万年之后,一个新大洋有可能在红海地区出现,这可能是世界第五大洋,新大洋有可能把完整的非洲大陆分裂为东西两部分。
19世纪末英国地质学家格雷戈里也曾有过类似的预言,并且形象地描述了非洲大陆东部巨大裂谷的情景。这也就是著名的东非大断裂。东非大断裂位于东经30~40度之间,北部是一条狭长的海域——红海和一条河——尼罗河;沿尼罗河向南,其源头是基奥加湖、维多利亚湖、坦噶厄喀湖、尼亚萨湖和卢多尔夫湖等成串的大小湖泊。这些湖、河、海组成一条地球上巨大的裂谷、南北长约5000千米,东西宽约50千米。在沿断裂带上,有广泛的火山和岩浆活动,来自地壳深处的玄武岩和碱性——超基性岩岩浆,通过这条通道不断上涌,把断裂两侧的大陆块推向外侧,使裂谷不断扩大。
北部狭长的断裂带已经形成为红海。在红海的底部,有一条长3000米的凹地,凹地中有两个火山口,周围覆盖着凝固了的火山熔岩。这足以证明,红海的海底仍在扩大之中。大断裂的南部是一些伴有火山岩的湖泊。现代研究结果证明,大洋的形成是中央海岭裂谷活动的结果,而东非大裂谷的红海、亚丁湾为全球大洋中的巨型裂谷——中央海岭的一个分支,因而将来完全有可能扩展为新的海洋。
不过,许多人对此还持怀疑态度。大的裂谷在某种动力的作用下,有可能扩展成为海洋,但是,未必都如此。目前,世界上已发现许多大裂谷,例如,德国的莱茵裂谷,俄罗斯西伯利亚中部的贝加尔裂谷,美国中西部的里奥格兰德裂谷,横切日本的中央裂谷,纵贯菲律宾的菲律宾大裂谷,还有我国东部的郯庐大断裂等,其中有不少与东非裂谷的规模不相上下,有些与大洋的中央海岭也有联系,有的以湖泊形式出现,有的为断裂山谷,有的一部分为边缘海。如果认为这些大裂谷地区都会扩展为海洋,显然是不可能的,所以红海地区未必扩展为新的大洋。
再一个问题是,红海或者东非大裂谷不断扩宽的内应力是什么呢?对于这一点,学者们的看法完全不同。一些学者认为,炽热软流圈物质的上涌是大陆分裂的基本动力。从空中遥望,东非裂谷宛如被利斧劈开的地球上的巨大伤痕。人们有理由认为,这是大陆被张裂开的地方,不过这里的大陆还没有完全断开,洋盆尚未形成,所以,地质学家们把东非裂谷视为正在孕育中的洋盆胚胎期。如果大陆岩石图进一步拉薄,最终完全拉开,并且进一步扩展,来自软流圈的玄武质岩浆就会上浸到裂口处,冷凝成玄武岩质的大洋型地壳,形成今天的红海。这是人们用软流圈上涌理论的一种解释。
资料显示,红海新洋壳的形成约有几百万年的历史,亚丁湾的形成历史更早,其两侧非洲与阿拉伯的分离已有1000万年之久。东非裂谷周缘的东非高原,有非洲屋脊之称,它的巨大高度也能证明岩石圈在炽热的上涌软流圈作用下抬升的结果。由于温度升高,又使大陆岩石圈的强度降低,最后大陆会沿长长的断层发生张裂和陷落。这大概就是红海和亚丁湾这个年轻的海盆扩展发育的地质历史过程。这是软流圈上涌理论的极好例证。
但是,另一些学者提出了完全相反的看法。他们认为,大陆的分裂是岩石圈板块相互作用所产生的应力造成某一板块破裂所致。软流圈上涌是岩石圈相互作用的结果,不是起因。支持这一看法的例证也不少。例如,印度板块撞击亚洲大陆主体导致后者破裂,这就是贝加尔裂谷的起因;在沿阿尔卑斯山脉板块碰撞力的作用下,导致欧洲莱茵裂谷的形成。这两条裂谷均形成于新生代早期,确与相应的大陆碰撞同时发生。
一旦大陆开始张裂,被岩石圈禁锢的软流圈物质便会沿着裂谷地带“被动”地上涌。这就是说,是岩石圈破裂引起软流圈上涌。这与前面提到的软流圈上涌导致大陆岩石圈破裂的观点正好相反。这里就有一个令人迷惑不解的问题,究竟是哪一种作用在先?或者说,是两种作用相辅相成呢?
今天,我们在研究红海、亚丁湾有可能成为未来新洋盆的时候,应当对其大陆分裂的主要动力作出具体分析。即使我们赞成软流圈上涌是大陆分裂的重要动力,那么,人们也要提出,为什么软流圈会在红海、亚丁湾而不在地球别的地方上涌?在东非大裂谷这个地方,究竟是什么力量推动软流圈物质上涌?或者说,东非大裂谷的形成和某个岩石图板块相互作用真的无关吗?假如有关系,又是哪块岩石圈在起主要作用?所以,红海、亚丁湾,或者说东非大裂谷能否真正成为未来的大洋,还有待于科学家们作进一步的研究。
威力巨大的海洋台风
人们有时会在热带洋面上发现一种状如蘑菇的强烈气旋,其直径通常在几百千米以上,云层高度在9千米以上。这就是台风。它带来的涌浪、暴雨和风暴潮,对海上航船和海岸设施破坏极大。
台风可分为台风眼区、台风涡旋区和台风外围区。台风眼区是台风的中心部分,这是一个相对稳静、具有少云或无云天气的空心管状区,直径在10千米~60千米,气压极低,且稳定少变,四周被高高的云墙所环绕。这里的海面状况十分恶劣,对船舶危害极大的金字塔浪,往往出现在这里。台风涡旋区是绕台风眼周围的最大风速环形区,这里高大宽厚的云墙宽达几十千米,它的半径约100千米,在该区40米/秒~60米/秒的大风是常见的事,曾出现过100米/秒以上的强风。台风外围区是台风的边缘大风区,这个区域内的天气乱云翻滚,雨量时大时小,时降时停,风力向台风中心逐渐增大,气压降低。
1935年9月26日,日本海军第4舰队在三陆冲海面行进时突遇台风,但他们迎着狂风恶浪仍按原计划前进、当时台风中心最大风速达40米/秒,最大浪高在14米以上。舰队横穿台风,进入台风眼。结果38艘军舰遭到狂风巨浪的袭击,“初雪”号和“夕雾”号驱舰被拦腰切断,“望月”号舰桥断裂,进入危险半圆的水雷舰全部覆没,14艘5000吨以上的大型舰艇也都遭到不同程度的破坏,人员大量伤亡,损失极为惨重。
日本的中部和关东地区在1958年9月26日遭到了台风袭击。台风带来的暴雨使伊豆狩野河大堤决口,伊豆北部平原成为一片汪洋,5000人随即命丧黄泉。名古屋市和四日市等地的海岸线上洪水滔滔,5000人再次被洪水卷走。这股来自伊豆湾的台风,使人们不仅知道了台风的可怕,也尝到了海啸的滋味。
1954年的9月26日也曾刮过一场台风,那次台风从日本本土横贯而过后,又折回来袭击北海道,巨大的风浪把8000吨级的青函联运船“洞爷丸”号掀了个底朝天,1300多人葬身海底。“洞爷丸”并不是一艘普通船,而是令全体船员自豪的优质船,并且船的操纵设施也十分先进。当时,在函馆海面不仅有“洞爷丸”,还有许多青函货物联运船,这些船也在顷刻之间颠覆沉没。
1970年11月发生在孟加拉国的台风是近代最严重的台风灾害。这个在孟加拉湾强烈发展的台风,中心气压低至940百帕,最大风速达120节(62米/秒)。它于11月12日夜间到13日凌晨,在吉大港附近的哈提亚登陆,猛烈袭击了孟加拉沿海。狂风、暴雨、大海潮,吞没了无数岛屿、渔村和农庄。由于那两天正好是阴历十月十四和十五,赶上了天文大潮,加上风暴潮水,潮位最高超过6米,滔天巨浪把许多还在酣睡的人席卷吞噬。在短短的时间里,就有30多万人丧生,几千万人流离失所。整个人口稠密的恒河三角洲瞬间变成一个惨不忍睹的人间地狱。其遭受经济损失之巨大,是难以估量的。
海雾之谜
海雾大致有两大类,它们均是在海洋直接影响下形成的。其一是受海面因素影响而形成的雾,如平流雾、蒸汽雾、混合雾、辐射雾等;其二是在天气系统影响下产生的雾,如雨雾等。
当暖空气从温暖的水面流向冰水面时,暖空气就会冷却降温,凝结出水汽,继而以液体水滴的形式悬浮在空中。这种大大小小的水滴越聚越多,便形成了雾,直接影响了空气的透明度。由于这种雾主要是靠暖空气在冷海面上的平流运动形成的,所以叫做平流雾。在海洋上的雾,绝大多数都是平流雾。这种雾随风飘移,分布范围广、持续时间长、浓度大,常常给行船造成灾难。
当冷空气到达暖水面时,由于海水温度高于气温,海面上的水汽压力大于空气水汽压力,造成水面强烈蒸发,水汽进入冷空气中。当冷空气中的水汽达到饱和状态时,水汽就凝结出小水滴,越来越多的小水滴聚集漂浮在低空,便形成了蒸汽雾,使能见度降低。
海洋上空的降雨,降至低空时,因低层温度增高而使雨滴蒸发,提高了低层空气的温度。同时,又有冷空气流入,与低层暖湿空气混合,使暖湿空气饱和,从而形成了混合雾。混合雾与蒸汽雾不同,它的水汽主要来源于降雨。如果没有降雨,两种温差较大而又比较潮湿的空气相互混合,有时也能形成混合雾。
当海洋水面被一层悬浮的物质或冰层覆盖时,这层覆盖面在夜间辐射冷却很快,使贴近海面较暖的空气凝结出水滴,就会产生辐射雾。
雨雾是随同降雨而来的雾。这种雾与混合雾一样,水汽都来源于雨滴。但雨雾形成过程中不需要借助于外来冷空气的混合,仅靠雨滴的蒸发即可形成。
海雾大都分布范围广,持续时间长,迷迷朦朦,浩浩漫漫。其在世界范围内的分布是不均匀的,但海雾给船舶造成的损失却同样巨大。
据有关资料统计,仅日本1948~1953年,6年中就发生910次海损事故,其中由于浓雾并伴随低气压恶劣天气造成的竟占60%左右。因此,舰船出航前要尽量掌握海区的海雾情况;航行中,要随时准确了解自己的航位,尽可能保持安全航速,加强瞭望,按规定鸣放雾号。特别是在港口、海口等海岸附近,由于舰船来往频繁、明沙暗礁棋布,更容易造成海损事故。
1956年7月25日夜,一艘灯火辉煌的瑞典客轮“斯德哥尔摩”号在雾海上夜航,其用雷达搜索着前方海面。它的航速很高,因此离港后不久,就把纽约市的身影远远地抛在后面。“斯德哥尔摩”号是一艘船龄8年的邮船,装有航海雷达,排水量1.17万吨,经常来往于美国和瑞典之间。
在“斯德哥尔摩”号的前方航线上,另一艘意大利客轮“多利亚”号已越过大西洋,正在向纽约港靠近。它是刚建成2年多的豪华客轮,排水量2.9万吨,装有先进的雷达,常年航行于意大利至纽约的航线上。
夜晚10点半钟,“多利亚”号从纳达克特岛附近经过,以23海里/小时的航速西行。这里是一个航运繁忙的海域,由于航道复杂,曾有不少船只在这里沉没。晚上11点半,“多利亚”号已航行到灯塔以西25海里处,由于快要到纽约了,乘客们沉浸在一片欢乐气氛中。可是,就在这个时候,海难突然降临到“多利亚”号上。一声巨响和震动之后,只见“斯德哥尔摩”号的船头挺进了“多利亚”号的右舷中部。船上顿时引起一阵骚动,人们惊慌失措、奔走嚎叫……
当时,“多利亚”号的航速是23海里/小时,“斯德哥尔摩”号的航速是18.5海里/小时,两艘船的相对速度在40海里/小时以上,所以碰撞得十分严重。当“斯德哥尔摩”号的船头从“多利亚”号的大破口中退出时,海水就迅速地涌进“多利亚”号的船舱,使它产生了严重的右倾,以致左舷的救生艇部无法从吊艇架上放下海去,影响了“多利亚”号的自救工作。
相撞后的“斯德哥尔摩”号的船头也遭受了严重损坏:锚丢失在大海中,船头部分已破碎不堪,船体甲板建筑物纷纷掉落海中,巨大的客轮一时变成了一艘无头船。
“多利亚”号船长看到自己的船伤势严重,知道它很快会被海水吞没,便命令电报员发出呼救信号。航行在附近海区的两艘法国船,听到呼救信号后急忙赶往现场,把1654名遇难者救上船,另外还有52人在碰撞中死亡和失踪。碰撞后11小时,意大利客轮骄子——“多利亚”号的巨大身躯终于消失在大西洋的滚滚波涛中。
“斯德哥尔摩”号由于船头损坏,被拖到美国的船厂修理,到再次投入航运共花了5个月时间。所幸的是在碰撞事故中,该船的人员无一伤亡。
大雾遮住了人的双眼,但是,两艘船都装有雷达,怎么在荧光屏上也没有发现对方呢?原来,这是由于船在靠近陆地水域航行时,雷达电波会受到陆地及岛屿阴影的干扰,同时也不能及时发现被自己的桅杆死角遮住的目标物,加上受到陆地上无线电发射天线的干扰,使雷达的作用大为降低,才酿成了船毁人亡的重大悲剧。
海上巨浪的产生之谜
海浪,以其雷霆万钧之力,威风八面地活跃在浩瀚的大海上。根据计算,海浪拍岸时的冲击力每平方米能达到20~30吨,有时甚至能达到60吨。如此巨大冲击力的海浪,自然会毫不费力地把10多吨重的巨石抛到数十米高的空中。
通常,海浪的高度并非高得惊人,到目前为止,人们观测到的海浪的最大高度是34米,但是,它的威力实在大得吓人。人们一般把浪高达6米以上的海浪看做是灾害性海浪。那么,灾害性海浪在海上和海岸会造成哪些灾害呢?
海浪到了近海和岸边不仅会冲击摧毁沿海的堤岸、海塘、码头和各类建筑物,还将会伴随风暴潮,沉损船只,席卷人畜和水产养殖品。海浪所带来的泥沙还会使海港和航道淤塞。
法国的契波格海港,一块3.5吨重的构件竟被海浪像掷铅球似的从一座6米高的墙外扔到了墙内。在荷兰首都阿姆斯特丹的防波堤上,一块20吨重的混凝土块被海浪从海里举到7米多高的防波堤上。苏格兰有一个叫威克的地方,一个巨浪竟然把重约1370吨的庞然大物移动了15米之远。西班牙巴里布市附近的海边,有一块大约1700吨重的岩石,在1894年的一次狂风巨浪之后,这块岩石竟然翻了个身。此外,巨浪冲击海岸所激起的浪花也很厉害,常常高达六七十米,而且极具破坏力。斯里兰卡海岸上一个60米高处的灯塔就曾被海浪打碎过。甚至位于海面以上100米处的欧洲设得兰岛北岸灯塔的窗户,都被浪花举起的石头打得粉碎。
就是长年航行在大海上的船只,也会惧怕不期而遇的海浪,由于海浪的上下起伏,会使船身左右摇摆,颠簸动荡。最大的危险在于船只自由摇摆周期与海浪周期相近时,会出现“共振”现象,使船舶倾覆。当海浪波长与船长相近时,由于船舶的自重能使万吨巨轮拦腰折断。
海洋中有许多个令航海者生畏的风浪较大的海区。非洲南端的好望角就被人们称为“风暴之角”,这里除受风暴危害外,还常常有被称为“杀人凶浪”的狂浪作孽。这种海浪的前部犹如悬崖峭壁,而后部则像缓缓的山坡,一般高达15~20米,有时竟达到24米,这种浪在寒冷的季节出现尤为频繁。此外还常有一种由极地风产生的既短促又旋转的海浪。当这两种海浪叠加在一起时,浪高又大大地增加。同时这里还有一股很强的从北向南的沿岸海流,当急驰的海浪与这条快速流动的“海洋之河”相遇时,就出现极不平常的海况。如果船只遇到这种海况,即使20万吨以上的巨轮也难逃厄运,轻则重伤,重则翻沉,有的甚至拦腰折断。这就是人们把好望角说成是“船只的坟墓”的缘故。
在海上经常受到海浪侵扰的除了船只外,海上石油钻井平台更是海浪袭击的目标。1980年8月,一阵狂风恶浪摧毁了墨西哥湾里的4座钻井平台。1989年11月,美国的“海浪峰”号钻井平台被海浪翻沉,84人淹死。我国近海类似的海难事故也时有发生。1979年以来,已有2座石油钻井平台“渤海2”号和“爪哇海”号分别沉于渤海和南海,损失达数亿元。可以说,几乎每年都有钻井平台被海浪推翻的事件发生。仅到1989年为止,全世界被狂风恶浪翻沉的石油钻井平台就有50多座。
1994年9月27日,排水量达5566吨的“狂钦之舟”号渡轮从爱沙尼亚的塔林市启程开往瑞典首都斯德哥尔摩时,旅客们全都兴高采烈,准备好好地享受一番。船上乘载有几个度假旅游团,其中包括4人的斯德哥尔摩便衣警察团和来自瑞典南部的5位退休老人。虽然只有1049名乘客,仅是满载量的一半,但甲板上的酒吧、餐厅里却已是座无虚席。
不幸的是,渡轮开出没有多久,海上就狂风大作,霎时间,飓风掀起的浪高达6米,尽管这不是一年来最大的风暴,但旅客们还是预感到,这次旅程不会如想像的那么轻松。晚上8点30分,也许人们消受不起风浪的颠簸,酒吧里的乐队早早便收了场。午夜刚过,一场可怕的灾难从天而降。主机房里,25岁的值班机械师西拉斯特突然从监视屏上看到几个前舱门正在进水,他以为这只是打在船上的暴雨和海浪,便打开水泵向外排水。可是,几分钟之后,海水便一下子涌进了底舱的停车库里,没过了他的膝盖,水泵已经无济于事了。这时,船体已开始向左舷急剧倾斜。西拉斯特一看大事不妙,便纵身跃入了海中。不一会儿,随一声巨响,“狂饮之舟”号的烟囱倒在了水面上。然后,船底朝天,沉入了80米深的海水中,据估计,从发现险情到沉船,整个过程不到15分钟。人们接到唯一一个报警信号的时间是12点24分。在骤然倾倒的客舱部,乘客们纷纷拥出舱房,挤在走廊和楼梯上。在走廊的地板上,躺满了昏迷和受伤的人们,急于逃命的人们只能狠心地从他们的身上踏过去。一些老年人已经绝望了,无助地坐在那里哭泣,许多孩子抓着舷梯栏杆,拼命地哭喊着,希望大人们来救他们。可是,人们已经顾不上他们了。
当渡轮沉入海底之后,海面上除了能听见风暴的咆哮声,就是妇女们歇斯底里的尖叫声。能看见的只是几十点随着波浪起伏的微光,它们是固定在救生筏和救生衣上的应急灯。大部分从沉船中逃出来的人,即便穿着救生衣,也都因浸泡在12℃的海水中,先后在1小时内受冻而死。即便上了救生筏,也并非人人都能生还。
芬兰的“马瑞亚拉”号是在接到呼救信号1小时后最早赶到遇难现场的船只。在此之后,又有其他船只和6个国家派出的直升机先后赶到。在他们所救起的人员中,有一些很快咽了气。幸存下来的只有140人,而遇难者总数则高达900人,其中大部分为爱沙尼亚人和瑞典人。
自从1912年著名的“泰坦尼克”号巨轮冰海沉船,造成1500人惨死之后,世界上再也没有一个造船家敢保证有哪艘船是不会沉没的。然而,各种事实表明,“狂饮之舟”号应该是安全的。这艘“14岁”的德制渡轮设计合理,保养有方,船员都是些航海老手,而且船上备有足够的救生筏和救生衣。还有很重要的一点,起航之前它刚刚做了一次全面的检查。
灾难发生后,瑞典、爱沙尼亚和芬兰的专家们迅速组成了一个联合调查小组。采用声呐探测仪所作的初步调查表明,灾难的起因大致是前舱门进水。其实,早在行前检测中,他们就注意到前舱门上的橡皮密封圈已经破损。据估计,“狂饮之舟”号外层前舱门不是松开,便是完全脱落,而内层单薄的前舱门是抵挡不住汹涌的海浪拍击的。于是,海水马上冲进底层的停车库里。一般情况下,只要进水1000吨,就会引起翻船;而“狂饮之舟”号底舱里的积水高达35厘米,早已超过了千吨的标准。
海洋中最后害的海浪名叫“睡浪”,它堪称海浪家族中的“巨无霸”。“睡浪”的浪高最大达24来。这种巨浪大都在离岸很远的外海生成,且力大无比,足以覆船。其实,“睡浪”也是由许多个波峰和波谷累积汇合而成的。据说,历史上众多海船神秘失踪的罪魁就是“睡浪”。海洋学家威拉德巴斯康认为,巨大的浪头猛扑过来,常常会把船的驾驶室盖住,船首突然下沉,导致全船急速坠海倾覆。
魔海形成之谜
为了解开马尾藻海的形成之谜,1925年美国生物学家威廉·比勃博士率领探险船“阿克乔尔”开始了对马尾藻海的科学调查。尽管“阿克乔尔”号是一艘不足500吨的木制小船,但它却可以为在马尾藻海进行探险考察提供各种服务。首先,该船设计得很独特,它的船体装着带刃的金属物,足以切开密密麻麻的果囊马尾藻。其次,船的推进器也经过了一番特殊处理,能有效地防止海草的纠缠。再次,船底还安装了锋利的玻璃片。为了能看清海中的生物,船上还安装了强光灯。
正是依靠这些独特的装置,“阿克乔尔”号才能在马尾藻海安全航行了6个月之久,进行了多学科的海洋考察,发现了许多稀有海洋生物。
以前,人们普遍认为,马尾藻海中的海草,只不过是生长在西印度群岛一带的海草,被暴风雨所席卷、漂流后滞积在马尾藻海的。比勃博士的考察表明,马尾藻海的海草是当地土生土长的独特的海洋生物。例如,一种小鱼,它的体色、模样均和果羹马尾藻相似。正是依靠这种出色的保护方法,这种鱼才达到了生存的目的。
比勃博士后来又乘坐深海潜水球“巴切斯菲”号潜入海底考察。这两次的“魔鬼海”探险,使他的名字传遍全球。
在第二次世界大战中,英国奥兹明少校曾亲自驾船体验了“魔鬼海”的恐怖。
当他进入马尾藻海后,只见一片绿野发出令人作呕的奇臭,海藻的表面有极大的黏性,吸住人的手后,会拉出一道血痕。
到了晚上,这些海草像蛇一样爬上船的甲板,似乎要将船裹住不放。为了航行,奥兹明只好把这些海草扫掉。但是,扫掉前面的,后面又跟着不断伸来,结果,越来越多。一会儿海草就爬满了甲板。经过一番艰难困苦的搏斗,奥兹明筋疲力尽地逃出了魔藻海。
黑潮之谜
黑潮是世界海洋中第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青,所以被称为黑潮。其实,它的本色清白如常。由于海的深沉,水分子对折光的散射,藻类等水生物的作用等,外观上好似披上黛色的衣裳。
黑潮由北赤道发源,经菲律宾,紧贴中国台湾东部进入东海,然后经琉球群岛,沿日本列岛的南部流去,于东经142度、北纬35度附近海域结束行程。其中在琉球群岛附近,黑潮分出一支来到中国的黄海和渤海湾。渤海湾的秦皇岛港冬季不封冻,就是受这股暖流的影响。它的主支向东,一直可追踪到东经160度;还有一支先向东北,与亲潮汇合后转而向东。黑潮的总行程有6000千米。
黑潮是一支强大的海流。在台湾省东部,流宽280千米,厚500米,流速1.825~2.735千米/小时;入东海后,虽然流宽减少至150千米,速度却加快到4.5625千米/小时,厚度也增加到600米。黑潮流得最快的地方是在日本潮呷外海,一般流速可达到7.3千米/小时,不亚于人的步行速度,最大流速可达10.95~12.775千米/小时,比普通机帆船还快。整个黑潮的径流量等于1000条长江。
黑潮与气候关系密切。日本气候温暖湿润,就受惠于黑潮环绕。中国青岛与日本的东京、上海与日本九州,纬度相近,而气候却差异不少。当青岛人棉衣上身时。东京人还穿着秋装;当上海已是“昨夜西风凋碧树”时,九州的亚热带植物依然绿叶扶疏。日本有句农谚:“问荒年熟年,看海洋变迁。”说的就是黑潮对气候的影响。在中国,有人把黑潮比喻为“旱涝预报员”。因为黑潮流动位置的偏移,对中国沿海地区天气旱涝有明显的影响。
1953年,黑潮偏离了常年的轨道,大约向南移动了170千米,就在第二年中国江淮流域出现了百年未见的大水。
1957年,它又一次偏离了常轨,平均位置向北移动,长江流域发生了严重的干旱。
1958年,它再次北偏,结果,长江流域再次发生干旱,同时,华北有涝情。
类似的情况还发生了好几次。经过中国气象工作者的研究,找到了其中的规律性。
原来,海洋水温对大气有直接影响。据科学家计算:1立方厘米的海水降低1℃释放出的热量,可使3000多立方厘米的空气温度升高。而海水又是透明的,太阳辐射能传至较深的地方,使相当厚的水层贮存着热量。假若全球100米厚的海水降低1℃,其放出的热能可使全球大气增加60℃。可见,海洋长期积蓄着的大量热能,成为一个巨大的“热站”,通过能量的传递,不断地影响着天气与气候的变化。
另外,高温的黑潮与北方相对低温的海水之间存在着明显的温度差,形成了一条很强的海洋锋区,通过海洋与大气间的相互作用,就会使气候发生变化。大气锋区正是冷暖空气交界的地方,从而也是降雨的区域。所以,当1953年黑潮位置南移后,海洋锋区也南移,使大气锋区和雨带也相应偏南。第二年,江淮流域雨水增多,出现水灾。1957年和1958年,黑潮北移后,大气锋区和雨带也相应偏北,造成了长江流域梅雨空缺,出现了旱情。
大洋中的暖流所蕴藏的巨大热能和对气候的影响,引起了人们的关注。
1911年,美国国会展开了一场激烈辩论。辩论的内容不是军备预算,也不是总统候选人名单,而是一件关于抢夺海流的提案。
议员们为什么要抢夺海流呢?他们要抢夺的不是一股普通的海流,而是世界上第一大海洋暖流——湾流。
对于湾流的存在,人们早已知晓。1513年,西班牙海军上将蓬萨·德·列奥涅率领一支舰队远航来到北美洲,准备在佛罗里达岸边下锚碇泊。正当海员们忙碌不已时,人们突然发现,舰队中一艘船独自向北漂去。人们叫着,喊着,但毫无用处。列奥涅海军上将下令该船水兵迅速归队,但海洋中的一股神秘的力量却在继续驱赶着漂船。那艘船上的水兵经过一番拼搏,好不容易才把船开了回来。
这种现象引起列奥涅的注意,经过调查,发现佛罗里达半岛附近洋面上有一条海中“河流”在浩浩荡荡地奔流。这就是闻名世界的墨西哥湾流。
其实,这是一种误解。湾流虽然有一部分来自墨西哥湾,但它的绝大部分来自加勒比海。当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后,便进入加勒比海,通过尤卡坦海峡,其中的一小部分进墨西哥湾,再沿墨西哥湾海岸流动,海流的绝大部分是急转向东流去,从美国佛罗里达海峡进入大西洋。这支进入大西洋的湾流起先向北,然后很快又向东北方向流去,横跨大西洋,流向西北欧的外海,一直流进寒冷的北冰洋水域。它的厚度200~500米,流速123米/秒,输送的水量比黑潮大1.5倍。
湾流蕴含着巨大的热量,它所散发的热量,恐怕比全世界一年所用燃煤产生的热量还要多。由于它的到来,英吉利海峡两岸每1米长的土地享受着相当每年燃烧6万吨煤所发出的温暖。如果拿同纬度的加拿大东岸加以对照,差别更为明显:大西洋彼岸的加拿大东部地区,年平均气温可低到零下10℃,而同纬度的西北欧地区可高到10C。
正当北欧人民享受湾流带来的温暖时,贪婪成性、损人利己的美国议员们,对这股暖流垂涎三尺,想筑一道海上堤坝,把湾流挡住,强迫它改变流径,沿美国东海岸北上,从而把巨大廉价的天然“暖气管”接到自家门口享用。
议案一提出,有人拍案叫好,有人提出异议,理由是:“一旦暖流被迫改道,沿美国东海岸北上后,冬季寒冷的大陆与温暖的海洋之间会产生一个明显的气压差:陆地冷,气压升高;海面暖,气压降低。结果风从陆地吹向海洋,美国大陆仍然享受不到这份温暖。”
于是,这个奇特的提案没能通过。80多年过去了,湾流仍然按照原来的路线欢快地流着。
也许是受美国抢夺暖流提案的启发,利用暖流改造地球气候的设想,后来接二连三地出现。
前苏联工程师舒米林和波里索夫曾精心设计了一个调动两洋海水的庞大工程,建议造一条长74000米、高50~60米的巨型堤坝,将白令海峡截断,然后在坝体内安装几千台抽水机,把太平洋的海水送入北冰洋,从而造一股强大的暖流,通过北极地区流入大西洋。这样,暖流便使沿途的西伯利亚和北美洲的寒冷气候变暖。相反,也可以把北冰洋的海水抽入太平洋,从而使大西洋的湾流经过北冰洋,流入太平洋。这股暖流就会融化北冰洋的浮冰,使北纬度广大寒冷地区变暖。
他们为这一工程的前景描绘了一幅美丽图画:北冰洋的冰雪消融了,成为长年通航无阻的国际航线,前苏联4800多千米的北冰洋海岸线全部解冻,热带向北延伸。温暖的北冰洋将为人类提供极其丰富的鱼虾和矿产……
美国科学家盖尔哈撒韦则另有灼见,他设想从格陵兰到挪威建筑一条长约1700千米的海上大坝,把北冰洋和大西洋拦腰截断,阻止大西洋暖流进入北冰洋。他认为,如果大西洋温暖的海水把北冰洋巨大浮冰融化,便会造成悲剧的冰河时代。
日本科学家地崎字三郎也富有想像力地提出建议:填平深20千米、宽10千米的鞑靼海峡,以阻挡来自鄂霍次克海的寒流南下,提高日本海域的海水温度,使日本北海道和东北地区气候转暖。
改造海洋暖流使气候变暖至今仍是“纸上谈兵”,能否可行并付诸实施,还得看科学技术的发展和人类驾驭自然能力的提高。
海面为何有高有低
先进的卫星探测技术的发展,使人们发现海洋和陆地一样,也有着一定的起伏。经探测发现,全球海洋的海面有三个较大的隆起区,分别位于澳大利亚东北的太平洋,北大西洋,非洲东南的印度洋。此外,卫星探测还发现有三个较大的凹陷区,其中凹陷最深的是印度半岛以南的印度洋,其次是加勒比海,还有一个是美国加利福尼亚以西的太平洋。
自由流动的水组成的海面为什么会有起伏?
人们知道,地球上所有的物体都受地球引力作用,离地心愈远,引力愈小。静止液体的表面应当与重力垂直,否则的话,重力的差异,将促使液体流动,直到其表面各国点都具有相同的重力值时为止。
然而,地球是一个庞大而复杂的固体,它内部各处质量分布并不均匀,在质量较大的地方,就会在海面上产生正重力异常,反之则产生负重力异常。于是,“负异常”处的水便会在重力吸引下向“正异常”处流动,直到取得平衡为止。这样,在“负异常”处产生低洼的水面,而在“正异常”处产生隆起的水面。
那么,在大洋之下的地球内部为什么会出现这些重力异常区呢?
这是由这种海面起伏区的大地构造位置所决定的,因为它们没有什么共性(至少是目前人们还没有认识到)。比如,海面凹陷区之一的加利福尼亚以西的太平洋,在大地构造位置上相当于东太平洋中脊的位置。按理说这里应是地幔突起的部位,应具有较高的重力值,然而现在这里却是负异常区。我们知道,太平洋中脊还继续向北、向南延伸,而这个海面凹陷区并没有同样的伸展。另外两个海面凹陷区,也是具有完全不同的地质构造的地区,为什么却会表现出相同的海面凹陷效应呢?
不久前,美国科学家发现地核表面也有着高低不等的起伏,这使人们猜测海面的起伏也许是深处地核起伏的反映。
但到底海面为何有高有低,至今仍没有令人满意的解释。
海洋中有淡水河吗
人们在广袤无垠的大海上航行,最大的遗憾莫过于眼睁睁地看着那清澈碧蓝的海水却不能饮用解渴。于是,常年生活在海洋上的水手、渔人,渴望能有那么一个似水井的宝贝,只要将这个宝贝往大海里一放,那又苦又涩的海水就变成甜美可口的淡水。
最先提出这个大胆而美好设想的,是中国宋朝名叫周密的人。
他写了本《癸辛杂谈》,描写了一个会造淡水的“宝贝”的故事。
故事里,有一家杂货店,院子一角放着一个奇特的东西。说它像大缸,可是没有底;说它似烟囱,却又太粗大。再仔细一看,发现它非竹亦非木、非金属亦非砖石。店主也叫不出它的名字,不晓得它的用途。因此,一直将它丢在墙角。
有一天,一名海船商人路过此地到杂货店选购物品,用然发现这一行物。他看了又看,摸了又摸,舍不得离开。
店主好奇地走来,问商人买不买此物。海商忙说:“买!你要多少银子?”
店主想敲这海商的竹杠,就说:“这是我店祖传的物品,非十两银不卖。”
海南二话没说,付了十两银,就叫人将奇物抬走。
店主纳闷问道:“你花那么多银子买此物何用?”
海商告之:“这是一件宝贝,名字叫‘海井’,是一口专造淡水的井。在海上,只要将它放到海里,就不愁没有淡水喝。”
说完,海商又取出一百两银,赠给店主。
这毕竟是人们的美好想像和传说。随着科学技术的发展,今天人们已造出了海水淡化机,将“画井解渴”的想像变成了现实。可是茫茫大海中,有没有淡水呢?
1489年,意大利出生的航海家哥伦布在完成了第三次横渡大西洋的航行之后,向人们谈起这样一件事:在这次航行中,当他的船航行到南美洲委内瑞拉的奥里诺科河口外面时,船上的淡水几乎用尽了,干渴难忍的船员们为了争夺一点淡水而殴斗起来。激战中,一名船员被扔进大海。同情这名船员的人急忙拿起救生圈,正准备抛给落水的船员时,只听见这位落水船员惊奇地叫着:“淡水!淡水!”他不时喝着海水,又挥动双臂呼喊着。船员们顿时停止了殴斗,有的拿着水桶汲水,有的干脆跳入海中喝个够。
由这个故事,我们可以知道,委内瑞拉的奥里诺科河口附近的海面上,有一块淡水区。
在海里遇见淡水河的事还有吗?曾经有一支日本捕鱼船队在南美阿根廷沿岸作业。当时,正值阿根廷革命战争爆发,船队不准靠岸补给,只好在拉普拉塔河口外面抛锚。几天过去了,船队的食物、淡水快用尽了,只得向岸上发报求救。很快,阿根廷派交通艇送来了粮食、蔬菜,却没送一滴淡水。船队只好再次向岸上发出了请求补给淡水的电报。回电却说:“贵船即在淡水之中。”
“什么?我们明明锚泊在海上,哪会是在淡水中?”船员们将信将疑地提上一桶水一尝,果然是淡水!
可见,这里又是一块淡水区。
人们还发现,美国佛罗里达半岛以东海面上,也有一块直径约30米的淡水区。看上去,它的颜色和周围海水不大一样,仿佛是深蓝色的软缎上镶了一块圆圆的绿宝石。摸一摸,它的水温和周围的海水也不一样,捧上一掬尝尝,一点也不咸。
如今,随着遥感技术的发展,人们利用红外航空摄影,又找到了许多大海中的淡水河。如日本著狭湾和千叶县东京湾侧一带海域就有淡水区。据查,仅太平洋夏威夷群岛附近浅海区就发现了200多处淡水渗水点。
在中国闽南的漳浦县古雷半岛东面,有一个盛产紫菜的小岛叫菜屿,距菜屿约500米的海面上也有一处奇异的淡水区,叫“玉带泉”。在广袤的大海中,四周海水皆成,而唯独此处是淡水,过往的船只都到这里补充淡水,以解燃眉之渴。
说起这个“玉带泉”,还有一段民间传说。据《漳浦县志》记载:相传南宋行将灭亡时,杨太后携赵富、赵百二子由海路逃到福州,与陆秀夫、张世杰等大臣会合。后因元兵攻破了建宁府,福州危在旦夕。杨太后、陆秀夫等人率万余名士卒,乘船出海,打算迁到广东崖山建临时行宫、船行至莱屿时,晨饮乏水,杨太后就取少帝王带投入海中,并祈祷曰:“天未亡宋,愿海中涌出甘泉。”话毕,甘泉即出。后人称作玉带泉。
这段传说显然是没有科学依据的。那么,大海中的淡水河是怎样来的呢?
原来,濒临海洋的陆地表面渗入雨水后,如果地下的透水岩层或裂隙向海里倾斜,而且海底岩层又有不透水层,那么,渗入地下的水就会形成一个河流。在重力的作用下,这条河流就流入海底的地层下面。一旦遇到出口,地下水就会像泉水一样喷涌而出。像美国佛罗里达半岛那块淡水区的海底,是一个锅底状的小盆地,盆地中间深约40米,周围的深度为15米~20米。盆地中央有水势极旺的淡水泉,昼夜不停地向海里喷涌着泉水。据科学家考察计算,这个海中淡水泉涌出的水量为每秒40立方米,要比陆地上的泉大得多。就这样,泉水在海中日夜喷涌,在风力流的影响下,从泉眼斜着上升到海面,从而形成了奇特的海中淡水河。
除了海底喷泉能产生淡水河之外,在流入海洋的大江大河的入海口,由于水量巨大,往往也能形成类似的淡水河。比如在非洲西海岸刚果河河口附近航行的船舶,虽然远离大陆150千米,却能在海洋里汲取淡水。原来在海水下面有一条宽阔的海底河谷,它是刚果河槽的延伸。由于刚果河的流量和流域面积均占世界第二位,每秒钟流出的水竟有3.9万多立方米。大量的淡水不断沿着海底河槽向洋中涌来,所以就在海洋上形成了一片奇特的淡水区。
人们在黑海西北部也发现了一处淡水区,其面积约为900~1000平方米,由于它位于多瑙河口,人们推测它可能是多瑙河延伸造成的。由此推断,哥伦布的船在奥里诺科河河口外面遇到海中淡水河,想必也是陆地大河的馈赠。
20世纪80年代末,前苏联科学家在太平洋一个水域发现大片海底淡水。这种海底淡水不是海底泉水喷涌出的,也不是大河河口的延伸。科学家认为,这是降水积聚引起密度升高而造成的离子渗透现象。海底岩石中有水汽,沉到海底的降水中也有水汽。当沉入海底的降水团在水压作用下密度升高被压入海底岸石层时,水汽会产生异常高压,海底仿佛处于沸腾状态,淡化了的蒸汽水就会从海底不断渗透出来,形成了一条海底淡水河。
中国长江、黄河、珠江等河流的入海口也有淡水存在。
中国大陆架海底也蕴藏着淡水资源。1993年1月,浙江省嵊泗附近海域就发现了海底淡水资源。钻探结果证明,有8个砂层含淡水,单井日水量可达1000吨。这里的淡水是长江古河道的延伸。这些淡水资源开发出来,可缓解海岛淡水缺乏的状况。
水是人类的“生命之泉”。按用量标准最高的国家计算,每人每年需要1500~1800吨水。工业上生产1吨合成橡胶需要2500吨水,炼1吨钢要100吨水。农业上生产1吨稻谷要5000吨水。无论工农业还是人类生活用水都必须是淡水。
地球上总储水量约13.6亿立方千米,但其中97.5%为海洋咸水,陆地上的淡水约占2.5%。淡水中又有约70%在南极、北极和雪山冰川,实际可利用的淡水只占淡水总量的0.34%。加上河流污染,实际能利用的淡水已出现危机。因此,开发利用海洋中的淡水资源已十分必要。20世纪60年代,美国地质学家就曾围绕海洋淡水的勘察和利用向世界各国海洋学家提出报告。他们认为,开发海洋中的淡水资源,要比海水淡化来得经济。相信随着陆地“水荒”的日趋加重,人们是不会让大海中的淡水资源白白流掉的。
北大西洋上吃人的“死神岛”
在距北美洲北半部加拿大东部的哈利法克斯约百千米的汹涌澎湃的北大西洋上,有一座令船员们心惊胆战的孤零零的小岛,名叫塞布尔岛,“塞布尔”一词在法国语言中的意思是“沙”,意即“沙岛”。这个名称最初是由法国船员们给它取的。
据地质史学家们考证,几千年来,由于巨大海浪的猛烈冲蚀,使得此岛的面积和位置不断发生变化。最早它是由沙质沉积物堆积而成的一座长120千米、宽16千米的沙洲。在最近200多年中,该岛已向东迁移了20千米,长度也减少了将近大半。现在东西长40千米,宽度却不到2千米,外形酷似狭长的月牙。全岛一片细沙,十分荒凉可怕,没有高大的树木,只有一些沙滩小草和矮小的灌木。
此岛位于从欧洲通往美国和加拿大的重要航线附近。历史上有很多船舶在此岛附近的海域遇难,近几年来,船只沉没的事件又频频发生。从一些国家绘制的海图上可以看出,此岛的四周,尤其此岛的东西两端密布着各种沉船符号,估计先后遇难的船舶不下500艘,其中有古代的帆船,也有现代的轮船,丧生者总计在5000人以上。因此,一些船员怀着恐惧的心情称它为“死神岛”。在西方广泛流传着有关“死神岛”的许多离奇古怪的神话传说,令人听而生畏。
“死神岛”给船员们带来的巨大灾难,促使科学家们努力去探索它的奥秘。为了解释船舶沉没的原因,不少学者提出了种种假设和论断。例如,有的认为,由于“死神岛”附近海域常常掀起威力无比的巨浪,能够击沉猝不及防的船舶;有的认为,“死神岛”的磁场迥异于其邻近海面,且变幻无常,这样就会使航行于“死神岛”附近海域的船舶上的导航罗盘等仪器失灵,从而导致船舶失事沉没;较多学者认为,由于此岛的位置和面积经常迁移变化。岛的附近都是大片流沙和浅滩,许多地方水深只有2米至4米,加上气候恶劣,风暴不断,因此,船舶很容易在这里搁浅沉没。关于“死神岛”之谜,仍需今后深入探索和研究。
“海怪”之谜
1977年4月25日,新西兰海域。一艘日本远洋渔轮在进行捕鱼作业时,船员从300米深的海下拖起来了一具已经腐烂的怪物尸体。它长约13米,重约2吨,肥胖的大肚子上长有4个鳍脚,尾巴特别长,细细的颈脖上长了个小脑袋。它既不像海龟,不像鱼类,倒很像是6500万年前早已绝灭的恐龙的近亲蛇颈龙。渔船上的渔民包括有丰富经验的老渔民,谁也说不准它究竟是什么东西。他们谁都没见过这个怪物。
正当大家议论纷纷时,船长走过来了,他担心这具腐臭的怪物尸体会使船里的鱼受到损失,他向船员们大发雷霆,并下令立即将它抛回大海里去。连怪物被抛下水之前,有个叫矢野道豢的渔民,拿出他的照相机,赶紧拍摄了几张照片。
消息传到日本后,立刻轰动了全国。有很多科学家惊呼这是本世纪最大的发现。因为,这个怪物究竟是什么东西,还不得而知。如果,这个怪物真是蛇颈龙的话,人类探索多年的恐龙绝灭之谜和尼斯湖怪兽之谜就获得了重大进展。人们纷纷指责船长愚昧无知,竟然扔掉了“国宝”,于是,如本大洋渔业公司命令在新西兰海域的所有渔船,立即奔赴现场,竭尽全力,重新捕捞怪物的尸体,但时过境迁,茫茫大海,花了很大代价捕捞了一段时间,哪里还有怪物的踪影?
后来,在太平洋、大西洋、印度洋和非洲附近海面,也有许多人看见过这样的怪物。
当发现这个怪物的奇闻传开后,起初,有人认为它是一条从未见过的大鲨鱼;也有人说是大海豹;还有人说是鲸类。后来,日本科学家根据现场留下的四五十根鳍须和照片,进行了长时期的研究,一一否定了上述臆测,排出了一些可能性。日本科学家认为,这个怪物要么是人们尚未认识的海洋动物,要么就是被人们认为是早已绝灭的史前动物蛇颈龙。
关于对这个怪物的研究,引起了很多科学家的兴趣,人们也都很关注它。现在,有的海洋动物学家说,新西兰以东的南太平洋海域,很可能就是这些怪兽的老家。那里是从南极来的寒流与北面南下的暖流相遇的地区,水温只有10℃左右,海中的氧比太平洋其他海域高出五倍,浮游生物也非常丰富,是一个理想的生存环境,这里很可能是怪物生存的区域。
海洋中类似这样的奇闻还不少,早在几百年以前就广泛流传,就是在人们认识了大王乌贼以后,海洋中仍存在着对这个怪物的传说,人们称它为海怪。所以,至今海怪仍然是个没有揭开的谜!
十九世纪末,法国军舰“阿瓦兰什”号在南海的龙川海湾发现了两条长约20米,粗约2米的“巨型海蛇”。水兵们用火炮轰击它们,顷刻间,那两条“巨型海蛇”很快便消失在海水中,过了一会儿,两条巨蛇又出现在军舰的另一侧,法国水兵们目瞪口呆。后来,法国军舰也陆续好几次都发现过海洋巨蛇的踪迹。
1817年8月,在格洛斯特港的海面上,所罗门·阿连船长目击过海洋“巨蟒”,他是这样叙述的:
“当时像海洋巨蟒似的家伙在离港口130米左右的地方浮游。这个怪兽长40米,身体粗得像半个啤酒桶,整个身子呈暗褐色。头部像响尾蛇,大小同马头差不多,在水面上缓慢地游动着,一会儿绕圈游,一会儿直游。‘巨蟒’消失时,笔直钻进海底,过了一会儿,又从180米远的海面上重新出现。”
船上的木匠玛休·伽夫涅同他的2个伙伴一同乘一艘小艇去垂钓时,也遇到了“巨蟒”。玛休在离它20米处用步枪瞄准它开枪。他是这样描述当时情景的;
我在怪兽靠近小艇约20米左右的地方开了枪。我的枪法很好,射击技术也完全有把握,我是瞄准了怪兽的头部开枪的,肯定命中了。怪兽就在我开枪的同时,朝我们这边游来,一靠近,就潜下水去,钻过小艇,在30公尺远的地方重又出现。怪兽不像鱼类往下游,而像一块岩石般地往下沉,笔直下沉。我当时觉得开枪射中了目标,可是,巨蟒却未受伤……
1851年1月13日上午,美国捕鲸船“莫依伽海拉”号,正在南太平洋马克萨斯群岛航行。
“噢,那是什么?”
“不是鲸,从来没有看到过这样的怪物啊?”
站在桅杆担任瞭望的船员大声惊呼起来。船长希巴里听到船员的喊声,急忙奔上甲板,举起了望远镜:“晤,那是海里的怪兽!快抓住它!船只渐渐向怪兽靠拢。”
紧接着,船上放下三艘小艇,船长亲自带着长子;乘上小艇,朝怪兽方向急驰而去。
好一个庞然大物!它身长足足有31米,颈部粗约5.7米,身体的最粗部分达15米。头呈扁平状,有皱褶。尾巴是尖的,背部是黑色,腹部是暗褐色,中央有一条细细的白色花纹,犹如一条大船;在海中游弋。船员们都惊呆了!有的说,这是海洋里“巨蟒”。
当小艇摇摇晃晃地靠近这个怪物时,船长声嘶力竭地喊叫起来:“快刺呀!”几艘小艇上的船员一起奋力举矛刺去。顿时,血水四溅,怪物受伤,在大海里翻滚挣扎起来,船艇周围的海面上,激起了阵阵冲天巨浪。船员们冒着生命危险,与这个怪物进行了一场殊死的搏斗。最后,这个怪物终于寡不敌众,力竭身死。
船员们把这个海上怪兽拖到捕鲸船上,船长希巴里把它的头切下,撒上盐,放到锅里榨油,竟榨出了10桶水一样透明的油!
但是,遗憾的是“莫依林海拉”号捕鲸船在返航途中遇难,一切都下落不明了。
1848年8月6日,英国巡洋舰“迪达尔斯”号的水兵们也目击了海上怪兽的。他们是在从印度返回英国的途中,南非洲南部约500公里以西的海面上遇到了怪兽的。
“在舰艇侧面发现怪兽正朝我们靠拢!”瞭望台上的实习生萨特里斯大声叫了起来。舰长和水兵们急忙奔到甲板上,只见距离军舰200米左右的地方,一条怪兽昂起头,露出水面的身体部分长20余米,正朝着西面方向游去。舰长拿出望远镜,紧紧地盯住这条举世罕见的怪兽,他把这天目睹一切的详细情况记录在航海日志上,到了英国本上,就把它和亲眼所见的怪兽画像交给了海军司令部。类似目击海洋“巨蟒”的事件不胜枚举:
1875年,一般英国货船在洛克海斯特发现“巨蟒”,当时,它正与一条鲸鱼在搏斗。
1877年,一艘游艇在格洛斯特发现“巨蟒”,在距艇200米的前方水中作回旋游弋。
1905年,有一艘汽船“波罗哈拉”号在巴西海湾航行时,发现“巨蟒”正与船只并驾齐驱,不一会儿,如潜水艇似的下沉,在海中消失了。
1910年,在洛答里海角,一艘英国拖网船发现“巨蟒”,它正抬起镰刀状的头部,朝船只袭来。
1936年,在哥斯达尼加海面上航行的定期班船上,有8名旅客和2名水手目击到了“巨蟒”。
1948年,一艘在肖路兹群岛海面上航行的旅游船,有4名游客发现了“巨蟒”,它身长30余米,背上长了好几处瘤状物。
据说,在1875年前,摩洛哥国王阿尔倍尔一世为了捕获海洋“巨蟒”,建造了一艘特别的探险船。船上装备了直径5厘米,长达几千米的钢缆和能吊起1吨重物体的巨大吊钩,并以12头猪作为诱饵,可惜,也是未遇而归。
此外,本世纪初,有人在非洲东海岸附近的海中发现了一种怪物。据说,这种怪物全身发着蓝光,足足有20米长,身体宽大而平扁,身上还披着一层灰甲,样子十分可怕。
在一些海外奇谈中,涉及海洋上的一巨蟒巨蛇“这些怪物,着实惊人。从一幅16世纪的铜版画中,我们可以看到一条袭击船只的”巨型海蛇“其体长超过船身,吞起人来简直像老虎吞蝴蝶。时至今日,关于长达几百米至几千米左右的”巨型海蛇海蟒的传说,仍为人们津津乐道。
迄今为止,虽然有许多人也目睹过海洋“巨蛇”、“巨蟒”,尽管人们对它说得活灵活现,却始终拿不出令人信服的证据,更别提展示实物让大家一饱眼福了。这海怪究竟是什么动物?
100多年来,海怪之谜吸引着无数的探险家和科学家,他们到处搜寻海怪的踪迹;海怪也引起了一些人的推测,有人把它说成是“巨型海蛇”,有人把它说成是“巨型海蟒”,也有人把它说成是大章鱼或是大王乌贼,还有人把它说成是一种巨型鳗鱼。过去,在世界各地的一些报纸杂志上了经常刊载着海怪遗骸的报道,有些还附有照片,但经专家鉴定后发现,这些怪东西通常是大鲨鱼的尸体。
海洋中的淡水河
人们在广袤无垠的大海上航行,最大的遗憾莫过于眼睁睁地看着那清澈碧蓝的海水却不能饮用解渴。于是,常年生活在海洋上的水手、渔人渴望能有那么一个似水井的宝贝,只要将这个宝贝往大海里一放,那又苦又涩的海水就变成甜美可口的淡水,咕咚咕咚地往上冒,以滋润航海者那干渴的心田。
最先提出这个大胆而美好设想的是中国宋朝名叫周密的人。他写了本《癸辛杂谈》,书中描写了一个会造淡水的“宝贝”的故事。
故事说,有一家杂货店,院子一角放着一个奇特的东西。说它像大缸,可是没有底;说它似烟囱,却又太粗大。再仔细一看,发现它非竹亦非木,非金属亦非砖石。店主也叫不出它的名字,不晓得它的用途。因此,一直将它丢在墙角。
有一天,一名海船商人路过此地到杂货店选购物品,偶然发现这一奇物。他看了又看,摸了又摸,舍不得离开。
店主好奇地走来,问商人买不买此物。海商忙说:“买!你要多少银子?”
店主想敲这海商的竹杠,就说:“这是我店祖传的物品,非十两银不卖。”
海商二话没说,付了十两银,就叫人将奇物抬走。
店主纳闷问道:“你花那么多银子买此物何用?”
海商告之:“这是一件宝贝,名字叫‘海井’,是一口专造淡水的井。在海上,只要将它放到海里,就不愁没有淡水喝。”
说完,海商又取出一百两银子赠给店主。
这毕竟是人们的美好想像和传说。随着科学技术的发展,今天人们已造出了海水淡化机,将“画井解渴”的想像变成了现实。可是茫茫大海中,究竟有没有淡水呢?
1489年,意大利出生的航海家哥伦布在完成了第三次横渡大西洋的航行之后,向人们谈起这样一件事:在这次航行中,当他的船航行到南美洲委内瑞拉的奥里诺科河口外面时,船上的淡水几乎用尽了,干渴难忍的船员们为了争夺一点淡水而殴斗起来。激战中,一名船员被扔进大海。同情这名船员的人急忙拿起救生圈,正准备抛给落水的船员时,只听见这位落水船员惊奇地叫着:“淡水!淡水!”他不时喝着海水,又挥动双臂呼喊着。船员们顿时停止了殴斗,有的拿着水桶汲水,有的干脆跳入海中喝个够。
在海里遇见淡水河的事还有呢。曾经有一支日本捕鱼船队在南美阿根廷沿岸作业。当时,正值阿根廷革命战争爆发,船队不准靠岸补给,只好在拉普拉塔河口外面抛锚。几天过去了,船队的食物、淡水快用尽了,只得向岸上发报求救。很快,阿根廷派交通艇送来了粮食、蔬菜,却没送一滴淡水。船队只好再次向岸上发出了请求补给淡水的电报。回电却说:“贵船即在淡水之中。”
“什么?我们明明泊在海上,哪会是在淡水中?”船员们将信将疑地提上一桶水,一尝,果然是淡水!
可见,这里又是一块海中的淡水区。
人们还发现,美国佛罗里达半岛以东海面上也有一块直径约30米的淡水区。看上去,它的颜色和周围海水不大一样,仿佛是深蓝色的软缎上镶了一块圆圆的绿宝石。摸一摸,它的水温和周围的海水也不一样,捧上一掬尝尝,一点也不咸。
如今,随着遥感技术的发展,人们利用红外航空摄影,又找到了许多大海中的淡水河。如日本若狭湾和千叶县东京湾侧一带海域就有淡水区。据查,仅太平洋夏威夷群岛附近浅海区就发现了200多处淡水渗水点。
在中国闽南的漳浦县古雷半岛东面,有一个盛产紫菜的小岛叫菜屿,距菜屿约500米的海面上也有一处奇异的淡水区,叫“玉带泉”。在广袤的大海中,四周海水皆咸,而唯独此处是淡水,过往的船只都到这里补充淡水,以解燃眉之渴。
说起这个“玉带泉”,还有一段民间传说。据《漳浦县志》记载:相传南宋行将灭亡时,杨太后携赵景、赵易二子由海路逃到福州,与陆秀夫、张世杰等大臣会合。后因元兵攻破了建宁府,福州危在旦夕。杨太后、陆秀夫等人率万余名士卒,乘船出海,打算迁到广东崖山建临时行宫。船行至菜屿时,晨饮乏水,杨太后就取少帝玉带投入海中,并祈祷曰:“天未亡宋,愿海中涌出甘泉。”话毕,甘泉即出。因此后人称其为玉带泉。
这段传说显然是没有科学依据的。那么,大海中的淡水河是怎样来的呢?
原来,濒临海洋的陆地表面渗入雨水后,如果地下的透水岩层或裂隙向海里倾斜,而且海底岩层又有不透水层,那么,渗入地下的水就会形成一个河流。在重力的作用下,这条河流就流入海底的地层下面。一旦遇到出口,地下水就会像泉水一样喷涌而出。像美国佛罗里达半岛那块淡水区的海底是一个锅底状的小盆地,盆地中间深约40米,周围的深度为15米至20米。盆地中央有水势极旺的淡水泉,昼夜不停地向海里喷涌着泉水。据科学家考察计算,这个海中淡水泉涌出的水量为每秒40立方米,要比陆地上的泉大得多。就这样,泉水在海中日夜喷涌,在风力流的影响下,从泉眼斜着上升到海面,从而形成了奇特的海中淡水河。
除了海底喷泉能产生淡水河之外,在流入海洋的大江大河的入海口,由于水量巨大,往往也能形成类似的淡水河。比如在非洲西海岸刚果河河口附近航行的船舶,虽然远离大陆150千米,却能在海洋里汲取淡水。原来在海水下面有一条宽阔的海底河谷,它是刚果河河槽的延伸。由于刚果河的流量和流域面积均占世界第二位,每秒钟流出的水竟有3.9万多立方米。大量的淡水不断沿着海底河槽向洋中涌来,所以就在海洋上形成了一片奇特的淡水区。前不久,人们在黑海西北部又发现了一处淡水区,其面积约为900~1000平方米,由于它位于多瑙河口,人们推测它可能是多瑙河延伸造成的。
20世纪80年代末,前苏联科学家在太平洋一个水域发现大片海底淡水。这种海底淡水不是海底泉水喷涌出的,也不是大河河口的延伸。科学家认为,这是降水积聚引起密度升高而造成的离子渗透现象。海底岩石中有水汽,沉到海底的降水中也有水汽。当沉入海底的降水团在水压作用下密度升高被压入海底岸石层时,水汽会产生异常高压,海底仿佛处于沸腾状态,淡化了的蒸汽水就会从海底不断渗透出来,形成了一条海底淡水河。
中国长江、黄河、珠江等河流的入海口也有淡水存在。中国大陆架海底也蕴藏着淡水资源。1993年1月,浙江省廊泅附近海域就发现了海底淡水资源。钻探结果证明,有8个砂层含淡水,单井出水量可达1000吨。这里的淡水是长江古河道的延伸。这些淡水资源开发出来,可缓解海岛淡水缺乏的状况。
水是人类的“生命之泉”。按用量标准最高的国家计算,每人每年需要1500~1800吨水。工业上生产1吨合成橡胶需要2500吨水,炼1吨钢要100吨水。农业上生产1吨稻谷要5000吨水。无论工农业还是人类生活用水都必须是淡水。据估计2010年,世界淡水用量约为70年代的3倍多!
地球上总储水量约13.6亿立方千米,但其中97.5%为海洋咸水,陆地上的淡水约占2.5%。淡水中又有约70%在南极、北极和雪山冰川,实际可利用的淡水只占淡水总量的0.34%。加上河流污染,实际能利用的淡水已出现危机。因此,开发利用海洋中的淡水资源已十分必要。20世纪60年代,美国地质学家就曾围绕海洋淡水的勘察和利用向世界各国海洋学家提出报告。他们认为,开发海洋中的淡水资源要比海水淡化来得经济。相信随着陆地“水荒”的日趋加重,人们是不会让大海中的淡水资源白白流掉的,海洋中的淡水资源也必将会得到充分的利用。
珊瑚岛是如何形成的
珊瑚岛在人们的眼中,一直是一个美丽的地方,令许多人向往前去一游,它拥有人类的宝贵财富,拥有丰富的热带生物资源,另外还蕴藏着大量的石油、天然气以及磷矿和铝土矿。但它是怎么形成的呢?
关于珊瑚岛的成因,通常认为是由珊瑚虫的骨骼堆积而成。在热带、亚热带浅海区的海底,生活着很多小型腔肠动物——珊瑚虫。珊瑚虫分泌出钙质的外骨骼,像小房子一样来保持着自己柔弱的身体。当珊瑚虫死亡后,它们的子孙们能一代一代地在祖先的“遗骨上”继续繁殖下去,日积月累,就形成了各种各样的石灰质的珊瑚丛,发展壮大为珊瑚岛。根据珊瑚岛的形状可分为岸礁、堡礁和环礁。
然而,科学家发现,珊瑚虫最好的生活条件是深度在六十米以内的热带浅海,但海洋的深度常常在几百米至几千米之间,珊瑚虫不可能直接在那么深的海底生活和造礁。那么,美丽的珊瑚岛,特别是那些形状奇特的环礁,又是如何形成的呢?
1936年,达尔文在东印度洋的可可岛考察时,提出了关于火山岛下沉造成环礁的假说。
地质学家戴利提出“冰川控制论”的解释。认为是冰期过后,海水温度回升,海洋环境适宜珊瑚虫的大量繁殖,并在一些岛屿和大陆边缘的台地上迅速生长起来。随着海平面逐渐上升,珊瑚礁也跟着向上发展,环礁和堡礁也从台地边缘上增长起来。
20世纪60年代以后,板块学说认为,板块移动引起火山岛的沉降,在沉降过程中环礁逐渐形成。
1974年,科学家普尔迪提出珊瑚岛主要是由早期岩溶作用造成,而不是珊瑚虫生长的结果。
关于珊瑚岛的形成原因,众说纷纭,但科学的事实根据都不充足,有待科学做进一步与深入的研究。
海底深渊之谜
1960年1月23日,太平洋西缘马里亚纳海沟的洋面上,惊涛奔涌,狂风怒号。有两位勇敢的科学家乘坐在美国“的里雅斯特”号深潜艇里。潜艇凭借着压载钢球的重量,就像天女下凡似的直向地球的深渊飘落下去。两个多小时后,人类终于第一次到达海底的最深处。水压计指示这里的水深是11000米,这比珠穆朗玛峰的海拔高度还要大2000多米。11千米高的水柱压到了深潜艇身上,它的分量恐怕不下于当年压在孙猴子身上的五行山。潜艇承受了大约15万吨重的压力。虽然潜艇的壳体由一种强度特高的合金钢制成,它的直径仍然被压缩了1.5毫米。
海底的深沟,是由坚硬的岩石组成,海底上盖着薄薄的一层泥沙。沟底的软泥,有的来自繁殖于海面上的微小生物的遗体。因为它们太小、太轻了,从海面沉到海底,大约得一年光景。另外,沟坡上的泥沙偶尔也会崩落到沟底。海沟的上部比较开阔,越往下,渐渐缩窄,与长江三峡等陆上峡谷的情形相仿佛。可是,就规模大小来说,名扬中外的长江三峡,摆到深逾万米的马里亚纳海沟面前,那就惭愧得很,只不过是巨人面前的侏儒罢了。
世界海洋的平均深度不到4000米,而全球19条海沟的水深却都在7000米以上,是名副其实的海底深渊。多少年来,科学家们一直在苦苦思索:海沟为什么会这样深?难道它仅仅是海底上一种偶然的起伏不平?
在海底的深渊里,终年暗无天日。这里见不到海面上的浪涛,也听不见人世间的喧嚣。它是如此的幽深,莫非已临近传说中的地狱冥城?
直到20世纪60年代,地球科学家才渐渐明白:就在这寂静诡秘的世界里,正发生着一桩惊心动魄的事情。
原来,海底的深渊,果然就是“地狱”的入口处——海底地壳就在这儿被一股疯狂的无形的力拖进地底去了。
海底最深的地方,并不像某些人所想像的,是在大洋的中央。恰恰相反,19条海沟几乎都处在大洋的边缘。而且,绝大多数海沟环绕在太平洋的周围地带。海沟或者与大洋边缘的群岛配对,例如,日本海沟、琉球海沟和菲律宾海沟等就紧挨在日本群岛、琉球群岛和菲律宾群岛边上,海沟、群岛形影相随;海沟也可以与大陆边缘的海岸山脉相伴,例如,与南美洲安第斯山平行排列的,是太平洋东南缘的秘鲁—智利海沟。海底地壳在海沟底并不是直着身子被拖进地球的内部,而是倾斜地插入旁边的群岛或大陆底下。
现在我们可以明白,海沟之所以这样深,就是因为海底在这儿向下弯曲,沉潜到相邻大陆或群岛之下的缘故。这情景很像水面上的冰块,一个冰块斜插到另一冰块之下,两个冰块相互重叠起来。在海沟附近,大陆地块骑跨在海底地块之上,陆块向上仰冲,被高高地抬起来;海底则向下俯冲,深深地下陷。目前,南美洲的安第斯山上冲到六七千米的高度,旁边的智利海沟却沉于海面下7000余米,二者高差将近1.4万米。这是地球表面上最大的起伏不平。
当然,浩大的地壳块体毕竟不是冰块。我们粗略估算一下,太平洋地块的重量大约有亿吨。这样一个庞然大物强行冲进大陆地块之下,自然非同小可,必定会弄出些骇人的事变来。
1923年9月某日中午,邻近日本海沟的东京、横滨一带,大地突然颤抖起来了,在几秒钟以内房屋纷纷倒塌。当时多数人家正在做午餐,火炉翻倒,许多地方腾起了熊熊大火。居民们挣扎着逃出屋外,每个人都在仓皇地奔逃,可是,谁也不知道要跑到哪里去,许多人漫无目的地乱兜着圈子,街道上越来越拥挤不堪。终于,有人省悟过来了:要尽快逃离这坍塌和燃烧着的闹市区。歇斯底里的人群争先恐后,一片混乱。在这场著名的关东大地震以及由它导致的大火中,大约55亿日元的财产毁于一旦,伤亡人数达24万。
事实上,全球80%的地震部集中在太平洋周围的海沟以及它附近的大陆和群岛区。这些地震每年释放出的能量,足可以举起整座喜马拉雅山,或者说,可以与爆炸10万颗原子弹相比拟。并且,陆地上的大多数火山也集中在环绕太平洋的周围地带,所以这一带有“火环”之称。
太平洋周围火山地震特别多,这些地质学家早就知道。可是,其缘故过去一直说不大清楚。现在,总算真相大白了。太平洋周缘火山、地震的肇事者,就是海底地壳沿着海沟的俯冲作用。在海底地壳和大陆地壳相互冲撞的海沟邻近地带,有史以来地震灾害大约夺走了几百万人的生命,他们实际上是死于地壳运行的“车祸”之中。
地震发生的深度也很有规则。在海沟附近,地震震源比较浅,向着大陆方面,震源的深度逐渐变大。把这许多地震震源排列起来,刚好组成一个从海沟向大陆一侧倾斜下去的斜面。这个倾斜的震源面实际上标出了海底地块向大陆一侧俯冲下去的踪迹。
后来,地球物理学家还算出了各条海沟的海底俯冲速度,它们大多在每年7~8厘米左右。千岛海沟、日本海沟、菲律宾海沟等仿佛是无底的陷阱,西北太平洋海底正以每年近10厘米的速度钻入其中,于是,这些海沟两侧的地块渐渐聚合靠拢。比如上海与太平洋中的夏威夷群岛之间的距离就一直在缩短,夏威夷群岛正随着太平洋海底向西偏北方向移动。夏威夷群岛的檀香山,如今是游览胜地,何等的繁华,但在几千万年后,檀香山连同整个夏威夷群岛都将葬身于日本海沟,而被拖进“地狱”之中。
太平洋周围的海沟好似一张张吞吃海底的大口。若干亿年后,整个太平洋闭合消失了,中国大陆有可能与美国大陆碰撞相遇,在两国之间将会升起一座像喜马拉雅山那样高峻的山岳。因为在1亿多年前,印度与我国西藏之间就曾隔着一个辽阔的古地中海。在当时,古地中海北缘也有吞食海底的深沟。大约4000万年前,古地中海合拢了,印度与我国西藏碰撞在一起,就仿佛汽车相撞使车头变形一样,印度和我国西藏之间猛烈地挤压拱起来。高冲霄汉的喜马拉雅山便是这样形成的。
如此看来,海沟的存在,对于大陆漂移运动是不可少的。当一块大陆向前漂移时,难免要盖没前方的海底。这部分海底正是通过海沟这张大口俯冲潜没于相邻大陆之下。所以在一块漂移着的大陆的前缘,一般都展布着一列列的海沟。向西漂移的美洲大陆,其前缘是中美海沟、秘鲁—智利海沟。随着美洲大陆向西漂移,它前方的太平洋收缩了,后面的大西洋则扩展开来。向东漂移的欧亚大陆,其前缘有日本、琉球、菲律宾、马里亚纳等海沟。太平洋周围的大陆(欧亚、澳大利亚和美洲大陆)的漂移方向,大体上都指向太平洋内部。
地球内部物质不停地沿着大洋中部的裂谷喷吐出来,一生成新的海底,并缓缓向两侧扩张推移,在大洋边缘的海沟里,老的海底被消灭,重新返回到地球内部。海底犹如不息的传送带,有生有灭,不断地更新。有的大洋海底生的死多,灭的少,如缺少海沟的大西洋、印度洋,大洋不断扩展;有的大洋海底生的少,灭的多,如太平洋,则渐渐萎缩。我们的地球表面,就是由漂移着的大陆和变动着(扩张或收缩着)的大洋所组成。
神秘恐怖的地震海啸
在海底或大陆边缘发生的地震、火山爆发、岛弧地区的滑坡、沿岸地区山崩引起的海水剧烈波动。被人们称之为地震海啸。山崩造成的海啸,有些国家则称为“山崩波”。
地震海啸的波长很长,短者也有几十千米,最长的可达五六百千米,而且传播速度快。在水深三四千米的大洋中,每小时可传播几十千米,有时甚至达数百千米。另外,地震海啸在大洋中传播时,一般波高在1~2米,加之波长很长,所以不易被人察觉。但当它传至浅海地带或近岸时,波浪叠加,波峰隆起,有的高达20米左右,最高者可达40米。此时,由于波浪能量不断集中,其巨大的破坏力是人们难以想象的。从实测得知,地震海啸对被冲击的海岸每平方米的波压可达20~30吨;美国比斯开湾的一次大海啸,拍岸浪波压竟达每平方米90吨。由此不难想像,强大的地震海啸将对一些沿岸国家和地区的人民和财产构成巨大的威胁,也给地震海啸发生地区,甚至是波及地区造成无可挽回的损失。
每当地震发生时,海底地壳的急剧升降就会迫使有几千米深的海水水柱发生运动,同时在海水上层形成巨大而迅猛的波浪,当波浪涌进浅水海域时,浪头会骤然增高,放慢速度,似海中巨人立起身来,并像一扇墙似的倾倒在岸上。如果遇到漏斗形深水港湾峡谷,或沿河谷逆流而上,海啸的浪头会更大更猛,高高的水墙以迅雷不及掩耳之势奔腾而来,将沿途遇到的一切房屋树木、人畜财产都吞噬下去。随即,海啸波又夹带着它所吞噬的一切退却下去,然后再返回来。就这样一进一退,数次往返,犹如摧枯拉朽,一切障碍物都会被荡涤一空。
有时海水急剧地流去,形成大退潮,使从不露面的近岸海底礁石显露出来。随之,海水再猛烈地上涨。这种情况一般是由海底地壳急剧陷落而形成的海啸。相反,如果海啸波最初到达海岸时像一堵水墙向岸上袭来,那么这种海啸一般都是由海底地壳急剧隆起造成的。
夏威夷渔民在1946年4月1日曾目睹了一幕前所未有的奇景:海水急剧退却,从未露过面的洋底一下子暴露在光天化日之下,许多海鱼和海洋生物在洋底乱蹦乱跳。这些渔民以为发生了奇迹,都争先恐后地去捉鱼。结果,猛然袭来的海浪使119人葬身鱼腹。这次事件使人们认识到,当海水突然大落时,应当警惕“地震海啸”的袭击。
据史料记载,1755年11月1日,大西洋欧洲沿海的葡萄牙首都里斯本发生大地震时,也引起了一次大海啸。只见海水先退后进,巨浪高达18米,海岸附近的大量建筑物被怒涛摧毁,许多船只沉没。里斯本全城的建筑,在6分钟内几乎倾毁殆尽,10万人死于巨浪之中,一座繁华的城市顷刻间变成了废墟。
历史上最有名的地震海啸有两次。一次发生在地中海。约在公元前1450年,希腊东南有一西雷岛,由于火山爆发,整个岛屿被抛向空中,随后坠入海底。巨大的海啸使西雷岛上的米若阿文化毁于一旦。有的学者认为,《圣经》上说的摩西分红海的故事就与这次海啸有关,柏拉日曾提到过的“大西洲”也是以此为基础的。另一次巨大的地震海啸就是上面提到的葡萄牙首都里斯本发生的地震海啸,这次地震引起的海啸波高近30米。那天正是“万圣节”,许多信徒正在教堂内做祷告,也未能逃过此劫。这场悲剧引起了许多人对宗教信仰的怀疑。法国启蒙思想家卢梭曾举此例,劝导人们不要进入教堂。
1883年8月27日在印度尼西亚苏门答腊附近的喀拉喀托火山爆发,导致了近代史上的最大一次地震海啸,随之而来的巨浪高达30多米,把整个村庄从地图上抹掉,死亡人数达3.6万。其后的1890年,日本秋田地区的地震海啸也使2.7万人丧生,2万多所房屋被毁,海水还淹没了大片土地。
1960年5~6月在南美洲智利附近的海底发生了一系列大地震。其中10次超过了7级,3次超过了8级。最强烈的一次8.9级,发生在智利奇洛埃地区,并且引起了世界上最大的一次海啸。1960年5月23日智利的海底发生8.9级地震,随即在700千米范围内引起了海底地壳的变动,震中地壳最大上升量达3~4米,最大下沉量达2米。地震有感范围达1000千米以上。由于海底地壳的急剧升降,使海水随之升降而发生海啸。这次海啸在智利500千米沿岸上的平均波高为10米,最大波高为25米。当然,就海啸波的高度来说,它并不是地震海啸中最高的,但是它的波及范围之广和能量之大,却是其他几次海啸难以比拟的。
海啸生成后,首先冲向智利海岸,毁坏港口设施,吞没渔民村镇,使数以千计的人遭灭顶之灾,数以万计的人无家可归。海啸引起的巨浪以极快的速度涌向整个太平洋海域,扑向南太平洋的新西兰、澳大利亚,在悉尼港形成强大的漩涡,使港内的船只受到了重大的损失。海啸扑向菲律宾、夏威夷和日本海岸。它以707千米每小时的平均速度,只用了14小时56分就走完了1660千米的路程,到达了太平洋中的夏威夷群岛,简直比得上飞机的速度了。在夏威夷观测到的海啸波高为9米。当它用21个多小时走完17000千米的路程到达日本时,最大波高仍有8.1米。这次海啸把日本本州岛的太平洋沿岸洗劫一空,把日本北部一个地方的整个海岸都堆上了各种轮船的残骸。
智利海啸在到达日本之前,尽管早已发出了警报,人们已经有了准备,但仍然造成了相当大的破坏,毁坏房屋1500多幢,伤亡达千余人。海啸万里奔袭,威力却不减,仍保持着极大的破坏力。这次海啸一直影响到前苏联境内的鄂霍次克海后才收兵回营。