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第3章 地球迷宫(2)

华纳达尔斯赫努克火山为全国最高峰,海拔2119米。冰岛几乎整个国家都建立在火山岩石上,大部分土地不能开垦。冰岛是世界温泉最多的国家,所以被称为“冰火之国”。全岛约有250个碱性温泉,最大的温泉每秒可产生200升的泉水。冰岛多喷泉、瀑布、湖泊和湍急河流,最大河流锡尤尔骚河长227千米。冰岛属寒温带海洋性气候,变化无常。因受北大西洋暖流影响,较同纬度的其他地方温和。夏季日照长,冬季日照极短。秋季和冬初可见极光。冰岛有火山岛、雾岛、冰封的土地、冰与火之岛之称。

未知的南方大陆

“孤独者幸福号”的寻找

1687年,著名的英国大海盗爱德华·戴维斯奉英国女皇的命令,驾驶着“孤独者幸福号”三桅巡洋舰,前往南太平洋寻找未知的南方大陆。在南纬12度30分,距南美海岸150海里处,“孤独者幸福号”突然剧烈地震荡起来。导致轮船震荡的原因,是因为当时美洲大陆的秘鲁沿岸发生了大地震,引起海面剧烈震荡所导致的。爱德华·戴维斯赶快驾驶着他的“孤独者幸福号”向西南驶去。

有一天凌晨,离天亮还有两个小时,“孤独者幸福号”突然触到了低低的海岸,熟睡的船员们被震耳欲聋的响声惊醒,展现在船员们面前的却是一片陆地。胡安和戴维斯都声称他们发现了“未知的南方大陆”,但人们都不相信。

寻找时期

南方大陆的发现是继哥伦布之后第二个地理大发现。欧洲人在南太平洋历时两个半世纪的探险,大致可分为三个时期。第一时期:1519年至1607年间,是葡萄牙和西班牙探险时期,他们一无所获;第二时期:16世纪至17世纪中期,这是荷兰人探险时期,他们虽曾到过澳大利亚的东、西、南海岸,但中途无功而返;第三时期是英国人探险时期。进入18世纪后,人们向未知大陆的探索也越来越深入。

南方大陆之谜

被称作南方大陆的区域实际是由5个巨大岛屿所构成的,这里气候温和,雨水充沛,到处是一片生机盎然的景象。而这里地形与其他地方相比并没有什么不同。高山、峡谷、河流与平原将大陆分隔为颜色不同的区域,也为那些深入内地的探险者们提供了一幅幅巧夺天工的奇景。

虽然有着这么得天独厚的环境,可是这几个巨大的岛屿上却没有任何土著居民,不过这片看似普通的土地也丝毫无愧神秘大陆的称号,因为南方大陆的背后还隐藏着一个巨大的秘密。

岩石形成的奥秘

水成派

18世纪中期,地质学开始由思辨诉诸经验与观察。英国地质学会甚至将,“收集实证材料而不急于构建理论”,作为学会的宗旨。在这种注重实证的学术背景下,出现了以德国地质学家维尔纳为代表的水成说学派,和以英国地质学家赫顿为代表的火成说学派。

维尔纳于1791年,系统地阐述了水成说理论。他认为,在地球生成的初期,表面被原始海洋所掩盖,溶解在其中的矿物质通过结晶,逐渐形成了岩层。维尔纳并不否定热力的作用,但他认为地下的热,如火山是煤的燃烧引起的,只是一种较晚的、辅助性的地质力量。人们称他的观点为“水成派”。

火成派

以英国地质学家赫顿为代表的一些科学家们,提出与“水成派”针锋相对的观点,即用自然过程来解释地球的历史,并在1795年系统论述了火成说理论。他们认为花岗岩等岩石不可能是在水里产生的,而是与地下的岩浆作用有关,是由高温的岩浆冷却结晶而成。

赫顿并不完全否定水的作用,但他认为河水只是把风化了的岩石碎屑冲到海里才逐渐积累,形成石砾、砂土和泥土。赫顿认为地球既没有开始,也没有结束,同时他也认为维尔纳的原始海洋的观点没有根据。

水火之争

由于赫顿的地球永恒性观点,违反了传统宗教观念,因此水成说在初始时占据上风,英国地质学会的大部分会员,也赞成维尔纳的观点。但由于火成说不断得到观察和实验的证实、补充,人们开始转而支持火成说。在争论过程中,各学派倾向于用各自观察到的经验证据,来支持自己的地质理论。

最后,在英国爱丁堡召开的一次国际学术会议中,这两个学派在附近的火山脚下,对那里的地层结构成因,展开了激烈的现场辩论。由于两派都以偏概全,只相信自己,导致了双方互相攻击和谩骂,最后竟然拳打脚踢,演出了科学史上少有的科学家用武力解决学术问题的闹剧。水成派与火成派一直争论了几十年,史称水火之争。

直至1830年,英国自然科学家莱伊尔将岩石分为水成岩类、火山岩类、深成岩类和变质岩类,深成岩类包括花岗岩和片麻岩类。至此,水火之争才告一段落。

冰川怎样形成的

冰川形成的原因

冰川是水的一种存在形式,是雪经过一系列变化转变而来的。要形成冰川首先要有一定数量的固态降水,其中包括雪、雾、雹等。没有足够的固态降水作为原料,就等于无米之炊,根本形不成冰川。冰川存在于极寒之地,地球上南极和北极是终年严寒的,在其他地区只有高海拔的山上才能形成冰川。人们知道越往高处温度越低,当海拔超过一定高度,温度就会降至零度以下,降落的固态降水才能常年存在。

这一海拔高度,冰川学家称之为雪线。在南极和北极圈内的格陵兰岛上,冰川是发育在一片大陆上的,所以称之为大陆冰川。而在其他地区冰川只能发育在高山上,所以称这种冰川为山岳冰川。

在高山上,冰川能够发育,除了要求有一定的海拔外,还要求高山不要过于陡峭。如果山峰过于陡峭,降落的雪就会顺坡而下形不成积雪,也就谈不上形成冰川。

雪花一落到地上就会发生变化,随着外界条件和时间的变化,雪花会变成完全丧失晶体特征的圆球状雪,称之为粒雪,这种雪就是冰川的原料。

积雪变成粒雪后,随着时间的推移,粒雪的硬度和它们之间的紧密度不断增加,大大小小的粒雪相互挤压,紧密地镶嵌在一起,其间的孔隙不断缩小,以致消失,雪层的亮度和透明度逐渐减弱,一些空气也被封闭在里面。

当粒雪密度达到0.5克~0.6克/厘米时,粒雪化过程变得缓慢。在自重的作用下,粒雪进一步密实或由融水渗浸再冻结,晶粒改变其大小和形态,出现定向增长。当其密度达到0.84克/厘米时,晶粒间失去透气性和透水性,这样就形成了冰川冰。

冰川冰最初形成时是乳白色的,经过漫长的岁月,冰川冰变得更加致密坚硬,里面的气泡也逐渐减少,慢慢地变成晶莹透彻带有蓝色的水晶一样的冰川冰。冰川冰在重力作用下,沿着山坡慢慢流下,逐渐凝固就形成了冰川。

冰川的种类

冰川依据其形态、规模和所处的地形条件,可分为下列三种类型:

大陆冰川,也称冰层,为规模广大的冰川,覆盖大陆或高原区所有的高山、低谷以及平原全部受到覆盖。中央部位较高,冰自中央向周围任何方向移动,不经融化而直接入海,因其覆盖整个陆地再由陆地边缘直接入海,故称大陆冰川。

山谷冰川,它发生于高山或雪线以上的雪原中,由冰川主流和它的分支流组成整个高山冰川系统。当冰层沿山谷向下移动,过雪线继续向下移,其流动情形与河流相似,故称为山谷冰川。

山麓冰川,当山谷冰川从山地流出谷口抵达平坦地区,冰向平面展开,在山麓地带扩展或汇合成一片广阔的平原,称为山麓冰川。

川在世界两极和两极至赤道带的高山均有分布,地球上陆地面积的1/10都为冰川所覆盖,而人类需要的淡水资源80%就储存于冰川之中。

现代冰川在世界各地几乎所有纬度上都有分布。地球上的冰川,大约有2900多万平方千米,覆盖着大陆11%的面积。冰川冰储水量虽然占地球总水量的2%,储藏着全球淡水量的绝大部分,但可以直接利用的很少。

现代冰川面积的97%、冰量的99%为南极大陆和格陵兰两大冰盖所占有,特别是南极大陆冰盖面积达到1398万平方千米,最大冰厚度超过4000米,冰从冰盖中央向四周流动,最后流到海洋中崩解。

我国冰川面积分别占世界山地冰川总面积的14.5%,是中低纬度冰川发育最多的国家。其中西藏的冰川数量多达20000多条,面积近30000平方千米。我国冰川山脉山体巨大,为冰川发育提供了广阔的积累空间和有利于冰川发育的有利条件。

冰川消退

全球气候的小幅度波动虽然并不为人明显发觉,但对于冰川来说则有显著的影响。气温的轻微上升都会使高山冰川的雪线上移,海洋冰川范围缩小。长期观察表明,这一现象是存在的。根据海温和山地冰川的观测分析,估计由于近百年海温变暖,造成海平面上升量约为0.02米至0.06米。其中格陵兰冰盖融化,已经使全球海平面上升了约0.025米。全球冰川体积平衡的变化,对地球液态水量变化起着决定性作用。如果南极及其他地区冰盖全部融化,地球上绝大部分人类将失去立足之地。

冰川期成因之谜

冰期对全球的影响

大面积冰盖的存在,改变了地表水体的分布。晚新生代大冰期时,水圈水分大量聚集于陆地,而使全球海平面大约下降了100米。如果现今地表冰体全部融化,则全球海平面将会上升80米至90米,世界上众多大城市和低地将被淹没。冰期时的大冰盖厚达数千米,使地壳的局部承受着巨大压力而缓慢下降,有的被压降100米至200米,南极大陆的基底就被降于海平面以下。北欧随着第四纪冰盖的消失,地壳则缓慢在上升。这种地壳均衡运动至今仍在继续着冰期改变了全球气候带的分布,大量喜暖性动植物种灭绝。

天文学成因说

天文学成因说是考虑太阳和其他行星与地球间的相互关系。太阳光度的周期变化影响地球的气候。太阳光度处于弱变化时,辐射量减少,地球变冷,乃至出现冰期气候。科学家米兰科维奇认为,太阳辐射量的减少是导致冰期发生的因素。地球黄赤交角的周期变化导致气温的变化。黄赤交角指黄道与天赤道的交角,它的变化主要受行星摄动的影响。当黄赤交角大时,冬夏差别增大,年平均日射率最小,使低纬地区处于寒冷时期,有利于冰川生成。

地球物理学成因说

地球物理学成因说是影响因素较多,有大气物理方面的,也有地理地质方面的。大气透明度的影响:频繁的火山活动等使大气层饱含着火山灰,透明度低减少了太阳辐射量,导致地球变冷。构造运动的影响:构造运动造成陆地升降,陆块位移,改变了海陆分布和环流型式,可使地球变冷。云量、蒸发和冰雪反射的反馈作用,进一步使地球变冷,促使冰期来临。大气中二氧化碳的屏蔽作用:二氧化碳能阻止或减低地表热量的损失。如果大气中二氧化碳含量增加到现在的2倍至3倍,则极地气温将上升8度至9度。如果现在大气中的二氧化碳含量减少50%至60%,则中纬地带气温将下降4度至5度。在地质时期火山活动和生物活动,使大气圈中二氧化碳含量有很大变化,当二氧化碳屏蔽作用减少到一定程度,则可能出现冰期。

1982年至1983年,发生了一次严重的厄尔尼诺现象,它使全世界经济损失达80亿美元。

厄尔尼诺是怎么发生的

在赤道南北两侧,由于常年受到东南信风和东北信风的吹拂,形成了两股自东向西的洋流。从太平洋东部流出的海水,靠下层海水上涌补充。由于下层海水较冷,因此太平洋海面的水温呈现出西部高东部低的“翘板”。

太平洋东部秘鲁沿海的鲶鱼和海鸟多年来乐居在这一较冷的海域之中。从东向西流去的两股赤道洋流在到达大洋彼岸后,有一部分形成反向的逆流,再横越太平洋向东流去,这股暖性的逆流叫赤道逆流。

但是,有的年份由于南半球的东南信风突然变弱,使得南赤道洋流也变弱,太平洋东部上升的冷水减少,而更多的暖水随赤道逆流涌向太平洋东部。这样,太平洋海面的水温的翘板就变成东部高西部低了。然而,厄尔尼诺的发生机制还是一个谜,产生这种现象的原因还不清楚。

最后,美国夏威夷大学的地震学家沃克指出:自1964年以来,5次厄尔尼诺的发生时间都与地球的两个移动板块之间的边界上发生地震这一周期现象密切吻合。但它们之间有没有因果关系,还有待于进一步探讨。

还有的科学家提出厄尔尼诺与一种叫南部振荡的全球性气候变化体系有关,从而影响了南半球的信风强弱。一个名叫热带海洋和大气层的国际性研究计划正在探索厄尔尼诺之谜。

我国科学家提出的假设

我国科学家提出了一种假设,认为厄尔尼诺可能与地球自转速度变化有关。他们对照了20世纪50年代以后地球自转速度变化的资料发现,只要地球自转年变量迅速减慢持续两年,而且数值较大,就会发生厄尔尼诺现象。

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