书城科普青少年不可不知的1000个自然科学常识
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第4章 中国古代的计时器

漏刻

司马穰苴用来确定时间的仪器是表和漏刻,是古代最重要的两种计时仪器。漏刻主要由漏壶和箭刻组成,根据漏壶中水位的高低来度量时间,箭刻上所刻的就是表示时间的刻度线。在商代后期,中国出现了把一昼夜分为100等分的百刻计时制并一直沿用到了清代。百刻制的出现使中国古代有了统一的计时标准。

日晷

观察一年中正午日影的长度能够定节气,而观察一天中日影方位的变化可以定一天中的时刻。早晨,太阳从东方升起,它的影子投向西方;中午,太阳在正南方,它把影子投在了正北方;傍晚,太阳落入西方的地平线,它的影子又转向东方。日复一日,年复一年,太阳的影子都这么规律地变化着。日晷就是利用日影的这个规律,抓住了时间流逝的匆匆脚步。

日晷有两种形式:一种是水平放在地面上、刻度不均匀的地平式日晷。另一种是日晷面与赤道面平行的、刻度均匀的赤道式日晷。

圭表

将一根木杆垂直地插在地上就形成了表。可别小看了这根简单的木杆,它可是中国最古老的天文仪器。古人用它不仅可以确定南北方向,还可以测定节气与时刻。土圭是最古老的计时仪器,是一种构造简单,直立在地上的杆子,用以观察太阳光投射的杆影,通过杆影移动规律、影的长短,以定冬至、夏至日。

香篆

据宋代学者薛季宣说,除日晷刻漏之外,有一种香篆钟于12世纪中叶在中国流行。荷兰高罗培著“狄仁杰断案传奇”中,记述了唐宫计时用的香篆钟为梅花形黄铜盘,盘子内梅花五瓣,各缭绕着一圈盘香,用以计时焚薰,称为“五孕祥云”。

中国古代的气象观测

远在殷代,已经有四方风名:东风叫做“劦”(xiá);南风叫做“山兀”(kǎi);西风叫做“夷”;北风叫做“山兀”(hán)。“子”指北方,“午”指南方,“卯”指东方,“酉”指西方。

在唐代,已经采取地面物体受风影响所表现的破坏程度来表示风力大小,例如根据《乙巳占》,当时把风力分为八级:一级动叶,二级鸣条,三级摇枝,四级堕叶,五级折小枝,六级折大枝,七级折木飞砂石或伐木(折木),八级拔木树和根。这八级风,再加上“无风”和“和风”(风来清凉,温和,尘埃不起的,叫和风)两个级,可合为十级。

在《吕氏春秋·有始览·有始篇》中,已经把云按形状分为“山云”、“水云”、“旱云”、“雨云”四种。

我国古代对雨水观测十分重视。甲骨卜辞中,对雨已经有“大雨”、“猛雨”、“疾雨”、“足雨”、“多雨”、“毛毛雨”等区别,而且还注意到雨的来向。

扫帚星是灾星吗

扫帚星就是彗星,迷信的古人多认为其是灾星,实际上完全没有科学根据。我国很古就有彗星记事,并给彗星以孛星、长星、蓬星等名称。古书《竹书纪年》上就有“周昭王十九年春,有星孛于紫微”的记载。但是因为这本书真实年代有待考证,对这件事暂且存疑。最可靠的记录,开始见于《春秋》:“鲁文公十四年秋七月,有星孛入于北斗。”鲁文公十四年是公元前613年,这是世界上最早的一次哈雷彗星记录。《史记·六国表》载:“秦厉共公十年彗星见。”秦厉共公十年就是周贞定王二年,也就是公元前467年。这是哈雷彗星的又一次出现,不过《史记》没有记载它出现的时间。

我国古代的彗星记事,并不限于哈雷彗星。据初步统计,从古代到公元1910年,记录不少于500次,这充分证明古人观测的辛勤。

法国人巴耳代在20世纪50年代研究1428颗的《彗星轨道总表》之后断定说:“彗星记载最好的(除极少数例外),当推中国的记载。”这种评语,无疑是公允的!

“七月流火”的真实意思

《“七月流火”》语出《诗经·国风·豳风》“七月流火,九月授衣”。它的真实含义,并不是说七月的酷暑炎热,而是与一种天文现象密切相关,即夏历(农历)七月天气转凉的意思。

“七月”指夏历的七月;“流”,指移动,落下;“火”指星名“大火星”(不是绕太阳运行的火星),即心宿。

“大火星”是一颗著名的红巨星,能放出火红色的光亮,每年夏历的五月黄昏,位于正南方,位置最高。夏历的七月黄昏,大火星的位置由中天逐渐西降,“知暑渐退而秋将至”。人们把这种现象称作“七月流火”。所以,“七月流火”的真实意思,是说在夏历七月,天气渐渐转凉,每当黄昏的时候,可以看见大火星从西方落下去。

脉冲星

脉冲星是大质量恒星在演化末期而形成的中子星。恒星在演化末期,缺乏继续燃烧所需要的核反应原料,内部辐射压降低,由于其自身的引力作用逐渐坍缩。质量不够大的恒星坍缩后依靠电子的简并压与引力相抗衡,成为白矮星,而在质量比这还大的恒星里面,电子被压入原子核,形成中子,这时候恒星依靠中子的简并压与引力保持平衡。这叫做简并中子态的恒星,又叫中子星。质量更大的恒星则坍缩成黑洞。典型中子星的半径只有几公里到十几公里,质量却在1~2倍太阳质量之间,因此其密度相当大,可以达到每立方厘米上亿吨。由于恒星在坍缩的时候角动量守恒,坍缩成半径很小的中子星后自转速度往往非常快。又因为恒星磁场的磁轴与自转轴通常不平行,有的夹角甚至达到90度,而电磁波只能从磁极的位置发射出来,形成一个圆锥形的辐射区。因而中子星就好像是宇宙中快速旋转的灯塔,它发射的电磁波就好比是灯塔的光束。当光束扫射的方向恰好对着地球的时候,地球上的人们就观察到了急促而有规律的脉冲信号,这就是脉冲星。脉冲星的信号周期就是自转周期。

“星云”与“河外星系”

宇宙窨空间很多区域并不是绝对的真空,在恒星际空间内充满着恒星际物质。恒星际物质的分布很不均匀的,其中宇宙尘埃物质密度较大的区域(此密度仍然远远小于地球上的实验室真空),所观测到的是雾状斑点,称为星云。星座介绍部分涉及到的是星云类型主要是“亮星云”和“暗星云”两种。星云本身不能发光,所以“亮星云”其实是借助别人的力量才“发”光的。假如一片星云附近有一颗恒星,那这个星云就能反射恒星发出的光而现出光亮来,这就象月亮反射太阳光一样,这样亮的星云我们称之为反射星云;还有一类星云,在它们中间有一颗恒星,星云吸收恒星的紫外辐射,再把它转变为可见光发射出来,这样我们也能看见这个星云,这样的亮星云叫做发射星云。如果在星云附近和中央都没有恒星,那这个星云我们也就看不到,这样的星云我们就叫它暗星云。河外星系(例如室女座和后发座的河外星系),指的是银河系之外的其他星系,通常干脆简称为“星系”,它们都是与银河系属于同一级的庞大系统。河外星系一般用肉眼看不见,就是通过一般望远镜去观察,也还是一片雾气,跟星云简直一样。所以以前人们一直把它们也当做星云,称为河外星云。后来经过深入的研究,天文学家才发现二者完全是两码事:河外星云实际上是银河系类似的星系的内部成员,是由气体和尘埃组成的。因此,现在再也不用“河外星云”这个词了,而一律改称“河外星系”。

北斗七星和北极星

北极星现在在很靠近地球北极指向的天空。因此,看起来它总在北方天空。正是因为它所处的位置重要,才大名鼎鼎。

说到这里,或许你要问:小熊星座α星永远享受北极星的尊称吗?或者说,地球自转轴的北极永远指向这颗星吗?首先应该指出,地球自转轴也是在周期性的缓慢摆动。因此,地球自转轴北极指向的天空位置自然也是变动的。可见,北极星的“皇位”也存在轮流坐庄的可能。天文学家们早已算出,4800年前,北极星不是现在小熊座α星,而是天龙座α星,中国古代称它为右枢。那时右枢获得北极星的殊荣。到公元1000年,也就是中国北宋初年的时候,地球北极指向的天空离现在北极星棗小熊座α星的角距还有6度。可见,那时它还远远不能作北极星。现在地球自转轴北极指向的天空离小熊座α星的角距只有约1度。目前地球自转轴北极指向的天空正以每年15角秒的速度接近小熊座α星。到公元2100年前后,地球自转轴北极指向的天空和小熊座α星之间的角距最小,仅有约28角分。似乎这时它的“地位”才达到北极星的顶峰。以后,地球自转轴北极指向的天空将逐渐远离小熊座α星。到公元4000年前后,仙王座γ星将成为北极星。到公元14000年前后,天琴座α星织女星将获得北极星的美名。那时人们再谈起牛郎和织女的故事来,织女星“入主北极星的皇位”身份,远远超过牛郎星。地球自转轴这样摆动一周的时间,大约是26000年。这说明一切事物都是在运动的,静止只是暂时的,是相对的,运动变化才是永恒的。

北斗七星组成的图形永远不变吗?它永远是找北极星的“工具”吗?当然不是这样。宇宙间一切物体都在运动和变化之中,恒星也不例外。既然恒星也在运动,那么北斗七星组成的图形当然也在变化。这七颗星离我们的距离不等,在70~130光年之间。它们各自运行的速度和方向也不一样。天文学家们已经算出,10万年前看到的北斗七星组成的图形和10万年后将要看到的图形,都和今日的大不一样。

宇宙中天体上的生命

人类在宇宙中是孤独的吗?别的星球上或其邻近有没有生命存在?这个问题的提出比我们知道恒星是别处的太阳还要早。

生命进化的过程如此漫长,把它和恒星演化的时间去对比没有什么不恰当。至少35亿年前地球上就已有了比较高级的单细胞生物蓝藻,而地球的年龄也不过50亿年。如此看来,那些大质量恒星对于生物进化实在太短暂了,它们发光发热只能维持几百万年。合适的对象只有从质量相当于或小于太阳的恒星中去找。我们的银河系中大约有千亿颗恒星,绝大多数的质量都算“合格”,因为质量较大的恒星终究比较少。

除了少数例外,银河系中恒星的发光发热年代都很长,都足以使智慧生物渐渐形成。然而有一个重要条件,这颗恒星必须是单星而不是双星。因为在双星系统中,行星很可能不是被其中一颗恒星吸进去就是被甩到宇宙空间。如此算来,银河系中还有400亿恒星伴有行星。有了行星还不够,这颗行星与恒星的距离及其质量至少能够满足液态水的存在。如此算下来,银河系中可能有着一百万个居住生物的行星,这些生物也都演变了40亿年,只不过它们理应处于各自不同的进化阶段。

人类最感兴趣的莫过于能够和外星生物联系和交往,而就人类而言无线电信号是目前进行这种联系的唯一可能办法。可是蓝藻不会发射无线电信号,比人类更进步的生命当然能做到这一点,但一个文明社会究竟能存在多久呢?如果它能和平地过上一百万年,也有足够的兴趣和能力,那么至少能够向宇宙空间发射信号的文明社会只有250个。

木星探测器先驱者10号和11号各带有一块雕刻镀金铝饰牌。这两个飞行器完成探测木星任务后飞出太阳系奔向了宇宙空间。它们带去了有关我们在宇宙中的位置和关于人类本身的情况。别处的智慧生物只要把这种宇宙名片拿到手,就能了解我们相当多的情况。不过对他们将成为不解之谜的是我们的背面长相如何。

宇宙烟火

由于星系的正面相撞,宇宙舞台正在表演“烟火晚会”无数的年轻恒星因此突然诞生。位于乌鸦座的NGC4038与NGC4039相撞是由于引力潮汐的作用,它们的外观就象一个带触角的昆虫,拖着两条长长的“天线”。两个星系各自的核心,昏暗的尘埃混乱地交织在两个星系中间,一直延伸到星系的中心,彻底搅乱了螺旋结构,并遗留下明亮成串的新生蓝色恒星,说明星系的碰撞引发了无数恒星的爆发。

四季星空

寒来暑往,斗转星移。这说明随着一年四季的变更,四季星空也在变化。由于地球在绕太阳运动过程中,地球和太阳的相对位置不断变化,因此,一年中同是在晚上,不同季节看到的星象是不一样的。现在我们以北京(北纬40度)为例,看看四季星空。

春季星空的主要星座有:大熊座、小熊座、狮子座、牧夫座、猎犬座、室女座、乌鸦座、长蛇座。

夏季是看星的好时节,天黑以后向西看,就找到狮子星座。狮子座东面是室女座。

秋夜星空多的是王公贵族:仙王,仙后,仙女,英仙,飞马,鲸鱼。

冬季虽然寒冷,但星空却极其壮丽。猎户座是冬季星空的中心。

车轮星系

哈勃太空望远镜拍摄的图片中,显示出一个非常壮观景象,5亿光年远处的玉夫座里两个星系发生了正面相撞,形成这个车轮般的星系结构。这个环状结构是一个小星系侵入一个类似我们银河系的普通螺旋星系造成的,它直接命中,并贯穿了主星系的核心,就如一颗石头投入湖中,充满能量的冲击波迅速传入空间,产生的气体和尘埃以极高的速度扩散,这场宇宙海啸引发了较脆弱的恒星的爆发,同时促使炽热浓密的星云物质形成新的恒星,使这个巨大的环犹如一圈爆竹。

宇宙有多大

如果星系目前正在彼此远离,那它们过去必定靠得更近,也就是说,较早时代的宇宙,物质密度会更高。继续这一推理就意味着过去必定存在一个有限的时刻,那时宇宙中的物质被压缩为极其高密度的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度,就可估计出那一时刻距今约100~200亿年。这段时间对所有星系来说是共同的,那一时刻通常被称为“大爆炸”,也就是我们宇宙的开端。如果这一推论不错,那么宇宙中一切天体的年龄都不应超出这个“宇宙龄”所界定的上限。借助卢瑟福所开创的利用物质中放射性同位素含量测定其形成年代的方法,人们测量了地球上最古老的岩石、“阿波罗号”宇航员从月球上带回的岩石以及从行星际空间掉到地球上的陨石样本,发现它们的年龄均不超过47亿年。恒星的年龄可以从它们的发射功率和拥有的燃料储备来估计。根据热核反应提供恒星能源的理论,人们估计出银河系中最老恒星的年龄为100~150亿年。用这两种完全不同的方法得到的天体年龄竟与“宇宙龄”协调一致,这对大爆炸宇宙模型当然是十分有力的支持。

地球的磁层

地球磁场,简言之是偶极型的,近似于把一个磁铁棒放到地球中心,使它的N极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然,地球中心并没有磁铁棒,而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。

地球磁场不是孤立的,它受到外界扰动的影响,宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流,主要成分是电离氢和电离氦。

地球磁层位于地面600~1000公里高处,磁层的外边界叫磁层顶,离地面5~7万公里。在太阳风的压缩下,地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远,形成一条长长的尾巴,称为磁尾。在磁赤道附近,有一个特殊的界面,在界面两边,磁力线突然改变方向,此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微,厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分:北面的磁力线向着地球,南面的磁力线离开地球。

地球磁层是一个颇为复杂的问题,其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。

大爆炸宇宙学

大爆炸宇宙学是现代宇宙学中最有影响的一种学说,与其它宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从冷到热,从密到稀的过程如同一次规模很大的爆发。

根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。

温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。

经纬度线的由来

为了精确地表明各地在地球上的位置,人们给地球表面假设了一个坐标系,这就是经纬度线。那么最初的经纬度线是怎么产生的?又是如何测定的呢?

公元前344年,亚历山大渡海南侵,继而东征,随军地理学家第凯尔库斯沿途搜集资料,第一次在地图上划了一条纬度线。这条线从直布罗陀海峡起,沿着托鲁斯和喜马拉雅山脉,一直到太平洋。

亚历山大帝国昙花一现,不久就瓦解了。但以亚历山大为名的那座埃及城里,有一个博学多才,精通数学、天文、地理的图书馆馆长埃拉托斯特尼计算出地球圆周是46250千米,画了一张有七条经度线和六条纬度线的世界地图。

公元120年,克罗狄斯·托勒密绘制出一幅著名的“托勒密地图”,但经过反复考察,却发现这幅地图并不实用。

正确地测定经纬度,关键需要有“标准钟”。18世纪,英国约克郡有位钟表匠哈里森,他用42年的时间,连续制造了5台计时器,一台比一台精确、完美,精确度也越来越高。第5台只有怀表那么大小,测定经度时引起的误差,只有三分之一英里。差不多同时,法国制钟匠皮埃尔·勒·鲁瓦设计制造的一种海上计时器也投入了使用。至此,海上测定经度的问题,终于初步得到了解决。

慧星轨道的由来

尽管古人早已观测到彗星,但人们直到1577年才了解彗星走过的道路实际上是彗星绕太阳运行的轨道。那一年,丹麦天文学家第谷·布拉赫观测到了彗星,另外5位天文学家后来又观测到了彗星。1680年,伊萨克·牛顿发明了一种计算真正的彗星轨道的方法。他断定1680年12月份观测到的彗星是沿长长的抛物线轨道运行的。

埃德蒙·哈雷发现,以前出现的几次彗星现象几乎是相同的,他因此断定彗星的轨道只有一个,而且彗星每76年回归一次。他预言1758年彗星会回到地球附近,从此以后这颗彗星被称为哈雷彗星。哈雷彗星于1910年出现时非常明亮,但当它1986年再次出现时,从地球上却看不到彗星的尾,因为它在太阳的另一侧。

在很长的时间里,彗星的性质一直是人们思考的问题。20世纪末,科学家使用光谱仪观测彗星尾的物质,1985年美国太阳——地球3号探测器和P/Giacibini/Zinner彗星相遇,后来发射的宇宙航天器也跟哈雷彗星于1986年相遇,这一切都促成了以上问题的解决。从这些渠道,人们得知彗星是表面布满灰尘的冰块和凝固的气体,当彗星进入太阳能系的深处,这些冰块和固态气体受热,从而释放出气体和灰尘形成彗尾。彗星会定期进入太阳系,它们会用发现者或几个合作发现者的名字进行命名。

哈雷彗星的尾巴曾扫过地球吗

是的,哈雷彗星是地球上能用肉眼看到的为数很少的大彗星之一。在1910年5月19

日,哈雷彗星的尾巴正如天文学家所预见的那样扫过地球。但对地球没有任何影响。

磁星的磁场

比如我们地球就有磁场,其他行星都有磁场,而离我们最近的恒星太阳也有强大的磁场,它们的磁场产生的原因略有差别,但是都是来自运动的带电粒子。对于其他类似太阳的恒星,我们完全可以认为它具有磁场,但是在发现白矮星和中子星之前,对它们是否具有磁场,科学家就无法做出准确的判断了。

对于人类来说,有时候大自然只能被认识,而无法被猜透,在中子星被发现以前,没有人会想到中子星具有磁场。1967年,中子星发射的射电信号被观测到了,中子星具有磁场已经是毋庸置疑的事实,而在此之前,白矮星也被探测到具有磁场。当一颗中子星具有超级强大的磁场时,你猜一猜它会叫什么?是的,它就叫磁星。磁星的磁场有多么强大呢?我们可以比较一下,地球也具有磁场,这样的磁场可以使指南针偏转,从而指引方向;一些工厂里有产生强磁场的设备,这些设备产生的磁场是地球磁场的10000倍,它可以把几吨重的钢铁轻松地吸起来;在实验室里,科学家们制造的磁场强度是地球磁场的10万倍,可以约束那些高速运动的带电粒子,使它们按照设想的路线行进;而在太空中,一颗磁星的磁场强度是地球磁场的1亿亿倍,它是目前我们发现的宇宙中最强大的磁场。如果把这样的磁星放在月亮和地球的中间,那我们的生活可就乱套了;所有的通信设备都会被磁星强大的磁场摧毁;信用卡等东西会因为磁场紊乱而不能使用;铁制的钢笔套将在磁星的吸引下飞离地球;甚至移动一根金属条都可以感觉到有电流产生。也许这样的事情对人类产生的影响仅次于地球失去重力的后果,不过幸运的是这样的事情在现实生活中不太可能发生。

磁星如此强大的磁场是怎么来的呢?现在科学家普遍认为磁场只是带电粒子运动的时候产生的一种物理场,只要有变化的电场,就会在电场附近产生磁场,磁场的大小和电场强度和变化速度有关。在理论上解释这个问题是一件非常麻烦的事,不过在不引起误解的情况下,我们可以把磁星磁场的来源也看作是微观带电粒子规则地运动产生的。在磁星里万有引力产生的压力非常巨大,而抵抗这种压力的是大量剧烈运动的中子,这些中子比较规则地排列着,为一些带电粒子创造出特定的通道,这些带电粒子就在中子围成的管道里做高速超流运动,于是强大而规则的磁场就产生了。作为中子星的一种,磁星的质量非常大,而在它内部运动的带电粒子也极多,一些天文学家估计这些带电粒子总质量比地球还要大,如此多的带电粒子在狭小的磁星里有规则地运动,结果就创造出目前人类已知的最强大的磁场。

在无尽的宇宙中还存在许多磁星,它们的运动和磁场变化也是现代天文学家和物理学家感兴趣的研究对象,了解磁星磁场的来源可以帮助我们更好地认识这个宇宙,这也是科学家不懈追求的目标。

世界最早的天文钟

北宋哲宗元佑十一年(1088年),吏部尚书兼侍读学士苏颂和吏部会史韩公廉等人在开封研制成一种大型仪器设备“水运仪象台”,能用多种形式反映及观测天体的运行。水运仪象台是一部复杂的机械装置,整个机械系统是利用漏壶流水作动力,使仪器经常保持一个恒定的速度,和天体运行保持一致。又通过一套复杂的齿轮系统获得所需要的各种运动,从而达到既能演示天象,又能以多种形式计时、报时。欧洲人把这种仪器称为“天文钟”。后世的钟表就是从这里演变出来的。苏颂在1088~1094年所著《新仪象法要》,详细介绍了水运仪象台的构造,反映了当时开封天文学和机械工程技术的伟大成就。它的突出贡献有三:一、为了观测上的方便,屋顶做成活动的,这就是今天天文台圆顶的祖先。二、浑象一昼夜自转一圈,不仅形象地演示了天象的变化,也是现代天文台的跟踪机械转仪钟的祖先。三、所创造发明的“天关”、“天衡”和“天锁”等部件组成的杠杆装置,是世界上最早的“擒纵器”为后世钟表的关键部件,因面它又是钟表的祖先,也是世界上最早的天文钟。水运仪象台是中国11世纪杰出的天文仪器,是中华民族的骄傲。

离地球最远的天体

哈勃太空望远镜新近观测到一个神秘天体,这可能把人类带入更深遂的未知宇宙空间。天文学家根据天体发生的红移现象判断它和地球的距离,红移越大,说明距离越远。目前最远能看到距地球120亿光年的天体。红移达到6.7的一个星系和达到5.8的一个类星体,是我们至今观测到的最远天体。

据巴尔第摩太空望远镜科学研究会的布鲁斯·迪金森介绍,哈勃望远镜发现的新天体,红移可能达到12.初步推断,该天体可能是一个虽距地球不远,但极其暗淡的星系,即所谓碳星(carbon star),或是一个已知宇宙内最遥远的天体。天文学家们正在夏威夷,利用世界最大的凯克反射望远镜做进一步观察。

最大的宇宙航行博物馆

坐落在华盛顿市独立大街上的美国宇宙航行博物馆是目前世界上最大的宇宙航行博物馆(简称宇航博物馆)。在这座只有208米长,28米高的宇航博物馆里竟陈列着240架飞机、40个空间飞行器、50枚导弹和火箭的实物展品。既有“阿波罗”登月飞船重返地面的指令舱和在月球表面着陆的登月舱,又有号称航天器之王的美国“天空实验室”;既有高21米的“丘辟特”火箭,又有新型“民兵Ⅲ”固体洲际弹道导弹;既有莱特兄弟1903年设计制成的世界上第一架动力飞机,又有苏联第一颗人造地球卫星的复制品……。所有这些实物都给人以身临其境的特殊感觉,难怪人们把美国的这个宇航博物馆称做人类宇航知识的一个最大宝库。

当你走进“太空”大厅时,就象进入广漠无垠、漫天星斗的宇宙之中。从天花板到墙壁上挂满了五花八门的飞行器,能够给你留下深刻的真实感和立体感。矗立在大厅里的“天空实验室”招来了特别多的观众。由于参观的人络绎不绝,只好规定列队进出。参观者不管大人还是小孩,既可以看一看宇航员是如何操作使用实验室内的仪器仪表的,就连洗澡用的简单设备、锻炼身体用的模拟自行车以及测量人体功能的各种设施,也可以亲自动手试一试。此时此刻,似乎你也成为一名宇航员了。

持续时间最长的日蚀

日蚀(月亮界于太阳和地球之间)持续的最长时间为7分31秒。1955年发生在费城西部持续时间为7分8秒的日蚀是近年最长的一次。据预测,2186年大西洋中部地区将发生一次持续时间7分29秒的日蚀。月蚀(月亮运行进入地球的阻影)持续的最长时间为1小时47分。2000年7月16日,在北美的西海岸人们看到了这种景象。

月球起源之谜

对于月球的起源,科学家提出3种理论,它们全都有缺陷,但是阿波罗计划却有助于证明,其中看来可能性最小的理论是最佳理论。有些科学家认为,月球是和地球一起,于46亿年以前,从一团宇宙尘埃中生成的。另一种理论认为月球是地球的孩子,也许是从太平洋地区抠出去的。然而阿波罗登月探险的结果表明,地球和月球的结构成份差别很大,有一些科学家提出了另一种假说,即俘获说。他们认为,月亮是偶然闯入地球引力场,而被锁定在目前的轨道上。可是,要从理论上解释这一过程的机制,难度相当大。因此,上述3种理论全都难以站得住脚。正如罗宾·布列特博士所称:要解释月球不存在,要比解释月球存在更容易些。

月球年龄之谜

令人惊异地是,从月球带回的岩石标本,经分析发现其中99%的年龄要比地球上90%年龄最大的岩石更加年长。阿姆斯特朗在寂静海降落后拣起的第一块岩石的年龄是36亿岁。其他一些岩石的年龄为43亿岁、46亿岁和45亿岁——它几乎和地球及太阳系本身的年龄一样大,地球上最古老的岩石是37亿岁。1973年,世界月球研讨会上曾测定一块年龄为53亿岁的月球岩石。更令人不解的是,这些古老的岩石都采自科学家认为是月球上最年轻的区域。根据这些证据,有些科学家提出,月球在地球形成之前很久很久便已在星际空间形成了。

月球土壤的年岁比岩石年岁更大

月球古老的岩石已使科学家束手无策,然而,和这些岩石周围的土壤相比,岩石还算是年轻的。据分析,土壤的年龄至少比岩石大10亿年。乍一听来,这是不可能的,因为科学家认为这些土壤是岩石粉碎后形成的。但是,测定了岩石和土壤的化学成份之后,科学家发现,这些土壤与岩石无关,似乎是从别处来的。

当巨大物体袭击月球时,月球发出空心球似的声音

在阿波罗探险过程中,废弃的火箭第三节推进器会“轰”地一下撞在月球表面。据美国航空航天局的文件记载,每一次这样的响声,听起来仿佛是一个大铃铛撞击的声音。当登月人员降落在颜色特别黑的平原上时,他们发现要在月球表面钻孔十分困难。土壤样品经分析后发现,其中含有大量地球上稀有的金属钛(它被用于超音速喷气机和宇宙飞船上);另一些硬金属,如锆,铱、铍的含量也很丰富。科学家对此迷惑不解,因为这些金属只有在很高的高温——约华氏4500度,才会和周围的岩石融为一体。

月球地表的放射性物质

月亮中厚度为8英里的表层具有放射性,这也是一个惊人的现象。当阿波罗15的宇航员们使用温度计时,他们发现读数高得出奇,这表明,亚平宁平原附近的热流的确温度很高。一位科学家惊呼:上帝啊,这片土地马上就要熔化了!月球的核心一定更热。然而,令人不解的是,月心温度并不高。这些热量是从月球表面大量放射性物质发出的,可是这些放射性物质(铀、铊和钚)是从哪里来的?假如它们来自月心,那么它们怎么会来到月球表面?

干燥的月球上的大量水气之谜

最初几次月球探险表明,月球是个干燥的天体。一位科学家曾断言,它比戈壁大沙漠干燥100万倍。阿波罗计划的最初几次都未在月球表面发现任何水的踪迹。可是阿波罗15的科学家却探测到月球表面有一处面积达100平方英里的水气团。科学家们红着脸争辩说,这是美国宇航员废弃在月亮上的两个小水箱漏水造成的。可是这么小的水箱怎能产生这样一大片水气?当然这也不会是宇航员的尿液——它直接喷射到月球的天空中。看来这些水气来自月球内部。

月球表面呈玻璃状之谜

阿波罗的宇航员们发现,月球表面有许多地方覆盖着一层玻璃状的物质,这表明,月球表面似乎被炽热的火球烧灼过。正如一位科学家所指出的:月亮上铺着玻璃。专家的分析证明,这层玻璃状物质并不是巨大的陨星的撞击产生的,有些科学家相信,这是太阳的爆炸某种微型新星状态产生的后果。

月球内部神秘的物质聚集点之谜

1968年,围绕月球飞行的探测器首次显示,月球的表层下存在着物质聚集结构。当宇宙飞船飞越这些结构上空时,由于它们的巨大引力,飞船的飞行会稍稍低于规定的轨道,而当飞船离开这些结构上空时,它又会稍稍加速,这清楚地表明这物质聚焦结构的存在,以及它们巨大的质量。科学家们认为,这些结构就像一只牛眼,由重元素构成,隐藏在月球表面海的下面。正如一位科学家所称:看来谁也不知道该如何来对付它们。

为什么星星会一闪一闪的

我们看到星星会一闪一闪的,这不是因为星星本身的光度出现变化,而是与大气的遮挡有关。

大气隔在我们与星星之间,当星光通过大气层时,会受到大气的密度和厚薄影响。大气不是绝对的透明,它的透明度会根据密度的不同而产生变化。所以我们在地面透过它来看星星,就会看到星星好像在闪动的样子了。

天为什么是蓝的

天空的空气不是没有颜色吗,那为什么晴朗的天空却是蓝色的,是不是在高空中有蓝色的气体?

不是的。在晴朗的天气里空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质,当太阳光通过空气时太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层,直接射到地面,而波长较短的蓝、紫、靛等色光,很容易被悬浮在空气中的粒阻挡,从而使光线散射向四方,使天空呈现出蔚蓝色。

实际上发生散射的蓝光只是一小部分,大部分没有遇到微粒的蓝光、紫光还是直接射到了地球上,所以射到地球上的白光中仍然是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。当大雨过后,你是否注意过天会更蓝,越是晴朗的天气,天越蓝,这是因为这样的天气里,空气中的尘粒、水滴、冰晶的数量会很多。

天上的星星会不会相撞

天上的星星会不会相撞?不会,或者说相撞的可能性极小。虽然星空看起来稠密,但实际上它们之间的距离十分遥远,因此是不可能相撞的。由于星星在天上的运行是有规律的,并不是在宇宙间横冲直撞。同时银河系里的恒星都按一定的轨道绕银河中心运转,这样相撞的可能性就更小了。

什么是白矮星和中子星

白矮星的光度只有太阳的几万分之一,体积比地球小,但它的密度却大得惊人:每立方厘米的白矮星星物质就有几百公斤,它的质量约为太阳的1.4倍。中子星的直径只有20公里左右,大小比不过地球上一座大山。但它的质量却是太阳的3倍,一粒芝麻大小的中子星物质,需要万吨巨轮才拖得动。

太阳的密度为什么那么小

因为太阳表面的温度高达6000℃以上。在这样高的温度下,所有的物质都是气态的,因此,太阳的密度小,平均密度约为每立方厘米1.4克,比地球上水的密度大一点点。

水星为什么没有水

水星是太阳系九大行星中最小的一颗,直径只有4880公里,它的质量只有地球的5.5%,密度为水的5.4倍。因为它很轻,引力也很小,因而不能吸引住自己周围的大气,水蒸气当然也不可能有。

火星上有绿色植物吗

火星上没有绿色植物。因为火星上的大气以稀薄的二氧化碳和氧气为主,没有液态水。火星上也有四季变化,每季长约6个月。火星南半球的夏季炎热,大气流动加剧,引起大风暴。风暴将尘土卷至80公里的高空,从地球上看上去,就像是一片绿色的植物。

木星是由什么构成的

构成木星的物质与太阳很相似,主要是氢,木星表面是液态氢的海洋,表面温度为-140℃。

土星能浮在水面上吗

土星是太阳系中第二大行星,虽然它的体积大,但密度却是九大行星中最小的,只有水的70%。如果把土星放到水里,它能像冰山一样浮在水面上。

土星的光环有时会消失

因为土星的自转轴与公转轨道平面之间有一个28°的倾角,土星的光环与赤道平面是平行的。地球上总是能看到土星光环面向阳光的一面;但当土星运行到不同的位置时,我们的视线与土星光环平面所构成角度是不同的。每隔15年,土星光环的正侧面朝向地球。这时,我们只能看到光环的边缘。土星光环虽然很宽,但它的最大厚度只有15公里,土星离地球十分遥远,即使用最好的望远镜,也看不清楚土星光环的边缘。

为什么星星有不同的颜色

星星的颜色决定于它的温度。不同的颜色代表着不同的表面温度:发蓝的星星表面温度高,发红的星星表面温度低。

火箭和卫星穿过大气层为什么不会烧焦

主要是由于科学家采取了许多保护措施,保证卫星能安全送出大气层。火箭外壳和卫星的防护罩是用高强度耐高温的材料制造的;为了减少摩擦,把防护罩做成圆锥形;火箭做得细长,以减小大气的阻力;最大控制在每秒3公里以内。第一级火箭垂直上升,这样穿过大气层的路程最短,火箭和卫星穿过大气层时才不会被烧毁。

为什么日落时天空是红色的

因为日落时阳光在大气层中走的路程特别远。除了红色光外,其他几种颜色的光传播不了那么远,还没到我们眼睛之前就都散失掉了。只有红色光线跑得最远,能传到我们眼睛里,所以我们看到日落时的天空的颜色就成了红色的。

木星表面有哪些奇特现象

木星表面奇特的现象是明亮的条纹和独一无二的大红斑。这些奇妙的条纹主要是由于包围木星的大气层厚薄不一,在云层特别厚的地方,强烈地反射着太阳光,就显示出金色,中间有少量红色的光芒;而在云层薄的地方,太阳光从中通过,反射回来的光很少,看起来暗淡,这样就构成了木星奇特的条纹现象。然而在木星的表面,更为显著的是红色。像眼珠一样的大斑点,这就是木星的显著标志——大红斑。

什么是流星雨

宇宙中有许多小天体按着自己的轨道和速度飞行。有的自己炸碎了,有的和其他天体撞碎了。但它们继续向前飞行。当它们的轨道和地球轨道碰到一起时,像雨点一样落到了地面,这种现象就叫流星雨。

世界第一女宇航员

世界上第一位女宇航员是前苏联的B。B。捷列什科娃少尉(生于1937年3月6日)。1963年6月16日格林尼治时间9时30分,她乘坐东方6号宇宙飞船在拜克努尔宇宙飞行场起飞,从而成为进入宇宙空间的第一位妇女。她在离开地面233公里的地方,环绕地球飞行48圈以后,于1963年6月19日8时16分平安地在卡拉干达东北620公里的地方着陆,总共飞行了70小时46分钟。在捷列什科娃空间飞行期间,前苏联早先发射的另一艘宇宙飞船东方5号也在空中。东方5号与东方6号进行了编队飞行,两艘飞船最近时距离不超过5公里。

捷列什科娃的飞行任务不仅要考察飞船的操纵系统,更重要的要研究宇宙飞行条件下妇女生理的变化。据报道,她返回地面以后各方面情况良好,后来还生育了一个女儿。

最早的飞船

飞船又称飞艇,从气球发展而来。早在1670年,弗朗西斯哥·拉那就提出了充填轻于空气的浮升气体来制造飞船的科学设计。1755年,约瑟夫·加莱为这一设想进行了大胆的设计。1782年气球的诞生直接为飞船的问世奠定了基础。

第一艘载人飞船是法国亨利·吉发德于1851年试制成功,这架飞船长44米,直径12米,体积2499立方米。由重160千克的3匹马力的蒸汽机来带动螺旋桨。它的外形好像一只雪茄。1852年9月24日,吉发德把氢气装入气囊驾驶着这艘飞船,在巴黎郊外伊伯多罗母,以每小时10公里的速度在微风中飞行了27公里,创造了世界上第一艘飞船的飞行记录。

神州五号、六号为什么在秋季发射

飞船发射季节的选择,要考虑到各种可能影响到发射的因素,其中气象条件是最直接、最关键的决定因素。飞船上天后,要由航天测控网对飞船实施测控管理。如果把神舟飞船比作放飞太空的“风筝”,那么,航天测控网就是那根重要的“风筝线”。我国的航天测控网由多个地面测控站和4艘远望号航天测量船组成。这4艘测量船分别是太平洋上的“远望”一号和“远望”二号测量船,印度洋上的“远望”四号测量船,大西洋上的“远望”三号测量船。其中,3艘测量船都在纬度相对较高的南半球。南半球的季节正好与我国相反。我国的春夏季节在南半球是秋冬季节,海况很恶劣,即使正常航行都难保安全,更不用说在海上执行测控任务了,因此不宜发射飞船。我国的秋冬季节在南半球是春夏季节,海况较好,便于航行和执行测量任务。因此,我国神舟一号至五号飞船的发射时机都选在与南半球相反的秋冬季节。另外,秋季和冬季相比,尽管2002年12月30日发射的神舟四号曾突破我国低温发射的历史记录,但在载人航天飞行中,以人为本、充分保障航天员的安全,成为发射的最大特点,因而发射段的气象条件也是非常重要的。显然,秋季比冬季更适宜。因此,两年前的神舟五号和2007年的神舟六号载人飞船都选择了在秋季发射。

世界历法体系

按历法的性质分为三大类:西方(主要是欧洲)体系,主要以平太阳历为主;东方体系(分为中华分系和印缅分系),是以阴阳历为主;中亚伊斯兰体系,主要以平太阴历为主。其中,中华分系以定阴阳历为主的分系,是中华文化圈内的历法体系。

我国古代28宿的全称和作用

我国古代把黄赤道带分成28个星宿,它的主要作用是月亮差不多每一天都行至一宿,利用它来描述月亮,太阳及五星的位置。

我国唐代的历算家袁天罡(一说是阮天罡)把它和七曜(木金土日月火水)及包括十二生肖在内的28种动物结合形成了它的全称为:

东方青龙角木蛟亢金龙氐土貉房日兔心月狐尾火虎箕水豹

南方朱雀井木犴鬼金羊柳土獐星日马张月鹿翼火蛇轸水蚓

西方白虎奎木狼娄金狗胃土雉昴日鸡毕月乌觜火猴参水猿

北方玄武斗木獬牛金牛女土蝠虚日鼠危月燕室火猪壁水獐

我国古代主要用它纪日并标定日月五星位置,但也有时用它纪年纪月纪时。

二月为什么是28天

大家知道,地球绕太阳转一周,需要365天5小时48分46秒,为了计算起来方便,每年定为365天,叫做平年;每年多出的5小时48分46秒,则需要4年方能凑足一天,这一天加在二月份,所以这一年就有366天,叫做闰年。说到这里,人们一定要问:那为什么二月的天数反倒最少了呢?这里有一段故事。

传说在公元前46年,罗马皇帝恺撒在修改历法时,规定每年为12个月,1、3、5、7、10、12月定为大月,每月31天;其他月份定为小月,每月30天。这样,大小各6个月,使人很容易记住,应用起来也很方便。但是照这样规定,一年就不是365天,而是366天了,因此得找出一个月扣去一天。扣哪个月合适呢?那个时候被判处死刑的犯人都在二月份处死,所以人们都希望二月这个月能快点过去。于是,就把二月扣去了一天。这样,二月就剩下29天了。后来,有一个叫奥古斯特的人做了罗马皇帝。他发现恺撒是7月份生的,7月是大月,而他自己是8月份生的,8月却是小月。他为了显示自己和前一位皇帝有同样尊严,就蛮横地把8月也定为大月,改为31天。而8月多出的这一天仍然从二月份扣除,这样,二月只剩下28天了。只是每过4年,也就是闰年,二月才是29天。

我们的地球

地球的诞生

地球诞生已有45~46亿年,但人类今天仅对它近6亿年来的这段历史了解得比较清楚。因为地球历史上发生的事情,主要是靠当时形成的岩层和所含的古生物化石记录下来的;地球上的生物虽然早在30几亿年前就已出现,但长期停滞在很低级的阶段,主要是些低等的菌藻植物,它们留下的化石能说明的情况不多,而且保存这些化石的岩层,又大多经过程度不同的变质,这就使地球这段早期历史更加不易了解。只是到了距今约6亿年前,较高级的生物大量出现了,并有大量未经变质的沉积岩层和动物化石保留下来,从而提供了许多比较可靠的材料。所以,现在关于地球的6亿年以来的这一段历史,阐述得比较详细和可信。这和人类历史的阐述有相似之处,无文字记载以前,人类历史是比较模糊和简略的,而有文字记载以后,人类历史才变得清楚和翔实。总之,无论地球历史还是人类历史,距今越远越模糊、越简略,距今越近越清楚、越翔实。

地球为什么会自转

我们知道,太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转,而且是按照右手定则的规律自转,所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则。为什么呢?太阳系的前身是一团密云,受某种力量驱使,使它彼此相吸,这个吸积过程,使密度稀的逐渐变大,这就加速吸积过程。原始太阳星云中的质点最初处在混饨状,横冲直闯,逐渐把无序状态变成有序状态,一方面,向心吸积聚变为太阳,另外,就使得这团气体逐渐向扁平状发展,发展的过程中,势能变成动能,最终整个转起来了。开始转时,方向不一,在某一个方向占上风之后,就变成了一个方向,这个方向就是现在发现的右手定则,也许有其他太阳系是左手定则,但在我们这个太阳系是右手定则。地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致,最终是地球一方面公转,一方面自转。

地球板块

北美洲板块——北美洲,西北大西洋及格陵兰岛。

南美洲板块——南美洲及西南大西洋。

南极洲板块——南极洲及沿海。

亚欧板块——东北大西洋,欧洲及除印度外的亚洲。

非洲板块——非洲,东南大西洋及西印度洋。

印度与澳洲板块——印度,澳大利亚及大部分印度洋。

纳斯卡板块——东太平洋及毗连南美部分地区。

太平洋板块——大部分太平洋(及加利福尼亚南岸)。

还有超过20个小板块,如阿拉伯,菲律宾板块。地震经常在这些板块交界处发生。

亚洲

亚细亚洲,简称亚洲。

位置:东半球的东北部,东、北、南三面分别濒临太平洋、北冰洋和印度洋,西靠大西洋的属海地中海和黑海。

面积:4400万平方千米(包括附近岛屿),约占世界陆地总面积的29.4%,是世界第一大洲。亚洲大陆与欧洲大陆相连,合称亚欧大陆,总面积5071万平方千米,亚洲大陆约占4/5.

范围:大陆东至杰日尼奥夫角(西经169°40′,北纬60°05′),南至皮艾角(东经103°30′,北纬1°17′),西至巴巴角(东经26°03′,北纬39°27′),北至切柳斯金角(东经104°18′,北纬77°43′)。西北以乌拉尔山脉、乌拉尔河、里海、大高加索山脉、博斯普鲁斯海峡、达达尼尔海峡与欧洲分界,西南隔苏伊士运河、红海与非洲相邻,东南有一系列与大洋洲接近的群岛环绕大陆,东北隔白令海峡与北美洲相望。

地理区域:亚洲共有48个国家和地区。在地理上习惯分为东亚、东南亚、南亚、西亚、中亚和北亚。东亚包括中国、朝鲜、韩国、蒙古和日本。东南亚包括越南、老挝、柬埔寨、缅甸、泰国、马来西亚、新加坡、印度尼西亚、菲律宾、文莱等国家。南亚包括斯里兰卡、马尔代夫、巴基斯坦、印度、孟加拉国、尼泊尔、不丹和锡金。西亚也叫西南亚,包括阿富汗、伊朗、阿塞拜疆、亚美尼亚、格鲁吉亚、土耳其、塞浦路斯、叙利亚、黎巴嫩、巴勒斯坦、约旦、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯、也门、阿曼、阿拉伯联合酋长国、卡塔尔和巴林。中亚包括土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和哈萨克斯坦的南部。北亚指俄罗斯的西伯利亚地区。

人口35.13亿,约占世界总人口的60.5%,以中国人口最多,人口在1亿以上的还有印度、印度尼西亚、日本、孟加拉国和巴基斯坦。人口分布以中国东部、日本太平洋沿岸、爪哇岛、恒河流域等地最为密集。

种族:黄种人约占全洲人口的3/5以上。其次是白种人,黑种人很少。

语言:亚洲语言分属于:汉藏语系、南亚语系、阿尔泰语系、朝鲜语系、日本语系、印欧语系。

宗教:亚洲是佛教、伊斯兰教和基督教三大宗教的发源地。中南半岛各国的居民多信佛教;马来半岛和马来群岛上的居民主要信伊斯兰教,部分居民信天主教和佛教;南亚各国的居民主要信印度教、伊斯兰教和佛教;西亚各国的居民主要信伊斯兰教。

非洲

阿非利加洲,简称非洲。

位置:位于东半球的西南部,地跨赤道南北,西北部的部分地区伸入西半球。东濒印度洋,西临大西洋,北隔地中海和直布罗陀海峡与欧洲相望,东北隅以狭长的红海与苏伊士运河紧邻亚洲。

范围:大陆东至哈丰角(东经51°24′、北纬10°27′),南至厄加勒斯角(东经20°02′、南纬34°51′),西至佛得角(西经17°33′、北纬14°45′),北至吉兰角(本赛卡角)(东经9°50′、北纬37°21′)。

面积:约3020万平方千米(包括附近岛屿)。约占世界陆地总面积的20.2%,次于亚洲,为世界第二大洲。

地理区域:非洲目前有56个国家和地区。在地理上,习惯将非洲分为北非、东非、西非、中非和南非五个地区。北非通常包括埃及、苏丹、利比亚、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥、亚速尔群岛、马德拉群岛。东非通常包括埃塞俄比亚、厄立特里亚、索马里、吉布提、肯尼亚、坦桑尼亚、乌干达、卢旺达、布隆迪和塞舌尔。西非通常包括毛里塔尼亚、西撒哈拉、塞内加尔、冈比亚、马里、布基纳法索、几内亚、几内亚比绍、佛得角、塞拉利昂、利比里亚、科特迪瓦、加纳、多哥、贝宁、尼日尔、尼日利亚和加那利群岛。中非通常包括乍得、中非、喀麦隆、赤道几内亚、加蓬、刚果、刚果民主共和国、圣多美和普林西比。南非通常包括赞比亚、安哥拉、津巴布韦、马拉维、莫桑比克、博茨瓦纳、纳米比亚、南非、斯威士兰、莱索托、马达加斯加、科摩罗、毛里求斯、留尼汪、圣赫勒拿等。

人口74800万。占世界人口总数12.9%,仅次于亚洲,居世界第二位。非洲人口的出生率、死亡率和增长率均居世界各洲的前列。人口分布极不平衡,尼罗河沿岸及三角洲地区,每平方千米约1000人。撒哈拉、纳米布、卡拉哈迪等沙漠和一些干旱草原、半沙漠地带每平方千米不到1人。还有大片的无人区。

人种:非洲是世界上民族成份最复杂的地区。非洲大多数民族属于黑种人,其余属白种人和黄种人。

语言:非洲语言约有800种。一般分为4个语系。

宗教:非洲居民多信奉原始宗教和伊斯兰教,少数人信奉天主教和基督教。

北美洲

北亚美利加洲,简称北美洲。

位置:位于西半球北部。东滨大西洋,西临太平洋,北濒北冰洋,南以巴拿马运河为界与南美洲相分。

范围:大陆东至圣查尔斯角(西经55°40′,北纬52°13′),南至马里亚托角(西经81°05′,北纬7°12′),西至威尔士王子角(西经168°05′,北纬65°37′),北至布西亚半岛的穆奇森角(西经94°26′,北纬71°59′)。北美洲除包括巴拿马运河以北的美洲外,还包括加勒比海中的西印度群岛。

面积:2422.8万平方千米(包括附近岛屿),约占世界陆地总面积的16.2%,是世界第三大洲。

地理区域分为东部地区(拉布拉多高原阿巴拉契亚山脉以东的地区)、中部地区(拉布拉多高原阿巴拉契亚山脉与落基山脉之间)、西部地区(属美洲科迪勒拉山系北段,落基山脉是本区骨架)、阿拉斯加、加拿大北极群岛、格陵兰岛、墨西哥、中美洲和西印度群岛九个地区。

人口46200万,约占世界总人口的8%。全洲人口分布很不均衡,人口绝大部分分布在东南部地区,其中以纽约附近和伊利湖周围人口密度最大,每平方千米在200人以上;而面积广大的北部地区和美国西部内陆地区人口稀少,每平方千米不到1人。

民族:大部分居民是欧洲移民的后裔,其中以盎格鲁萨克逊人最多;其次是印第安人、黑人、混血种人。此外还有因纽特人、波多黎各人、犹太人、日本人和华人等。语言:通用英语、西班牙语,其次是法语、荷兰语、印第安语等。

宗教:居民主要信基督教和天主教。

南美洲

南亚美利加洲,简称南美洲。

位置:位于西半球的南部,东濒大西洋,西临太平洋,北滨加勒比海,南隔德雷克海峡与南极洲相望。一般以巴拿马运河为界同北美洲相分。

范围:大陆东至布朗库角(西经34°46′,南纬7°09′),南至弗罗厄德角(西经71°18′,南纬53°54′),西至帕里尼亚斯角(西经81°20′,南纬4°41′),北至加伊纳斯角(西经71°40′,北纬12°28′)。

面积:约1797万平方千米(包括附近岛屿),约占世界陆地总面积的12%。

地理区域:从地理区域上划分为:南美北部诸国,包括圭亚那、苏里南、法属圭亚那、委内瑞拉和哥伦比亚。安第斯山地中段诸国,包括厄瓜多尔、秘鲁、玻利维亚。南美南部诸国,包括智利、阿根廷、乌拉圭、巴拉圭。南美东部国家巴西,面积约占大陆总面积的一半。

人口32500万,约占世界总人口的5.6%。人口分布不平衡,西北部和东部沿海一带人口稠密,广大的亚马孙平原是世界人口密度最小的地区之一,每平方千米不到一人。人口分布的另一特点是人口高度集中在少数大城市。

民族:南美洲民族成分比较复杂,有印第安人、白人、黑人及各种不同的混血型,以印欧混血型最多。在近3亿人口中,白人最多,其次是印欧混血型和印第安人,黑人最少。

语言:印第安人用印第安语,巴西的官方语言为葡萄牙语,法属圭亚那官方语言为法语,圭亚那官方语言为英语,苏里南官方语言为荷兰语,其它国家均以西班牙语为官方语言。

宗教:居民绝大多数信天主教,少数信基督教。

欧洲

欧罗巴洲,简称欧洲。

位置:位于东半球的西北部,亚洲的西面。北临北冰洋,西濒大西洋,南隔地中海与非洲相望,东以乌拉尔山脉、乌拉尔河、大高加索山脉、博斯普鲁斯海峡、达达尼尔海峡同亚洲分界,西北隔格陵兰海、丹麦海峡与北美洲相对。

范围:大陆东至极地乌拉尔山脉(东经66°10′,北纬67°46′),南至马罗基角(西经5°36′,北纬36°00′),西至罗卡角(西经9°31′,北纬38°47′),北至诺尔辰角(东经27°42′,北纬71°08′)。

面积:1016万平方千米,约占世界陆地总面积的6.8%,仅大于大洋洲,是世界第六大洲。

地理区域:欧洲有44个国家和地区。在地理上习惯分为南欧、西欧、中欧、北欧和东欧五个地区。南欧指阿尔卑斯山以南的巴尔干半岛、亚平宁半岛、伊比利亚半岛和附近岛屿,包括南斯拉夫、克罗地亚、斯洛文尼亚、波斯尼亚和黑塞哥维那、马其顿、罗马尼亚、保加利亚、阿尔巴尼亚、希腊、意大利、梵蒂冈、圣马力诺、马耳他、西班牙、葡萄牙和安道尔。西欧狭义上指欧洲西部濒大西洋地区和附近岛屿,包括英国、爱尔兰、荷兰、比利时、卢森堡、法国和摩纳哥。中欧指波罗的海以南、阿尔卑斯山脉以北的欧洲中部地区。包括波兰、捷克、斯洛伐克、匈牙利、德国、奥地利、瑞士、列支敦士登。北欧指欧洲北部的日德兰半岛、斯堪的纳维亚半岛一带。包括冰岛、法罗群岛(丹)、丹麦、挪威、瑞典和芬兰。东欧指欧洲东部地区,在地理上指爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛、白俄罗斯、乌克兰、摩尔多瓦和俄罗斯西部。

人口7.28亿,约占世界总人口的12.5%,是人口密度最大的一洲。人口分布相对均匀。绝大多数国家人口密度为50人/平方千米,仅北欧地区相对稀疏。

民族:欧洲绝大部分居民是白种人(欧罗巴人种),在各大洲中,种族构成相对比较单一。全洲大约有70个民族,绝大多数民族的人口均达到一定数量,小民族和小部落较为少见。多数国家的民族构成也较单一。民族构成较复杂的国家有俄罗斯、瑞士等。

语言:欧洲各国语种很多,主要语言有英语、俄语、法语、德语、意大利语、西班牙语等。

宗教:居民多信奉天主教和基督教。

南极洲

南极洲。是人类最后到达的大陆,也叫“第七大陆。”

位置:位于地球最南端,土地几乎都在南极圈内,四周濒太平洋、印度洋和大西洋。是世界上地理纬度最高的一个洲。

面积:总面积约1400万平方千米,约占世界陆地总面积的9.4%。

范围:由围绕南极的大陆、陆缘冰和岛屿组成,其中大陆面积1239.3万平方千米,陆缘冰面积158.2万平方千米,岛屿面积7.6万平方千米。

地理分区:南极洲分东南极洲和西南极洲两部分。东南极洲从西经30°向东延伸到东经170°,包括科茨地、毛德皇后地、恩德比地、威尔克斯地、乔治五世海岸、维多利亚地、南极高原和极点。面积1018万平方千米。西南极洲位于西经50°~160°之间,包括南极半岛、亚历山大岛、埃尔斯沃思地以及伯德地(玛丽·伯德地)等,面积229万平方千米。

居民:南极洲仅有一些来自其它大陆的科学考查人员和捕鲸队,无定居居民。

简史:1738~1739年,法国人布韦航海时发现了南极附近的一个岛屿(今布韦岛)。1772~1775年,英国人库克到达南极附近的南设得兰群岛。1820~1821年,美国人帕尔默、沙俄人别林斯高晋和拉扎列夫、英国人布兰斯菲尔德先后发现了南极大陆。1838~1842年,英国人罗斯、法国人迪尔维尔、美国人威尔克斯等先后考察了南极大陆。1911年12月阿蒙森等四名挪威人首次到达南极极点。1928~1929年,美国人作了几次南极飞行考察,并建立了“小亚美利加基地”。

国际活动1959年12月,由12个国家签订了《南极条约》。其主要内容是:南极洲仅用于和平目的,保证在南极地区进行科学考察的自由,促进科学考察中的国际合作,禁止在南极地区进行一切具有军事性质的活动及核爆炸和处理放射废物,冻结对南极的领土要求等。目前,世界上许多国家都加入了《南极条约》。

我国与南极:1984年11月20日,我国派出591人组成的南极考察队,乘“向阳红10号”考察船首次赴南极建站与考察。1985年2月中国南极长城站在乔治王岛菲尔德斯半岛南端落成,地理坐标为南纬62°12′59″,西经58°57′52″,距北京17501.9千米。1988年11月20日~1989年4月10日中国东南极考察队在南极大陆拉斯曼丘陵上建立了中国南极中山站,中山站地理坐标为南纬69°22′24″,东经76°22′24″,距北京12553.2千米,距南极点2903千米。

大洋洲

大洋洲陆地总面积约897万平方千米,约占地球陆地总面积的6%,是世界上最小的一个洲。位于太平洋西南部和南部的赤道南北广大海域中。其狭义的范围是指东部的波利尼西亚、中部的密克罗尼西亚和西部的美拉尼西亚三大岛群。广义的范围是指除上述三大岛群外,还包括澳大利亚、新西兰和新几内亚岛(伊里安岛)等。

大洋洲有14个独立国家,其余十几个地区尚在美、英、法等国的管辖之下。在地理上划分为澳大利亚、新西兰、新几内亚、美拉尼西亚、密克罗尼西亚和波利尼西亚六区。人口2900万。约占世界人口的0.5%,是除南极洲外,世界人口最少的一洲。全洲65%的人口分布在澳大利亚大陆。各岛国人口密度差异显著。巴布亚人、澳大利亚人,塔斯马尼亚人、毛利人、美拉尼西亚人、密克罗尼西亚人和波利尼西亚人等当地居民约占总人口的20%,欧洲人后裔约占70%以上,此外还有混血种人、印度人、华人和日本人等。

大洋洲大部分地区处在南、北回归线之间,绝大部分地区属热带和亚热带,除澳大利亚的内陆地区属大陆性气候外,其余地区均属海洋性气候。绝大部分地区的年平均气温在25.8℃之间。最凉月份平均气温为北半球从夏威夷群岛最北面向赤道由16℃递增到25℃;南半球从南纬50°附近起向赤道由6℃递增到25℃;新西兰的南岛和澳大利亚东南部山区可达0℃以下。最热月平均气温,北半球从夏威夷群岛最北面起向马里亚纳群岛附近,由24℃递增到28℃以上;南半球从南纬50度附近起向澳大利亚西北部,由12℃递增到32℃。澳大利亚昆士兰州的克朗克里极端最高气温达53℃,为大洋洲最热的地方。澳大利亚中部和西部沙漠地区年平均降水量不足250毫米,是大洋洲降水量最少的地区。夏威夷的考爱岛东北部年平均降水量高达12000多毫米,是世界上降水较多的地区之一。新几内亚岛北部及美拉尼西亚、密克罗尼西亚、波利尼西亚三大岛群属全年多雨的热带降水区,迎风坡年平均降水量多在2000毫米以上。美拉尼西亚北部、新几内亚岛北部及马绍尔群岛南部,年平均降水量可达3000000毫米,背风坡则仅1000毫米左右。澳大利亚北部和新几内亚岛东南沿海属暖季降雨区,年平均降水量750000毫米,暖季降水量约占全年降水量的50%。澳大利亚东南部及新西兰属各月降水较均匀、但以冬季稍多的温带降水区,年平均降水量多在500000毫米以上,个别地区高达5000多毫米。澳大利亚西南部和西南沿海属地中海式冬季降水区,冬季降水量约占全年降水量的40~60%。

太平洋

位置:位于亚洲、大洋洲、南极洲和南、北美洲之间。

面积:南北长约15900千米,东西最大宽度约19900千米,面积17968万平方千米。占世界海洋总面积的49.8%,占地球总面积的35%。太平洋是地球上四大洋中最大、最深和岛屿、珊瑚礁最多的海洋。

范围:太平洋西南以塔斯马尼亚岛东南角至南极大陆的经线与印度洋分界,东南以通过南美洲最南端的合恩角的经线与大西洋分界,北经白令海峡与北冰洋连接,东经巴拿马运河和麦哲伦海峡、德雷克海峡沟通大西洋,西经马六甲海峡和巽他海峡通印度洋,总轮廊近似圆形。

深度:平均深度为4028米,最大深度为马里亚纳海沟,深达11034米,是目前已知世界海洋的最深点。

地理分区:太平洋通常以南、北回归线为界,分南、中、北太平洋,或以赤道为界分南、北太平洋,也有以东经160°为界,分东、西太平洋的。北太平洋:北回归线以北海域,地处北亚热带和北温带,主要属海有东海、黄海、日本海、鄂霍次克海和白令海。中太平洋:位南、北回归线之间,地处热带,主要属海有南海、爪哇海、珊瑚海、苏禄海、苏拉威西海、班达海等。南太平洋:南回归线以南海域,地处南亚热带和南温带,主要属海有塔斯曼海、别林斯高晋海、罗斯海和阿蒙森海。

国家和地区:太平洋地区有30多个独立国家,以及十几个分属美、英、法等国的殖民地。

大西洋

位置:位欧、非与南、北美洲和南极洲之间。

面积:面积9336.3万平方千米,约占海洋面积的25.4%,约为太平洋面积的一半,为世界第二大洋。

范围:大西洋南接南极洲;北以挪威最北端——冰岛——格陵兰岛南端——戴维斯海峡南边——拉布拉多半岛的伯韦尔港与北冰洋分界;西南以通过南美洲南端合恩角的经线同太平洋分界;东南以通过南非厄加勒斯角的经线同印度洋分界。大西洋的轮廓略呈S形。

深度:平均深度为3627米。最深处达9212米在波多黎各岛北方的波多黎各海沟中。

地理分区:根据大西洋的风向、洋流、气温等情况,通常将北纬5°作为南、北大西洋的分界。大西洋在北半球的陆界比在南半球的陆界长得多,而且海岸曲折,有许多属海和海湾。

重要的属海和海湾:加勒比海、墨西哥湾、地中海、黑海、北海、波罗的海、比斯开湾、几内亚湾、哈得孙湾、巴芬湾、圣劳伦斯湾、威德尔海、马尾藻海等。

重要的岛屿和群岛:大不列颠岛、爱尔兰岛、冰岛、纽芬兰岛、古巴岛、伊斯帕尼奥拉岛及加勒比海和地中海中的许多群岛,格陵兰岛也有一小部分位于大西洋。

印度洋

位置:位于亚洲、大洋洲、非洲和南极洲之间,大部分在南半球。

面积:7491.7万平方千米。约占世界海洋总面积的21.1%,为世界第三大洋。

范围:印度洋西南以通过南非厄加勒斯角的经线同大西洋分界,东南以通过塔斯马尼亚岛东南角至南极大陆的经线为界与太平洋相连。印度洋的轮廓是北部为陆地封闭,南部向南极洲敞开。

深度:平均深度为3897米,最大深度为爪哇海沟,达7450米。

主要属海和海湾:红海、阿拉伯海、亚丁湾、波斯湾、阿曼湾、孟加拉湾、安达曼海、阿拉弗拉海、帝汶海、卡奔塔利亚湾、大澳大利亚湾。

北冰洋

位置:大致以北极为中心,介于亚洲、欧洲和北美洲之间,为三洲所环抱。

面积:1310万平方千米,约相当于太平洋面积的1/14.约占世界海洋总面积4.1%,是地球上四大洋中最小最浅的洋。

范围:北冰洋被陆地包围,近于半封闭。通过挪威海、格陵兰海和巴芬湾同大西洋连接,并以狭窄的白令海峡沟通太平洋。在亚洲与北美洲之间有白令海峡通太平洋,在欧洲与北美洲之间以冰岛——法罗海槛和威维亚·汤姆逊海岭与大西洋分界,有丹麦海峡及北美洲东北部的史密斯海峡与大西洋相通。

深度:平均深度约1200米,南森海盆最深处达5449米,是北冰洋最深点。

地理分区:根据自然地理特点,北冰洋分为北极海区和北欧海区两部分。北冰洋主体部分、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科奇海、波弗特海及加拿大北极群岛各海峡属北极海区;格陵兰海、挪威海、巴伦支海和白海属北欧海区。

北极地区:北极圈以北的地区称北极地方或北极地区,包括北冰洋沿岸亚、欧、北美三洲大陆北部及北冰洋中许多岛屿。北冰洋周围的国家和地区有俄罗斯、挪威、冰岛、格陵兰(丹)、加拿大和美国。北极地区有几十个不同的民族,其中因纽特人分布最广。

北磁极:1985年北磁极的位置在西经102°54′,北纬78°12′。

古生代

从地球诞生到6亿年前,这段时间在地球历史上被称为隐生宙,虽然延续的时间约有40亿年,但由于材料不足,未能划分出详细的历史发展阶段,一般只再分为太古代和元古代,而它们之间还无确定的界限,因此常统称为前古生代。

古生代时期地球上的生物从以低等植物为主演变为有壳的无脊椎动物占优势时,地球的历史从隐生宙(即前古生代)进入到显生宙。

生物继续从低级向高级演化,无脊椎动物让位给脊椎动物;脊椎动物中又不断有新的“强者”出现,从鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类到人类,此衰彼兴,依次扮演着地球上的主角。

在古生代的早期,我国的北方和南方,都有很广阔的地区为海水所淹没。在海里,藻类仍在大量繁殖,但比它高级得多的生物已大量出现了,一种被称为三叶虫的动物统治了全世界的海洋,这时陆地上仍没有任何生物。

在二叠纪末期,地球上的生物界来了一个大变革,三叶虫等多种生物都绝灭了,古生代宣告结束。

在石炭、二叠纪,地壳继续不断升降,一些地区时而为海、时而为陆;造山运动也多次发生。今天的各大陆,在那时也已初具规模,不过是连成为一整块,后来逐渐分裂成几块,并各自移动了位置,经过了两亿多年,才演变成今天这个样子。

中生代

爬行动物统治地球,是中生代一大特征。那时的爬行动物,大都躯体庞大,形象恐怖,人们使用了传说中的“龙”来称呼它们。一时在陆地上爬的有恐龙,在海里游的有鱼龙、蛇颈龙,在天上飞的有飞龙、翼龙,地球上成了“龙的世界”。

恐龙之所以是给人们印象特别突出的一类爬行动物,这是因为大多数恐龙的躯体巨大,有的体长20~30米,体重40~50吨。其实恐龙也并非都那样大,也有小的。不过,那些小的被人们忽略了。一提到恐龙,人们就想到那些巨大的可怕的形象。

在中生代末期,恐龙和其他许多种“龙”都绝灭了,有人认为可能还有极个别的孑遗,但至今尚未找到。总之,在中生代末期,生物又来了一次大变革,而这也就成了划分中生代和新生代的一个重要依据。

出现在中生代晚期的强烈的地壳运动,可能是恐龙等绝灭的一个重要原因。这场规模很大的地壳运动,使地球上出现许多高山,气候变冷,植物随之也发生了很大的变化,原来有利于恐龙生存的环境改变了,而它们又没有应变能力,只好走上了绝灭的道路。近年来又有人提出,巨大的陨石撞击地球所产生的影响,可能才是恐龙灭绝的主要原因,讲的也颇有道理。

不过中生代晚期发生的强烈的地壳运动,是确定无疑的,这轮运动对我国当时的大片土地影响很大,今天我国的地形大势,就是在那时打下的基础。

新生代

进入新生代,强烈的地壳运动继续发生,特别是在3000多万年前,长期被水淹没、堆积有巨厚沉积物的现今喜马拉雅山一带,逐渐升起成为“世界屋脊”,这新一轮造山运动,被称为喜马拉雅运动,它在我国其他地区也有表现,一些地区升高成为高原山岳,一些地区又沉降成为平原洼地,造成地形起伏的巨大变化。

在爬行动物退位后,代之而起的是哺乳类动物,还有鸟类。一些四足有蹄、以吃植物为生的兽类繁殖起来,食肉类动物因有了食料也随之发展起来了;地球上的生物,渐渐演变成为今天的状况,人类登上地球这个舞台的条件成熟了,地球的历史也随之进入了一个崭新的时代。

由于大量的水被冻结在冰川里,海洋里的水量减少,海面降低,今天不少被海水淹没的地方,当时都露出在海面上,亚洲美洲之间的白令海峡,曾是连接两大洲的“陆桥”。

气候变冷,生物的生存和发展受到影响,一些地区的森林减少直至消失;原来温暖潮湿的丛林变成了干冷的草原,在这个变化过程中,有些生物因不能适应环境的改变,所以绝灭了;也有些生物为了适应环境则改变了自己的形体和习性。一部分古猿下地生活,看来也是受到环境变化的影响。

人类的祖先为了得到赖以生存和发展的条件,经过难以想象的艰苦历程,终于克服了环境改变带来的困难,走出了一条从只能适应环境到自发改造环境的新路。

在云南省元谋,找到了150~180万年前的猿人化石,同时发现了少量石器和用火的痕迹。约在50万年前,生活在今天的周口店一带的猿人,已能造出大批石器和骨器,留下了许多用火的遗迹。到几万年前,那时人的形象便和今天的人接近了。

海底山脉

大洋底部存在世界上最长的山系。这个事实直到19世纪后期才被人类发现。1866年,在铺设横越大西洋的海底电缆时,发现大西洋底的中部水浅而两侧水深。第一次世界大战后,德国人为了偿还债务,梦想从海水中采金。于是建造了一艘“流星”号考察船远赴大西洋考察作业。结果黄金没有找到,却收集了一大批珍贵的海洋资料。他们用超声波装置对大西洋底探测的结果显示,大西洋底有一条从北到南的海底山脉。山脉的高点露出海面形成了亚速尔群岛、阿松森群岛。

1956年,美国学者尤因和希曾首先提出,全球大洋洋底纵贯着一条连续不断的全长达6.4万公里的中央山系,又叫做大洋中脊。中央山系比大洋盆地高约1000到2000米。中央山系的宽度约为1000到2000千米,最宽处可达5000千米。大洋山系的总面积约占海洋总面积的30%。其中,大西洋山系北起北冰洋,向南呈S形延伸,在南面绕过非洲南端的好望角与印度洋山系的西南支相连。印度洋山系的东南支向东延伸与东太平洋山系相连。东太平洋山系北端进入加利福尼亚湾。印度洋山系北支伸入亚丁湾、红海与东非内陆裂谷相连。大西洋山系向北延伸到北冰洋,最后潜入西伯利亚。洋底山系全长可以绕地球一圈半。

经过细致测量,人们发现大洋中脊上有一条1000~2000米宽的裂谷。为了揭开海底的地质演变奥秘,人们曾经多次下潜到大洋中脊的裂谷中进行实地勘测。在1972年~1974年期间,法国和美国的科学家在地质学家勒皮雄的领导下,使用深潜器观测到了大洋中脊的裂谷。

岛弧

大陆边缘连绵呈弧状的一长串岛屿称为岛弧。岛屿以山地为主,外临深海沟。西太平洋岛弧最为典型,分南北两段:北段由千岛群岛、日本群岛、琉球群岛、台湾岛和菲律宾群岛构成,面向太平洋,为东亚太平洋岛弧!南段由安达曼群岛、尼科巴群岛、苏门答腊岛、爪哇岛和努沙登加拉群岛组成,向印度洋突出,称印度洋巽他岛弧。两段岛弧在苏拉威西岛衔接。西太平洋岛弧处在太平洋板块、亚欧板块和印度洋板块的嵌合带,地壳不稳定,多火山地震。据统计,全世界有活火山500余座,一半以上集中在该岛弧带;全球地震能量的95%也在此释放。频繁的火山活动引起的岩浆喷发,使岛弧带成为世界上矿产最丰富的地区。岛弧分为:①内岛弧。靠陆一侧,是大洋板块与大陆板块接触带,火山和地震集中于此;②外岛弧。近大洋一侧,无火山地震带。

海岭

海岭又称大洋中脊。

在四大洋中有彼此连通蜿蜒曲折庞大的海底山脊系统,全长达80000多千米,像一条巨龙伏卧在海底,注视着波涛滚滚的洋面。大洋中脊出露海面的部分形成岛屿,夏威夷群岛中的一些岛屿就是太平洋中脊出露部分。在大洋中脊的顶部有一条巨大的开裂,岩浆从这里涌出并冷凝成新的岩石,构成新的洋壳。所以人们把这里称为新大洋地壳的诞生处。

在大西洋中间和印度洋中间有地震活动性的海岭,也叫做大洋中脊。中脊由两条平行脊峰和中间峡谷构成。太平洋有地震活动性的海岭,不在大洋中间,而偏在东边,这个海岭不甚崎岖,没有被中间峡谷分开的两排脊峰,一般把它叫做东太平洋中隆,它在加利福尼亚湾北端中断,与圣安德烈斯断层相连。

海岭是海底分裂产生新地壳的地带,是板块生长扩张的边界。如亚欧板块与美洲板块之间有大西洋海岭相隔;非洲和印度洋板块之间为印度洋海岭。海岭是板块的分离边界,又叫生长边界。海岭是受引张力的区域,热流量非常高。

洋盆

海底并不象海面那样善变,一会儿是风平浪静,一会儿是狂浪滔天。海底的变化漫长而深刻。在海洋的底部有许多低平的地带,周围是相对高一些的海底山脉,这种类似陆地上盆地的构造叫做海盆或者洋盆。现在,深海钻探技术有了很大的提高,通过深海钻探可以揭示海底沉积物的类型和变化。实际钻探的结果显示,世界各大洋洋底的地壳都很年轻,一般不超过1.6亿年。实际上,海洋的年龄是在距今18亿年前形成的。世界上的大洋如此古老,为什么大洋洋盆的盆底却如此年轻呢?这个问题一直困扰着人们。直到大陆漂移说再次盛行。大陆漂移说的创始人魏格纳认为:“2亿年前曾经存在一块连在一起的古大陆,在古大陆的周围存在着一个泛大洋,后来古大陆分裂成几个大碎块,并且各自漂移到现在地球上大陆的位置。如今的太平洋比古代的泛大洋已经缩小了很多。”科学家在解释古老的大洋、年轻的洋盆时,告诉我们:大洋的盆底从中间裂开,在裂开处炙热的岩浆从地壳下涌出,遇到海水就立刻被立即降温形成岩石。裂口处不断涌出岩浆,将新的地层把先前生成的岩石地层向周围挤压推移,经过上亿年的演变就形成了现在这种海底年龄周边岩石的年龄最大,而洋底岩石的年龄最小的情况。其实,这个地壳演变过程从地球诞生起就从未停息过。在漫长的地质年代里,那些塌陷的部分,就形成了大大小小的海盆。

土地资源的主要类型

土地是位于地球陆地表层的自然综合体,它由气候、地质、地形、水文、植被、土壤等多种要素所影响构成,是自然界与人类活动综合作用的产物。

土地资源通常包括耕地、林地、草地、滩涂、沼泽、湖泊等,它是宝贵的自

然资源,是人类进行生产和生活的物质基础和场所。

耕地:作物、蔬菜、花卉、苗木等种植用地的总称,包括种植作物的土地、休闲地、新开荒地、近期抛荒的土地等。全世界耕地总面积约占全球陆地总面积的1/10.由于全世界人口的迅猛增长和土地使用不合理等原因,耕地面积仍在继续缩小。

林地:以林业生产为主的地区,包括成片的原始林和人工林。主要分布在热带雨林带和亚寒带针叶林带,以及中、低纬度山区。温暖湿润的中纬度平原地区,多已被开垦为耕地。

草地:植被由禾草或类似禾草的植物构成,是各类草原、草甸、稀树干草原等的泛称。主要分布在各大陆内部降水量较少的地区,是天然动物王国和牧区。

沼泽:地面长期潮湿并多有泥炭堆积的洼地,生长着喜湿植物。形成原因可能以江、河、湖、海浅水中分淤塞而成,也可能为洼地或冻土带地下水长期聚集而成。多生长苔藓、灌木丛,也有的地方生长小乔木或森林。

大气可分为几层

气象科学上根据大气在不同高度上的物理性质和化学组成,一般把大气层分为五层:对流层、平流层、中层、暖层和逸散层。

从地表到8~15公里高度范围内称为对流层。对流层的厚度随地区和季节不同而有所不同,在赤道附近约为15公里,在高纬度和中纬度地区为8~12公里,对一定地区而言暖季大于冷季。

从对流层顶至55公里高度范围内称为平流层。对地球生命至关重要的臭氧层就包括在平流层内,臭氧量从对流层顶开始增加,至22~25公里处达到极大值,然后减少,到平流层顶就微乎其微了。

平流层顶至85公里范围内称为中层,也称中间层。由于中层内没有臭氧这一类可直接吸收太阳辐射能量的成分,因此温度随高度增加而迅速降低,中间层顶部温度可低于-83℃,这种温度下高上低的特点,使得中层的空气再次出现强烈的垂直对流运动;

中层顶至800公里范围内称为暖层,也称电离层。这一层空气密度很小,气体在宇宙射线作用下处于电离状态。由于电离后的氧能强烈地吸收太阳的短波辐射,使空气迅速升温,气温分布是随高度增加而增加,其顶部可达480℃至1230℃。电离层能将电磁波反射回地球,对全球的无线电通讯具有重大意义。

暖层顶以上的大气统称为逸散层,也称外层。该层大气极为稀薄,气温高,分子运动速度快,有的高速运动的粒子能克服地球引力的作用而逃逸到太空中去,所以称为逸散层。

神秘的天坑

天坑一般都出现在喀斯特地貌,且地面河流切割很深的地区。天坑的形成分三个阶段:先是有底下河流;如果地质条件有利,由于水的长期冲蚀,就会形成地下大厅;地下大厅垮塌后就形成了天坑。

天坑的形成至少要同时具备六个条件:一是石灰岩层要厚。只有足够厚的岩层才能给天坑的形成提供足够的空间。二是地下河的水位要很深。三是包气带(含气体的岩层)的厚度要大。四是降雨量要大,这样地下河的流量和动力才足够大到足以将塌落下来的石头冲走。五是岩层要平。从天坑四周的绝壁看就会发现,岩层与地面是平行的,就像一层层的石板堆在四周一样。只有这样的岩层才能垮塌。六是地壳要抬升。地壳的运动会给岩层的垮塌提供动力。

目前有的地方把天坑叫做“龙缸”,有的叫做“大石围”,有的叫“石院”,学术界也有叫“大漏斗”的。但这种叫法并不科学,因为天坑毕竟不是地质学上的“漏斗”。把这种地质现象叫做“天坑”是最贴切,也最恰当。现在这个名称已逐步被大家接受了。

神秘的海底热泉

1977年,美国“阿尔文”号深潜器再次对位于太平洋东部的附近洋底进行考察。这个由13个大岛及数百个小岛组成的群岛,全是由火山喷发的熔岩堆积而成的,形成时间不到200万年,其中大部分都只有100万年左右,从海上看,各岛都耸立着一座座高大的火山堆,有的还不时发出低沉的轰鸣声。在有些岛上,还会看到地上布满了黝黑色的玄武岩。整个加拉帕戈斯群岛共有大小火山口2000多个,并且相当规律地排列在纵横交错的断裂纹上,大约每隔35千米一个。

这些群岛上如此众多的火山,早就引起了地质学家和海洋科学家的注意。后来人们才知道:原来这此岛屿正好位于东太平洋洋隆中大裂谷的附近,这里因太平洋板块的移动而被撕裂成许多巨大的裂谷和许多小断裂,地球内部的炽热岩浆从裂谷和断裂处不断地向上喷涌,形成了座座火山,散布在太平洋上,构成加拉帕戈斯群岛,并且发现了最为壮观的海底热泉。

位于北纬21℃附近的东太平洋隆起的脊轴上的热泉,在一条长7千米、宽约200~300米的狭长型条状区,分布有25个以上的热泉“烟囱”,各“烟囱”的热泉温度变化各异。其中东北段热泉新喷出的水温较低,为5℃~20℃,水质也较清澈,因而此处生物繁茂。而西南段喷口新喷出的水温较高,有的竟达400℃左右,水质中所含成分十分复杂,致使喷口处形成了块状硫化物堆积。堆积物将喷口围成1000~5000米高的圆形状,形成“黑烟囱”。

经分析发现“黑烟囱”喷出的水中含有大量的硫磺铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜、铁的硫化物等物质,对硫磺铁矿的液体进行测定表明,其外壁由石膏、硬石膏、硫酸镁组成,而与热水接触的内壁,则为粗大的结晶黄铜矿和黄铁矿。在部分“烟囱”顶端所采的样品中,主要由闪锌矿、黄铁矿和黄铁矿在带交替组成。最外层富含重晶石、非晶质二氧化硅。“烟囱”底部有黑色细粒沉淀物,其中含有闪锌矿、硫磺铁矿、黄铁矿及铅锌矿和硫等。在其周围的水样中氦和氢锰的含量较高。海底热泉的发现,成为20世纪科学领域中最重要的事件之一。

阿尔塔米拉洞窟

阿尔塔米拉洞窟的壁画,形成于1.3万年之前,经历了欧洲旧石器时代晚期奥瑞纳、索鲁特和马格德林三个文化时期。岩画中有许多野生动物——野牛、马、鹿和野猪等和原始先民的艺术形象,画法自然流畅、富有动感,透视准确,代表了马格德林文化时期的最高艺术成就。阿尔塔米拉洞窟位于西班牙北部桑坦德省的托雷拉维加。在阿尔塔米拉的发现,揭开了人类历史一个未为人知的时代。马塞利洛断定,洞穴里所绘的动物都是古代的。这些刻画得那么生动的动物,多半早已绝了种,或许已不是西欧土产的。在这项发现以前,他曾多次在岩穴进口处掘出史前古物,都属旧石器时代的人工制品。那个时代到公元前1万年左右,上次大冰川融解时为止。阿尔塔米拉洞窟,在西班牙北部的托雷拉维加附近的桑蒂利亚那石灰岩高原上,有几个石灰岩洞连接而成,总长约270米,其中最大的岩洞面积约有100多平方米。

阿尔塔米拉洞窟的壁画,形成于1.3万年之前,经历了欧洲旧石器时代晚期奥瑞纳、索鲁特和马格德林三个文化时期。最早期的壁画,大部分都很粗陋,是用手指画在岩壁上的简单几何图形和人物轮廓。马格德林时期画得很精细,用了红、黄、黑等几种颜色,刻画的野牛、野猪和鹿等动物一般长约2米。画家用有限的几种颜色,利用岩穴面轮廓,时常造成立体效果。岩石上的一个天然小洞,可能变成瞪视的眼睛;岩石上的大裂口,可能涂上红色代表伤口;岩石上形状奇怪的凸出部分做成兽头、兽背或兽腰;石缝做成兽腿。不管是平面图画还是浮雕,画法都流畅自然、透视准确。有一段时期岩穴画家的风格,使人想到毕加索。那段时期画的动物,头为侧面,角却在正面,耳朵也许生在颊、颈等部位,画家爱画在什么部位都行。

阿尔塔米拉洞窟的壁画,完整地反映了欧洲旧石器时代晚期三个文化时期,特别是马格德林文化时期的最高艺术成就。

冰蘑菇

冰川周围嶙峋的角峰,经常不断地崩落下岩屑碎块。如果崩落的岩块较小,在阳光下受热增温就会促进融化,结果岩块陷入冰中,形成圆筒状的冰杯,进而形成冰面湖。如果较大体积的岩块覆盖在冰川上,引起差别消融,当周围的冰全部融化了,而大石块因为遮住了太阳辐射,其下的冰没有融化,就能生长成大小不等的冰蘑菇。

千年不冻水

在距离北京门头沟区斋堂镇西胡林村约6公里的通州峪山坡下,有一个被当地人称为“千年不冻水”的水潭。泉眼直径约30厘米,正静静地向外流淌着清澈的泉水。小潭面积约6平方米,潭中长满了茂盛的西洋菜。西胡林村民说,山里气温低,每年10月份就开始结冰,严冬时节温度最低可达零下30摄氏度,有水的地方都结成厚冰,惟独这眼泉从不结冰,并且水里一年四季都生长着茂盛的水草。

与“千年不冻水”相隔约4公里处的同一山谷中,谷底水道中清晰可见的巨大冰块令人在30摄氏度的初夏里不觉精神为之一爽。下到一人多深的谷底,可以清晰地看到水道中由上而下有3处巨大的冰面,最大的一块冰瀑长约3米,厚度近50厘米,冰面凹凸不平,呈玉石般的半透明状。在万年不化冰周围不足2米处,红花条、山柳树和白桦树正生长得郁郁葱葱,形成了山间冰雪与绿树、红花相互衬托的独特景致。据当地老人讲,这块冰从他们记事那时候就从来没有化过。对此,有关专家推测,此处属于太行山余脉,平均海拔在1000米左右,年平均气温在7摄氏度上下,由于山间特殊的地质条件,导致融冰期只有短短的4个月,因此融化量相对较小。“万年不化冰”的成因可能是由于冰在尚没有完全融化之前就又到冬季,又有新冰结成,因此形成“夏季消减、冬季膨胀”的周期性变化。

专家表示,在特定的地理环境下出现“万年不化冰”的情况并不奇怪,但在同一条山谷中,同时出现千年不冻水、万年不化冰的现象实属罕见。

温泉的形成

温泉的形成一般可分为两种:

一种是地壳内部的岩浆作用所形成,或为火山喷发所伴随产生,火山活动过的死火山地形区,因地壳板块运动隆起的地表,其地底下还有未冷却的岩浆,均会不断地释放出大量的热能由于此类热源之热量集中,因此只要附近有孔隙的含水岩层,不仅会受热成为高温的热水,而且大部分会沸腾为蒸气。多为硫酸盐泉。

另一种是受地表水渗透循环作用所形成。也就是说当雨水降到地表向下渗透,深入到地壳深处的含水层形成地下水,(砂岩、砾岩、火山岩、这些良好的含水层)。地下水受下方的地热加热成为热水,深部热水多数含有气体,这些气体以二氧化碳为主,当热水温度升高,上面若有致密、不透水的岩层阻挡去路,会使压力愈来愈高,以致热水、蒸气处于高压状态,一有裂缝即窜涌而上。热水上升后愈接近地表压力则逐渐减少,由于压力渐减而使所含气体逐渐膨胀,减轻热水的密度,这些膨胀的蒸气更有利于热水上升。上升的热水再与下沉较迟受热的冷水因密度不同所产生的压力(静水压力差)反复循环产生对流,在开放性裂隙阻力较小的情况下,顺着裂隙上升涌出地表,热水即可源源不绝涌升,终至流出地面,形成温泉。在高山深谷地形配合下,谷底地面水可能较高山中地下水位低,因此深谷谷底可能为静水压力差最大之处,而热水上涌也应以自谷底涌出的可能性最大。

一般说来,温泉的形成需具下列三条件:

(1)地下必须有热水存在。

(2)必须有静水压力差导致热水上涌。

(3)岩石中必须有深长裂隙供热水通达地面。

泉口温度显著地高于当地平均气温而又低于(等于)45℃的地下水天然露头叫温泉。温泉的最高水温可达70摄氏度以上。

神奇的温泉

黄山温泉位于黄山朱砂峰下,故名朱砂温泉,誉称“天下名泉”。水温经常保持在42℃左右,色清味甘,可饮可浴。泉水具有医疗价值,对皮肤病、风湿病、肠胃病有一定疗效。黄山宾馆附近有温泉浴室和游泳池,是我国著名的温泉游览胜地之一。

西安华清池温泉在西安东北临潼城南的骊山脚下,是陕西有名的温泉疗养胜地。水温44℃,含有多种化学成分,适宜沐浴疗病。此温泉发现于西周时期,公元644年唐太宗在此建汤泉宫,747年唐玄宗加以扩建并改名为“华清宫”。杨贵妃在这里居住长达11年之久,因唐玄宗“春寒赐浴华清池,温泉水滑洗凝脂”而闻名中外。现在有两个沐浴游览中心——九龙汤和莲花池,可同时容纳400人沐浴。

南京汤山温泉因“四季如汤”而得名,位于南京市东麒麟门外30公里的汤山镇,水温常年保持50℃~60℃,不受季节影响。泉水透明,含有钾、钙、硫磺等多种矿物质,于皮肤尤宜。

重庆南北温泉南温泉坐落在建禹山,富含硫磺质。北温泉位于嘉陵江畔,富含石灰质。泉水水温32℃以上,可治风湿性疾病和皮肤病,游人四季都可在此游泳沐浴,以解旅途疲劳。

昆明安宁温泉位于昆明市区南40公里处,古称“碧玉泉”。泉水绿如碧玉,水温在43℃左右,有“天下第一汤”的美称。

广州从化温泉位于广州市西北80公里的从化市,温泉区的泉眼有10个,水温一般为36℃~60℃。泉水无色、无味,含有多种矿物质,对关节炎、高血压、神经痛、皮肤病有不同程度的疗效。

地球表面最低点

地球表面的最低点是死海。那里的水面平均低于海平面约400米。死海是一个内陆盐湖,位于以色列和约旦之间的约旦谷地。西岸为犹太山地,东岸为外约旦高原。约旦河从北注入。死海长80公里,宽处为18公里,表面积约1020平方公里,最深处400米。死海位于约旦,其地沟的最低部,是东非大裂谷的北部延续部分。这是一块下沉的地壳,夹在两个平行的地质断层崖之间。死海位于沙漠中,降雨极少且不规则。利桑半岛年降雨量为65毫米。冬季气候温暖,夏季炎热。湖水年蒸发量平均为1400毫米,因此湖面往往形成浓雾。湖面水位有季节性变化,在30至60厘米之间。死海水含盐量极高,且越到湖底越高。最深处有湖水已经化石化(一般海水含盐量为千分之35,而死海的含盐量在千分之230至250左右。表层水中的盐分每公升达227至275克,深层水中达327克。)。由于盐水浓度高,游泳者极易浮起。湖中除细菌外没有其他动植物。涨潮时从约旦河或其他小河中游来的鱼立即死亡。岸边植物也主要是适应盐碱地的盐生植物。死海是很大的盐储藏地。死海湖岸荒芜,固定居民点很少,偶见小片耕地和疗养地等。

最深的海底

马里亚纳海沟位于北太平洋西部马里亚纳群岛以东,为一条洋底弧形洼地,延伸2550公里,平均宽69公里。主海沟底部有较小陡壁谷地。1957年苏联调查船测到10990米深度,后又有11034米的新记录。1960年美国海军用法国制造的里亚斯特号探海艇,创造了潜入海沟10911米的记录。一般认为海洋板块与大陆板板块相互碰撞,因海洋板块岩石密度大,位置低,便俯冲插入大陆板块之下,进入地幔后逐渐溶化而消亡。在发生碰撞的地方会形成海沟,在靠近大陆一侧常形成岛弧和海岸山脉。这些地方都是地质活动强烈的区域,表现为火山和地震。

圣安德烈斯断层

地壳并非铁板一块,而是由若干被称为“构造板块”的巨大固态岩石块组成的。圣安德烈斯断层即为两大构造板块之间的断裂线,贯穿于美国加利福尼亚州。在这里,北美板块正在向北移动,而太平洋板块则正在向南移动。

圣安德烈斯断层最壮观的地方,是在它穿过旧金山以南约480千米的卡里索平原处。

两大板块以每年约13毫米的速率相互间在一侧擦滑而过。有时,它们的通道平滑,平安无事;有时,它们相互间磨擦或碰撞。当发生断裂、脱落时,便可能引发大地震。

沿圣安德烈斯断层一带经常发生地震。

1989年一次地震使一段1500米的高架公路倒坍在下面一层的公路上,许多小汽车和卡车被压坏,63人丧生。建筑物各种设施以及水和煤气管道损值计70亿美元。约有2000万人生活在沿断层一带的地震威胁下。

圣安德烈斯断层长1050千米,伸入地面以下约16千米。断层大部分是隐蔽的,但在有些地方则留下了明显的断裂痕迹。沿着断层的地壳运动有时达到相当大的规模——裂缝一侧的某条河流的断头与处于裂缝另一侧的这条河流的其余部分竟偏离了120米。

“破火山口”桑托林岛

桑托林岛(有时称锡拉岛)位于南爱琴海。原先这是一座近似圆形的岛屿,由火山接连喷发堆积而成。但是在公元前1608年,火山发生了一次特别惊人的爆发,岛屿的中央部分完全被摧毁,留下了一个巨大的火山口或称“破火山口”,口内灌满了海水。

环内的岛屿是大爆发以来由火山活动发展而形成的。

科学家们估计,这次大爆发毁掉了一座约1300米高的山,将100立方千米左右的岩石碎屑射入了大气之中。在埃及和东地中海周围地区均已发现了火山灰散落的痕迹。

在破火山口中一座称为新卡梅尼的小岛上还有一个活动的火山口。

许多历史学家认为,克里特岛的米诺斯古文明如果不是毁于桑托林大爆发的话,也曾受到严重的破坏。克里特岛位于桑托岛以南仅100左右处。这场灾害也可能与产生大西洋的传说有关。

斯特罗克尔间歇泉

斯特罗克尔间歇泉位于冰岛西南部,首都雷克雅未克以东约80千米处。每小时喷射几次,每次持续约4~10分钟。

每当喷射时,滚烫的水通过直径约3米水塘里的一个洞口涌出,呈一蓝绿色的水穹。然后,伴随着一阵轰鸣声,气泡翻腾,一股沸水柱猛地冲向22米以上的空中。蒸汽弥漫,发出嘶嘶声。然后喷水逐渐平息下来,直到下一次喷发。

冰岛有800个地热区和数以百计的温泉。它地处大西洋中脊,地壳两大板块在大西洋中脊处相背而行。

最早引起人们注意的是斯托里间歇泉(大喷井),它与斯特罗克尔间歇泉在同一地区,西文语言中的“间歇泉”一词均来源于此。

斯托里间歇泉过去曾非常活跃,现在已平静下来,只是偶而喷水。间歇泉一般出现在岩浆(熔岩)接近地面处,那里炽热的岩石会把水烤热。

如果水能自由泄流,它将像温泉或泥塘一样来到地面。如果水被封入岩石中的天然管道内,它将很快变热,并且部分水在巨大的压力下会变成蒸汽。当蒸汽的源压逐渐积聚增强时。一股巨大的水和蒸汽流便从地面喷射而出。水加热和制造蒸汽的过程一直在进行者,所以间隔一段时间后另一股水和蒸汽的喷射流又迸发了。

在雷克雅未克,工厂和家庭的供热来自于天然热水,人们通常用温泉洗涤,甚至在地面的凹地里焙烤面包。在诨名为“温泉花园”的惠拉盖尔济,由温泉供热的温室还能生产香蕉、色拉蔬菜、葡萄、兰花和玫瑰。

罗托鲁阿地热区

新西兰北岛的罗托鲁阿地区是最重要的地热活动区之一。这里有温泉、间歇泉、嘶嘶作响的蒸汽喷口和猛烈地冒着气泡的泥塘。由于这里弥漫强烈的气味。因此得了一个“硫磺城”的诨名。

新西兰最大的波胡图(“飞溅”之意)间歇泉在瓦卡雷瓦雷瓦(毛利语意为“蒸汽上升之地”)的正南方。它喷射的沸水柱达30米高,有时隔几分钟便喷射一次,有时则要隔几个月。喷射可持续40分钟。

香槟池是罗托鲁阿地区“地热奇境”中的奇迹之一。

往东是蒂基蒂尔,据说一位毛利族公主在这里以投入沸水塘的方式结束了自己的生命。蒂基蒂尔的赫尔门是南半球唯一的热气瀑布,水温约38摄氏度。

到1886年,游客纷纷前来观赏粉红色和白色的氧化硅阶地。塔拉韦拉山喷发时的声响在160千米外都能听到,火光喷向300米高空。在阶地处,火山爆发留下了耀眼的翡翠绿水塘。冒蒸汽的岩石。以及呈绿色、棕色、橙色和黑色新阶地。

苏德沼泽

苏德沼泽位于苏丹中部低地尼罗河流域,宽约320千米,长400千米。当洪水泛滥时,它有爱尔兰那么大。这个地区居住着以饲养牲畜为生的努埃尔人。

苏丹尼罗河附近的莎草,背衬着落日时的天际。尼罗河泛滥时,相当于爱尔兰大小的一大片地区被淹没在水下。

20世纪80年代,这里建成了380千米长的琼莱运河(或称詹加利运河),其长度相当于苏伊士运河两倍。运河的建成不仅为作物提供了灌溉,有助于增加埃及的水供应,而且还绕过了苏德沼泽。这是因为从尼罗山流入苏德沼泽的一半水量蒸发掉了,或渗入了地下。

苏德沼泽还是人们活动的障碍——在洪水季节,汽车和卡车难以通过很滑的淤泥地。

工程师威廉·加斯廷在1908年记述道:“我穿越过最荒芜的沙漠,但与这个沼泽地相比,仍然是一个光明的、令人喜悦的地方。”他不知道苏德沼泽季节性发生的变化,也不知道当地人把这块土地看成是世界上最好的土地。

瓦特纳冰原

瓦特纳冰原是冰岛最大的冰冠,人们通常称这个国家为“冰与火之地”。这个巨大的冰地8420米平方千米,相当于该国面积的十二分之一。令人感到奇特的是冰下之物,有时在冰中分布着熔岩流,火山口和热湖。

瓦特纳冰原的一条冰川和部分雪,仍在发展、变化着。它坐落在大西洋中脊上面。这是一条大部分在海面以上的火山山脉。大西洋中脊填补了因构造板块裂开在地球表面产生的一条长长的裂口。冰岛正处于北极圈的边缘,这是冰岛气候如此寒冷的原因。

湖泊、冰山和山地构成了冰岛最大的冰冠这是瓦特纳冰原景色的特点。

瓦特纳冰原上有一个巨大的火山口,称格里姆火山口。火山口内的热湖深488米。湖泊被200米厚的冰所覆盖,但来自底下的热量使部分冰融化了。冰变成水后便占据了更大的空间。在格里姆火山口,不断增大的水量最终会冲破冰层。这种猛烈的喷涌使水流带走了其路径中的一切,包括高达20米的冰块。

在瓦特纳冰原的另一个地区,是厄赖法冰盖崎岖不平的火山残迹。1362年一次巨大的火山爆发,掩埋或摧毁了周围数千米内的一切。一位农民是唯一的幸存者,他听到了3次火山喷发大爆炸声中的前两次,因躲避在一个洞穴内因而幸免于难。

安菲西厄特悬崖

耸立于巨人堡自然保护区的安菲西厄特广大悬崖区的景色。地质学家在那里发现了恐龙骨化石和另外一种未知动物的三趾足印。

安菲西厄特是南非皇家纳塔尔国家公园内一个巨大的半圆形平顶悬崖区。悬崖区高1500米,顶端升到3000米左右。崖顶高地名叫“波丰”,当地语意思为“大角斑羚之地”。

安菲西厄特属于德拉肯斯山脉(即龙山),该山脉从好望角延伸到德拉土瓦,长1000千米。

悬崖底下是巨人堡——南非最古老的禁猎区之一。大角斑羚、羚羊、狒狒、鵰和胡兀鹫仅是这里所能见到的众多动物中的少数几种。

岩石内有很大的裂缝,有些裂缝可贯通悬崖的整个长度;而有些岩石的凸出部分看起来仿佛在加固悬崖。

德拉肯斯山有许多奇观,比如山坡下部的砂岩洞,洞内有布须曼人的画。仅在巨人堡自然保护区一处就有5000多幅画。布须曼人曾在整个南部非洲用毒箭打猎。

马默斯洞穴

美国有着世界上最大的洞穴系统,它位于肯塔基州路易斯维尔市以南约144千米处的马默斯洞穴国家公园地下。欧洲人最早于1799年进入这里的洞穴。1972年,洞穴探险家证实弗林特、马默斯和图海这3条山岭下面的洞穴通道连在一起,形成了一个至少560千米长的系统。

这些洞穴是水将一层坚硬岩石底下的石灰岩溶解的结果。惊人数量的钟乳石和石笋形成了坚硬的石灰岩幕帘和瀑布,以及像花朵一般的精致晶体。

地下110米的埃科河是各种鱼、蝲蛄和小虾的藏身之地。随着岁月的推移,生物也在变化以适应环境。因此,在这样一条完全黑暗的河流里,各种生物全都眼睛失明,苍白无色。

探险家在洞穴内发现了土著美洲人的尸体。尸体能被保存下来(未腐烂),一部分原因在于它们像埃及木乃伊一样被布包裹起来,另外一部分原因是洞内温度经常保持在12摄氏度的低温。

挪威的峡湾

在最后一次冰期中,挪威被巨大的冰川所覆盖。这些“冰河”缓慢地移向海洋,同时刮擦岩石,从而形成了极深的U字形谷地,两边十分陡峭。一个峡湾往往在湾口有18米深左右,但其顶端的深度却可达到前者的10倍。

当大约1万年前冰川融化时,海水注满了这里的谷地,挪威人称它们为峡湾,加拿大、新西兰和智利都有峡湾,但最大的峡湾在挪威。

挪威的西海岸被这些海水充注的狭长水道所切割。这些峡湾风景优美,可也显现出凄凉,孤独的险恶的境界。挪威的峡湾是冰川滑移入海时所切割出的深U字形谷地。

盖朗厄尔峡湾是挪威峡湾中最美丽和最神秘的,有许多瀑布沿着陡峭的岩壁泄入该峡湾,比如“新郎的面纱”和“七姊妹”,峡湾顶端是盖朗厄尔村,到该村仅靠一条沿山坡蜿蜒而下的长1000米的道路。

费拉萨西洞

意大利安科纳有一条3.2千米长的弗拉萨西峡谷。它是由来自亚平宁山脉的森蒂诺河沿东北河道急流入海时切割而形成的。其石灰岩峭壁上密布着洞口。在弗拉萨西洞的各个洞穴里,可看到奇妙分布着的石柱、钟乳石、石笋以及其他形态的石灰岩。

1971年,一队洞穴科学家来该地区探险,发现了一个离奇的13千米长呈网状分布的洞穴和通道。

这个名叫大风洞的洞穴系统延伸于亚平宁山脉下,上面提到的探险队惊奇地发现了一片美景,包括平静清澈的池塘、泥堤以及有着千姿百态冰晶状的石灰岩的洞穴。有些岩石的形状似带花边的幕帘、雅致的花朵或蜡烛。有一些几乎是透明的,另外一些具有彩虹般的各种颜色。

洞里很暗,动物无处觅食,但扁虫、千足虫、蝲蛄以及盲蝾螈(水螈类两栖动物)在这里却生活得很快乐。最多的动物是蝙蝠这种在夜间活动的哺乳动物。它们夜间出来捕食,白天歇息。

巨人岬

巨人岬是北爱尔兰安特里姆郡西北海岸的岬角,由于峭壁伸至海面的石柱组成。石柱的形状很规则,看起来好像是人工凿成的。但实际上它们完全是一种天然的玄武岩。

这里大约有3.7万根石柱,大多呈六边形,横截面在37~51厘米之间。有一些有6米高。岬角有些地方宽12米,最狭的地方也是最高的地方。

大约在5000~6000万年以前,地下的溶岩从裂缝中挤出,像河流一样流向大海,熔岩因此迅速冷却而变成固态,并分裂成大的柱状体。不同的形状具有形象化的名称,如“烟囱管帽”、“大酒钵”和“夫人的扇子”等。

在巨人岬旁的海湾——波特纳斯班尼亚里,1588年西班牙进攻英国时所谓的“无敌舰队”中有一艘“吉罗那号”兵舰被击沉,舰上1300人中除5人外全部溺毙。1967年一支比利时潜水队在该沉船的残骸中挖出了许多硬币和其他财物。

奥杜瓦伊峡谷

现代人类最早的直系祖先是“能人”,或称“巧手人”。他们是被称做“南方古猿”的早期人类人猿的后裔,但与之有显著的区别。“能人”的颅骨是圆的,面孔看上去很像人类,脑部体积稍大一些,能直立行走以及用手制造工具。

“能人”这一名称是由英国考古学家路易斯·利基创定的,是他首次在坦桑尼亚的奥杜瓦伊峡谷发现了“能人”的遗迹。他发现的只是遗骸的碎片,但他设法鉴定出了这些碎片所属的物种,并根据他们能够制造工具这一特征为之定名为“能手”。

1972年,利基的儿子理查德在肯尼亚的特卡那湖附近发现了与“能人”同一类型的遗骸。在那里,利基还发现了一些简单的石制工具,这是迄今为止发现的最古老的石制工具。

奥杜瓦伊峡谷的景致。在近50万年中,一条溪流穿过堆积在古遗址上的地层,将古人类骨骼和古代工具的遗迹暴露了出来。

在奥杜瓦伊峡谷发现的一个南方古猿化石。其额头低低的,面孔似类人猿。

奥杜瓦伊峡谷位于一个古湖遗址上。因峡谷形成于数千年前,遗骸和工具被埋在地层中间,使它成为一个对研究人类最早的祖先有重大价值的遗址。

库纳尔达岩洞

5~6万年以前定居在澳大利亚的早期猎人,需要用燧石来制造工具和武器。燧石源自石灰石,在澳大利亚南部海滨库纳尔达岩洞的石灰石洞壁上发现了古人的手印,这表明此处曾是一个原始燧石矿。

至少在2万年以前,这些早期的矿工们用手挖开松软的石灰石,取出他们需要的燧石。这肯定需要某种技能。岩洞深60米,矿工们不得不在一片漆黑中劳作。

燧石能制成锐利的工具来杀死动物作为食物,所以它成为一种人们寻求的原料。但附近很少有燧石矿,库纳尔岩洞则是猎人们唯一能利用的稳定燧石矿源。

大约6万年以前,土著人来到澳大利亚并迅速地分散居住了下来。

猎人们从库纳尔达岩洞中发掘出的燧石制成像这样的燧石手斧。他们制造手斧时,用一块燧石对另一块燧石进行凿削,一点点将小薄片削去,使边缘锋利。

许多早期狩猎者的遗址位于海滨和河流的附近,那里食物相对较为丰富。看来,袋鼠、贝壳类动物和鱼是他们的主要食物。

透明度最大的海

所谓海水透明度,是指用直径为30厘米的白色圆板,在阳光不能直接照射的地方垂直沉入水中,直至看不见的深度。北大西洋百慕大岛群附近的马尾藻海,是世界上公认的最清澈的海,其透明度达到66.5%米,在某些海区,透明度达到72米。每当晴天,把照相底片放在1000余米的深处,底片仍能感光。这是所有其它海区所望尘莫及的。

马尾藻还是一个十分奇特的海区,它所处的地理位置(北纬23°~35°,西经40°~75°)正是大西洋副热带高压中心,沿着高压中心的边缘进行的顺时针大洋环流形成了它的“海岸”,西、北纬墨西哥湾暖流,东为加那利寒流,南为北赤道暖流,中间围成了一个面积达645万平方公里、平均深度为4500米以上的海区。

戈壁滩上岩石指路

自然课上老师曾经讲过,在野外迷路了,可以通过辨别太阳和北极星的位置找到方向。要是在山林里,树冠或者年轮也能帮上忙。但是如果在阴云密布的戈壁滩上又该怎么办呢?

美国的一位考察荒漠地区岩石风化的科学家说,在某些岩石上的一道道裂缝也许可以作为一种天然的罗盘,为人们指明方向。

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塌产生的。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溃。尽管荒漠中很少出现火,但是阳光照射出的热量已经很可观。有些深色的岩石白天温度能达到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。

大洋中的尺度涡

1958年,英国海洋学家斯罗华为了研究海流,研制了一种自由漂浮监测系统——“中性浮子”。利用这套系统对大西洋百慕大海域的底层海流进行测量。按照平常观测到的资料分析,湾流区域内的海流,应该是一支比较稳定而且是流速较为缓慢的海流。可是利用这套新系统获得的资料令科学家们大吃一惊,这里的海流比预想的快了10多倍,而且发现有的海流出现反向流动。同时,在一个多月的时间里,海流还显示出相当大的时间变化。这一发现,震惊了海洋科学界。到了1973年,美国成功地发射了载人“天空实验室”航天器。利用这座航天器,宇航员们拍摄到了大西洋西部热带海域内的大涡旋。这个大涡旋纵横60~80千米。同时还发现,在大涡流海域,有较强的上升流,冷的海水从百米深处不断向上涌升。由于海底的营养物质被上升流带到海面,使得大涡流海域形成了一个绝好的渔场。“天空实验室”还在其它大洋中发现类似的中尺度涡流。

大洋中尺度涡的旋转速度一般都很大,而且一面旋转,一面向前移动。它的移动方式,很像台风(气旋或反气旋)。科学家估计,中尺度涡有巨大的动能,约占整个海洋流动能的80%以上。这个数字实在大得惊人。台风带来的气候变化和灾难,尽人皆知,那么,大洋中尺度涡的出现,将给海洋带来哪些变化呢?它对海洋中的动物、植物是福是祸?这些问题有待于科学家们去继续研究。

无底深洞

内蒙古霍林郭勒市前不久发现三个自然洞,其中一个直径1.5公尺的洞深度为无法测知的“无底洞”。

据新华社报道,这3个自然洞位于霍林郭勒市东北部骆驼脖子山。一个竖洞约40公尺深,一个斜洞约10米左右深,而在山巅处的“无底洞”,扔下一块3公斤重的石块,石块碰撞洞壁声由大到小,20秒钟后听不到声音,到底有多深至今还是个谜。当地牧民说,这个洞口春夏秋冬都长有绿苔,尤其冬天,洞里经常往上冒白汽。

在这个“无底洞”周围,奇峰嵯峨,怪石嶙峋,植被丰富,山杏树满山,并常有沙伴鸡、野鸡、狍子、黄羊、野鹿、野猪、狼等禽兽出没。

世界级化石宝库

因藏有大量早期鸟类化石而闻名的辽西地区,在发现带毛的恐龙、原始被子植物等重要化石后,成为世界级化石宝库。其中的奥秘:这里曾是地球上唯一被淡水覆盖的陆地,地质环境极为特殊。

一亿多年前的白垩纪,中国辽西、蒙古、西伯利亚、哈萨克斯坦以及朝鲜和日本是地球上唯一被许多淡水覆盖的陆地,当时受太平洋板块活动的影响,冀北辽西地区区域的大地构造活动也日趋活跃,一次又一次火山喷发,在地层中留下了一层层火山灰的沉积。这些火山灰不仅能够导致生物的窒息或中毒身亡,还能够将它们快速地埋藏起来。在辽西可以观察到因为火山活动导致生物集群死亡的证据。

古植物学的证据以及沉积学的研究表明,当时辽西地区气候温暖,植被繁茂,半干旱和潮湿的气候呈现季节性的交替变化。很多分割的山间中小盆地,形成宁静水体的湖泊以及沼泽和溪流等淡水环境,为各类生物的生存繁衍提供了良好的条件。频繁的火山活动,导致一些生物灭亡的同时,还把大量的火山颗粒沉降到水体中,为水中的食物链提供了丰富的矿物质元素。

世界最恐怖的七大死亡地带

印尼爪哇谷洞最为恐怖奇异。此谷中有6个大山洞,洞呈喇叭状,都是大陷阱。不用说“误入”谷洞者性命不安,就是保持距离者也难幸免。当人或者动物从洞口经过时,会被一种强大的吸引力“拖入”谷洞而吃掉。就是离洞口还有6至7米距离,也会被魔口“吸”进去,一口吞下。据了解,谷洞里已是白骨累累,难以分清哪些是人骨,哪些是兽骨。

前苏联死亡谷在堪察加半岛上:这条长2000米,宽100~300米的死亡谷中,地势崎岖,怪石嶙峋,狗熊、狼獾、野猪等野生动物死亡相藉,白骨横陈,满目凄凉。误入该地的人类也不能幸免。据统计:至少有30个人丧命于此。据推测,谷中积聚着有害气体。可令人惊奇的是,紧挨此谷的村舍,却不曾受到有害气体影响。

在巴西热带郁郁葱葱的群山峻岭的掩映中,坐落着一个令巴西人闻之色变的城市——库巴唐。20年前,数十个在这个城市里出生的婴儿竟然没有脑子,库巴唐在一夜之间得到了一个充满恐惧的外号——“死亡之谷”。

对于环保组织和科学家们来说,库巴唐是一个危险的地区,这里被严重污染的空气、土壤以及水资源都在悄无声息地慢慢吞噬生命。科研人员发现,库巴唐市的居民患各种癌症的几率高得惊人:在库巴唐及毗邻的桑托斯市等地区,膀胱癌患者的比率比其他城市要高6倍;神经系统(包括脑部)的癌症患病率是其他城市的4倍;另外,肺癌、咽喉癌、口腔癌和胰腺癌的患病率也是其他城市的2倍。

在美国加州与内华达州相连处,有一条世界上特大山谷,长达300公里,窄处宽6公里,阔处有26公里。山谷两岸,悬崖绝壁,险象环生,见者不寒而栗,闻者谈之色变。

1949年春,有一支做黄金美梦的勘探队欣然前往“未开垦的处女地”,结果有去无回,全军覆没。以后,多次探险者试图揭开大死亡谷之谜,后果与探金队毫无二致。

后来,科学家用航空侦察,惊诧地发现,这个人间活地狱,竟是禽兽大乐园。据航测统计,在这死人谷里,有鸟儿近300种,野驴约2000头,蛇类20余种,蜥蜴也有17种。它们或飞、或爬、或跑、或卧,好不逍遥。此谷何以杀人而豢养禽兽,奥秘还未揭晓。