书城自然天上下起了七彩雨:你不知道的自然地理
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第3章 地球真的是圆的吗?(3)

在古人的神话和传说中,他们认为月亮月桂树旁边的广寒官里住着嫦娥,但是现代人发明望远镜和飞船之后,却没有在月亮上看到和找到嫦娥姐姐的踪迹哦!月亮里面有什么呢?

从1969年开始,人们就已经开始了探月之旅。美国人阿姆斯特朗成为世界上第一个踏上月球的地球人。

月球比地球小得多,体积只有地球的1/49,质量是地球的1/81,月球的引力只有地球的1/6。登上月球的宇航员,即使穿着沉重的宇航服,在月球上行走也是轻飘飘的。

月球引力小,不足以吸引大气和水,只有在两极有固态水,基本没有大气,只有少量的氮、氖、氩等气体,表面大气压力极小。在月球的上空,由于没有大气中的微粒来散射光线,即使是白天也是漆黑一片,星星格外明亮。由于基本没有大气,声音在月球上无法传播、万籁寂静。由于缺少大气和水的调节和保护,月球表面的温差很大,中午温度高达127℃,晚上降到零下18℃。月球上没有生命,是一个寂静、荒凉的世界。

月面上山岭起伏,峰峦密布,没有水,大气极其稀薄,大气密度不到地球海平面大气密度的一万亿分之一。没有火山活动,也没有生命,是一个平静的世界。从地球上看到的月球表面,较大的月海有10个:位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海,位于西部的是危海、澄海、静海、丰富海和酒海。这些月海都为月球内部喷发出来的大量熔岩所充填,某些月海盆地中的环形山,也被喷发的熔岩所覆盖,形成了规模宏大的暗色熔岩平原。

月球上的陨击坑通常又称为环形山,它是月面上最明显的特征。许多大型环形山都具有向四周延伸的辐射状条纹,并由较高反射率的物质所组成,形成波状起伏的地形,向外延伸可达数百千米。环形山周围有溅射出来的物质形成的覆盖层;溅射的大块岩石又撞击月球表面,形成次生陨击坑。由于反复的陨星撞击与岩块溅落,以及月球内部喷出的熔岩大规模泛滥,使得许多陨击坑模糊不清,或只有陨击坑中央的尖峰露出覆盖熔岩的表面。

“嫦娥”工程

发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球,开发月球资源,建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源,月球上特有的矿产和能源,是对地球资源的重要补充和储备,将对人类社会的可持续发展产生深远影响。国务院正式批准绕月探测工程立项后,绕月探测工程领导小组将工程命名为“嫦娥工程”、将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、地月空间环境等。

我国绕月探测工程将完成以下四大科学目标:

1.获取月球表面三维影像。划分月球表面的基本地貌构造单元,初步编制月球地质与构造纲要图,为后续优选软着陆提供参考依据。

2.分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点。对月球表面有用元素进行探测,初步编制各元素的月面分布图。

.探测月壤特性。探测并评估月球表面月壤层的厚度、月壤中氦-的资源量。

4.探测地月空间环境。记录原始太阳风数据,研究太阳活动对地月空间环境的影响。

如果脚下的地球飞快地旋转会怎样

想象一下游乐场里面的旋转轮,在它旋转得很快的时候,如果游人不带好防护设置,就会被狠狠地甩出去。如果我们脚下的地球飞快地旋转起来,那么我们再也不用去游乐场玩旋转轮了,因为地球已经变成了一个巨大的旋转轮,我们必须用坚韧的绳子或者钢索把自己固定在地球上,否则,我们将会被无情地甩到太空中!

地球在绕太阳进行公转的同时,本身也在不停地自转。它的自转速度是每天1圈,因为转得较慢,所以我们丝毫察觉不到,其实昼夜交替现象就是地球自转所造成的。现在,假设地球的自转速度变成了每天18次,即相当于现在自转速度的18倍,这时候如果你还有心情欣赏美景的话,你会在一天之中欣赏到18次日出日落,平均1个多小时就会经历一次昼夜交替,我想那时候你一定会感慨:时间过得真快,不知不觉又过了一天!

如果地球的自转速度达到了每天18圈,那么除了位于南北极的人感觉不到以外,其他地区的人和物体如果不把自己牢牢固定起来的话,都将会被甩到太空中去旅游。其中,犹以赤道地区的人最早、最快速地飞出去。为什么出现这种情况呢?我们都有这样的经验:在一个旋转盘的不同位置放一些硬币,然后转动旋转盘,那么最先飞出旋转盘的正是处于最边缘的硬币,而位于轴心的硬币常常无动于衷。地球就像一个旋转盘,它的轴心位置就是南北极,而最边缘的位置就是赤道。

其实,如果地球真的这样快速地旋转起来,赤道地区的人们没有必要自认倒霉,南北极的人们也不必高兴得太早,其他地区的人们即便把自己牢牢地固定在地球上也不大可能逃脱灭顶之灾。因为这时地球表面上的东西都会被陆续甩到太空中去,包括空气和海洋,然后是房屋、沙漠、尘土、森林等,慢慢地地球会越来越小,所有能够维持人类生存的东西都不复存在,所以即使是南北极的人们也将无以为生,地球将变成一个巨大的、毫无生气陀螺,不再有生命存在!

只有白天没有黑夜该多好

漆黑的夜晚,总会给人一种莫名的恐惧感。在我们的心底深处,总是觉得那片阴影后面藏着可怕的恶魔。所以,古今中外故事里面的魔鬼总是在黑夜出现,坏人也总是在阴暗的角落露出狰狞的面目。想想一个人走夜路的感觉吧,特别是在没有路灯的乡下,每一个突然发出的声响,都会让你疑神疑鬼,惊出一身冷汗。异想天开的人难免会满脸憧憬地想:“如果只有白天,没有黑夜该多好……”

如果我们这儿只有白天没有黑夜,美国人一定不会同意,就像他们要求他们那儿只有白天没有黑夜,我们也不会同意一样。因为,我们这里是白天时,他们那里正是黑夜,而他们那里是白天时,我们这里又恰逢黑夜。为什么会出现这种情况呢?要回答这个问题,先要来谈一谈昼夜交替现象。

昼夜交替现象是由地球自转造成的,地球是一个不透明的椭球体,它本身不能发光,是太阳给了我们光明。但是太阳在同一时刻只能照到地球的一面,另一面只能处在黑暗之中。这样通过地球的自转,太阳光会陆续照亮地球上的每个角落,使其出现昼夜交替的现象。美国和我们相对,在地球的另一侧,每天当我们迎来日出的时候,正是他们夜幕降临的时刻,如果我们这儿的太阳迟迟不落,他们那儿的黑夜也就没有尽头。所以,对于我们“永恒白昼”的无理要求,他们一定会坚决予以反对的。

其实,除去美国人的反对不说,永恒的白天对于我们也没有什么好处。想象一下,太阳一刻不停地对着我们照射,用不了多久,地面的温度就会高得烫人,天气也开始逐渐炎热起来,即使是开足空调、冷气也不足以对抗火热的太阳。最终我们不得不选择背井离乡逃离到昼夜相交的狭长地带去。而美国的境况比我们更惨,他们那里终年不见阳光,气温变得极其寒冷,厚厚的冰雪覆盖着大地,不仅没有融化的兆头,还会有不断加厚的趋势,那里将变成人间地狱!

用不了多久,世界各国的人们就会聚集到一起,因为偌大的地球,只有这样一块昼夜相交的狭长地带能够让人生存。不用说到时候这块地方旅馆的价格肯定高得惊人,人类也极有可能为争夺这块地方打起来。

看来,只有白天没有黑夜并不是一个好现象,但是事实上这个现象会不会出现呢?据科学家们推测,虽然地球的自转会渐渐地变慢,但是不会出现地球永远以一面对着太阳的现象。也许几百万年以后,地球的自转会慢到1个月转1圈的地步,也就是说1天的长度延长到1个月,这也势必会对地球的生态环境造成灾难性的后果,但是我们相信,到时候聪明的人类早已想出了应对的措施。

天空为什么是蓝色的

有时候最简单的问题都是最难回答的。科学家们提出了很多种方案来解释天空为什么是蓝色的,而英国科学家罗德?约翰?瑞利在100年前提出的一种解释是最为合理的一个。

我们必须先弄懂一个问题:照亮天空的阳光是白色的,那么天空为什么不是白色的呢?既然天空是蓝色的,那就说明阳光在通过地球上空的大气层时发生了变化。

白光是由七色光谱组成的。借助三棱镜我们可以看到白光被分成赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色带,这七种颜色的光混合起来就变成了白光。

所以,当阳光从太阳射向地球时,一定有什么东西将白光分离成彩色光了,或者,至少蓝色光被分离了出来。

是什么导致这种现象呢?原因可能不止一种。

地球表面覆盖着气体,包括氮气、氧气、氩气等,混合着水蒸气和小冰晶,还有尘埃和化学污染物质,在这些气体上面还有臭氧层。这些都是导致天空变蓝的因素。

比如,水分和臭氧都易于吸收红色系的光,让蓝色系的光通过。科学家们认为这可能就是天空为什么是蓝色的原因。

然而事实上,空气中没有足够多的水蒸气和臭氧吸收红色光,不足以使天空呈现蓝色。

1869年,英国物理学家约翰?廷德尔认为,空气中的尘埃和其他小颗粒可以使光发生散射,而蓝色被最强烈地散射,使得天空呈现蓝色。为了证明他的想法,他自己制造出烟雾,然后用白光照射在烟雾上,从侧面可以看到烟雾呈现出深蓝色。

于是廷德尔推断,如果空气中没有尘埃,白光通过大气层时就不会发生散射,那么洁净的天空就应该是白色的。

起初瑞利也认为这种解释是正确的,但不久之后他就提出了自己新观点,认为即使没有尘埃或烟雾,空气本身也能够使天空呈现蓝色。整个过程是这样的:太阳光在经过大气层时,有一部分通过了气体分子之间的间隙,这部分光到达地面时仍是白光;然而另一部分光刚好撞在像氧气这样的气体分子上,被它们吸收,然后被散射掉。

气体分子里的原子受到吸收光线的激发,并再次释放各种波长的光的光子——从分子“前”、“后”及侧面射出。因此有的射向地面,有的朝向天空,还有的被送回太阳。

瑞利发现,释放出的光的亮度取决于颜色,释放1个红光光子的同时有8个蓝光的光子被释放,因此气体分子散射出的蓝光的亮度就是红光的8倍。

数不清的气体分子散射出强烈的蓝光从四面八方进入我们的眼睛,使我们看到的天空是蓝色的。事实上,天空并不是纯蓝色的,因为其他颜色的光也同样进入了我们的眼睛,只不过它们非常微弱,以至于我们的眼睛只能看见蓝色而分辨不出其他颜色的光。

大气是怎么一回事

许多人都有这样的疑问:天到底有多高?这句话也可理解为是大气层有多厚。这的确是一个很吸引人的问题。古代没有飞机、火箭、人造地球卫星和宇宙飞船。那时的科学家研究大气完全是靠登山来实现的。直到18世纪末,人们所能接触到的高层大气似乎还从未超过高山的山顶。在当时欧洲各个科学研究中心附近最高的一座山要算瑞士的勃朗峰了,但它也只有5千米高。

到了1749年,苏格兰学者威尔逊曾把一个气温计安放在风筝上放上天,来测量高空的气温。178年,法国的孟特格菲兄弟俩成功地放出人类第一个热气球。他们当时在一个大坑中烧火,将加热的空气灌进上方的气球中,这样热气球便升上了天空。就在第一个气球放出还不到一年,一个名叫杰夫瑞斯的美国人放出了一个载有气压计和一些别的科学仪器的气球。

1804年,法国科学家盖吕萨克就已乘气球上升到大约7千米的高度了。对于呆在敞开的吊篮里的人来讲,7千米已是一个极限了,再往上就可能因缺氧而死亡了。

为此,1892年,科学家设计出带有仪器的无人乘坐的气球,这样就能升得更高,获得更高大气层的信息。但人们并没有仅仅满足于仪器探测而放弃人类进入更高高空的愿望。

到了20世纪0年代,科学家设计出能保持地球表面空气压力和温度的密封舱,于是人类进入了更高的大气层。191年,皮卡德兄弟乘坐带有密封舱的气球升到17.5千米的高空;198年,被命名为“探险者2号”的气球上升到21千米的高空。到1960年左右,载人气球已能上升到4.5千米,而不载人气球则已经能到达40~50千米的高空了。随着人类发明了飞机、火箭、人造地球卫星等现代化的工具,终于对大气层有了更科学的认识。

包围地球的空气称为大气。像鱼类生活在水中一样,我们人类生活在地球大气的底部,并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍,人类的发展,提供了理想的环境。它的状态和变化,时时刻刻影响到人类的活动与生存。

大气科学是研究大气圈层的一门科学。它研究大气的具体情况,包括组成大气的成分、大气成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律。

大气的运动变化是由大气中热能交换所引起的,热能主要来源于太阳,热能交换使大气的温度有升有降。空气运动和气压变化,使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换,产成复杂的气象变化和气候变化。

大气科学将从气压的变化、气压分布不均形成的气压场和气压系统、各层大气中空气运动的各种情况、风的现象和性质等方面,深入研究大气中各种环流系统、天气系统,以及基于流体力学、热力学研究大气运动的本质和现象。

天气,从现象上来讲,绝大部分是大气中水分变化的结果。在太阳辐射、下垫面强迫作用和大气环流的共同作用下,形成长期综合的天气情况称为气候。大气科学将研究气候的成因,不同区域的气候状况,气候变迁以及人类活动对气候的影响等问外。

大气污染对大气物理状态的影响,主要是引起气候的异常变化。这种变化有时是很明显的,有时则以渐渐变化的形式发生,为一般人所难以觉察,但任其发展,后果有可能非常严重。

大气是在不断变化着的,其自然的变化进程相当缓慢,而人类活动造成的变化祸害已迫在眉捷,已引起全世界的殷切关注,世界各地都已经动员了大量人力、物力,进行研究、防范、治理。控制大气污染,保护环境,已成为当代人类一项重要事业。