书城科普世界未解之谜之宇宙地球之谜
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第16章 立足之本——地球(1)

不太熟悉的地球

1.悬在空中的地球我们通常认为脚下的地面,很实在很平稳;天空在头顶,很遥远很飘渺,天地对立。事实上,我们就在天上,且已经在太空中运行了几十亿年。

地球,就是我们正踩在脚下的行星。我们在上面生活,呼吸着它的空气,喝着地球表面的水,最最熟悉不过了。

当然,地面上的人们不可能一眼看出大地是球形的。只有当太空人乘坐宇宙飞船,飞出地球,才可以清楚地看到它是个圆球,如果飞到月球上或者更远的行星上,才能亲眼看到地球是个行星在天空中,绕太阳运动着。

在广阔无际的宇宙中,行星地球又恰似一颗微尘。地球的历史一般认为有46亿年,它在太空中运行几十亿年中,既受别的天体吸引(如太阳),同时又吸引别的天体(如月亮);既受万有引力作用,又受离心力作用。互相保持着平衡,在自己的轨道上有条不紊地运行着。整个太阳系,乃至整个宇宙组成一个看不见、摸不着的有机网络,地球就在网络中的一个网节上。

地球大小:半径6378公里,体积是太阳1/130万;地球质量:5.98×1024千克,质量是太阳1/33万;地球自转速度:赤道上465米/秒;自转周期:23时56分;公转周期:365日6时9分;地球公转速度:30公里/秒。

地球环绕太阳转一圈是365日多一点,是一个回归年,叫做一个地球年(水星一年88天,金星224.7天,火星687天),在这365天中,我们能看到星空斗转星移,同样的天空图景在一年后会再次重现。

地球同时又绕自己的轴心在旋转,自西向东每24小时转一周,这是地球上的一天,(水星一天176小时,金星117小时,火星24.6小时),我们观察到日、月、星东升西落,昼夜交替,面向太阳一面是白昼,背向太阳一面是夜晚。

地球斜着身体绕太阳公转。自转轴与公转轨道面的垂直方向有23.5°的夹角,于是,太阳在一年中轮流在地球南北纬23°之间直射,于是地球有了四季的变换。当太阳正对地球北半球直射时,就是北半球的夏季及南半球的冬季,反过来,当太阳直射南半球时,南半球转为夏天,北半球进入冬天。地球上大部分地区就有了春夏秋冬的更替、寒来暑往的变化,我们按得到太阳光的多少和昼夜的长短把地球分为热带、温带和寒带,我们中国绝大部分地区都在温带。

2.太阳系中惟一有生命的星体直到今天据我们所知,地球是惟一有生命的星球。与人类性命攸关的地球到底在哪些地方得天独厚呢?

九大行星中地球距离太阳不远不近。地球是从太阳往外数的第三颗行星。距太阳1.5亿公里,远近适中,吸收阳光适度,既不像水星、金星遭太阳炙烤,又不像外行星被太阳冷落;因而具有适宜的温度,成为孕育生命、繁衍生命的天然温室。

九大行星中惟有地球携带生物所需的一切物质。大多数地球生物需要水和氧气,而地球恰好能自给自足。水覆盖了大半个地球,占7/10,氧气和其他气体混合包围在地球四周,生物们可以随时取用。氧、水和食物不断更生循环、新陈代谢,物质供应便源源不断。

九大行星中,只有地球表面生机勃勃。如果一位外来的太空旅行者,他一眼就会看出,地球比任何邻居都有趣。外面云层翻卷,压强、温度、湿度瞬息万变,时而风雨交加、时而电闪雷鸣、时而又云淡风清。往里看,会发现地球是个潮湿的星球,水面占71%的地面,除此之外,就是岩石组成的陆地,占29%地面。陆地的平均高度比海平面高840米,最大的陆块叫做大陆。大陆表面万紫千红,两极有白皑皑的厚冰壳,赤道上绿郁郁的热带丛林,沙漠中黄沙漫漫,草原上碧草茵茵。降临地球,更会被形形色色的生命吸引住。面积约五亿平方公里,纵深约为三千米的生物圈,它像一层外衣紧紧包裹着地球,厚度虽只有地球的1/4250,然而它对于生命却非同小可,绝大多数的植物、动物,包括人类,就在此栖息、繁衍,演绎着一个个生命的故事,地球因此而富有生气。

地球是人类的摇篮。所有的探测表明,尚没有发现哪里还有一个像地球这样适宜生命生存的星球,地球是宇宙中惟一的“绿洲”,我们在这片绿洲上生活,真是一大幸运!没有理由不好好保护它,并努力发展改造它。

3.地球内部结构推测今天探测器可以遨游太阳系外层空间,但对人类脚下的地球内部却鞭长莫及。目前世界上最深的钻孔也不过12公里,连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来揭示地球内部的秘密。一般认为地球内部有四个同心球层:内核、外核、地幔和地壳。

地壳实际上是由多组断裂的、很多大小不等的块体组成的,厚度并不均匀。大陆地壳平均厚约30多公里,海洋地壳仅5—8公里。地壳上层为花岗岩层,下层为玄武岩层。理论上认为地壳内的温度和压力随深度增加,每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明,在深达3公里以上时,每深入100米温度升高2.5℃,到11公里深处温度已达200℃。

目前所知地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年,即使是最古老的石头——丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年;而天文学家考证地球大约已有46亿年的历史,这说明地球壳层的岩石并非地球的原始壳层,是以后由地球内部的物质通过火山活动和造山活动构成的。

地幔厚度约2900公里,主要由致密的造岩物质构成,是地球的主体。放射元素大量集中在此,将岩石熔化。故此层可能是岩浆的发源地。地核的平均厚度约3400公里,外核呈液态,可流动。

内核是固态的,主要由铁、镍等金属元素构成。中心密度为每立方厘米13克,温度最高可达5000℃左右,压力最大可达370万个大气压。

4.地球的年龄我们居住的地球,自诞生以来,已有46亿年的历史了。在这漫长的岁月中,地球不断发展变化,逐步形成了今天的地球模样。

地球生命史也长达38亿年,人类则有二三百万年的历史。如果把地球46亿年的演化史比作24小时的话,人类的出现则只有半分钟,这时,我们会看到一幅十分奇异的演变图景。

在一昼夜的最初子夜时分,地球形成。

12小时以后,中午,在古老的大洋底部最原始的细胞开始蠕动。

16时48分,原始的细胞体发育成软体动物、海绵动物和藻类,然后,出现了鱼类。

21时36分,恐龙王朝到来。

23时20分,鳞甲目动物全部绝迹,地球是哺乳动物的天下。

只是到了23时59分30秒,才出现最早的猿人。

人类从原始蒙昧进入现代,在这一昼夜中只有1/4秒。

自然界在极漫长的时期逐步发展起来,人类在其过程中只占了短暂的一瞬间,我们对地球的了解是极其有限的。

事实上,地球是既古老又新鲜的。我们对他既熟悉又陌生。

5.地球在不断膨胀地球的体积在膨胀。过去一直认为,地球的体积是1100亿立方公里。科学家最新研究表明,地球实际体积要比这个数字大,因为地球在不断地膨胀。地质学家在收集大西洋中脊东西两侧的大量资料时,看到了令人吃惊的一幕:大洋的底面在不断扩大!由于海底火山不断涌出熔岩形成新的地壳,海脊西侧的旧地壳便被向外推移过去,大西洋的东侧海底正在向东移动,西侧海底在向西移动——大洋底部在扩张!海底扩张,导致1910年魏格纳提出大陆漂移理论。他提出,所有大陆在很久以前都一度全部合而为一成超大陆,以后超大陆逐渐破裂,分离形成了北美大陆格陵兰大陆和欧亚大陆大部分,以及南美大陆、非洲大陆、南极大陆和澳洲大陆。

现在的大陆仅是我们地球外层几个巨大板块的最上面部分,板块的边界都是有着剧烈地质活动的地区,火山、地震频频发生,熔岩在这里从地球深处涌上来形成新地壳。两板块碰撞,那里便耸起高大的山脉,同时有强烈地震发生。由于海底扩张,影响地球内部的物质组成,地心的密度逐渐变小,而地球的体积愈来愈大。由于体积的增大,使它自转的速度也降低了。美国科学家威尔斯分析许多珊瑚虫化石,从这种生物坚硬甲壳上的年轮和生长线得知,在3.7亿年前,地球上的一年等于395天,而现在只有365天。据此推论,在2亿年前,恐龙统治着整个世界,当时一年有385天,当时一天仅为23小时。当第一批植物离开水向陆地生根时,距今约4亿年,那时一年有405天,一天只有21.5小时。在原始海洋拥有丰富的无脊椎动物,开始诞生有保护骨骼的脊椎动物时,是距今6亿年前的事,那时,一年不少于425天,一天长仅为20小时。

这应该又是地球每天时间变长的一个解释了,相信不久的将来,地球自转的秘密会全部揭开。

6.地球在不断升温不仅地球表面的气温在明显升高,而且地核的温度也在大幅度上升。

美国科学家通过金刚石和钻枪模拟地核压力的实验,得出:地核温度为6880℃,不仅较以前人们认为的2700℃—3700℃要高几千度,而且比太阳表面的6000℃还要高。同时,经实验表明,大陆漂移的动力热源也来自地核,而不是以前认为的地核上面的地幔。

这给科学家研究地球运动的规律提供了新线索。

地球是个固体星球,地球往里面看,首先最外面是海洋下7.2公里,陆地上40公里的地壳。地壳下面是地幔,厚度约为2900公里,地幔下是地核,地核的压力惊人,所以温度虽高,仍然是固态。

新计算出的地核温度,让我们意识到地幔和地核之间就像有一个压力锅,绝大部分地核热量不能释放出来,但少量热气可以溢出通道,使地幔慢慢沸腾,整个地幔都在对流。

7.地球的未来命运日本东京技术学院的一项研究称,地球的海洋将会在10亿年后完全干涸,地球表面的所有生物将会消失,地球的命运将同火星一样。

这项研究的负责人、东京技术学院地球及自然科学教授村山成德在研究报告中指出,海洋与大地板块正逐步下沉进地幔处。

地幔是地壳中的疏松岩层,位于地球高热核心(地核)的外层。他说:“根据目前水分消失速度加快的情况来看,地球表面的水大约将在今后10亿年内消失殆尽。”

村山说,这项研究报告以测量地表下温度的实验及2000项旨在计算沉积岩生成时间的学术工作为基础,从而作出有关结论。

他指出,地表下100公里深的岩浆因地心逐渐冷却而降温收缩,每年把超过11亿吨水抽进地壳,但只有2.3亿吨被重新释放出来。

报告指出,从7.5亿年前开始,大量海水从外围流向地幔,导致今天这样大陆露出水面。报告称,这样就为大部分大陆为何在7.5亿年前都沉睡海底带来了新的解释。

如果上述理论正确,同时也就进一步解释了那段时期大气中氧的含量大大增加的原因。报告称,在石头上生活的制氧浮游生物,因大陆露出水面而暴露在空气中,释放出大量氧气进入大气层,而充沛的氧气则逐渐孕育出不同的生命形态。

然而村山指出,地球表面的水量自此不断减少,这种情况意味着这个星球上的生物最终将成为历史。

村山表示,所有在拥有水源的星球上生存的生命体,将无可避免地重复历演——在水分完全消失后走向“灭绝”。他表示,这种情况早已在火星上发生过。科学家们估计火星上曾有河流流动,但一直未能了解水源为何消失。

不过,地球终会干涸的“预言”绝不说明地球人类面临所谓“世界末日”。首先,10亿年实在是太漫长了,漫长得令当今世人无法想象;其次,以地球人类的高度智慧,相对于10亿年而言,人类在不到弹指一挥间即能在地球以外找到或创造新的定居点,目前人类所掌握的空间技术就已经描绘了这一蓝图。所以,哪怕真有那么一天地球不再适合人类生存,人类也早已在别的地方繁衍、进化、生息得更兴旺了。说不定,“火星人”也早就搬往别处了哩!

8.50亿年后的地球太阳从出生到今已50亿岁了,基本属于中年阶段。根据恒星演化阶段分析,50亿年后,太阳走过的路程将是:

太阳→红巨星→白矮星→黑矮星(体积巨大)(收缩发光)(不发光)太阳从原始星云诞生到不发光的恒星残骸终其一生,大约要走100亿年的光景。

太阳衰亡过程中,质量越来越小,引力越减越弱。太阳系也就面临着散伙的结局。

太阳的末日当然意味着地球的末日。这不得不让我们顿生惆怅之情,尽管这是50亿年以后发生的。

可能还会发生另一种“不能善终”的结局,就是太阳在中途遭遇灾变。太阳系的离散过程并非简单,它要走过的路可以说是曲折的,也可以说是“风云翻卷”的。大仙女座的星云距银河系190万光年,正以每秒125公里的速度和太阳系靠近,大约45亿6千万年以后,会“碰在一起”。这两支天体大军,恐怕还有一拼,仙女座星云实力强劲,其可见光强度是太阳的20亿倍。

也许由于巨大的引力,俘虏了太阳系,在温度、运动大振荡以后,太阳系成为绕另一个星系转动的恒星系统。

也许,两军对垒,两败俱伤,它们的尘埃会合二为一,于是东山再起为新的大星系。

以上都是我们的推测,不管怎样,现在的我们是看不见那一幕的。

我们和太阳系所巡游的宇宙空间,不仅创造了我们,而且使我们生存。尽管我们无法预知这样的巡游将向何方,但相信人类的后代能创造更高的文明,能渡过航程中的急流险滩。即使太阳灭亡,相信人类的后代能驾驭整个地球或是在宇宙空间找到新的绿洲,到达胜利的彼岸!