502书库

解读古老而神秘的地球（第2页）

4、蓝色的水圈

地球是太阳系惟一表面多水的星体，它适宜的温度可以让水的三态——固态、液态、气态在其上同时存在。地球上的水圈是个贯通的体系——整个海洋是连为一体的，大陆上和大气中的水体、南北两极的冰冠和大陆上的冰川都与海洋相连，而且在一定的意义上也可以说地表上的淡水来自于海洋——每年有33万立方千米的海水蒸发后变成雨雪降于地面，江河湖泊、冰冠、冰川及地下水均来源于此。然后千条江河归大海，地球上的水体就处于这样绵延不断的循环之中。

从地表横向看，海洋极大。海洋总面积5．1亿平方千米，占地球表面71％，体积约为13．58亿立方千米，含水量占地球总水量的97．2％。

沿地球半径纵深看，海洋甚小。海洋虽深——平均深度约为3．75千米，但它大约也只是地球半径的1／580，海洋的质量只是地球总质量的1／4000。著名科普作家阿西莫夫有一个形象的比喻，说：“如果我们把地球设想成台球一样大小的话，那么海洋只不过是球面上一层不引人注目的水膜罢了。”然而，这层薄薄的水膜却是富饶的资源库，它除了是丰富的海洋生物的聚居地外，还有丰富的油气、矿产等多种资源。是地球上一切生命的发源地，也有可能是人类在地球上的最后家园。

看上去混沌一片的海洋水体中，运行着复杂而有序的海流。由于科里奥利效应，在北半球，强大的海洋环流按顺时针方向流动；在南半球，强大的海流按逆时针方向流动。

历史上，对这两个强大的环流人们是一段一段发现的。早在1769年富兰克林就研究过墨西哥湾水流，说“这是海洋中的一条河”。还有从纽芬兰以南流向正东，横过大西洋的北大西洋漂流沿着加那利群岛流动的加那利海流；非洲海岸向西横越人西洋的北赤道海流，以及秘鲁海流、洪堡海流和极地边缘自西向东的环流等。

直接沿着赤道流动的海流不受科里奥利效应的影响，是一条直线流动的细流。它在太平洋中沿赤道向正东流动数千千米。以其发现者之名命名为克伦威尔潜流。

科里奥利效应引起海洋横向环流，表层和深层海水的温差引起纵向环流。海洋表层的水在极区变冷下沉，在海底扩散至热带，然后无处可去，即随热带洋面蒸发而浮上表层，再逐渐变暖流向两极。横纵两人环流体系调整着海洋的整体温度和物质分布，也间接调整着海岸温度。有句话说“大海是能自净的”，这种自净力多半是来自于这种整体性流动。

海流是缓慢而有力的强大水流。以墨西哥湾海流为例，它起点宽约80千米，深约0．8千米，流速每小时约6．4千米，每分钟流量约为密西西比河的1000倍。

地球上的蓝色水圈主要是由海洋构成的，但仅占地球总水量2．8％的淡水也是一道亮丽风景线。水体循环由淡水构成一极，陆上生命靠淡水哺育……然而，就这2．8％的淡水也有86％封存在约占地表总面积10％的冰川中，当然从另一个角度我们可以说冰川是地球上最大的淡水资源库。

总之，海洋是地球上的奇观，它的浩瀚使陆地成为其中漂浮的岛屿，它的蔚蓝使宇航员从外太空看地球时看到的像是个蓝色的水球。

5、多彩的大气圈

我们所说的大气通常是指地球大气，指包围地球的一层气体，它由氮、氧、氩、二氧化碳、氧化氮、水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等组成。大气自下而上分为对流层、平流层、中间层、热层和外逸层，热层稍低处以下是均匀层，以上是非均匀层，中间层稍低处以下是中性层，以上是电离层；电离层外面还有磁层，臭氧层就处在平流层的中下部。

对流层是上演着我们所熟悉的风雨云雪等天气现象的大舞台，对流层中的温度约以每千米6．5℃的速度递减；平流层的温度由下而上先经过一个较为稳定的区段然后递增，这主要是由于臭氧吸收紫外线引起的增温。在80千米以下的均匀层中，大气自身的湍流扩散作用调整着大气的成分，使大气混合。磁层是最外层，它在向日面可延伸至十多个地球半径之远，背日面可延伸至数百个地球半径之远。

大气中存在着诸如层流、湍流、电流等运动形式。层流平滑而稳定，湍流复杂、疾速而多变。湍流是大气运动的一种主要形式，它由大气动力状态和热力状态的不均匀作用而引起。湍流一方面是许多天气现象的来源，另一方面起着把空气中集中存在的气体和微粒群扩散和混合的作用。这对人类来说都是至关重要的。人类预报天气主要的途径之一是对大气湍流的研究，人类已经知道了许多湍流特有的规律。然而，湍流从整体而言还是人类科学目前面对着的重大难题之一，所以天气预报中存在许多未知的因素也就可以理解了。而对大气成分的扩散和混合作用也是尤为重要，比方说污染物的排放和稀释，核爆炸烟云的稀释和消解……

电流和电波也是大气中特有的运动形式。以地表为一极，以电离层为另一极的空间内存在着晴天地空电流、闪电放电电流、降雨电流、地表尖端放电电流等多种电流。无线电波在大气中的传播更是现代人类所熟悉的现象，正是这种传播使人类的许多现代生活得以实现。

大气又是多姿多彩的生命生存和繁衍的场所，大气和水体、阳光一样是生命必需的物质条件，庞大的地球生物圈交叠在水圈和大气圈之上。

6、我们能否准确地预报天气

世界第一张天气图是1820年由德国布兰德斯绘制的1783年3月6日的天气状况。两个多世纪以来，人类在天气预报和气候研究上取得了许多进展。然而，预测气候、预报天气到现在为止，基本还只是人类努力而为之的一个方向。

气候变迁的原动力是太阳辐射，但是除此之外地球上还有许多因素影响气候的变迁。如自然因素、人为因素，可测因素、不可测因素，可控因素、不可控因素，正反馈因素、负反馈因素……

气候及其动因的特点可以用两个词来概括：复杂和不确定。其中最重要的两条是最简捷易于理解的：按地球冰期、间冰期的自然周期，我们现在处于温暖的间冰期；间冰期在周期中是走向冰期的，而由于人类对地球亿万年存储能量的释放各种温室气体的作用，近十几年内地球平均气温的升高是明显的。所以，未来地球是会变暖还是会变冷?这还是个未解之谜。

与大尺度的气候变迁的复杂性相仿，小尺度的气象预报的情况也是极为复杂。众多的复杂因素决定了我们只能按百分率给出天气状况的预报。人类最终是否可能百分之百地预报天气也是个未解之谜。

这就是我们的地球，一个美丽缤纷而又富饶的地方。