匪夷所思

地球的秘密

1.懸在空中的地球

我們通常認為腳下的地麵,很實在很平穩;天空在頭頂,很遙遠很縹緲,天地對立。事實上我們就在天上,且已經在太空中運行了幾十億年。

地球,就是我們正踩在腳下的行星。我們在上麵生活,呼吸著它的空氣,喝著地球表麵的水,最熟悉不過了。

當然,地麵上的人們不可能一眼看出大地是球形的。隻有當太空人乘坐宇宙飛船,飛出地球,才可以清楚地看到它是個圓球,如果飛到月球上或者更遠的行星上,才能親眼看到地球是個行星在天空中,繞太陽運動著。

在廣闊無際的宇宙中,行星地球又恰似一顆微塵。地球的曆史一般認為有46億年,它在太空中運行幾十億年中,既受別的天體吸引(如太陽),同時又吸引別的天體(如月亮);既受萬有引力作用,又受離心力作用。互相保持著平衡,在自己的軌道上有條不紊地運行著。整個太陽係乃至整個宇宙組成一個看不見、摸不著的有機網絡,地球就在網絡中的一個網節上。

地球大小:半徑6378千米,體積是太陽1/130萬;

地球質量:5.98×10M千克,質量是太陽1/33萬:

地球自轉速度:赤道上465米/秒;

自轉周期:23時56分;

公轉周期:365日6時9分;

地球公轉速度:30千米/秒。

地球環繞太陽轉一圈是365日多一點,是一個回歸年,叫做一個地球年(水星一年88天,金星224.7天,火星687天)。在這365天中,我們能看到星空鬥轉星移,同樣的天空圖景在一年後會再次重現。

地球同時又繞自己的軸心在旋轉,自西向東每24小時轉一周,這是地球上的一天(水星一天176小時,金星117小時,火星24.6小時),我們觀察到日、月、星東升西落,晝夜交替,麵向太陽一麵是白晝,背向太陽一麵是夜晚。

地球斜著身體繞太陽公轉。自轉軸與公轉軌道麵的垂直方向有23.5。的夾角,於是,太陽在一年中輪流在地球南北緯23。之間直射,於是地球有了四季的變換。當太陽正對地球北半球直射時,就是北半球的夏季及南半球的冬季;反過來,當太陽直射南半球時,南半球轉為夏天,北半球進入冬天。.地球上大部分地區就有了春夏秋冬的更替、寒來暑往的變化,我們按得到太陽光的多少和晝夜的長短把地球分為熱帶、溫帶和寒帶,我們中國絕大部分地區都在溫帶。

2.太陽係中唯一有生命的星體

直到今天據我們所知,地球是唯一有生命的星球。與人類性命攸關的地球到底在哪些地方得天獨厚呢?

九大行星中地球距離太陽不遠不近。地球是從太陽往外數的第三顆行星。距太陽1.5億千米,遠近適中,吸收陽光適度,既不像水星、金星遭太陽炙烤,又不像外行星被太陽冷落;因而具有適宜的溫度,成為孕育生命、繁衍生命的天然溫室。

九大行星中唯有地球攜帶生物所需的一切物質。大多數地球生物需要水和氧氣,而地球恰好能自給自足。水覆蓋了大半個地球,占7/10,氧氣和其他氣體混合包圍在地球四周,生物們可以隨時取用。氧、水和食物不斷更生循環,新陳代謝。物質供應便源源不斷。

九大行星中,隻有地球表麵生機勃勃。如果一位外來的太空旅行者,他一眼就會看出,地球比任何鄰居都有趣。外麵雲層翻卷,壓強、溫度、濕度瞬息萬變,時而風雨交加;時而電閃雷鳴;時而又雲淡風輕。往裏看,會發現地球是個潮濕的星球,水麵占7l%的地麵,除此之外,就是岩石組成的陸地,占29%地麵。陸地的平均高度比海平麵高840米,最大的陸塊叫做大陸。大陸表麵萬紫千紅,兩極有白皚皚的厚冰殼,赤道上綠鬱鬱的熱帶叢林,沙漠中黃沙漫漫,草原上碧草茵茵。降臨地球,更會被形形色色的生命吸引住。麵積約五億平方千米,縱深約為三千米的生物圈,它像一層外衣緊緊包裹著地球,厚度雖隻有地球的1/4250,然而它對於生命卻非同小可,絕大多數的植物、動物,包括人類,就在此棲息、繁衍、演繹著一個個生命的故事,地球因此而富有生氣。

地球是人類的搖籃。所有的探測表明:尚沒有發現哪裏還有一個像地球這樣適宜生命生存的星球,地球是宇宙中唯一的“綠洲”,我們在這片綠洲上生活,真是一大幸運!沒有理由不好好保護它,並努力發展。

3.地球內部結構推測

今天探測器可以遨遊太陽係外層空間,但對人類腳下的地球內部卻鞭長莫及。目前世界上最深的鑽孔也不過12千米,連地殼都沒有穿透。科學家隻能通過研究地震波、地磁波和火山爆發來揭示地球內部的秘密。一般認為地球內部有四個同心球層:內核、外核、地幔和地殼。地殼實際上是由多組斷裂的,很多大小不等的塊體組成的,厚度並不均勻。大陸地殼平均厚約30多千米,海洋地殼僅5—8千米。地殼上層為花崗岩層,下層為玄武岩層。理論上認為地殼內的溫度和壓力隨深度增加,每深入100米溫度升高l℃。近年的鑽探結果表明,在深達3千米以上時,每深入100米溫度升高2..5~C,到1l千米深處溫度已達200~C。

目前所知地殼岩石的年齡絕大多數小於20多億年,即使是最古老的石頭——丹麥格陵蘭的岩石也隻有39億年,而天文學家考證地球大約已有46億年的曆史,這說明地球殼層的岩石並非地球的原始殼層,是以後由地球內部的物質通過火山活動和造山活動構成的。

地幔厚度約2900千米,主要由致密的造岩物質構成,是地球的主體。放射元素大量集中在此,將岩石熔化。故此層可能是岩漿的發源地。地核的平均厚度約3400千米,外核呈液態,可流動。內核是固態的,主要由鐵、鎳等金屬元素構成。中心密度為每立方厘米13克,溫度最高可達5000'12左右,壓力最大可達370萬個大氣壓。

4.地球的年齡

我們居住的地球,自誕生以來,已有46億年的曆史了。在這漫長的歲月中,地球不斷發展變化,逐步形成了今天的地球模樣。

地球生命史也長達38億年,人類則有二三百萬年的曆史。如果把地球46億年的演化史比作24小時的話,人類的出現則隻有半分鍾,這時,我們會看到一幅十分奇異的演變圖景。

在一晝夜的最初子夜時分,地球形成。

12小時以後,中午,在古老的大洋底部最原始的細胞開始蠕動。

16時48分,原始的細胞體發育成軟體動物、海綿動物和藻類。然後,出現了魚類。

2l時36分,恐龍王朝到來。

23時20分,鱗甲目動物全部絕跡,地球是哺乳動物的天下。

隻是到了23時59分30秒,才出現最早的猿人。 .

人類從原始蒙昧進入現代,在這一晝夜中隻有1/4秒。

自然界在極漫長的時期逐步發展起來,人類在其過程中隻占了短暫的一瞬間,我們對地球的了解是極其有限的。

事實上,地球是既古老又新鮮的。我們對它既熟悉又陌生。

5.地球在不斷膨脹

地球的體積在膨脹。過去一直認為地球的體積是1100億立方千米。科學家最新研究表明,地球實際體積要比這個數字大,因為地球在不斷地膨脹。地質學家在收集大西洋中脊東西兩側的大量資料時,看到了令人吃驚的一幕:大洋的底麵在不斷擴大!由於海底火山不斷湧出熔岩形成新的地殼,海脊西側的舊地殼便被向外推移過去,大西洋的東側海底正在向東移動,西側海底在向西移動一大洋底部在擴張!海底擴張,導致1910年魏格納提出大陸漂移理論。他提出,所有大陸在很久以前都一度全部合而為一成超大陸,以後超大陸逐漸破裂,分離形成了北美大陸、格陵蘭大陸和歐亞大陸大部分,以及南美大陸、非洲大陸、南極大陸和澳洲大陸。現在的大陸僅是我們地球外層幾個巨大板塊的最上麵部分,板塊的邊界都是有著劇烈地質活動的地區,火山、地震頻頻發生,熔岩在這裏從地球深處湧上來形成新地殼。兩板塊碰撞,那裏便聳起高大的山脈,同時有強烈地震發生。由於海底擴張,影響地球內部的物質組成,地心的密度逐漸變小,而地球的體積愈來愈大。由於體積的增大,使它自轉的速度也降低了。美國科學家威爾斯分析許多珊瑚蟲化石,從這種生物堅硬甲殼上的年輪和生長線得知,在3.7億年前,地球上的一年等於395天,而現在隻有365天。據此推論,在2億年前,恐龍統治著整個世界,當時一年有385天,當時一天僅為·23小時。當第一批植物離開水向陸地生根時,距今約4億年,那時一年有405天,一天隻有21.5小時。在原始海洋擁有豐富的無脊椎動物,開始誕生有保護骨骼的脊椎動物時,是距今6億年前的事。那時,一年不少於425天,一天長僅為20小時。

這應該又是地球每天時間變長的一個解釋了,相信不久的將來,地球自轉的秘密會全部揭開。

6.地球在不斷升溫

不僅地球表麵的氣溫在明顯升高,而且地核的溫度也在大幅度上升。

美國科學家通過金剛石和鑽槍模擬地核壓力的實驗得出:地核溫度為6880~C,不僅較以前人們認為的2700℃~3700%:要高幾千度,而且比太陽表麵的6000~C還要高。同時,經實驗表明,大陸漂移的動力熱源也來自地核,而不是以前認為的地核上麵的地幔。這給科學家研究地球運動的規律提供了新線索。地球是個固體星球,往地球裏麵看,首先最外麵是海洋下7.2千米,陸地上40千米的地殼。地殼下麵是地幔,厚度約為2900千米,地幔下是地核,地核的壓力驚人,所以溫度雖高,仍然是固態。

新計算出的地核溫度,讓我們意識到地幔和地核之間就像有一個壓力鍋,絕大部分地核熱量不能釋放出來,但少量熱氣可以溢出通道,使地幔慢慢沸騰,整個地幔都在對流。

7.地球的未來命運

日本東京技術學院的一項研究稱,地球的海洋將會在lO億年後完全幹涸,地球表麵的所有生物將會消失,地球的命運將同火星一樣。

這項研究的負責人、東京技術學院地球及自然科學教授村山成德在研究報告中指出,海洋與大地板塊正逐步下沉進地幔處。地幔是地殼中的疏鬆岩層,位於地球高熱核心(地核)的外層。他說:“根據目前水分消失速度加快的情況來看,地球表麵的水大約將在今後10億年內消失殆盡。”

村山說,這項研究報告以測量地表下溫度的實驗及2000項旨在計算沉積岩生成時間的學術工作為基礎,從而作出有關結論。他指出,地表下100千米深的岩漿因地心逐漸冷卻而降溫收縮,每年把超過ll億噸水抽進地殼,但隻有2.3億噸被重新釋放出來。

報告指出,從7.5億年前開始,大量海水從外圍流向地幔,導致今天這樣大陸露出水麵。報告稱,這樣就為大部分大陸為何在7.5億年前都沉睡海底帶來了新的解釋。

如果上述理論正確,同時也就進一步解釋了那段時期大氣中氧的含量大大增加的原因。報告稱,在石頭上生活的製氧浮遊生物,因大陸露出水麵而暴露在空氣中,釋放出大量氧氣進入大氣層,而充沛的氧氣則逐漸孕育出不同的生命形態。

然而村山指出,地球表麵的水量自此不斷減少,這種情況意味著這個星球上的生物最終將成為曆史。

村山表示,所有在擁有水源的星球上生存的生命體,將無可避免地重複曆演在水分完全消失後走向“滅絕”。他表示,這種情況早已在火星上發生過。科學家們估計火星上曾有河流流動,但一直未能了解水源為何消失。

不過,地球終會幹涸的“預言”絕不說明地球人類麵臨所謂“世界末日”。首先,10億年實在是太漫長了,漫長得令當今世人無法想像;其次,以地球人類的高度智慧,相對於10億年而言,人類在不到彈指一揮間即能在地球以外找到或創造新的定居點,目前人類所掌握的空間技術就已經描繪了這一藍圖。所以,哪怕真有那麽一天地球不再適合人類生存,人類也早已在別的地方繁衍、進化、生息得更興旺了。說不定,“火星人”也早就搬往別處了哩1

8.50億年後的地球

太陽從出生到今已50億歲了,基本屬於中年階段。根據恒星演化階段分析,50億年後,太陽走過的路程將是:太陽一紅巨星(體積巨大)‘一白矮星(收縮發光)一黑矮星(不發光)。

太陽從原始星雲誕生到不發光的恒星殘骸終其一生,大約要走100億年的光景。

太陽衰亡過程中,質量越來越小,引力越減越弱,太陽係也就麵臨著散夥的結局。

太陽的末日當然意味著地球的末日。這不得不讓我們頓生惆悵之情,盡管這是50億年以後發生的。

可能還會發生另一種“不能善終”的結局,就是太陽在中途遭遇災變。太陽係的離散過程並非簡單,它要走過的路可以說是曲折的,也可以說是“風雲翻卷”的。大仙女座的星雲距銀河係190萬光年,正以每秒125千米的速度和太陽係靠近,大約45億6千萬年以後,會“碰在一起”。這兩支天體大軍,恐怕還有一拚,仙女座星雲實力強勁,其可見光強度是太陽的20億倍。

也許由於巨大的引力,俘虜了太陽係,在溫度、運動大振**以後,太陽係成為繞另一個星係轉動的恒星係統。

也許,兩軍對壘,兩敗俱傷,它們的塵埃合二為一,於是東山再起成為新的大星係。

以上都是我們的推測,不管怎樣,現在的我們是看不見那一幕的。

我們和太陽係所巡遊的宇宙空間,不僅創造了我們,而且使我們生存。盡管我們無法預知這樣的巡遊將向何方,但相信人類的後代能創造更高的文明,能渡過航程中的急流險灘。即使太陽滅亡,相信人類的後代能駕馭整個地球或是在宇宙空間找到新的綠洲,到達勝利的彼岸1

9.失落的世界

天文學家在1999年7月1日出版的著名科學雜誌《自然》中撰文稱,在遙遠的宇宙邊緣,存在著一些不為人知的與地球環境相似的行星,它們被稱為“失落的世界”。

科學家們相信,這些行星在太陽係形成初期被摒出太陽係,從而成為宇宙中的遊魂野鬼。它們的氣候適合而且濕度足夠,足以支持生命的存在。

美國加州技術學院行星科學家史蒂文森表示,盡管這些地球的“孿生兄弟”沒有像太陽那樣的恒星為它們提供熱力,但它們的表麵很可能有厚厚的氫氣層,氫氣層中蘊藏著由行星天然放射作用所發出的熱量,並使這些微熱得以長期保存。

史蒂文森說,這些“被逐者”從太陽係形成過程中所獲取的熱力,即使經過幾百億年也不會冷卻。

史蒂文森強調,科學家們的這一新發現並不是簡單的推想,而有一套完整的理論體係。早在數十年前,天文學家們就認為星際空間存在“被逐”的天體,這些天體是太陽係產生時的“副產品”。

在太陽係形成時期,與地球質量大致相同的天體被認為往兩種方向發展,一是撞出像木星那樣的大行星;二是被更大的行星的萬有引力彈射人太空。

史蒂文森關注的是那些被大行星的萬有引力拉入太空的天體,這些天體是在數百萬年前被摒出太陽係的,也就是在太陽係於大約45億年前合並之後。

因為在太陽係形成過程中的那一階段,太空中很可能充滿了氫。因此,被釋放的行星就可能被氫包圍,從而使它們能保留大致與地表相同的溫度,甚至使它們也有海洋存在。如果沒有陽光,像地球這樣的行星內部的放射活動就會使溫度隻上升到絕對零度之上一點,但是厚厚的氫氣層卻能防止內熱逃逸,從而使被“放逐”的行星保持溫暖舒適。

液態的水被認為是與地球生命類似的生物存在所應有的條件,但不是絕對條件。史蒂文森說,那些“被逐”天體上麵也可能有火山及閃電,從而使其表麵溫度可以支持生命,並維持生命長久存在。此外,在這些行星的大氣層中,除氫以外還很可能含有甲烷和阿摩尼亞。這一切與4-0億年前地球開始有生命的環境相似。

不過,史蒂文森指出,由於這些星球獲得的能量隻等於地球的1/5000,因此就算有生物存在,它們也會較為低等。

史蒂文森這樣描繪這些星球上的景象:“那裏並不完全是冰冷黑暗的世界,頻繁的火山爆發所噴出的紅色岩漿使整個大地呈暗紅色,而天空中則布滿紅雲,你在這裏可能看不到美麗的星空。”

“失落的世界”理論問世後,引起了極大的爭議,因為史蒂文森的論點目前基本上不能得到證實。那些遙遠的孤星如果存在的話,也隻能發出極少的放射熱能或無線電波。以目前的技術而言,地球上的科學家根本無法觀察到它們。