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第7章 天文地理篇(6)

美国科学家佐勒花了不少时间和力气将一台重17千克的抽气装置安装在火山口。由于现场气温高,他热得大汗淋漓。他利用这台装置,采集了几十管从裂缝中冒出的气体,经过测算发现埃尔奇琼火山每天能喷出约400吨硫。

考察小组在火山口坚持战斗了3天以后,携带着丰富的第一手资料,飞回美国。探险家的出色工作有着十分重要的意义,专家们根据他们收集的资料研究分析埃尔奇琼火山爆发对全球气候的巨大影响、政府如何制定相关的农业政策等等。

在火山专家们和火山探险家的共同努力下,火山波动的一些规律已被人们所掌握。人们根据这些规律和已经积累了的经验,多次成功地对火山爆发作出预测。

不仅如此,人类在认识火山、预测火山活动的同时,还打响了改造火山、征服火山的战斗,真是令人振奋!

如梦如幻的海市蜃楼

山东省北部的蓬莱县,自古有着“蓬莱仙境”的美名。古书上把蓬莱称为海上神山,民间传说中的“八仙过海”,就在此地,秦始皇为寻求海上神仙和长生不老的药,也曾到过这里……当然,这些都是神话传说,但与蓬莱的迷人风景,又多海市蜃楼的奇妙景象是有着直接关系的。

蓬莱县城北有座丹崖山,山崖壁陡,三面临海,山顶上雄踞着著名的蓬莱阁,登上阁楼可俯视无垠的大海,是观赏海市蜃楼奇景的理想地方。

所谓海市蜃楼,就是在春夏之交或夏末秋初时,每当雨后初晴,或风和日丽、晴朗少云的天气里,会在远处海面的半空中,突然呈现亭台楼阁,山峦起伏,树木丛丛,行人车辆等奇妙的幻影,宛如身临仙境。过一段时间幻影突然又消失得无影无踪。

其实海市蜃楼是一种幻景,是一种大气光学现象引起的。在春夏季节,白天海水温度比较低,下层空气受水温影响,较上层空气冷、密度大,而上层空气密度小。当阳光穿过这种空气层时,就要发生折射和反射,下层密度大的空气就像一面镜子一样,把地面景物反射在半空中,就会出现奇妙虚幻的景致。

例如蓬莱县北部海面上的庙岛群岛,在夏季,白昼海水温度低,空气出现下密上稀的差异,所以在蓬莱县常可看到庙岛群岛的幻影。宋朝时候的沈括曾有记载:“登州(即现在的蓬莱)海中,时有云气,如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖,历历可睹。”因为当时人们无法解释这种现象,就把蓬莱和“仙境”联系起来了。

海市蜃楼不但在海面上能见到,在沙漠中也能见到,不过沙漠中的幻景不在半空而在地面上。这是因为白天沙漠贴近地面的空气温度高于上层,所以上层密度大而下层密度小,密度大的反射镜在上层,就把蓝天、树木、房屋反射在沙滩上,而且形成倒影,所以蓝天像湖水,使不少沙漠旅行者上当受骗。

无论哪一种海市蜃楼,只能在无风或风力微弱的天气条件下出现。当大风一起,幻景顿时消失。这是因为这种空气层极不稳定,大风一刮,上下层空气搅动混合,上下层空气密度没有什么差异了,光线就不会出现折射和反射的现象了。

“仙境”的秘密被揭穿了,但人们并没有失望,观赏海市蜃楼仍是人们极向往的。而人们更向往的是蓬莱的人间“仙境”,因为蓬莱的风景本身就非常美丽。蓬莱依山傍水,山清水秀。有“仙阁凌空”“海市蜃楼”“万里澄波”“狮洞烟云”“日出扶桑”“晚潮新月”等十大胜景。

探索神秘的自然现象

毋庸置疑,北极光是地球上最美丽的景色之一,自从人们发现北极光现象之后,就被该现象的神秘和美丽深深吸引。从太阳释放出来的等离子流叫做太阳风。当太阳风与地球磁场边缘发生接触,一些带电粒子被地球磁场所捕获,它们沿着磁力线进入地球电离层。电离层是地球表面向空中延伸60—600千米的大气层部分。当带电粒子与电离层中的气体碰撞就开始发亮,产生壮美绚丽的景色,这种美妙的极光现象还出现在南极地区。虽然科学家已经知道极光的起因,但它对地球有何影响仍然是个疑问。

乳房云也被称为乳房积云,它是由无数个袋状下垂云状结构组合在云层底部的,它主要是由冰物质构成,可以沿着任何一个方向延伸数百千米,然而一些乳房云结构可保持静止不变10—15分钟。每当乳房云出现就预示着恶劣天气的到来,它经常是暴风雨或其他恶劣天气来袭的前兆,但目前科学家仍搞不明白该现象究竟是怎样形成的。

赤潮是河口、海洋或淡水水藻在水域中快速堆积,从而覆盖整个海域或海滩,使海水变成血红色的现象。这种现象是由于密度较高的浮游植物在水表面堆积形成密集、可见的团状结构,虽然部分浮游植物并无害,但少部分浮游植物有剧毒,可导致鱼类,鸟类和海洋哺乳动物死亡。在一些情况下,甚至人类也会在赤潮下受到伤害。尽管人们已投入大量人力、物力去研究赤潮,但是,时至今天,人们对引起赤潮的原因尚未完全清楚。赤潮发生的机理,以及赤潮与各种海洋环境要素的关系,仍然是科学家们正在深入研究的课题。正因为人们无法弄清楚赤潮生成的内在机理和发生规律,所以也无法预报海区内发生赤潮的时间,因无法提前防范。

融凝冰柱看上去非常像冰矛,主要存在于高山冰川上,它在尺寸上具有多样性——从几厘米高至五米高不等。最初,太阳光线在积雪或高山冰川表面上照射融化形成不规律的微凹,一旦像这样的微凹形成,太阳光将在这个微凹处发生光线反射,增加了局部物质升华。随着微凹的逐步加深,深深的一个凹槽便形成,最终形成像耸立的冰矛的结构。

近10年来,美国加利福尼亚州死亡谷泥浆戈壁上会移动的石头成为颇具科学争议的一个焦点,对于这一怪异的自然现象,许多科学家均无法给予合理的解释。甚至重达数百千克的石头也会自然移动到数百米之外。一些科学家猜测该现象可能是由于强劲的风和表面冰层的结合作用才形成这一运动。然而,这种解释理论不能解释不同质量的岩石能够以不同的速度并排移动,或以不同的方向移动。此外,从物理学计算角度也不支持以上理论,当地至少需要数百千米每小时的风速才能移动某些石头,但最终这样的风速也无法移动数百千克的石头至数百米之遥。

超级气流柱是在强烈暴风雨中持续出现纵深旋转上升气流,这一自然现象看上去非常可怕。该现象可持续数个小时,有时可能会分割成两半,位于暴风的两侧。超级气流柱席卷某一地区通常会带来冰雹或暴风雨,有时还会产生龙卷风。有时超级气流柱会降落一些巨大的冰雹。该现象可能出现于地球的任何地区,但在美国太平洋出现的概率较高。

火焰龙卷也被称为火魔或火旋风,是火焰在某些特殊条件下形成的罕见现象。通常主要受空气温度和气流影响,会形成一个垂直旋涡状,或形成类似龙卷风效应的垂直径向旋转气柱。一般火焰龙卷多发生于丛林火焰中,垂直旋涡状火柱形成于特定的气流和温度条件下。火焰龙卷可形成10—60米高,直径达到3米,但仅持续几分钟,如果风速较强劲的话,火焰龙卷可能持续时间更长一些。

冰圈这一奇特的自然现象通常只在非常寒冷的国家或地区出现。科学家们普遍认为冰圈是水表面冰层在水面中心区域聚集形成的,而不是在边缘。缓慢流动的河水可形成缓慢旋转的漩涡,当水流旋转时,便形成冰圈。冰圈的边缘消融速度很缓慢,直到冰圈上出现裂缝才会导致冰圈下降。这些冰圈的最大直径可达到150多米。

波浪状的重力波云层通常是由于上升气流延伸至山脉,或者伴随着雷电交加的暴风雨而产生。重力波状的云层仅产生于上升气流进入稳定的气穴。向上的气流冲量在气穴中产生连锁反应,从而形成大气层中云层的变化,改变云层动态曲线,使云层出现如同重力波一样的摆动波纹。

嗡嗡的噪声是指人耳无法听到的持续、扩散性低频交流噪声的总称。据报道,这种奇特噪声现象出现于不同的地理环境中。一些噪声源已被测定,比如研究人员发现美国新墨西哥州陶斯地区有该噪声,因此该噪声也被命名为“陶斯嗡嗡噪声”。研究人员指出,这种奇特的噪声存在于世界各地,尤其在欧洲地区最多,在夏威夷岛的嗡嗡噪声与火山作用有密切关系,但记录到的噪声却与火山地区相隔近百千米之遥。嗡嗡噪声经常被描述是一种听起来像柴油机空转时发出的声音,很难用麦克风进行探测记录,至今科学家仍无法准确解释其成因和来源。

了不起的三峡工程

三峡工程全称为“长江三峡水利枢纽工程”,是目前世界上规模最大的水利枢纽工程。整个工程包括一座混凝重力式大坝、泄水闸、一座堤后式水电站、一座永久性通航船闸和一架升船机。三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分组成。大坝坝顶总长3035米,坝高185米,水电站右岸设14台,左岸12台,共26台,前排容量为70万千瓦的水轮发电机组,总装机容量为1820万千瓦,年发电量847亿千瓦时。通航建筑物位于左岸,永久通航建筑物为双线五级连续船闸及垂直升船机等。

三峡工程分三期,总工期18年。

一期5年(1992—1997)。主要工程除准备工程外,主要进行一期围堰填筑,导流明渠开挖。修筑混凝土纵向围堰,以及修建左岸临时船闸(120米高),并开始修建左岸永久船闸、升船机及左岸部分石坝段的施工。

二期工程6年(1998—2003)。工程主要任务是修筑二期围堰,左岸大坝的电站设施建设及机组安装,同时继续进行并完成永久特级船闸、升船机的施工,2003年6月,大坝蓄水至35米高,蓄水至长江万县市境内。张飞庙被淹没,长江三峡的激流险滩再也见不到,水面平缓,三峡内江段将无上、下水之分。永久通航建成启用,同年左岸第一机组发电。

三期工程6年(2003—2009)。本期进行右岸大坝和电站的施工,并继续完成全部机组安装。完工时,三峡水库成为一座长达600千米,最宽处达2000米,面积达10000平方千米,水面平静的峡谷型水库。2009年大坝竣工后再经过3年时间,即到2012年,最终坝上水位海拔高度将达175米,水位实际提升110米,回水将上溯650千米,直至重庆境内。

长江三峡水利枢纽,是当今世界上最大的水利枢纽工程。1994年6月,由美国发展理事会(WDC)主持,在西班牙第二大城市巴塞罗那召开的全球超级工程会议上,它被列为全球超级工程之一。三峡工程在工程规模、科学技术和综合利用效益等许多方面都堪为世界级工程的前列。它不仅将为我国带来巨大的经济效益,还将为世界水利水电技术和有关科技的发展作出有益的贡献。