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第38章 探寻地球的自然奥秘(2)

为了弥补这一说法的不足,有人提出了尘幔说,认为是由于地球上火山的猛烈喷发,大量的火山灰尘给地球撑起了一把尘埃大伞,张起了一道尘幔,于是阳光就再也照不到地球上了,冰期由此而生。然而,造山运动也是火山极盛时期,但并不是每次造山运动后都有冰期接踵而来。

1920年,南斯拉夫塞尔维亚的天体物理学家米兰柯维奇提出了天文说,认为地球上所以有周期性的冷暖变化,根本原因在于地表受到的太阳光照不均匀,而造成受热不均匀,无非是地轴的偏斜、地球的颤动以及地球本身是椭圆的,在围绕太阳转动时有近日点和远日点之别……

目前,这一天文假说成为当前最受拥护的冰期成因假说。但这一假说也并非完美无缺,它充其量只能解释一个大冰期中的冰期与间冰期的交替,而没能回答整个大冰期产生的原因。

南极冰化之谜

南极洲的陆地面积约1200万平方千米,终年被冰雪所覆盖,冰原平均厚度为1700米,最厚处达4200米,储冰总量占世界总冰量的90%,如果把南极的冰融化成淡水,将比世界淡水总量的两倍还多。

为什么南极会有这么多的冰呢?南极一直都是被冰雪覆盖着的吗?

其实,南极在6000万年前并不是一个被冰雪覆盖的大地。那时候,南极洲上可是生机盎然,处处郁郁葱葱的。

目前,科学家已在南极洲找到了大量丰富的煤层和200万~300万年前的落叶树森林化石。

1935年,由英国海军上将伯德领导的探险队从海底采集的堆积物显示,直到6000年前,南极河川的水仍处于流动状态。

那么,南极是在什么时候,因为什么原因,变成了白雪皑皑的冰冻之地的呢?

美国查理·哈普古德教授认为,南极大陆并非一直都被冰雪覆盖,在某个时期,它的气候比现在温暖得多!它的位置也不在南极圈内,而在南极以北大约3200千米的地方,是地壳漂移致使它移到了现在的位置的。

哈普古德认为,厚度不到50千米的地壳层,搁置在被称为“滑润层”的岩流圈上,假如受到某种外力的影响,它就会在大约1.3万千米厚的地球中心核上趔趄一下——滑到哪里算哪里,南极位移,正是这一滑动的结果。

有什么力量能使得如此平稳的地壳,产生如此激烈的变动呢?著名科学家爱因斯坦解答说:“在南极和北极地区,冰雪不断积累,但分配并不均衡。地球的自转在这两个重量不均衡的冰帽影响下,产生了一股离心力。离心力传到坚硬的地壳上,强度不断增加,聚集到一定的力量后,便会形成一种地壳与地球本身之间的反动,从而造成两极地块往赤道方向移动。”

果真如此吗?如果南极真是由于地壳运动漂移到了现在的位置,南极洲的冰盖之下,也许可以找到一个比较先进的被毁灭了的远古文明。

海陆变迁之谜

1975年,我国科学登山队在青藏高原地区采集到了许多海洋生物的化石。这充分表明了,世界屋脊——青藏高原在遥远的过去,曾经是一片海洋。

研究证实,在距今4000万年之前,青藏高原是与古地中海相连的一片浅海,生活着许许多多的海洋生物。大约在3000万年之前,地球上发生了一次强烈的构造运动——喜马拉雅造山运动,海水全部退出,古海区抬升为陆地,喜马拉雅地区才结束了漫长的海洋历史。

像这种由于地壳运动所造成的“沧海桑田”的遗迹还有很多。

几年以前,我国一艘轮船在离渤海海岸200多千米的庙岛群岛作业时,在那里发现了披毛犀、猛玛象等动物的化石,而这些动物是绝不会涉洋渡海来到庙岛的。在渤海海底,人们发现了一条长达7000米的海河古河道。可以肯定地说,在地质历史时期里,渤海曾经是陆地,庙岛群岛则是这片陆地上拔地而起的一座山丘。

又比如说,南京雨花台以出产美丽、光滑的雨花石闻名于世。科学家说,这是古河床的天然遗物,这里曾有河流经过,后来,由于地壳上升,河道废弃,才留下了这批比长江水面高出许多的雨花台砾石。

此外,新疆也曾是一片海洋,相反的,黄海和东海曾经是一片陆地。科学家们考察的结果表明,在近10万年里,黄海和东海曾经三次成为大海,两次成为陆地。

为什么会出现海洋和陆地的相互转化呢?这有多方面的原因。

一方面,地球的内部力量,如地壳运动、地震、火山爆发等,使大地抬升或沉降,在地表不断地制造高山和低地;另一方面,风、水、冰川等地球的外部力量,又不断地削低高山,填平洼地,使地表变得平坦。

由于这两种作用同时、不断地进行,因此地表形态的沧桑变化也将永不停歇地继续下去。

海陆分界之谜

人们通常把海岸带作为大陆与海洋的分界区,海岸带的一侧为陆地,另一侧为海洋,形成明显的区别。的确,如果以是否有海水来分界,这样的划分是完全正确的。但随着科学的发展,人们开始怀疑这一划分的正确性了。

应用地球物理方法进行海底调查,使人们得到了这样一个概念:尽管大陆架外缘平均水深可达130米,但是地壳性质仍然属于大陆地壳。由此可知,大陆架虽然被海水淹没,但在地质意义上讲,它并不属于海洋,而属于大陆范畴。

海底调查还表明,紧邻大陆架、水深在130~2000米之间的大陆坡,其地壳性质与大陆不同,与大洋也有差异,属过渡性地壳。其厚度在15~25千米之间,有较薄的花岗岩层。至于水深2000米处,地壳的性质则与大洋完全一致。

地球物理学家沃尔兹认为,真正的海陆分界区不在海岸带,而在大陆地壳与海洋地壳分界的地方。

大陆地壳与海洋地壳在性质和厚度上是很不相同的,大陆地壳厚度为30~70千米,上部为花岗岩,下部为玄武岩;而大洋地壳很薄,为5~8千米,最薄处仅1.5千米,它上部没有花岗岩层,全由玄武岩质岩石组成。因此,大陆坡区域才是大陆与大洋的真正分界区。

但是如果按照沃尔兹的意见,世界上有些地方很难找到大陆与大洋的真正分界区。如太平洋西部,那里的大陆外侧是一系列边缘海,边缘海外侧有一连串岛弧,岛弧外侧为大洋型地壳的海沟。

由于大部分边缘海中央有一块大洋型地壳,这样从亚洲大陆过渡到海沟外的大洋会出现几块大陆与海洋地壳的分界区。但究竟其中哪一块分界区是真正的大陆与海洋分界区,还难以确定。

故此,如何定义大陆与海洋的分界区,还需科学家们作进一步的探讨。

水珠水上游走之谜

人们经常会看到一些水珠在水上漂动的情景。为什么这些水珠没有溶于水中,而且还能在水上到处“游走”呢?法国科学家最近发现了其中的奥秘。

法国科学家说,水珠之所以能在水上“走”,首先是因为在水珠和水面之间有一个空气层,里面的空气是水珠与水面接触时没能及时“跑掉”而留下来的,于是水珠便在这层空气上,而没有完全接触到水面。

当水珠就要接触到水面时,在特定条件下,水珠会产生一种振动波,表现形式是在附近水面产生同心的微小波浪。在水面的振动作用下,水珠会在小波浪间滑来滑去,这样的运动最终则使小水珠逐渐在水上“游走”。

海水是从哪里来的

广阔无垠的海洋储存了地球表面总水量的97%,那么,这些水究竟是从哪里来的呢?这个问题一直是一个谜。

近几十年来,根据科学家多年的研究推断,大多数人认为海水是在漫长的地质年代里积累起来的。

科学家认为,在地球形成的初期,岩石物质中含有大量的水分和气体,由于地球的重力作用,岩石间越来越挤紧,硬是将岩石中的水汽赶出来。水汽在地下不断汇集,越来越多,导致地壳不稳定,终于使地球产生地震,引起原始火山喷发。

这时在地下受到挤压的大量水汽,终于摆脱岩石的桎梏,随着火山、地震从地壳中呼啸而出。这些水汽进入空气中遇冷凝结,便形成暴雨降落下来,并在小行星碰撞地球形成的低洼处聚集。由于漫长的地质年代的积累,于是地球上出现了原始的海洋。

当然,这一切还仅仅是推断,随着科技的发展,科学家终将彻底解开海洋形成之谜。

海水含盐之谜

我们都知道,海水又苦又咸。在大海上,口再渴也只能望洋兴叹,这是因为海水中含有一定的盐分。然而,与之相连的江河水却都是淡淡的,这是为什么?

至今也没有人能够说清楚,盐到底是什么时候到海里去的:是最初就在海里呢?还是1亿年以后才进入大海的?

有的研究者认为,海洋在它形成的时候,就和今天的一样咸了。

另一些专家则证明,原始的海水并非一开始就充满了盐分,最初它和江河水一样也是淡水。由于地球上的水在不停地循环运动,每年海洋表面有大量水分蒸发,其中部分水分通过大气运动输送到陆地上空然后形成降水再落到地面上,冲刷土壤,破坏岩石,把陆地上的可溶性物质(大部分是各种盐类)带到江河之中,江河百川又回归大海。

这样,每年大约有30亿吨的盐分被带进海洋,海洋便成了一切溶解盐类的“收容所”。而在海水的蒸发中,收入的盐类又不能随水蒸气升空,只得滞留在海洋之内。如此周而复始,海洋中的盐类物质越积越多,海水也就变得越来越咸。当然,这是一个极为缓慢的过程,经过数亿年甚至更久的岁月,积累的盐分才像现在那么多了。

海水为什么呈蓝色

晴朗的夏日,蔚蓝色的海面辉映着蔚蓝色的天穹,极目远眺,水天一色,极为壮观。

而事实上,海水和普通水并没两样,都是无色透明的。那为什么看见的海水呈蓝色呢?

原来,蓝色海水形成的原因是海水对光线的吸收、反射和散射的缘故。人眼能看见的七种可见光,其波长是不同的,它们被海水吸收、反射和散射的程度也不相同。

其中波长较长的红光、橙光、黄光,穿透能力较强,最容易被水分子吸引,射入海水后,随海洋深度的增加逐渐被吸收了。一般来说,当水深超过100米,这三种波长的光,基本被海水吸收,且能提高海水的温度。

而波长较短的蓝光、紫光和部分绿光穿透能力弱,遇到海水容易发生反射和散射。

然而,紫光波长最短,最容易被反射和散射,为什么海水不呈紫色?科学实验证明,人眼对可见光有一定偏见,对红光虽可见到,但是感受能力较弱,对紫光也只是勉强看到。由于人的眼睛对海水反射的紫色很不敏感,因此往往视而不见,相反的对蓝绿光都比较敏感。这样,少量的蓝绿光就会使海水呈现湛蓝或碧绿的颜色。

海水温度骤降之谜

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。南极大陆周围的海面发生大规模冰冻,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,使得深海底栖生物蒙受了沉重的打击,浮游微生物大批灭绝或衰减,以致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。陆上植物也受到了明显影响,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,从而削弱了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。

海水为什么有潮涨潮落

人们把海水定时涨落叫做涨潮和落潮。白天的海水涨落叫潮,夜晚的海水涨落叫汐,因此,人们就把海水水位有规律的涨落叫做潮汐现象。海水为什么能遵守时间地涨落呢?

原来,这是月亮和太阳对海水的吸引造成的。万有引力定律是这个现象的根本原因,宇宙中一切物体之间都是相互吸引的,引力的大小同这两个物体质量的乘积成正比,同他们之间距离的平方成反比。

月亮和太阳对地球的引力,在陆地和海洋两部分的任何一点上都是一样的。但是,由于陆地地面是固体,引力带来的表面变化不容易看出来,而海水是流动的液体,在引力的作用下,它会向吸引它的方向涌流,所以形成明显的涨落变化。

太阳虽然比月亮大得多,可是它和地球之间的距离毕竟太远了,所以月亮对海水的吸引力要比太阳大得多。海水涨落的主要动力是月亮的引力。

地球上,面对月亮的这一面接受月亮的引力,引力的方向是指向月亮中心的。而背着的一面,则产生了相应的变化,使得面对月亮或背着月亮的地球两侧的海洋水位升高,出现涨潮。与此同时,位于两个高潮之间部位的海水,由于向涨潮的地方涌去,会出现落潮。

地球在不停地自转,对某一个地方来说,每天都要面向月亮一次和背向月亮一次,所以一般来说,要出现两次涨潮和两次落潮。

太阳对海水的引力虽然小,可是也有一定的影响。主要由于月亮的引力而引起的潮汐现象,因为太阳引力的参与,太阳引力和月亮引力共同发挥作用,就使得海水的涨落过程变得复杂了。

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