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第78章 对自然奇观的探索(1)

地震的奥秘

地震,是对人类危害最大的自然灾害之一。据统计,1900~1979年中,全球共发生严重灾害性地震近600次,死亡120多万人。地震犹如一个庞大的怪兽,不仅夺走了数以万计的人的生命,而且在瞬间毁灭无数财产。同时,它还引起海啸、水灾、山崩、地陷、火山爆发和瘟疫等次生灾害。为了避免和减轻震害,人类对地震做了几千年的探索研究。

什么是地震

地震也叫地动,是指因地球内部的巨大压力使岩石断裂、移动而引起的震动。它是地壳运动的一种表现,大致分为构造地震、火山地震和陷落地震三类。震源可在陆地,也可以在海洋。人类通过对地震史料的研究和对历次地震的观察,揭开了地震“怪兽”的神秘面纱,认为地震是可以预测、预报的,人类应该拥有防震和抗震的能力。为此,人类开设了震因学、震史学和震兆学,推动了地震科学技术的形成和发展。

多震旧金山

旧金山是位于太平洋沿岸的美国第三大城市,是一个地震频发的城市。它为什么是一个多地震的城市呢?人们认为,是圣安德列斯大断层导致旧金山地震频繁发生。圣安德列斯大断层全长960多千米,从旧金山附近斜向墨西哥的加利福尼亚湾。地质考察证明,在最近8000多万年间,这个断层东侧的地块相对于西侧的地块,向东南方向滑动了200多千米,平均每10年移动2.5厘米。在这两个巨大地块的相互错动中,接触面的有些部分会产生能量的积累,当这种能量突然释放时,就产生了地震。

地震云探秘

有些科学家认为,天空中某些形态的云与地震有关系,并把这类云称为“地震云”。1978年3月6日,日本奈良市市长健由忠三郎在举行记者招待会时,指着北方天空的一缕云说:“这就是地震云,不久将会有一次影响日本广大地区的强烈地震。”就在第二天,靠近日本岛的海域果然发生了一次78级地震。

地震云的成因

中国一些学者认为,地震云除了可能出现在震中地区的上空外,也可能出现在那些远离震中地区而又有应力(物体由外因或内在缺陷而产生形变时,在它内部任一截面单位面积上两方的相互作用力)集中的断裂带上空。断裂带上的强应力作用使岩石发生挤压摩擦,造成热量增加。于是,地下热气流通过断裂处不断逸出地面,并上升到高空,形成条带状地震云。那么,辐射状地震云是怎样形成的呢?他们认为是由于震中处于某些应力高度集中的断裂交会处,而且,应力随距离渐远而衰减,因此便形成了焦点对应震中的辐射状地震云。

地震云的形状

据史料记载及人们的观察,地震云多呈带状,似龙、似蛇,或似草绳,或呈辐射状、肋骨状。其颜色有白色、灰色、铁灰、橘黄、橙红等。辐射状地震云从某一点向外呈指状辐射,它主要出现在早晨和傍晚。由于霞光的关系,它可以呈现不同的颜色。云的辐射中心多位于震中的上空,因此在邻近地区常常看不到它的全貌,而只看到几条向中心会聚的指条状云。

古文献的记载

清人王士祯在其所着的《池北偶谈·卷下》中“地震”一节里,谈到1668年7月25日山东郯城8.5级地震时,记有“淮北沐阳人,白日见一龙腾起,金鳞灿然,时方晴明,无云无气。”这里说的龙,应该是一种长蛇状的带状云,阳光一照,便显得金光灿烂。这便是地震云中的一种。我国古代的许多县志和史书中都有类似的记载。

火山的奥秘

早在2000多年前,中国古代典籍《山海经》中就记载了昆仑山一带有“炎火之山”,以为“山在燃烧”,因名“火山”。这是世界上关于火山的最早记载。

火山的喷发

“火山”是地球内部熔融岩浆等高温物质喷出地表堆积形成的高地。火山喷发时,地球表面就像被炸开了一条连接地心深处的通道,一根通向岩浆源地的“喉管”。一时间,大量炽热的岩浆、气体、尘埃和围岩碎屑、熔岩块、石块等,从“喉管”中喷突而出,冲向高空,形成一根巨大粗壮的火柱。火柱冲至一定高度,体积急速膨胀,形成了似氢弹爆炸的蘑菇状烟云。烟云是由喷出的气体、水蒸气以及细小的火山碎屑物(包括火山灰)、岩屑物质等构成的,其中带正电荷的大量水汽与带负电荷的火山灰在高空相遇,由于高空气温低,两者迅速结合凝成雨滴,以暴雨形式降落,并伴有电闪雷鸣,形成了一幅既壮丽又可怕的自然景象。

火山的分类

火山按其活动性质,可分为活火山、休眠火山和死火山三种类型。活火山是指具有活动能力的火山,包括那些现在还在经常喷发的火山和那些虽已长期没有喷发,但在人类历史上有过喷发活动的火山。休眠火山是指长期没有喷发活动,但将来可能还会喷发的火山。它和活火山之间很难划出明确的区分界限。死火山是指已经没有活动能力的火山,有的还保存有火山特有的形态,但在历史上既没有喷发的记载,又无活动性表现。

球状闪电的奥秘

摩享佐·达罗原上古印的一座城市,大约在公元前15世纪突然从地球上消失了。几千年来,这一直是个谜。只有古印度长篇叙事诗《摩诃婆罗多》里提到了这件事:一个个令人目眩的天雷燃起无烟的大火,紧接着是惊天动地的爆炸,爆炸引起的高温使得水都沸腾了……

奇特的球状闪电

1922年,印度考古学家发现了摩亨佐·达罗古城的遗址。

是什么原因导致了这座城市的毁灭呢?原来古城确实是由于一次大火和特大爆炸而毁灭的。有科学家认为,这可能是由球状闪电所引起的。在大气中,由于阳光、宇宙射线和电场的作用,会形成一种化学性能十分活泼的微粒。这种微粒凝成一个又一个核,在电磁场的作用下聚集在一起,像滚雪球一样越滚越大,从而形成大小不等的球。这就是我们通常所见的球状闪电。

恐怖的灾难

科学家认为,形成球状闪电的大气条件同时也能产生大量的有毒物质,毒化空气。显然,古城的居民先是被这种有毒空气折磨了一阵,并在随后发生的猛烈爆炸中身亡。由于有大量的球状闪电存在,只要其中有一个发生爆炸,便会产生连锁反应,其他的球状闪电紧跟着发生爆炸,温度高达15000℃,足能把石块熔化。爆炸产生的冲击波到达地面时,把城市毁灭了。

龙卷风的奥秘

刮风下雨本是极寻常的自然现象,但有些风和雨确实很奇异。在许多国家经常发生这样的事,晴朗的日子里,天上突然撒下许多麦粒,掉下橙子和蜘蛛,有时又会随雨落下一群青蛙或鱼……这些骤然看来不可思议的现象,其实都是龙卷风的恶作剧!

水龙卷与陆龙卷

龙卷风发生在水面时,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,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,陆龙卷的直径为100~1000米。其风速一般达每秒50~100米,有时可达每秒300米。它像巨大的吸尘器,经过地面时,地面的一切都要被它卷走,经过水库、河流时,常卷起冲天水柱,连水库、河流的底部有时都会暴露出来。同时,龙卷风又是短命的,往往在几分钟或几十分钟,最多几小时之内便“寿终正寝”了。

龙卷风的成因

苏联学者维克托·库申提出了龙卷风的内引力——热过程的成因新理论:当大气变成像“有层的烤饼”时,里面会很快形成暴雨云。大量已变暖的湿润空气朝上急速移动,同时,附近区域的气流迅速下降,形成了巨大的旋涡。在旋涡里,温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,这也是为什么人们观察到龙卷风像雾气沉沉的云柱的原因。

怪风的奥秘

风是一种常见的自然现象,微风习习、清风拂面、寒风凛冽……都是用来描述风的。但有时这平常的风却有很多怪“把戏”,怪得让我们摸不着头脑。

微风的威力

微风习习,除送给人们一丝凉爽和惬意外,也会将一座70米高的铁塔吹倒在地,你不会想到吧?一个晴朗的夏夜,晚风轻拂。突然,轰隆一声巨响,一座铁塔倒塌了。这或许太不可思议了。其实,当风的气流贴着物体流动时,气流会形成一个小旋涡,而这旋涡会使物体左右摇摆。建筑物的设计师们只考虑到了大风的威力,却没有“防微杜渐”,小瞧了这微风的力量。

奇特的焚风

焚风多发生在地球上的山区地带,不少地方都可以见到它。当山脉阻隔风的流向时,风会顺山坡上升。在上升过程中,一部分水汽成云落雨后,空气就变得特别干燥了。当干燥的空气开始下沉时,就变得更干燥了,如山顶上2℃的空气从海拔3000米的山上下沉到地面时,温度会达到20℃。这样高温而干燥的风,在冬季可以使积雪在很短时间里融化,造成雪崩;在干燥季节能使树叶、杂草点燃,造成火灾。

猛烈的台风

台风是发生在太平洋西部的极猛烈的热带气旋。当炙热的太阳终日照在海洋上时,海面上的空气会急剧升温。冷空气与热空气发生对流,热空气大规模上升到高空,冷空气向下流动,直到热空气到达高空变为冷空气为止。这时变冷的空气立即形成暴雨。各个方向的冷空气夹着狂风暴雨形成一个空气大旋涡,这就是台风(又叫飓风)。台风有时在空中会产生带有垂直转轴的旋涡,这时又叫龙卷风。

极光的奥秘

极光是发生在高空的一种天文现象,是除流星雨以外离我们最近的天文现象了。然而许多人很难有机会看到极光,因为它主要发生在高纬度地区,尤其是两极地区。所以,我们往往感觉极光有些神秘色彩。

美丽的极光

通常,人们在两极附近地区的夜间会看到一种灿烂壮美的景象——极光。它有时像一条彩带,有时像一团火焰,有时又像一张异彩纷呈的巨大银幕。不过,有时在纬度较低的地区,也能有幸看到极光。2003年10月,在欧洲和北美洲大部分地区竟然都出现了极光。当时,英国威尔士地区很多人看到了极光,而且极光非常清晰,好像探照灯的灯光一样明亮。天空中布满了红、蓝、紫、绿等色相间的光线。10月下旬的一个晚上,美国得克萨斯州和佛罗里达州居民也都目睹了极光飞舞的壮丽景象。这是由于极光的形成与太阳活动息息相关。每逢太阳活动极大年,便会在更大范围内出现壮观的极光景象。

极光的形成

极光是由来自大气外的高能粒子撞击高层大气中的原子而引起的。这种相互作用常发生在地球磁极周围区域。一般是太阳风“吹”到地球附近时,部分带电粒子被地球磁场俘获,并吸引这些粒子向磁极下落。它们与氧和氮的原子碰撞,“轰走”电子,使之成为激发态的离子,这些离子发射不同波长的辐射,产生红、绿、蓝等色的特征色彩,这样就形成了极光。因为地磁极在南北极附近,所以极光离南北极也不会太远。

佛光的奥秘

佛光,又叫“峨眉宝光”,它是一个巨大的七彩光环,光环中还有人的影子。观看佛光的人举手、挥手,此际人影也会举手,挥手“云成五彩奇光,人影在光中藏”的景象,神奇而魂丽。佛光到底是怎么一回事呢?

奇异的佛光

有研究人员对自己亲眼见到的佛光做过详尽的记录:一轮彩色的光环如同显影一样由淡到浓地浮现,环形巨大,直径约4米。光环色彩由外而内排列着红、蓝、青、绿、黄、橙各色,中心是一团如蛋黄般耀眼的光亮,因为云雾的不断飘送,光环结构随之发生相应变化。影像在光环的正中心,只是一个淡淡的剪影,很难辨别细微的形象。当人手舞足蹈的时候,那剪影也跟着摇摆晃动,正所谓“光环随人动,人影在环中”。

佛光的成因

究竟是什么样的地理和自然条件才能形成佛光呢?佛光是自然界中的一种光学现象,它的出现必须具备三个条件:阳光、云雾、地形。只有当太阳、人体和云雾三者处在一条倾斜的直线上时,方能产生佛光效应。佛光通常出现在半雾半晴的天气里。在峭壁边的云端,是光线造就了这个美丽的奇迹。在水气氤氲的悬崖之旁,水滴凝结成的云雾在山峰和深谷间弥漫,铺成重重叠叠的云层。阳光从一定的角度斜射下来,透过厚厚的云层。这时,大自然开始了它的光线游戏。当光线穿透云雾表面时,会在云层深部的水滴或冰晶中产生衍射和反射。在衍射的作用下,有部分光偏离原来的方向,其偏离的角度与冰晶点的直径成反比,与各种色光波长成正比。于是,不同波长的单色光逐渐扩散开去,最终形成了一个彩色光环。

四季更替的奥秘

春季的温暖、夏季的炎热、秋季的萧瑟和冬季的严寒构成了一幅完美的四季图景。四季便是如此循环往复,年复一年。那么四季是怎样形成的?它又是如何严格划分的,划分的标准是什么呢?

四季交替

四季交替主要是地球绕太阳公转的结果。由于地球在不断自转的过程中,是斜着身子绕太阳公转的。因此,太阳直射点在地球表面就会发生变化,便有了四季的轮流“值班”。每年6月22日前后是北半球的夏至日,太阳直射北回归线,北半球进入夏季。随着地球的不断公转,到了9月22日前后——北半球的秋分日,太阳直射赤道,此时北半球是秋季。同样,在每年的12月22日,这一天是北半球的冬至日,太阳直射南回归线,这是北半球的冬季。每年3月21日前后是北半球的春分日,太阳直射点北返,再次直接射向赤道,这是北半球的春季。四季的更替,北半球和南半球的情形正好相反,但都是地球在不断的公转中产生的结果。

地球公转

地球公转的方向是自西向东,公转的轨道是椭圆形。太阳位于椭圆的一个焦点上。每年1月初,地球离太阳最近,这个位置叫近日点;7月初,地球离太阳最远,这个位置叫远日点。公转轨道的长度是94000万千米,公转一周所需的时间是一年,天文上所说的一年(回归年)是365日5时48分46秒。地球公转的轨道平面叫黄道面,它与地球赤道平面之间有一个交角,叫黄赤交角,其角度是23°26′。在地球公转过程中,由于黄赤交角的存在,使得太阳在地球上的直射点往返于南北回归线之间,并且引起地球各地正午太阳高度和昼夜长短的周期变化。

雾与虹的奥秘

诸多的气象要素组成了庞杂的天气系统,而系统的变迁造就了百般变幻的气象之景。清晨之际,近地面处常形成浓厚的锋面雾。弥漫的大雾笼罩着大地,灰蒙蒙的一片,顿时天地相连,海天一色。你知道雾是怎么形成的吗?雨后天晴,天际挂着一道瑰丽的七色彩虹,引发了人们无限的想象。天空中的虹又是如何形成的呢?

雾的形成