书城科普中国人一定要知道的科学常识
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第37章 地理名胜(12)

沙漠有多种颜色的原因要从沙的来源说起。沙漠里的沙主要是由岩石风化而来的,由于岩石里含有各种颜色的矿物质,因而造成了沙漠的各种不同颜色。澳大利亚的红色沙漠是因为沙子里含铁,铁被氧化后呈红色;卢梭罗盆地沙漠的沙子里含有石膏质,石膏被风化后就呈现白色;卡拉库姆沙漠主要由褐色岩石风化而来;亚利桑那沙漠是因为沙子里含有多种矿物质,所以呈现多种颜色。

岩石的形成

地球上的岩石千姿百态,五彩缤纷,而且地球内部的岩石呈层带状结构。岩石依照其形成原因可以分为火成岩、沉积岩、变质岩三种。

火成岩,又叫岩浆岩,是岩浆侵入地壳上部的岩层中或喷出地表后冷凝而形成的岩石。火成岩也是地壳中分布最广的一种岩石。例如,黄山、华山、衡山等都是岩浆侵入地壳上层形成的侵入岩,主要成分是花岗岩;而火山喷发出来的岩浆凝固而成的则是喷出岩,如玄武岩。

沉积岩,是地壳最上部的岩石,它是由一万年前的岩石经过水、风或冰川冲刷、堆积而成的,例如页岩、石灰岩等。

变质岩,是原来的沉积岩或火成岩,在高温、高压下发生变质作用而形成的一种全新的岩石,例如花岗岩就能变成片麻岩。

赤潮的形成

近年来,我国沿海地区经常出现大面积的赤潮。受赤潮影响,这些海域中的鱼虾、贝类大量死亡,经济损失十分惨重。更严重的是,当赤潮发生时,还有大批居民因食用海产品而出现腹痛、恶心等中毒症状,危及生命。

赤潮是生活在海洋中的某些生物,遇到合适的环境条件而出现急剧繁殖或大量地聚集在一起,使大面积的海水颜色发生改变的一种现象。在赤潮来临时,由于海洋生物的呼吸器官被大量繁殖的浮游生物“堵塞”,引起海洋生物大量死亡;同时,浮游生物的急剧繁殖和海洋生物的死亡,又消耗了海水中大量的氧气,使海水变成生物无法生存的“死水”。赤潮还会产生有毒物质,对环境和人类的危害也相当严重。

赤潮发生主要有两个原因:一是由于人类经济与生活发展,引起河流及人工排污量增加,使许多海域中的营养物质大量过剩;二是大量人工养殖池废水排放,引起局部区域自身污染严重。另外,近年来海洋自然环境与世界气候条件的变化,如海水流动性差、全球气温上升等,也会对赤潮的形成产生影响。

山的形成

在地球上,山地面积大概占陆地面积的28%以上。地球上之所以多山,是地壳运动的结果。

形成山的主要动力是地壳的水平挤压。一种是由于地球自转速度的变化,而造成的东西方向的水平挤压;另一种是由于在不同纬度上受地球自转的线速度不同,而造成的地壳向赤道方向的挤压。这两种挤压再加上地壳受力不均所造成的扭曲,就形成了各种走向的山脉。

一般来说,地壳中比较坚实刚硬的部分,在地壳发生运动的时候,往往发生断裂,在断裂的两侧相对上升或下降,有时也能突出地面成为高山。在地壳中一些柔弱地带往往较易受地壳运动剧烈而产生褶皱隆起,而造成绵亘的山脉,世界上许多山脉就是这样形成的。

地壳运动造成了地面的凹凸不平后,再经过气候、流水以及冰川的侵蚀冲刷,于是就有了如今这样崇山峻岭的形象。

甜河和酸河

希腊半岛北部,有一条奥尔马加河,它全长仅80千米。奇特的是它的河水是甜的,其甜味可与蔗糖水媲美,当地人称它为“甜河”。

在哥伦比亚东部普莱斯火山地区有一条名叫雷欧维拉的河,河水中含有8%的硫酸和5%的盐酸,人们称它为“酸河”。

原来河水在流动过程中会溶解土壤或岩石中的物质,并携带着一起流动。奥尔马加河的河床土层中含有大量的原糖结晶体,这些晶体溶解在水中,形成了甜水。当地居民不仅美滋滋地饮用甜水,还用它灌溉农田而获得好收成。雷欧维拉河流经的是火山地区。火山地区的河床岩层及土壤中含有硫酸、盐酸等物质,因此使河水变酸。这种变酸的河水不仅不能饮用,连鱼虾、植物也不能在水中生长。有人如敢用这种水洗手,皮肤便会溃烂。如果用这种水浇灌农田,庄稼当然也就会枯黄。可见,酸水危害之大。

台风的形成

台风是旋转极快的空气大漩涡,它是热带海洋上发生的一种破坏力极强的风暴。2005年8月29日美国的新奥尔良遭受了强劲台风的袭击,人员死伤无数,整个城市毁于一旦。台风所引发的灾难事故每年都有发生。

台风实际上是强烈的热带气旋。热带气旋是发生在热带海洋上的强烈天气系统,由于强烈阳光的照射,海水的温度很高,海面上的空气被海水烤得很热,并且含有大量的水蒸气。这层空气因继续受热而迅速上升,其中水蒸气上升遇冷后凝结成水滴,放出大量的热,使空气因温度升高而继续上升,于是那里就成了一个气压很低的区域。这时四周比较冷的空气就会乘虚而入,迅速地流过来填补,这样就逐渐形成了一个空气漩涡。随着蒸发到空中水汽的不断增加,漩涡越来越大最终就形成了台风。

泥石流

泥石流是一种罕见的自然灾害。它是大量泥沙、石块和水的混合物沿沟道或坡面流动的现象。它爆发突然、来势凶猛,具有很大的破坏力。泥石流流动的全过程一般只有几个小时,短的只有几分钟。

泥石流一般发生在半干旱地区或高原冰川地带,这些地方地形陡峭,植被较少,石块很多,一旦暴雨来临或冰川解冻,就很可能发生泥石流。

由于泥石流中含有大量的泥沙和石块等固体物质,泥沙石等甚至占到泥石流体积的80%左右,因此泥石流比洪水更具破坏力。它主要危害是冲毁城镇、矿山、乡村,造成人畜伤亡,破坏房屋及其它工程设施,破坏农作物、林木及耕地,造成农业减产减收。此外,泥石流有时也会淤塞河道,不但阻断航运,还可能引起水灾。

会跳动的石头

一位科学家有一次将从深海底采集的石块刚一放在船甲板上,这些石块突然如青蛙一样蹦跳起来,并且发出“叽叽哇哇”的声音,把科学家也吓得跳了起来。

后来,科学家研究发现,原来这些会跳动的石块来自那些死火山或者坏火山构成的海底山中。这些火山石里含有的二氧化碳气体,占到石块占总体积的18%。而当这些石块在深海海底时,因为那里的压力大,便会呈现相当稳定的状态;当它们升到水面时,因为压力减小,石块里的气体不断地从石块里向外逸出,就可以让石块向上浮起,从而产生了跳跳蹦蹦的情景。

南京雨花石

南京雨花台的雨花石天下闻名,是著名的收藏品。尤其是碰到降雨,雨滴打湿了石子后更是鲜艳夺目,因此得名“雨花石”。

这么美丽的雨花石来自于长江上游。2000多万年前,长江上游的地壳曾经发生过剧烈运动,在高温、高压的作用下,岩浆和一些有机物和无机物混合在一起,形成了各种颜色的岩石。这些岩石经过了很长时间的日晒雨淋,风化成了小石块。它们被流水带入到长江上游水中,沉积在这段河床低部。小石子从上游山区流到南京,在河水的冲洗和石子之间的相互碰撞和摩擦下,逐渐变小,棱角也被摩擦光了,于是形成了今天的卵形雨花石。日久天长,石子在河床中越积越多,河道填塞,因此,河水只好另找出路,从其他的途径流入大海。雨花石就露出在地面,成了人们的观赏品。

软石头

大自然真是神奇,造就了丰富多彩的生物世界,还有形态各异的自然景观。就连石头还有柔软的呢!在青藏高原的伦坡拉盆地就有这样柔软的石头,这种岩石不仅能弯曲、折叠,甚至还可以向布一样卷起来。这是怎么回事呢?

原来,这种岩石叫做页岩。页岩主要是沉积下来的黏土层变成的。下层的黏土受上层粘土的紧压,越来越紧,同时黏土中的各种矿物质起到胶水的作用,黏土就在压力和胶结的作用下,渐渐变成了岩石。由于黏土中所含的杂质、水分和胶结过程的不同,有些页岩就显得很柔软,用指甲就可以掐出痕迹来,有些还可以折叠或卷曲。因为形成页岩的黏土是一层一层堆积起来的,因而页岩有着很明显的层理,像书页一样可以一片一片地剥下来。

浮在水面上的石头

羽毛、木板等不会沉到水里是因为他们的密度比水小,受到的浮力大于自身的重力。但是石头也能浮在水面上,是因为这些石头内部有许多的空洞,这些空洞的体积占石头总体积的2/3左右,这就大大减轻了石头的重量,使它受到的水的浮力超过了石头的重量,石头就能浮在水面上了。

浮石内部会有这么多空洞是因为这种石头是含有大量水蒸气和气体的熔岩冷凝形成的。熔岩时火山口喷出来的液体岩浆,岩浆在地下的时候,由于压力很大,水蒸气和气体被迫留在它的内部,当岩浆喷发出来以后,由于压力减轻,水蒸气和气体便向外溢出,使熔岩内部形成了许多气泡。这些熔岩裸露于地表或落入水中后就迅速冷却,硬化定型后就形成了许多空洞。

世界上最坚硬的矿物

金刚石可以说是世界上最坚硬的矿物了,它的硬度在所有的矿物里是最高的,人们用金刚石制作工具的钻头,可以用来切割很坚硬的岩石和金属。钻石就是天然的金刚石。

金刚石之所以具有这么坚硬的物质,是和它内部的组织结构有关。任何一种物质,都是由微小的原子组成的,金刚石是由碳原子组成,在地下60至100公里的深处,金刚石纽扣大小的面积就必须承受3000吨的压力和2500-6000℃的温度,碳原子之间的空间就被挤得很紧了,于是就诞生了金刚石。由于碳原子在金刚石晶体内排列得特别紧密,每一个碳原子四周等距离的地方,有4个碳原子组成一个四面体,就像建立了一个个坚固的房架,所以能共同抵抗强大的外力。

知道了金刚石的生成原理,利用已经掌握的高温高压技术,人们已经制造出人造金刚石,并被广泛用于工业生产和人民生活中。

地球的“肺叶”

森林被称为地球的“肺叶”。因为,森林具有净化空气、吸烟滞尘、涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、美化环境、减弱噪声等功能。1万平方米的森林每天能吸收二氧化碳1000千克,放出氧730千克,净化空气1.8亿立方米;一年可吸收50—70吨尘土;使阳光的有害影响缩小到1/10,使噪声降低26%。森林使人类有足够的氧气得以生存。

不幸的是,长期以来,人类却对森林无节制地砍伐,加上战争和自然灾害,使世界森林横遭破坏,其面积由800万平方千米锐减为现在的280万平方千米。这就是说,地球的“肺叶”已被割掉了2/3,而且森林面积目前每年正以20万平方千米的数量消失,这不得不引起人们的重视。

龙卷风

龙卷风,就是人们通常所说的“龙吸水”,这也许是由于它的外形像神话传说中的龙,从天而降,把地上的水吸上去的缘故。说来还有一件趣事呢!1974年的夏天,在澳大利亚北部山区突然乌云密布,大雨倾盆,而1万多条鲈鱼也随着暴雨从天而降。原来,这是龙卷风造成的。

龙卷风常发生于夏季的雷雨天气,它在雷雨云中对流运动十分强烈,上下温差很大。地面的热空气快速上升,而高空冷空气急速下降,冷空气的下降速度远大于热空气的上升速度,两种气流不断交锋、运动,就形成了许多小漩涡。小漩涡不断扩大形成空气旋转柱。当发展的涡旋到达地面高度时,地面风速急剧上升,形成龙卷风。

发生在陆地上的龙卷风叫陆龙卷,发生在水面上的龙卷风叫水龙卷。由于龙卷风风速很大,因此有极大的破坏性,常常会带来灾害性的后果。

热岛效应

夏季,在城市里觉得热浪炙人,但到了郊区就明显感觉凉爽多了。气象统计资料也表明,一年四季城市的气温都明显高于郊区。造成城市比郊区气温高的原因还有很多。

在城市里,人们大量燃烧石油、煤气、煤炭等燃料,燃料中的化学能大部分转换成机械能、电能,其余的则转化为热能,直接释放到空气中。城市有大量的汽车,每天要排放大量尾气,这些尾气的温度都在100度以上,这就大大影响了城市的气温。

城市的建筑物和深色的路面,在白天会大量吸收太阳辐射热。到了夜间,建筑物和路面则逐渐散热,使城市的气温不会降得很低。另外,由于空气中存在这大量烟尘和各种气体污染物,因而在城市上空形成了云和雾,大部分冷空气就被阻挡在城市外。这些特殊的原因就使城市形成了一座热岛,使城市比郊区气温高,这种现象也叫热岛效应。

海市蜃楼的形成

海市蜃楼通常发生在沿海。夏天,在平静无风的海面上,向远方望去,山峰、楼台、亭阁、集市等景象会在远方的空中出现。沙漠中也能看到这种景象。古人不明白产生这种景象的科学原因,根据想象认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“海市蜃楼”。

海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而形成的。夏天,海面上的下层空气温度比上层低,密度比上层大,折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时,由于不断被折射,就越来越偏离原来的方向,以致发生全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,就发生了“海市蜃楼”的奇妙景象。

太阳不落山的北极夏天

北极夏天的景色是十分奇妙的。它每天二十四小时始终是白天,要是碰上晴天,即使是午夜时刻也是阳光灿烂,就像大白天一样的明朗。这就是极昼现象。

产生这种现象的原因是:地球环绕太阳旋转(公转)的轨道是一个椭圆,太阳位于这个椭圆的中心上。由于地球总是侧着身子环绕太阳旋转,即地球自转轴与公转平面之间有一个66°33′的夹角,而且这个夹角在地球运行过程中是不变的。这样就造成了地球上的阳光直射点并不是固定不动,而是南北移动的。在一年中的春分和秋分,太阳光直射在赤道上,这时地球上各地昼夜长短都相等。春分以后,阳光直射点逐渐向北移动。直到夏至日时,太阳光直射在北回归线上,整个北极圈内都能看到极昼现象;而整个南极圈内则正好相反,一片漆黑,就是极夜现象。

峨眉山上的“佛光”

晴朗的冬日,在著名圣地四川峨眉山的金顶上常能看到巨大的彩色光环,像如来佛祖头上的光圈,因而被人们称为“佛光”。