书城科普读物人类与地球
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第2章 地球——人类的家园(2)

地球表面未被海水淹没的部分。包括大陆和岛屿。总面积1.489亿平方千米,占地球表面积的29.2%。面积广大的陆地称大陆,全球有亚欧大陆、非洲大陆、北美洲大陆、南美洲大陆、澳大利亚大陆和南极洲大陆等六块,总面积为1.391亿平方千米,约占陆地总面积的93%;四周被海水包围的小块陆地称岛屿,总面积为980万平方千米,约占陆地总面积的7%。陆地大部分分布于北半球,岛屿多分布于大陆的东岸。陆地表面起伏不平,有山脉、高原、平原、盆地等。

关于亚欧大欧

最大的大陆是亚欧大陆,亚欧大陆是欧洲大陆和亚洲大陆的合称。这是因为,欧洲大陆和亚洲大陆是连在一起的。从板块构造学说来看,亚欧大陆由亚欧板块、印度板块、阿拉伯板块和东西伯利亚所在的北美板块所组成。亚欧大陆的东、南、北3面分别濒临太平洋、印度洋和北冰洋,西南亚的西北部濒临地中海和黑海。大陆最北点在泰梅尔半岛的切柳斯金角,最南点为马来半岛的皮艾角;岛屿的最北点在北地群岛,最南点在努沙登加拉群岛的罗地岛。亚洲在各洲中所跨纬度最广,具有从赤道带到北极带几乎所有的气候带和自然带。大陆最东点为楚科奇半岛上的杰日尼奥夫角,最西点为小亚细亚半岛的巴巴角,所跨经度亦最广,东西时差11小时。

岛屿

陆地由大陆和岛屿两部分组成。世界上岛屿的总面积约980万平方千米,约占陆地总面积的7%。岛屿的面积大小差别很大,格陵兰岛是世界面积最大的岛屿,面积为217万平方千米。

岛屿是指四面环水并在高潮时高于水面的自然形成的陆地区域(根据《联合国海洋法公约》)。在狭小的地域集中2个以上的岛屿,即成“岛屿群”,大规模的岛屿群称作“群岛”或“诸岛”,列状排列的群岛即为“列岛”。

因地壳运动与大陆分离形成的岛屿叫大陆岛,原是大陆的一部分如台湾岛、海南岛;海洋中由于火山喷发物堆积而形成的岛,叫火山岛;由海栖生物的石灰质骨骼堆积而形成的岛,叫珊瑚岛;在海洋中彼此相近的一群岛屿,叫群岛;伸入海洋,一面同陆地相连,其余三面被水包围的陆地叫半岛。

气候与大气

气候

气候一词源自古希腊文,意为倾斜,指各地气候的冷暖同太阳光线的倾斜程度有关。气候是地球上某一地区多年时段大气的一般状态,是该时段各种天气过程的综合表现。由于太阳辐射在地球表面分布的差异,和海洋、陆地、山脉、森林在太阳辐射的作用下,所产生的物理过程不同,使气候具有按纬度分布的特征,还具有明显的地域性特征。

气候可分为大气候、中气候与小气候。大气候是指全球性和大区域的气候,如:热带雨林气候、地中海型气候、极地气候、高原气候等;中气候是指较小自然区域的气候,如:森林气候、城市气候、山地气候以及湖泊气候等;小气候是指更小范围的气候,如小范围特殊地形下的气候。由于热量与水分结合状况的差异,可进一步划分若干气候类型。

气候分类

气候从大的方面讲可以分为热带气候、亚热带气候、温带气候及其他气候。

热带气候又包括热带雨林气候、热带草原气候、热带沙漠气候、热带干旱与半干旱气候、热带季风气候等。

亚热带气候又包括亚热带季风气候、亚热带夏干气候(也称地中海式气候)、亚热带沙漠气候、亚热带草原气候等。

温带气候又包括温带海洋性气候、温带大陆性气候、温带季风气候、温带阔叶林气候、温带草原气候、温带沙漠气候等。

其他气候又包括亚寒带大陆性气候、极地苔原气候、极地冰原气候、高山高原气候等。

大气

大气,是围绕地球的空气包层,与海洋、陆地共同构成地球体系,天气从现象上来讲,绝大部分是大气中水分变化的结果。大气中热能的交换引起大气的运动,形成的天气的长期综合情况称为气候。

当地球形成以后,太阳风的强烈作用和地球刚形成时的引力较小,使得原始大气很快就消失掉了。地球生成以后,地球内部的高温又促使火山频繁活动,火山爆发时所形成的挥发气体,就逐渐代替了原始大气,而成为次生大气。

太阳辐射,使地球上的次生大气中生成了氧,今天的大气虽然是由多种气体组成的混合物,但主要成分是氮,其次是氧,另外还有数量极其微小的其他气体。

大气层分类

整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了。

1.对流层

对流层位于大气的最低层,集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接,上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17~18千米,在中纬度地区平均为10~12千米,极地平均为8~9千米,并且夏季高于冬季。

对流层从地球表面开始向高空伸展,直至对流层顶,即平流层的起点为止。它的高度因纬度而不同,在低纬度赤道地区大约17~18千米,在中纬度的地区高10~12千米,在高纬度的两极地区只有8~9千米。

正因对流层是大气层中湍流最多的一层,喷气式客机大多会飞越此层顶部(即对流层顶)用以避开影响飞行安全的气流。

对流层是大气中最稠密的一层,总质量占大气层的四分之三还要多。大气中的水汽几乎都集中于此,是展示风云变幻的“大舞台”:刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。对流层最显著的特点是有强烈的对流运动。

2.平流层

“平流层”又称“同温层”,是距地表约10~50千米处的大气层。位于对流层之上,中间层之下,气流主要表现为水平方向运动,是地球大气层里上热下冷的一层,此层被分成不同的温度层,当中高温层置于顶部,而低温层置于低部。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反,对流层是上冷下热的。在中纬度地区,平流层位于离地表10~50千米的高度,而在极地,此层则始于离地表8千米左右。

这一层基本上没有水汽,晴朗无云,很少发生天气变化,适于飞机航行。在20~30千米高处,氧分子在紫外线作用下,形成臭氧层,像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的袭击。

3.中间层

中间层又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。该层内因臭氧含量低,同时,能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收,所以温度垂直递减率很大,对流运动强盛。中间层顶附近的温度约为190度;空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离,习惯上称为电离层的D层;有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云出现。

中间层以上,到离地球表面500千米,叫做“热层”。在这两层内,经常会出现许多有趣的天文现象,如极光、流星等。

4.电离层/暖层

电离层是地球大气的一个电离区域。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态,电离层是部分电离的大气区域,完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层,这样就把磁层看作电离层的一部分。大约距地球表面100~800千米。最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称又暖层。在这里空气极其稀薄。通常把1000千米之内,即电离层之内作为大气的高度,即大气层厚1000千米。

5.散逸层

散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。该层中的氮(N2)、氧(O2)和氧原子(O)气体成分,在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下,已处于高度电离状态,所以称作“电离层”。电离层的存在,对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号,就是和大气层有此电离层有关。

而且其气温随高度增加而增加,在300千米高度时,气温可达1000摄氏度以上,虽然比铅、锌、锡、锑、镁、钙、铝、银等金属的熔点可能还要高,但由于这里空气稀薄并不会真的感到很热。

天气与现象

天气

我们所见的各类天气系统都是在一定的大气环流和地理环境中形成、发展和演变着的,它都能够反映着一定地区的环境特性。

比如说:极区及其周围终年覆盖着冰雪,空气严寒、干燥,这一特有的地理环境成为极区低空冷高压和高空极涡、低槽形成、发展的背景条件。

赤道和低纬地区终年高温、潮湿,大气处于不稳定状态,是对流性天气系统产生、发展的必要条件。

中高纬度是冷、暖气流经常交绥地带,不仅冷暖气团你来我往交替频繁,而且其斜压不稳定,是锋面、气旋系统得以形成、发展的重要基础。

天气系统的形成和活动反过来又会给地理环境的结构和演变以深刻影响。因而认识和掌握天气系统的形成、结构、运动变化规律以及同地理环境间的相互关系,对于了解天气、气候的形成、特征、变化和预测地理环境的演变都是十分重要的。

当你在路上行走的时候,或者坐在窗边的时候,大多都能感受到微风的吹拂,那么,形成风的直接原因是什么呢?原来,是水平气压梯度力的作用。

风受大气环流、地形、水域等不同因素的综合影响,表现形式多种多样,如季风、地方性的海陆风、山谷风、焚风等。简单地说,风是空气分子的运动。

要理解风的成因,先要弄清两个关键的概念:空气和气压。

空气的构成包括:氮(占空气总体积的78%)、氧(约占21%)、水蒸气和其他微量成分。所有空气分子以很快的速度移动着,彼此之间迅速碰撞,并和地平线上任何物体发生碰撞。气压可以定义为:在一个给定区域内,空气分子在该区域施加的压力大小。

一般而言,在某个区域空气分子存在越多,这个区域的气压就越大。相应来说,风是气压梯度力作用的结果。而气压的变化,有些是风暴引起的,有些是地表受热不均引起的,有些是在一定的水平区域上,大气分子被迫从气压相对较高的地带流向低气压地带引起的。大部分显示在气象图上的高压带和低压带,只是形成了伴随我们的温和的微风。而产生微风所需的气压差仅占大气压力本身的1%,许多区域范围内都会发生这种气压变化。相对而言,强风暴的形成源于更大、更集中的气压区域的变化。

当大地受到阳光的热辐射后,会蒸发大量的水汽,水蒸气在上升的过程中遇到冷空气,便液化成小水滴悬浮在空中,与空气中的杂质、尘埃颗粒一起构成云,它们在云里互相碰撞,合并成大水滴,当这些大水滴越聚越多越聚越大,当它大到空气托不住的时候,就从云中落了下来,形成了雨。这就是雨的形成过程。

在雨的形成过程中,大水滴起着重要的作用,当水滴半径增大到2~3毫米时,在降落途中,就很容易受气流的冲击而分裂,分裂后,大水滴下降,小水滴继续存在,形成新的大水滴。这是上升气流较强的水成云和混合云中形成雨的重要原因。

其实雨的种类也很多,除了现在会见到的酸雨,有颜色的雨外,还有许多有趣的雨,比如蛙雨、铁雨、金雨、甚至钱雨。它们都是龙卷风的杰作。

海洋、湖面、植物表面、土壤里的水分,每时每刻都在蒸发,变成水汽,进入大气层。

含有水汽的湿空气向上升起。在上升到一定高度时,周围空气越来越稀薄,气压越来越低,空气体积就在膨胀后耗去自身的热量,上升空气温度降低了,上升空气里的水汽很快达到饱和状态,温度再降低,多余的水汽就附在空气里悬浮的凝结核上,成为小水滴。如果温度比0摄氏度低,多余的水汽就凝华成为冰晶或水滴。它们集中在一起,受上升气流的支托,飘浮在空中,成为我们能见到的云。

我们已经知道太阳是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光混合成的。这几种颜色的光中,红光穿过空气层的本领最大,橙、黄、绿光次之,青、蓝、紫光最差。天上没有云的时候,悬在空中的雨滴少;中午空气层较薄,太阳光里的红、橙、黄、绿几种色光几乎全部通过,只把青、蓝、紫几种色光拦住,而这几种光中,又数蓝色光反射的最多,所以把整个天空染成了蓝色。太阳刚刚出来的时候,或者傍晚太阳落山的时候,天边的云彩常常是通红的一片,像火烧的一样。人们把这种通红的云,叫做火烧云,又叫早霞和晚霞。有时候,没有云,天边也会出现火红的颜色,这叫火烧天。

雷电

空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候,经过一些复杂过程,使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。

经过运动,带上负电荷的质量较重的物质会到达云层的下部,带上正电荷的质量较轻的物质会到达云层的上部。这样,同性电荷的汇集就形成了一些带电中心,当异性带电中心之间的空气被其强大的电场击穿时,就形成闪电。

带负电荷的云层向下靠近地面时,地面的凸出物、金属被感应出正电荷,随着电场的逐步增强,地面的物体形成向上闪流,二者相遇即形成对地放电,这就是我们看见的从天上射下来的枝状闪电。

闪电的形状最常见的是枝状,此外还有球状、片状、带状。闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。云间闪电时云间的摩擦就形成了雷声,因为光的速度远远大于声音的速度,所以,我们先看到闪电,再听见雷声。

冬天很少有上升气流,因此,云和它的摩擦很小,所以电荷积累不多,又因为冬天里空气湿度不如夏天大,湿润的空气才容易导电,所以冬天的云不容易放电,因此我们在冬天不容易看见雷电天气。

河流和湖泊

河流

河流通常是指陆地河流,河流一般是在高山地方作源头,然后沿地势向下流,一直流入像湖泊或海洋等终点。河流是泥沙、盐类和化学元素等进入湖泊、海洋的通道,是地球上水文循环的重要路径。

河流的重要作用

河流是地球上水分循环的重要路径,对全球的物质、能量的传递与输送起着重要作用。流水还不断地改变着地表形态,形成不同的流水地貌,如冲沟、深切的峡谷、冲积扇、冲积平原及河口三角洲等。在河流密度大的地区,广阔的水面对该地区的气候也具有一定的调节作用。

河流与人类的关系极为密切,因为河流暴露在地表,河水取用方便,是人类可依赖的最主要的淡水资源,也是可更新的能源。

河流分类

陆地河流。泛指地球表面的天然水流。每条河流都有河源和河口。河源是指河流的发源地,有的是泉水,有的是湖泊、沼泽或是冰川,各河河源情况不尽一样。河口是河流的终点,即河流汇入海洋、其他河流(例如支流汇入干流)、湖泊、沼泽或其他水体的地方。在干旱的沙漠区,有些河流河水沿途消耗于渗漏和蒸发,最后消失在沙漠中,这种河流称为“瞎尾河”。人工河道称为运河,也称渠。

海底河流。是指在重力的作用下,经常或间歇地沿着海底沟槽呈线性流动的水流。海底河流也像陆地河流一样,能够冲出深海平原。因此,这些海底河流非常重要,就像是为深海生命提供营养的动脉要道。