书城科普世界科普故事精华·科学探索故事卷
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第25章 地球篇(11)

“阿克乔尔”号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。

探测海底磁性条带

第二次世界大战结束之后,美国一艘海洋调查船“先驱者号”在美国政府的资助下,使用全磁场磁力仪,以密集的测线和站位布点,对太平洋特定海域进行了古地磁测量。科学家把所获取的古地磁资料进行对比分析,然后把磁力强度相同的洋底岩石用等值线的方式标绘在地图上。

结果人们惊奇地发现,这些等磁力线条带,大都呈南北方向平行于大洋中脊两侧,而且磁性正负相间;每个条带长约数百千米,宽度多在数十千米。磁化强度很高的海底磁性体,形成了正向磁性条带,而相邻近的磁化很弱的海底戳性体,则形成负向磁性条带。分布在大洋底部的一条条磁性条带,就像是海底岩石呈条带状被磁化后引起的。

海底磁性条带形成机理的众多假说中,最有代表性的是英国剑桥大学的两位学者瓦因和马修斯提出的海底磁性条带成因假说。

瓦因和马修斯认为,海底磁性条带的出现,不是由于磁化强弱不均引起的,而是由于某种原因,地磁场转向的背景之下形成的。当新的海底岩石在大洋中脊形成之时,如果当时地磁场正处在正向时,那么,就能获得正向岩性磁性条带;反之,则得到反向岩性磁性条带。这就是说,由于海底发生扩张,具有正向的海底岩石将被后来形成的新岩石推向两侧;如果此时处在反向地磁场的地质时期,形成的岩石当然具有反向磁性。在地球的地质演化过程中,地磁场曾发生多次反复转向,伴随的是新洋壳沿作中脊不断地形成,不断扩张。这就在今天的洋壳上留下一系列磁化方向正反相间的磁性条带。从海底磁性条带分布的情况看,每次地磁场转向,都在当时新形成的海底上留下磁向的标记。

发现大洋中真的陆桥

科学家在100多年前就发现,远隔重洋的两大陆有着非常相似、甚至完全相同的生物种属。根据同一个物种有着同一的起源的观点,这些既不会飞又不会游的生物是如何远渡重洋来到大洋彼岸的呢?

有人提出陆桥说,认为大洋中曾存在过一些狭窄的好像桥一般的陆地,称为“陆桥”,生物正是通过这种陆桥从一块大陆来到另一块大陆的。后来,地壳变动,陆桥被海水淹没。但我们仍可以根据一些分散的小岛和水下高桥找到它们的踪迹。

另外一些学者坚持大陆漂移说,认为生物并不是通过什么陆桥迁移的,而是驮载在漂移的大陆上,从这里漂到那里。这种学说在20世纪60年代后,曾一度盛行。

最近,我国一位学者对陆桥说提出了新的评论。他认为,尽管大陆漂移说已得了许多重要证据,但陆桥说也不是完全没有道理。特别是新生代以来的一些生物化石,之所以能在不同的大陆出现,就是通过陆桥迁移的。因为根据大陆漂移说,新生代以来的大陆早已相互漂离,生物迁移只有通过陆桥才能完成。

深海潜水器诞生记

最早研究深海呼吸装置的达文西是欧洲文艺复兴时代最优秀的人物之一。他所设计的水中装置,是一种装在头上能抵抗水压的头盔,盔上装有可伸出海面与浮标相连的呼吸管,并戴上玻璃潜水眼罩。

100多年后,艾德蒙·哈利发明了在钟里输送压缩空气的方法。他通过自己的亲自实验,不断改变浅水钟里不理想的地方,如钟内的坐椅,妨碍潜水员的视野,于是哈利想办法使潜水员能呼吸戴在自己头上的独立小钟内的空气,这样,他发明了潜水服。

1829年,奥古斯都·希普发明了一种潜水服,这是现代附帽潜水服的原形。在研究潜水服的同时,适用于深海作业的潜水艇也在研制之中。不过,那时的潜水艇只是用于战争中。

美国技师罗伯特·福尔顿将美国独立战争中的达托鲁号的设计进行了改良,于1800年,创造了两艘潜水艇——诺蒂拉斯号和缨德号。1930年鸟类学家威廉·毕比为了探查栖息的海洋生物邀请曾经做过深海探险的钢球技师政提斯·巴顿和设计师约翰·H·J·巴德人协助,三个人共同努力下,重新制作装备,制造了“深海潜水球”。

“深海潜水球”直径1.45米,球壁厚3公分。每平方厘米能耐105.5公斤以上的压力——与海面下3400米深度压力相等,而且相当坚固。

另外还有一根管子,连接深海潜水球和海上的母船,管内的电缆能供给发动电力机械与探照灯所需的动力,同时为了毕比进入深海时,能详细地记事,还装上电话线。最后,深海潜水球被粗2.2公分、长10.6公里的钢铁制电缆线吊入海里。这个潜水球潜入了海底3028米的深处,创造了当时人类潜水最深的记录。

人类改造海洋的设想

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。

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。

美国科学家盖尔哈撒韦则另有观点,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。

改造海洋暖流使气候变暖能否可行并付诸实施,还得看今后科学技术的发展。

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。

海洋中的淡水河

1489年,意大利出生的航海家哥伦布在第三次横渡大西洋的航行中,在委内瑞拉的奥里诺科河口附近的海面上,发现了一块淡水区。

在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。

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。如日本着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。

大海中有沿水河,这已是事实。但是,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。

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。

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。

中国长江、黄河、珠江等河流的入海口也有淡水存在。

海水为何有涨落

人们把海水定时涨落的现象叫作涨潮和落潮。白天的海水涨落叫潮,夜晚的海水涨落叫汐,总起来,人们就把海水水位有规律的涨落叫作潮汐现象。

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的,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。

涨潮落潮的次数,潮的大小,还要受海岸地形、气候等各种因素的影响。所以有的地方一天有两次涨潮,两次落潮;有的地方只有一次涨潮,一次落潮;前者叫半日潮;后者叫全日潮。还有的地方潮水涨落情况要更复杂一些。如果两个相邻的高潮之间和相邻的低潮之间,时间不均等,这叫做混合潮。

海岛是怎样形成的

在茫茫的大洋上,碧波里涌出一片片陆地,人们称之为“海岛”。

是什么力量造就了这些岛屿?或是从大陆分离出来,或是由海底火山爆发和珊瑚虫构造而成。海岛可以分成大陆岛、火山岛、珊瑚岛、冲积岛四大类型。

大陆岛是大陆向海洋延伸露出水面的岛屿。世界上比较大的岛基本上都是大陆岛。它的形成有三种原因:

地壳运动,中间接合部陷落为海峡,原与大陆相连的陆地被海水隔开,成了岛屿。世界上最大的格陵兰以及伊里安、加里曼丹、马达加斯加等岛,都是这样形成的。

冰碛物形成的小岛。远古冰川活动时期,冰川夹带大量碎屑在下游堆积下来,后来气候回暖,冰川消融,海面上升,冰碛堆未被淹没,成了岛屿。挪威沿岸、波罗的海沿岸、美国和加拿大东部交界处沿岸的小岛,就是这样形成的。

海蚀岛。它非常靠近大陆,两者高度一致,仅仅中间隔着一道狭窄的海峡;那海峡是海浪经年累月冲蚀的结果。这类岛屿为数不多,面积也很小。

火山岛是海底火山露出水面的部分。岛貌峻拔,与大陆岛、珊瑚岛有明显的不同。当初,火山隐没水下,经过不断喷发,岩浆逐渐堆积,终于高出水面。世界海底山脉最高峰的冒纳开亚火山,就是火山岛夏威夷岛的主峰,总高10203米。

后来,人们还动用现代科学技术筑造了人工岛屿。这类岛屿为数不多,面积极小,但经济意义很大,前景可观。今后还将摆脱泥沙岛的窠臼,构筑巨大的钢铁浮体,在海上建设工厂、展览馆、公园、旅馆以至整个城市,大大扩展人类活动的基地。