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第2章 人类美丽的家园(2)

人们常说:“向斜成山,背斜成谷。”但是,在实际的自然地貌中,背斜常常成为山岭,而向斜则常常成为谷地或盆地。这是因为地球内部的活动非常剧烈,且褶皱构造也并不是永恒不变的。也就是说,这种与之相反的“向斜成谷,背斜成山”的现象,主要是由于地球的内部运动和外力侵蚀相互作用而形成的。通常,背斜岩层向上拱起,背斜顶部主要受张力作用,表现为水平拉张,容易被外力作用侵蚀;而向斜岩层向下弯曲,向斜底部受挤压力作用,层岩坚硬不易被侵蚀。

因而,在褶皱构造形成后,由于长期的外力作用,原本的山岭被背斜顶部受侵蚀变成了谷,而没有被侵蚀的向斜槽部,则相对成为了山岭。

通常,由于地壳褶皱运动而形成的山脉有很多,如着名的阿尔卑斯山至喜玛拉雅山褶皱带,就是世界上最长的一条东西向褶皱带,其中包括高加索山脉、兴都库什山脉等。

一般来说,褶皱构造常常会与大型油田联系在一起。有时,大的背斜能形成穹窿状构造,就像把地壳“挤”出一座圆形仓库,它的内部成了良好的“储油罐”。目前,世界上许多油田开采都在抽取这种“油罐”中的石油,如我国的大庆油田,就是其中之一。

2.地球的断层

地球的岩石圈是比较坚硬的,可塑性很小。通常,当它受到地壳运动引起的强大外力时,会发生断裂和破碎。这种被断开的岩层,就是地质学上的断层。一般来说,断层可以发生在各种岩层中,它可使地壳有的上升,有的下沉,有的成谷,有的成山。

断层的规模相差很大,小的位置变化仅几厘米,大的可达几千米,甚至几十千米。

断层运动的面,叫做断层面。在断裂时,断层面上下发生摩擦,在断面上常常留下一道道条痕,叫做断层擦痕。断层面大多是倾斜的,位于断层面上部的部分叫上盘,位于下部的叫下盘。

在地质构造中,断层往往能够形成奇峰突起、陡峭如削的地势。如我国着名的庐山,就是断层运动的杰作。恒山也是典型的断层山,山脉沿东北向的恒山大断裂骤然隆起,与相对下陷的浑源盆地,高差达1000多米,悬空寺就建在陡直的断层面上。由于这种断层块构造而形成的山体千姿百态,多奇峰峻岭、悬崖峭壁。有的浑圆如华盖,有的绵延似长城;有的高接天穹,有的俯瞰波涛;有的像船航大海,有的如龟行大地,雄伟壮观,气象万千。

事实上,在地壳运动中,褶皱和断层往往是相伴而生的,即经常会生成一种褶皱——断层山脉。如我国西部的天山山脉、中部的秦岭、“五岳独尊”的泰山、陡峭险峻的华山等,都是褶皱——断层山脉的代表。

通常来说,认识断层的分布,对我们现实生活也具有指导意义。

因为通常情况下,大断层带往往是火山、地震活动的频繁地带,如果工程设施修筑在断层上,建筑物就会因断层错动或沉降速度不一而发生破裂、倒塌,而水库则会发生漏水、坍坝。所以,在大工程施工前,做好地质构造调查是非常必要的。

断层是在地球内营力作用下,积累的大量应变能达到一定程度时,导致岩层突然破裂位移而形成的。

破裂时释放出很大能量,其中一部分以地震波形式传播出去,造成地震。因而,可以说,地震是断层活动的一种表现,这二者密切关联。1872年,美国地质学家吉伯特提出了这方面的看法,以后的事实证明,他的观点是正确的。如1891年在日本发生的浓尾8.0级大地震,就出现了明显的地表断层;1906年在美国发生的旧金山8.3级大地震,形成了沿圣安德列斯断层320千米长的破裂带,断层面两侧位错达7米。

近百年来积累的大量资料与研究成果表明,断层活动是绝大部分浅源构造地震发生的重要因素之一。目前,这一观点已得到社会普遍的认同。通常一些断层活动诱发了地震的发生,而一次次地震破裂的发生,又促成了断层的生长与发展。

3.地球的运动

通常,我们所说的“坐地日行八万里”和“斗转星移”现象,分别说明了地球的自转和公转运动。那么,为什么要这样说呢?难道人真的能原地不动就走8万里?难道太空中的星座真的在移动位置吗?事实上,答案并不是这样的,一般来说,所谓的“斗转星移”现象是指,每一年中星座的位置不断在变动着。这是因为,地球沿着自己的椭圆形轨道绕太阳在公转,因而产生了“斗转星移”的现象;而“坐地日行八万里”的说法呢?则是与地球的自转有关。

在太阳系中,地球与所有行星一样,都是同时进行着自转和公转的运动。因而,地球运动具有自转和公转两种形式。

四季的形成

公转是指地球绕太阳在一个椭圆轨道上的转动,从北半球来看,为逆时针方向。公转平均速度为29.79千米/秒,公转一周约要365.2564天,为一年。地球公转与地轴倾斜,形成了地球的四季。

在地球绕太阳公转一圈的过程中,南北半球接受太阳的辐射及热量随时处于不断的变化中,于是便产生了冷暖交替的循环现象。由于地球不停地公转,春夏秋冬四季便交替不停地出现。不过北温带与南温带地区,四季的出现正好相反,当北温带的人们正穿着大棉袄的时候,南温带的人们却在海滨浴场避暑。另外,划分四季有各种不同的标准,中国主要以天文因素作为划分依据,而西方则大多以月份来划分四季。世界各地四季的早晚长短,有较大差异,只有在温带地区,四季界限才表现得很明显。

昼夜的变化

地球环绕太阳运转的同时,自身也在不停地围绕自己的中心轴——地轴,自西向东旋转着,即我们把这种旋转运动称为地球的自转。通常,地球旋转1周为1天,需要23小时56分46秒。地球的自转是地球围绕地轴的转动,在赤道上,物体随地球自转的运动速度达到465米/秒,一天约移动4万千米。由于地球转动的相对稳定性,人类生活历来都用公转和自转作为计时的标准。地球绕太阳公转一周时间为一年,地球自转一周时间为一日。毛泽东诗词中有“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”的诗句,是有一定科学依据的。不过,“坐地日行八万里”这种可能,也仅仅只能在赤道上才能实现。这是因为地球自转的时候,赤道地区比其他纬度地区的速度都要快。赤道周长4万多千米,合华里就是8万里多一点。

另外,地球自转产生的最显着的自然现象是昼夜交替。众所周知,地球是个不发光、也不透明的球体,因此,任何时候都是一半是白天,一半是黑夜,也就是说,向着太阳的半球是白天,背着太阳的半球是黑夜。因而,随着地球不停地自转,昼夜也就不断地交替。此外,有一点值得说明的是,正是由于地球昼夜交替的周期不长,从而使得地面白昼增温不至于过分炎热,黑夜冷却也不至于过分寒冷,同时,也保证了地球上生命有机体的生存和发展。另外,因地球的公转造成太阳直射时间的差异,南半球和北半球昼夜的时间长短,也不尽相同。

春分以后,北半球日照渐多,因此北半球夜短昼长,南半球则相反;秋分以后,南半球日照渐多,故北半球昼短夜长,南半球则相反。

通常,地球自转一周需要24小时,也就是一天。其地轴的空间位置基本上是稳定的,它的北端始终指向北极星附近,方向为自西向东,若从北极上空看,呈逆时针方向旋转。

4.不断漂移的陆地

大陆漂移的设想,早在19世纪之前就出现了,如17世纪英国哲学家培根、19世纪德国地理学家洪堡等人,对此都有过论述。据记载,“大陆漂移说”是人们为了解释大西洋两岸地貌明显的对应性而提出来的。1908年,美国地质学家泰勒第一个提出了“大陆漂移”的概念,但他只是根据对地图的感性认识所做出的推测,而第一个真正系统地、完善地解释大陆漂移理论的人是魏格纳。

魏格纳是德国气象学家、地球物理学家,1880年11月1日生于柏林。1912年,魏格纳正式提出了“大陆漂移假说”。他认为,大约在2亿年以前,现在的美洲、非洲、亚洲、欧洲、澳洲及南极地区,在古生代是一个单一的大陆——泛大陆,花岗岩质的泛大陆,像冰山在海洋中一样,漂浮在玄武岩质基底上。由于潮汐力和地球自转离心力的作用,泛大陆在中生代分裂成几大块。最先是美洲和欧洲及非洲分离,中间形成大西洋;接着澳大利亚、南极洲和亚洲分离,中间形成印度洋;然后移动大陆的前沿在漂移过程中,遇到了玄武岩质基底的阻挡,于是便发生挤压和褶皱,隆起为山脉;另外,在漂移过程中脱落下来的大陆“碎片”,便形成了岛屿。

20世纪50年代,由于古地磁学的兴起,以及遥感、电子计算机技术的发展,科学家找到了大量证据证明,各大陆确实发生过大幅度的漂移。1984年,美国航空局使用激光和射电望远镜,第一次精确测出了各大陆缓慢漂移的数据,因而为“大陆漂移说”提供了可靠的证据。之后,地质学家们以“大陆漂移说”为基石,又提出了“海底扩张说”和“板块构造说”。

5.地球将会有怎样的归宿?

据考究,地球约形成于46亿年前,大约就在那个时期,从形成太阳系的原始星云的尘埃和气体,产生了我们今天所知道的地球。

地球形成初始,如果任由表面覆盖着一层水和空气的金属与岩石的集合体存在的话,它就会这样存在下去。但是,是否会有什么外来的因素,对它进行干扰呢?

从宇宙空间关系来看,离地球最近的并且有足够大能量来显着影响地球的天体,则只有太阳。目前只要太阳能维持这样的活动水平的话,地球基本上就不会有变化。但是,太阳能把目前这种状态维持下去吗?如果不能,将会发生什么变化;这种变化又会给地球带来什么影响?

直到20世纪30年代之前,人们都觉得太阳也像其他炽热的天体一样,总归是会冷却下去的。由于它会不断地向空间倾泻能量,因此,这种巨大的能流总会枯竭,渐渐变成涓涓细流。随着这种情况的发生,太阳也会冷却成橙色,再变成红色,光度也会越来越昏暗,最后终于熄灭,而同时,与之关系密切的地球也会缓慢地冷却下来。地球上越来越多的水将冻成冰,两极地区也会扩展开来。最后,就连赤道地区都会缺少原来维持生命的热量了。整个海洋将冻结成一块坚冰;空气也会液化,随后还会冻结成固体。最后,冰冻了的地球,还绕着死去的太阳,运转数不清的年头。不过,好在这只是人们的一种假设。即便真是如此,地球还是会作为太阳的行星而存在着。另外,到了上世纪30年代,核物理学家第一次揣摩出,在太阳和其他恒星中所发生的核反应。

他们发现,尽管太阳总有一天会冷下来,但在这之前,还要有温度极高的时期。

一旦大部分氢燃料消耗殆尽,其他核反应就会发生,使太阳变热,并使它大大膨胀起来。总的来说,太阳发出的热量是比以前多了,但在它那变得很巨大的表面上,每一块地方所发生的热量却会减少,因此,它会变得冷一些。

这时太阳就变成了一颗红巨星。在这种情况下,地球有可能先被熔成灰烬,最后又会挥发掉。这时,地球作为一颗固体行星的历史,就算到尽头了。不过,对这一点,人们倒不必过分担忧,因为这大概是80亿年以后的事情了。

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