书城科普探索神秘的科学未知(新编科技大博览·B卷)
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第8章 自然未知(2)

还有人从地球的运动方向上找原因。持这种看法的人认为,“厄尔尼诺”现象的出现,与地球自转速度大幅度持续减慢有关,一般出现在地球自转由加速变为减速的时期。这是因为当地球自转速度大幅度减慢时,赤道附近的海水或大气便可获得较多的向东运动量,引起赤道洋流或赤道信风的减弱,进而引起赤道东太平洋冷水上翻的减弱,这就造成了赤道东部和中部太平洋大范围海表温度异常增暖的“厄尔尼诺”现象。

关于“厄尔尼诺”现象的成因,能有这么多种说法,说明至今还没有一种具有绝对说服力的权威观点,还需做进一步的研究和探讨。

沙漠开花之谜

在连绵起伏的沙漠中,有一片绿洲,这里生长着茂盛的植物,并盛开着鲜花,素有“不毛之地”的沙漠也会有如此独特的风景吗?

在秘鲁的滨海区,地面广泛分布着流动的沙丘,沙丘中年平均气温很高,而年降水量却很低。但大约每隔几年,有的年份降水量骤然增长,沙漠中会奇迹般地冒出绿意并开花。

干涸的沙漠只要有大量的降水就会开花吗?海洋气象学家研究认为,沙漠开花的真正原因与“厄尔尼诺”现象的出现密切相关,那么“厄尔尼诺”又是一种什么现象呢?

“厄尔尼诺”一旦发生,一般要持续很长一段时间,甚至一年以上。它除了使秘鲁沿海气候出现异常增温多雨外,还使澳大利亚丛林因干旱和炎热而不断起火;北美洲大陆热浪和暴风雪竞相发生;夏威夷遭热带风暴袭击;美洲加利福尼亚遭受水灾;大洋洲和西亚多发生严重干旱;非洲会大面积发生土壤龟裂;欧洲会产生洪涝灾害;我国南部也会发生干旱现象,沿海渔业减产;全国气温偏低,粮食会大面积减产。它又是如何产生的呢?

海洋气象学家认为:正常年份,太平洋海面的水温表现为西部高东部低,太平洋海面塔尔沙漠中呈波浪状的沙丘的水温与此相反,就出现了“厄尔尼诺”现象。

夏威夷大学的地震学家沃克指出,自1964年以来,五次“厄尔尼诺”现象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。

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。

我国科学家研究了1950年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,且数值较大,就发生“厄尔尼诺”现象。因此他们认为,“厄尔尼诺”可能与地球自转速度变化有关。

现在,科学家已运用航空技术、海洋水下技术及智能机器人对“厄尔尼诺”进行研究,并从地质方面深入探索,相信有一天,“厄尔尼诺”的产生机制将会真相大白。到那时,沙漠开花也就不足为奇了。

冰期形成之谜

所谓冰期,是指地球历史上大规模的寒冷时期。在这个时期里,不仅地球的两极和高山顶上有冰川分布,就是一些纬度较低的温带地区和低矮山岭上,也分布着许多冰川。地球的历史告诉我们,全球各地在地质历史中曾发生过三次大冰期,即震旦纪冰期、石炭纪冰期、二迭纪冰期和第四纪冰期。而每次大冰期又是由许多小冰期组成的。最近的一次大冰期是70万年前开始的,至今已发生过7次小冰期,每次持续时间为9万年之久,而两次冰期之间总是伴随着大约1万年长的温暖的间冰期。

科学家们推测,第7次冰期在1万年前就已结束,我们目前正生活在第7次温暖的间冰期末尾,再过5000年,我们居住的地球又将进入一次小冰期,那时整个地球将重新银妆素裹,全球的每个人都会生活在类似今天南极的冰天雪地之中。

面对这一预言,人们难免会问:为什么地球上会出现寒冷的冰期呢?对此,科学家提出了许多假说予以解释:

首先进行推测的是德国地质学家希辛格尔。他在1831年提出,第四纪冰期的出现与第三纪的造山运动有关。后人发展了他的观点,认为冰期的发生是由于造山运动所造成的海陆分布不同。在造山运动以后,地球上出现了一些高耸的大山,为山岳冰川的形成创造了条件。山的升高和冰雪堆积的增厚,还使山区附近的气候发生变化,气温下降,并逐渐扩展影响到全球,使整个地球的平均温度下降,导致冰期出现。反之,当造山运动平静后,山地受到侵蚀,高度不断降低,海水有可能侵入大陆上被削平的低洼地区,使其成为浅海。因为海水的热容量较大,能贮存较多的热量,所以当海洋面积扩大并积蓄较多热量之后,气候开始逐渐转暖,出现了间冰期。一旦造山作用重新发生,山脉再次升高,冰期便又重新来到。

但是人们很快发现,造山运动剧烈的时期与冰期并不完全吻合。

1896年,瑞典地球物理学家阿列尼乌斯提出了植物可能是产生冰期的祸首。他认为空气中二氧化碳若增加到现在含量(0.03%)的2—3倍时,地球的年平均温度就会升高8—9℃。据此可以解释第三纪的温暖气候。温暖的气候和二氧化碳含量的高浓度,促使植物大量繁殖。但是,植物大量繁殖的结果,又使二氧化碳大量消耗,使其在空气中所占的比例下降。当它降低到现在含量的一半时,就会使地球的年平均温度下降4—5℃,足以导致中、高纬度地区广泛发育冰川,产生冰期。冰期的出现又会减缓植物生长,从而使二氧化碳的含量逐渐恢复正常。于是气温又逐渐升高,冰川消退,出现间冰期,植物又开始繁盛起来,为另一次冰期的到来准备了比较充分的条件。

但是,历史上植物十分茂盛时期之后,并没有出现冰期,相反在6—7亿年前的古代,生物运动没有现在繁盛,却有震旦纪大冰川的出现。因此上述说法缺乏充分依据。

为了弥补这一说法的不足,有人提出了尘幔说,认为:由于地球上火山的猛烈喷发,大量的火山灰尘给地球撑起了一把尘埃大伞,张起了一道尘幔,于是,阳光就再也照不到地球上了,冰期由此而生。然而,造山运动也是火山极盛时期,但并不是每次造山运动后都有冰期接踵而来。

1920年,南斯拉夫塞尔维亚的天体物理学家米兰柯维奇提出了天文说,认为地球上所以有周期性的冷暖变化,根本原因在于地表受到的太阳光热不均匀,而造成受热不均匀,无非是地轴的偏斜、地球的颤动以及地球本身是椭圆的,在围绕太阳转动时有近日点和远日点之差……目前这一天文假说成为当前最受拥护的冰期成因假说。但这一假说也并非完美无缺,它充其量只能解释一个大冰期中的冰期与间冰期的交替,而没能回答整个大冰期产生的原因。

近年来,在探索冰期形成机制的各种理论中,又出现了一个新的假说,认为,地球冰期的发生与太阳率领它的家族通过银河旋臂的时间有关。

我们的银河系是一个旋涡状星系,它具有4条旋臂。根据星系旋臂形成假说,太阳及其家族在绕银河系核旋转时,每隔二亿多年就要通过一次旋臂。而在旋臂里星际物质比较密集。因此有人认为,当太阳通过旋臂时,大量星际尘埃的存在使星际空间的透明度减小。太阳辐射出来的光和热受到星际尘埃的反射和折射,到达地球表面的能量有明显的削弱,就使地球的年平均温度下降,冰期发生。这一理论的重要证据是,地球上三次大冰期发生的间隔时期,正好与通过旋臂的时间吻合。

但是,旋臂附近的星际空间是否果真有那么多星际尘埃,却是令人怀疑的。而且这一假说是建立在另一假说的基础上。

因此,尽管人们长期以来不断地探讨冰期的成因,也有了许多科学假说,但这仍然是悬而未决的地学之谜。

龙卷风之谜

龙卷风是一种可怕的风暴,虽然在世界各地都有发生,但在美国出现的次数最多。1954年,美国小城达文港下了一场蔚蓝色的夜雨。在许多国家还经常发生这样的事:晴朗的日子里,天上突然撒下许多麦粒和橙子;有时又会随雨滴落下青蛙和鱼……这些看起来不可思议的现象,其实都是龙卷风的恶作剧。

龙卷风若发生在水面,称为“水龙卷”;如发生在陆地上,则称为“陆龙卷”。龙卷风外貌奇特,它上部是一块乌黑或浓灰的积雨云,下部是下垂着的形如大象鼻子似的漏斗状云柱,具有“小、快、猛、短”的特点。水龙卷直径25~100米,陆龙卷直径100~1000米。其风速到底有多大,科学家没有直接用仪器测量过,但根据龙卷风在其所经过的区域内做的“功”来推算,风速一般每秒50~100米,有时可达每秒300米,超过声速。它像一个巨大的吸尘器,经过地面,地面的一切都要被它卷走;经过水库、河流,常卷起冲天水柱,有时连水库、河流的底部都露了出来。同时,龙卷风又是短命的,往往只有几分钟或几十分钟,最多几从草地上移动的龙卷风呈白色小时,一般移动几十米到10千米左右便“寿终正寝”了。全球平均每年发生龙卷风上千次,使数万人丧生,其中美国出现的次数占一半以上。1974年4月3日,在美国南部发生了一场龙卷风,风速从每小时100海里加大到300海里,卷走了329人,使4000多人受伤,24万个家庭遭到不同程度的损失。亚洲、欧洲和大洋洲也是龙卷风多发地区。世界各国对龙卷风的研究都很重视,但龙卷风之谜一直未能彻底解开。

龙卷风的形成一般与局部地区受热引起上下强对流有关,但强对流未必会产生龙卷风。前苏联学者维克托·库申提出了关于龙卷风成因的一种新理论:当大气变得像“有层的烤饼”时,里面很快形成暴雨云——大量的已变暖的湿润的空气朝上急速移动,与此同时,附近区域的气流迅速下降,形成了巨大的漩涡。在漩涡里,湿润的气流沿着螺旋线向上飞速移动,内部形成一个稀薄的空间,空气在里面迅速变冷,水蒸气冷凝,这就是为什么人们觉得龙卷风像雾气沉沉的云柱的原因。但在某些地区的冬季或夜间,没有强对流或暴雨云,龙卷风却也经常发生,这又怎么解释呢?

并且龙卷风还有一些“古怪行为”,使人难以捉摸:它席卷城镇,捣毁房屋,把碗橱从一个地方刮到另一个地方,却没有打碎碗橱里的一个碗;吓呆了的人们常常被它抬向高空,然后又被它平平安安地送回地上;有时它拔去一只鸡一侧的毛,而另一侧却完好无损;它将百年古松吹倒并捻成纽带状,而近旁的小杨树连一根枝条都未受到折损。

人们对龙卷风的形成及后果进行了多年的研究,但还有很多谜底没有揭开。

无底洞探秘

地球上是否真的存在“无底洞”?按说地球是圆的,由地壳、地幔和地核三层组成,真正的“无底洞”是不应存在的,我们所看到的各种山洞、裂口、裂缝,甚至火山口也都只是地壳浅部的一种现象。然而我国一些古籍却多次提到海外有个深奥莫测的无底洞,如《山海经·大荒东经》记载:“东海之外有大壑。”《列子·汤问》:“渤海之东,不知几亿万里,有大壑焉,实惟无底之谷,其下无底,名曰归墟。八绂九野之水,天汉之流,莫不注之,而无增无减焉。”

事实上地球上确实有这样一个“无底洞”。它位于希腊亚各斯古城的海滨。由于濒临大海,在涨潮时,汹涌的海水便会排山倒海般地涌入洞中,形成一股湍湍的急流。据测,每天流入洞内的海水量达3万多吨。奇怪的是,如此大量的海水灌入洞中,却从来没有把洞灌满。曾有人怀疑,这个“无底洞”,会不会就像石灰岩地区的漏斗、竖井、落水洞一类的地形。然而从20世纪30年代以来,人们就做了多种努力企图寻找它的出口,却都是枉费心机。

为了揭开秘密,1958年美国地理学会派出一支考察队,他们把一种经久不变的深色染料溶解在海水中,观察染料是如何随着海水一起沉下去的;接着又察看了附近海面以及岛上的各条河、湖,满怀希望地去寻找这种带颜色的水,结果令人失望。难道是海水量太大把有色水稀释得太淡,以致无法发现?

几年后他们又进行了新的试验,他们制造了一种浅玫瑰色的塑料小粒。这是一种比水略轻,能浮在水中不沉底,又不会被水溶解的塑料粒子,他们把130公斤重的这种肩负特殊使命的物质,统统掷入到打旋的海水里。片刻功夫,所有的小塑料粒就像一个整体,全部被无底洞吞没。他们设想,只要有一粒在别的地方冒出来,就可以找到“无底洞”的出口了。然而发动了数以百计的人,在各地水域整整搜寻了一年多以后,他们仍一无所获。

至今谁也不知道为什么这里的海水没完没了地“漏”下去,这个“无底洞”的出口又在哪里?每天大量的海水究竟都流到哪里去了?

“幽灵岛”之谜

这里所说的“幽灵岛”,指的是海洋中形迹诡秘、忽隐忽现的岛屿,而并非是那种热带河流上常见的,由于涨水或暴风雨冲走部分河岸或沼泽地而形成的漂浮岛。

1707年,英国船长朱利叶斯在斯匹次培根群岛以北的地平线上发现了陆地,但他的船总是无法接近这块陆地,他完全相信,这不是错觉,便将“陆地”标在了海图上。过了近200年,海军上将玛卡洛夫率领的考察队乘“叶尔玛克”号破冰船去北极,考察队员们再次发现了朱利叶斯当年所见到的陆地。1925年航海家沃尔斯列依也在这一地区发现过这块飘忽不定的“陆地”。可是1928年,当一些科学家前去考察时,却没有发现任何岛屿的存在。