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第12章 天文宇宙探索(6)

地图根据比例尺、内容、用途和使用形式等特征,可分成很多类。按比例尺大小可分为:大比例尺地图(比例尺大于1:1万)、中比例尺地图(比例尺介于1:1万~1:100万之间)和小比例尺地图(比例尺小千1:100万)。按其内容可分为:普通地图和专题地图。专题地图能够显示某些地方的特殊资料。历史地图则显示某个国家或地区在过去某个特定时期的版图。另外,现代地图已出现有电子地图、数字地图、缩微地图等新品种。

温室效应

温室效应指的是由于人气层中某些气体对地球辐射的红外线有很强的吸收作用,导致地球温度不断上升,类似温室大棚的一种吸热效应。在100年前,温室效应的适量存在是人类生存的重要前提,但近一个纪来,它的影响加重,甚至威胁人类的正常活动,为此,各国政府鼓励人们节约用电,不滥砍滥伐,植树造林,以减缓温室效应带米的危害。

温室效应的产生温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤旋、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散从而导致地球表面变热。因此二氧化碳也被称为温室气体。此外,人类活动和大自然还排放其他温室气体,它们是:氯氟烃(CFC)、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体。这些气体都加剧了温室效应。

温室效应的提出

瑞典的科学家斯潘蒂·阿莱纽斯于1896年提出:大气中的二氧化碳浓度上升,地表温度就会上升。美籍日本学者真郭淑郎在上个世纪中叶通过现代手法一一用电子计算机计算温室效应气体的影响,验证了这个预测,从理论上再次确认温室效应气体对大气的结构和长期气候变动起到了重要作用,并将此现象命名为“温室效应”。

温室效应的危害

温室效应带来了严重恶果;地球上的病虫害增加;海平面上升;气候反常海洋风暴增多;土地干旱,沙漠化面积增大。科学家预测,如果地球表面的温度继续按现在的速度不断升高,到2050年全球温度将上升2~4℃,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将被淹于水中,其中包括几个着名的国际大城市:纽约、上海、东京和悉尼。

太阳黑子

明亮的太阳光球表面经常出现一些小黑点,这就是太阳黑子,其实就是太阳表面的低温区。它的数量和位置随着时间变化做规律性变化。太阳黑子的出现,将会影响通讯,威胁卫星、破坏臭氧层,这与人们的生活息息相关。

太阳黑子的发现

公元前28年,在中国的《汉书五行志》中记载:“河平元年三月乙未(现考证应为“乙末”),日出黄,有黑气,大如钱,居日中。”记录了太阳黑子的出现日期、形状、大小和位置是世界上公认的最早的太阳黑子记录。

1610年12月,伽利略用望远镜多次观察到太阳黑子。1774年,英国天文学家威尔逊观看黑子后,断定黑子在日面上是凹陷而不是凸出,这一断定事后得到证实,因此后人称太阳黑子为“威尔逊效应”。此后,各国天文爱好者和天文学家纷纷展开了对太阳黑子的进一步探索。

太阳黑子的产生和组成

“光球”是太阳表面的低层大气,温度约为6000℃,几乎全部可见光都出自光球。太阳黑子实际上就是光球表面的巨大漩涡,它并不是黑色的,只是相对于光球表面的温度低一些,大约为4000℃,所以黑子部分发射出的光线就比较少,看上去像一些深暗色的斑点。

一个发展完全的黑子由本影和半影构成,中间凹陷大约5000千米。本影指黑子中心处的黑暗区(暗核),半影指围绕着中心暗核带有纤维状结构的区域。半影比本影亮一些,但比光球暗淡。

太阳黑子的周期

太阳黑子的数量并不是固定的它会随着时间的变化而上下波动,每11年会达到一个最高点,这11年的时间就被称之为一个太阳黑子周期。太阳黑子周期是1843年由一名德国天文学家发现的。美国国家大气研究中心高地天文台的太阳天文学家埃米·诺顿表示,不仅是太阳黑子的数量会在这11年中发生变化,同时它们所处的位置也会随之改变。每当一个太阳黑子周期开始的时候,最先出现的黑子总是在离赤道较远处(平均纬度为35°),然后由高纬度向低纬度方向移动,最终黑子出现的位置渐渐靠近太阳赤道。

厄尔尼诺现象

厄尔尼诺是一种发生在海洋中的现象,是海洋和大气相互作用不稳定状态下的结果,其显着特征是赤道太平洋东部和中部海域海水出现异常的增温现象。厄尔尼诺现象往往酿成全球性的灾难性气候异常,如接连出现的世界范围的洪水、暴风雪、旱灾、地震等。

厄尔尼诺的由来

厄尔尼诺(EINiro)是西班牙语的音译,原意为“圣婴”,即“上帝之子”,因为厄尔尼诺现象发生在圣诞书前后,与圣子耶稣的诞辰时间相近,故此得名。1891年秘鲁利马地球物理学主席路易斯·卡过泽就提示人们注意秘鲁沿岸以北向南的暖性逆流。不过,科学家们注意到厄尔尼诺现象则是在20世纪60年代后期到70年代的事,人们发现·厄尔尼诺现象不仅使南美渔业,农业受损,而且会导致全球气候异常。

厄尔尼诺的影响

厄尔尼诺的危害是极其严重的它所到之处,大海里面的浮游生物、鱼类、海鸟大量死亡;它使得太平洋东岸的国家频频出现洪涝灾害,而在西太平洋地区的印度南部、菲律宾、印尼、澳大利亚以及中国则持久干旱。此外,厄尔尼诺常常抑制西太平洋热带风暴生成,但使得东北太平洋飓风增加。长期以来,科学家们一直追踪着厄尔尼诺通过研究也进一步加深了对它的认识做到更加准确的监测和治理。

厄尔尼诺现象

对厄尔尼诺现象形成的原因,科学界有多种观点,比较普遍的看法是:在正常状况下,北半球吹东北信风,南半球吹东南信风、信风带动海水自东向西流动,形成赤道洋流从赤道东太平洋流出的海水,靠下层上升涌流补充,从而使这地区下层冷水上翻,水温低于四周、形成东西部海温差。但是,一旦太平洋地区的冷水上翻减少或停止,大范围的海水温度异常减弱,使赤道东太平洋地区的冷水上翻减少或停止,海水温度就会升高,形成大范围的海水温度异常增暖。而突然增强的这股暖流沿着厄瓜多尔海岸南侵,使海水温度剧升造成冷水鱼群大量死亡,海鸟因找不到食物而纷纷离去,渔场顿时失去生机,导致沿岸国家遭到巨大损失。

大陆漂移

大陆漂移指大陆在月球引力和地球自传离心力的作用下所做的分裂运动,大陆漂浮在呈现熔融状态下的岩石层上,就像浮在水面的冰层一样。大陆漂移的速度是非常缓慢的,然而,亿万年以后,这些微小的变化积累却会让世界地图面目全非。人陆漂移说是指研究大陆板块的学说。它起先是作为一种假说由魏格纳首次提出,直到上个世纪80年代得到了证实。

大陆漂移说的确立1912年,德国地质学家魏格纳正式提出大陆漂移说。他认为2亿年前地球只有原始陆地“泛大陆”,周围,片汪洋。后来,泛大陆分崩离析像浮在水面上的冰块一样不断漂浮形成了现在的格局。20世纪60年代以后古地磁学海洋地质学和古生物学的迅速发展为大陆漂移说提供了充分的证据逐渐形成了“大陆漂移”、“海底扩张”和“板块构造”三部曲。1968年,法国地质学家勒比雄提出板块学说,解决了魏格纳以前遗留下来的漂移动力问题。到20世纪80年代,人们证实了魏格纳的理论。

大陆漂移和大陆漂移说的影响

根据现代对地球的许多新的研究结果,认识到地球在漫长的地质时期中各个大陆并不是固定的,而是有过漂移的。大陆漂移常和其他的地球现象连带发生,譬如海洋及大陆张裂,岩浆活动及其他与构造岩浆活动相关连的现象。

大陆漂移引起的地球板块变化,经常在不经意间给人类带来火山爆发,地震等灾难。大陆漂移说为研究地球活动创造了契机,同时,为我们综合理解已细划为地质学、古生物学、观测学、地震学等地球科学领域,提供了良机。从某种意义说,大陆漂移说具有开创性的作用。

哈雷与哈雷彗星

彗星是太阳系内质量很小的一种天体,只有地球质量的几千亿分之一,其轨道为扁圆形,绕行太阳一周的时间从几年到几百年各不相同。

彗星的外观呈雾状,由彗核彗发彗尾组成。彗核是其主要部分,由冰物质组成。彗核的球物质在彗星接近太阳时升华成为气体这层云雾状的气体即彗发。太阳风推斥彗发中的气体和微尘在背向太阳的一面形成彗尾。彗尾有单条或多条一般长约几千万千米,有时甚至可达9亿千米。当彗星远离太阳时彗尾就变得越来越短,直至消失。构成彗星的尘埃,冰冻团块在彗星绕太阳转动时都要损失一部分物质,原因是从彗核蒸发出来的气体及尘埃等被吹离彗核,进入行星际空间了。彗核中所有的气体、尘埃一发次地被蒸发,使得彗核变得越来越松散,最后整体瓦解,彗星的生命至此也就结束了。

彗核瓦解崩溃后,有的可能成为很小的小行星,有的在太阳系中形成流星群。观测表明:地球上常见的流星雨现象和彗星的关系十分密切。

据史料记载,最早看到并记录哈雷彗星的是中国人。但最早计算出彗星运行轨道的却是英国人,他就是天文学家哈雷。

哈雷从小就热爱天文学,他不仅勤于观测,还善于思考,这些进行科学研究所需的良好品质为哈雷研究彗星奠定了很好的基础。在父亲的帮助下,17岁的哈雷带着自费购置的望远镜进了牛津大学王后学院。入学第2年,哈雷就给格林尼治天文台台长,皇家天文学家弗兰提斯德写信指出他绘制的木星图和土星图中的计算错误。哈雷20岁的时候放弃了获得学位的机会依靠印度公司的资助,奔赴圣勒拿岛,在那里建立了南半球第一座天文台。

他的第一个包含341颗南天恒星黄道坐标的南天星表,就是由他在那里亲自观测编制出来的。

1682年,欧洲很多人发现一颗明亮的大彗星出现在夜空里,因为彗星历来被视为不祥的预兆,人们很惊恐。为了打消人们的疑虑,哈雷决心研究彗星。他想方设法搜集有关彗星的历史记载,编制了一张表把彗星出现的时间,在天空中的位置和运行路线在表上详细地列了出来。哈雷经过反复计算和分析,发现这颗彗星的轨道很像1607年,1531年出现的彗星轨道而且前后出现的时间间隔也相近,大约都是76年。1704年,哈雷被聘为牛津大学教授。第2年,他的《彗星天文学论说》发表了,其中对1337~1698年间天文学家观测的24颗彗星的轨道分别予以记述。他指出1531年、1607年、1682年出现的3颗大彗星的轨道十分相似,并断定它们是每隔75~76年回归一次的同一颗卫星。他预言:这颗彗星于1758年底或1759年初将再度回归近日点。遗憾的是,哈雷没有亲眼看到这个景象。1742年,86岁的哈雷在格林尼治病逝。

后人为了纪念哈雷在彗星轨道计算方面的伟大贡献,就把这颗彗星命名为哈雷彗星。