一、神奇的地球

地球是怎样诞生的

地球是目前人类所知道的唯一有生命存在的星球，也是目前人类生存的唯一家园。人类在自身不断发展和演化的过程中对其所生存的星球从来就没停止过探索。在浩渺的宇宙中，为何只有小小地球能适合人类居住？地球到底是如何形成的？人们一直在思索着这些问题。

早在远古时代，人类就对地球充满了好奇。那时的人们认为大自然里存在的一切都是由上天创造的，一切都是与生俱来的。西方的“上帝创世说”曾经在相当长一段时间内占据统治地位，人们都相信有一个超乎人力之上的上帝创造了一切。然而，随着人们认识水平的提高和科学技术的发展，人们已经远远不满足于“上帝创世说”那样荒谬的答案了。

历史在前进，人类探索的脚步也从来没有停止过。在关于地球起源的各种理论中，比较普遍被人接受且较早就产生的是星云说。科学家们认为在距今约50亿年前，宇宙大爆炸后，太阳系星云收缩，形成了以太阳为中心的太阳系。约4亿年后，地球开始形成。

另外，法国生物学家布丰提出的“彗星碰撞说”曾一度引起人们的注意。布丰认为彗星落到太阳上，把太阳打下一块碎片，碎片冷却以后形成了地球，即地球是由彗星碰撞太阳所形成的。这一学说打破了神学的禁锢。

此后，其他科学家继承和发展了布丰的学说，将地球形成原因的研究又向前推进了一步。

然而，1920年，英国天文学家阿瑟·斯坦莱·爱丁顿却指出，从太阳或其他恒星上分离下来的物质都很热，以至于它们扩散到宇宙空间前还来不及冷却。美国天文学家莱曼·斯皮特泽在1936年证实了这一理论。

1944年，德国科学家卡尔·夫兰垂·克·冯·韦茨萨克对以往的“星云假说”进行了进一步发展，他认为，是旋转的星云逐渐收缩形成了行星。如果把星云中的电磁作用考虑进去可以解释角动量是以什么形式由太阳转移到行星上去的。

随着人们在该领域研究的不断深入，目前科学家们提出的有关地球起源的学说已多达10余种。除以上2种外，主要还有以下一些学说：

（1）陨星说。1755年，康德在《宇宙发展史概论》中提出了该学说。他认为，陨星的积聚形成了太阳和行星。

（2）双星说。此学说认为行星都是由除太阳之外的另一颗恒星产生的。

（3）行星平面说。该学说认为所有的行星都在一个平面上绕太阳转，原始的星云盘产生了太阳系。

（4）卫星说。该学说认为可能存在着数百个同月球一样大的天体，如海王星、土星的卫星等，它们共同构成了太阳系。

随着人们认识水平的提高和科技水平的进步，人类对地球的形成的认识将越来越深入和趋向统一。我们有理由相信，揭开地球形成之谜并不是一件遥远的事情。

地球在空中不坠的奥秘

苹果熟了，会掉到地上；树叶枯了，也会掉到地上；就连被风扬起的尘埃，最终还是落向地面。可地球在宇宙中运行，为什么没有坠落呢？在古代，人们无法解释这个问题，就想象大地是一块巨大的圆盘，由大象和鲸驮着。

后来，有人提出大地是一个球体的观点，但很多人对此表示怀疑。15世纪时，有人画了一张嘲笑主张大地是球体的人们的画，名为《脚底相对的人》，还怀疑地说，如果地是球体的话，那么居住在地球另一面的人为什么没有从地球上掉下来呢？

17世纪，开普勒提出行星沿椭圆形的轨道运行以后，就产生了一个问题：为什么行星不知疲倦地绕太阳做椭圆运动而没有在太空坠落？有什么力量驱使吗？

在前人研究的基础上，万有引力定律被英国物理学家、数学家牛顿提出来了：宇宙间的物体都有引力，它是物体本身所固有的性质，这就是引力的万有性。行星之所以保持在各自的轨道上，是由于太阳的引力。这是一项重大发现。

依据万有引力定律，地球上的万事万物都受到了地心引力的作用。因此，苹果、树叶、尘埃会落向地面。而我们通常所说的“向上”或“向下”也应该这样来解释：大地是球面，球的中心称为地心，指向着地心的方向称为“向下”, “反地心”的方向称为“向上”。这样一来，就不存在上下的问题，站在地表面各个不同地点，脚都指向地心引力的方向，头都朝反地心引力的方向。

同样，我们可以设想，地球之所以没有坠落而是围绕太阳运行，是受太阳引力的作用。但地球为什么没有落到太阳上去呢？为了搞清这个问题，牛顿以月球为对象，进行了一番测算：月球与地球的距离大约是地球直径的30倍。如果物体以每秒8千米的速度在靠近地球表面的地方绕转，那么在距离60倍远的地方，绕转速度将减少到1/8。这样在相当于月球的位置，绕转速度从理论上是每秒约1千米。

经过计算，月球环绕地球运动的那个圆周半径，相当于地球半径的60倍，地球的圆周长约4万千米。因此这个圆周的长度，也将是地球圆周的60倍，就是长约240万千米。

实际观察的结果是，月球环绕地球一周，约27.33天，一天等于86400秒，用它来除月球环绕地球运动的圆周半径，就得出月球每天运行87820千米，可以很快知道，答案与牛顿所求出的月球绕转速度相符，即运行速度每秒约1千米。

这个重要发现证明，一切天体所有的万有引力，包括地球的引力是同一种力。因此月球运行时能保持平衡，高速运行产生的惯性和地球的引力使月球不会远离地球，也不会靠近地球。同样，地球和太阳间的距离大约是太阳半径的215倍，地球的绕转速度每秒约30千米，地球运动产生的惯性，使它没有越来越靠近太阳，也就不至于落到太阳上；太阳对地球的引力使地球不能脱离太阳。

我们做一个简单的实验就能很容易说明这个道理，将一根绳子一端系上小石子，一端拿在手上，以手为中心让石子在空中转圈。惯性离心力的作用使它远离手，紧拉着的绳子又不让它飞去，这样绳子就在固定的轨道上运动。同理，绕日而转的行星和它们的卫星，在离心力和万有引力的双重作用下，就使它们按照各自的轨道稳定的运行。

地心非常热吗

如果我们可以像切水果一样把地球一分为二，我们就可以看见地球的内部是分圈层的。地壳是地球的最外层，类似水果的外皮。地壳的厚度约为24～48千米，庭院里、公园里的地面是地壳的最外层。如果从地面的土壤开始向下挖，最终会碰到岩石圈。陆地上，地壳的主要成分是花岗岩。在像美国科罗拉多大峡谷这样的地方，流水的冲刷已经把一部分地壳侵蚀掉，这里的花岗岩已经暴露在外了。而在海洋下面，地壳就薄了很多，从海底开始，地壳层向下延伸约4.8千米，主要成分是另一种岩石——玄武岩。

在地壳下面是深厚的地幔圈，它的厚度约为2880千米。目前科学家也并不十分了解藏在地下深处的地幔层，只知道地幔的最外层可能主要是由一种叫做橄榄岩的岩石组成的。科学家认为，地幔中至少有一部分是柔软的，因为在靠近地心一侧与地幔层相接的是液体熔岩。

最后，地幔下面是地球的中心，也就是地核。从地核最外层到地球最中心大约有3200千米的厚度。看起来，这里由于远离太阳这个热源，似乎应该比南、北极地区更加寒冷。可是事实刚好相反，地心附近温度极高，约为2200℃～3300℃，如此高的温度使地核的外层呈现液态，主要是熔融状态的金属。想象一个仓库，里面装满了熔化了的平底煎锅，这就与地心处的景象差不多了：混合了氧和硫的液态金属四处流淌。随着地球的自转，这个地下海洋也形成了自己的洋流。

地核的密度非常大。因为星球的大部分重量都压在地核上，所以这里的物质被紧紧地挤压在一起。科学家们认为，巨大的压力使地球的内核成为一个固态铁核（也含有少量氧和硫）。即使温度很高，但是巨大的压强使所有的铁分子都紧紧地压在一起，宏观上维持着固体的状态。地球中央的固态金属球大约是月球体积的3/4，被包裹在液态金属的海洋中，成为星球中的星球。

地球深处的热量是哪来的呢？大部分热量是46亿年前地球形成时产生的——体积较小的物体撞在一起形成地球就会放出热量。但有些地质学家却认为大部分热量来自于地球深处的天然的放射能。

地球内部的放射性元素会释放粒子，比如电子，这些粒子与岩石层中的原子碰撞，将部分能量传递给岩石中的原子，岩石的温度就升高了。地球形成初期，这些放射性元素使地球内部的岩石变得非常热，而岩石很容易保存热量（可以想想夏天太阳下的石头有多烫），所以这些热量就被保留在地球内部了。几百年之后，地球内部的高温已经足以熔化岩石中的金属物质。后来，重金属又从较轻的金属中分离出来，沉入地心，形成了地核。

地球生命来自何处

地球上有各种各样的自然现象，其中最美丽、最动人的要数生命现象了：小到昆虫，大到体形庞大的鲸；从最简单的单细胞生物，到最复杂、进化程度最高的人类……无一不绽放着生命的艳丽之花。然而，生命是怎样产生的呢？

几千年来，人类一直渴望揭开这个秘密，并为此付出了努力，可直到今天，人们仍没有找到这个问题的答案。生命之谜太神奇了。

科学家们进行了许多艰苦的探索和实验，希望能科学地解释生命的起源，并提出了各种各样的假说和理论。其中“自然发生说”就是最古老的假说之一。

公元前4世纪，亚里士多德就认为从非生命的物质中，生命可以自然地产生出来。按照他的说法，蜜蜂、萤火虫或蠕虫这样的生物可能是由黏液和早晨的露水或粪土的混合物形成的。一直到13世纪，人们还相信亚里士多德的这种观点，认为从树上能长出小羊来。更有趣的是，17世纪的比利时医生范·赫尔蒙特还开了一个药方子，说是照方子中的办法就可以生出小老鼠来。方法很简单，就是把破衬衣用人体汗水浸透，然后和小麦放在一起，塞进一个瓶子里，等到它们发酵以后，小老鼠就会从发酵的破衬衣和小麦中长出来。这个荒谬的方子自然是不会成功的。

1864年，法国化学家巴斯德进行了著名的“曲颈瓶”实验：他把肉煮好捞起来扔掉，只留下煮沸的肉汤，再把肉汤倒入烧瓶里，然后把烧瓶的瓶颈弄成S形，以便通入新鲜空气，同时阻止任何细菌或微生物随空气飘入瓶子里。实验结果表明，即使在这样S形的长颈瓶子里，连最简单的生命——微生物都不会自然发生。这个实验说明了自然发生说的荒谬性，人们只能另寻解释生命产生的途径。

此外，还有一种观点是“宇宙发生说”。这种观点认为生命来源于太空，运载生命种子来到地球的“飞船”就是陨石，陨石通过撞击地球的方式，把生命种子播撒到地球上。由于地球的环境条件适宜生命活动，所以来自宇宙的生命就生存发展起来。

19世纪70年代，霍伊尔、维克拉玛辛等科学家在遥远的恒星周围的尘粒中发现了一些奇怪的物质，他们猜测这些物质是生命的遗痕。由此，他们做出以下推断：

一颗与太阳相仿的不知名的恒星，其轨道中运行着一颗体积极小的彗星。在这颗微小的彗星体内，有一个只能在显微镜下才能看到的孢子，它就是外星生命的“种子”。孢子正静静地躺着，处于休眠期。过了若干年，恒星的引力突然发生了变化，导致这颗彗星从原轨道上脱离出来，飞向太空。在后来长达1亿多年的时间中，它独自遨游在广漠、寂静而冰冷的宇宙空间里，直到它偶然闯进了太阳系。几颗巨大的气体状行星快速划过它身边，然后，一颗庞大的、夹杂着片片褐色的蓝色星球离它越来越近，这个蓝色的星球就是地球。这颗彗星与无数陨星碎片夹杂在一起，猛烈地撞击在地球上，彗星被撞得碎裂开来。在彗星体内休眠了几亿年的孢子被抛进了地球表面温暖的海洋中。这颗珍贵的生命种子，受到了某种催化作用，在经过了一系列化学反应和生物反应之后，形成了最原始的生命。从此，地球上有了生命。这种生命的原始起源大约发生在33亿年前，地球上从此开始了一个全新的、有生命的时代，从一个无生命的星球变成了有生命的行星，并且越来越美丽。

射电天文学和宇宙化学的迅速发展为人类研究生命起源提供了契机。20世纪60年代，科学家们发现在宇宙空间中有大量的有机分子，同时也在那些落入地球的陨石中发现了近20种氨基酸和10多种烃类物质。但是，宇宙发生说只解释了生命是从宇宙空间移居到地球上来的，并没有揭示出生命起源的真正原因。1953年，美国化学家做了一个关于生命起源的实验。从此，没有人再相信维克拉玛辛和霍伊尔等人的假说了。

斯担利·米勒是美国圣迭戈大学的一位科学家，他于1953年进行了一个有趣的化学实验。他先把氨气、甲烷、氢气和水蒸气等气体，按照“地球原始状态”时的组成比例混合在一起，装入一个玻璃瓶中。然后，他用电流模拟闪电，轰击这些气体。闪电是今天常见的气候现象，同时它也很古老，它在地球最原始时期就存在了。一个星期后，米勒惊喜地发现，在玻璃瓶中出现了一种橘黄色气体，这是以前没有的。米勒对这种气体进行了测定，测出大量氨基酸等有机物质存在于这一气体中。此后，德国的科学家格罗茨和维森霍夫也进行了与米勒相类似的实验，他们先按照“地球原始状态”配置气体，然后用紫外线长时间照射这些气体，结果也得到了氨基酸。

在20世纪60年代，科学家奥罗利用氰化氢等物质，成功地合成了生命物质腺嘌呤，它是核酸的重要组成成分之一。1963年，波兰的佩鲁马等科学家利用紫外线照射，得到了一种在生命体中用于传输能量的重要物质ATP。这些实验有力地证明：在一定的能量条件和物质条件下，无机物转化为有机物、简单的有机物转化为复杂的生命物质的进化过程，即使没有生物酶的作用，也完全有可能在地球上实现。

就这样，一种新的学说——化学进化说，开始被越来越多的人接受。

这个学说认为，早期地球的大气中存在着大量有机分子，这些有机分子在漫长的时间里逐渐产生了一种相互关联的结构，这种结构能临时组合在一起。又过了许久，这种分子周围出现一层黏稠状的东西，它能随着外界环境的变化，排放出一部分有机分子，也能接受另一类有机分子。这种复合化的分子被看做是最初的生命形式，它已经具备了最简单的代谢和繁殖功能，形成了生命的基本特性。这种最低级的生命形式结构极其简单，连今天最简单的微生物都比它复杂许多，但它们已经具备了生命的基本特征，能靠自然选择来进化成各种各样的高级生物体。

但是地球生命诞生的奥秘仍没有解开。科学家们发现，在太阳系的8大行星中，木星、土星、海王星和天王星的大气成分主要是氨气、甲烷，而火星、金星等类地行星的大气，则主要是二氧化碳。于是，有人提出了这样的问题：为什么就可以断定“原始状态”时的地球大气中，一定含有甲烷而不是二氧化碳呢？

德国和法国的两位科学家在格陵兰38亿年前形成的古老的石英岩层中，发现了单细胞有机物的内含物。这种细胞外观上呈椭圆形或是丝状体，一般具有鞘。它的内含物由生命物质组成；它的细胞壁和鞘的结构以及繁殖方式，与现代的酵母菌几乎相同。这样的单细胞有机物大约需要5亿年时间才能形成。因此可以推测，生命应该在43亿年前才开始形成。

根据最新的考察结果，人们认识到生命的出现与行星的诞生几乎是在同一时期实现的。

美国科学家经研究发现，在其所含有的能量的作用下，普通的泥土也可以合成氨基酸等生命物质。科学家还发现，地球上凡是有深而大的断裂带的地方总会有许多大型油气藏。这表明在地球内部曾经发生过有机物的大规模合成。

虽然地球生命诞生的奥秘目前仍无法解开，但是我们有理由相信，终有一天人类将解开生命起源之谜。

恐怖的“天外来客”

尽管宇宙空间非常空旷，但在太阳系里，仍然有许多高速运行的天体四处乱撞，而且也没有办法控制它们的运动。常见的有冰质的彗星、石质的小行星和流星等，流星往往是从彗星和小行星上脱落下来的碎片。

这些天体有自己奇特的运行轨道。在绕日旋转的过程中，这些天体会穿越地球的轨道。如果这些高速运行的天体来到地球轨道附近时，恰逢地球也运动到这里，那么碰撞就在所难免了。

人们甚至可以目睹撞击的景象。1972年，一颗重达1000吨的大陨石曾经掠过大气层，与地球擦肩而过，有人将整个过程用摄像机记录了下来。

1908年7月30日，在俄国西伯利亚的通古斯地区，一颗巨大的火球划破了宁静的晨空，然后在半空中爆炸，瞬间，一片方圆1930千米的杉树林被夷为平地。科学家认为，目击者所描述的就是一颗流星或者彗星，它的直径在90米以上，在穿过大气的过程中逐渐破碎。

万幸的是，西伯利亚人烟稀少，只有一位在距离爆炸中心60千米处的商人被烤焦了衣服，浑身黢黑。如果爆炸发生在城市，一场巨大的灾难就难免被载入史册了。不过爆炸带来的危害却不仅限于西伯利亚地区。大爆炸产生了大量尘埃，这些尘埃飘浮在大气层中，随着空气流动蔓延整个星球，影响了地球上的气候，破坏了臭氧层。

在日常的工作和学习中，我们也许不会多想在地球周围漆黑的宇宙空间里到底发生了什么。但是对于天文学家来说，这就是他们的工作。从1990年起，亚利桑那州的天文学家就开始用天文望远镜寻找宇宙中在地球附近徘徊的小行星和流星。就在1991年1月18日，他们发现了一块小行星碎片静悄悄地从地球身边经过。这是一块巨大的岩石星体，它与地球之间的最短距离只有16.96万千米。

你可能觉得这个数字并不算小。不过要知道，地球和月亮之间的距离是38.4万千米，所以科学家们认为，这已经是流星与地球的真正的“亲密接触”了。如果它的轨道再稍微偏一点儿，撞在地球上，这块直径8米的岩石爆炸的威力将是轰炸广岛的原子弹的3倍。

据科学家估计，平均每100年就有一个直径约50米的天体坠落在地球上，但事故现场大都是海域或者其他无人居住的地区。每100万年，就有一颗直径约10千米的天体坠落，它的破坏力相当于100万个1.3万吨级的TNT炸弹。这样的爆炸即使发生在海域，也足以将大量的尘埃送上天空，遮住太阳，使地球上数月不见天日，随之而来的则是剧烈的气候变化。有人认为，这也许就是6500万年前导致恐龙灭绝的原因。

神秘天使——极光

那是在1950年的一个夜晚，淡红和淡绿色的光弧在北方的夜空上闪耀，所有在那晚见过北极光的人至今都能回想起当时的盛况。它时而像在空中舞动的彩带，时而像在空中燃烧的火焰，时而像悬在天边的巨伞。它绚丽多姿，不断变幻着自己的颜色，一会儿红，一会儿蓝，一会儿绿，一会儿紫，就这样轻盈地在夜空中飘荡了好几个小时。

而这一美丽的奇景也曾在中国的黑龙江漠河、呼玛一带出现过。1957年3月2日夜晚7点左右，忽然一团灿烂的红霞腾起，瞬间化为一条弧形光带，停留在夜空中长达45分钟之久。同年，中国北纬40°以北的广大地区也出现了同样的现象。其实，北极光是非常罕见的自然现象，中国历史上记载的极光现象，公元前30年～1975年只有53次。

1960年，在苏联的列宁格勒也出现过罕见的北极光。那晚，北极光异常强烈，光弧发出白、红、绿的光辉，升上高空，越来越耀眼，直上万里。

在极光刚开始出现在夜空时，人们先是看到一条中等亮度的均匀的光弧以直线或稍弯曲的形状横过天空伸展开去（长度几百千米，甚至几千千米，宽十多千米或几十千米）。光弧的上端一般离地950千米左右，而下端则是离地100千米左右。它往返扫动的速度达每秒几十千米，只需几分钟其高度就可以增加到1000倍。

1988年8月25日21时，在中国黑龙江省漠河县、呼中区、新林区又出现了极光。刚开始时，在地平线上出现了一个亮点。紧接着，它沿着W形的曲线以近似螺旋的轨迹上升。亮点在不断地升高、移动，面积也在不断地扩大，而亮点的尾部留下了像火烧云似的美丽光带。在这时亮点开始出现了一个淡蓝色的圆底盘，接着，圆底盘从淡蓝色变成了乳白色。亮点射下一束扇状的光面，闪了几下便消失了。西方低空中的光带向上扩展所形成的淡蓝色的云团正在这个时候，就像一个倒放着的烟斗。这条橙黄色带和淡蓝色的云团持续了40分钟左右才逐渐消失。

然而，这绚丽壮观的极光却有极强的破坏力。极光给通讯、交通都会带来严重的影响，它能干扰电离层，影响短波无线电信号的传播。在极光强烈活动的影响下，远在美国阿拉斯加的出租车司机竟然可以收到来自本土东部的新泽西州调度员的命令。极光的不断变化也可能会使电话线、输油管道和输电线等细长的导体中产生感应电流，使输油管道被严重腐蚀。1972年，在美国的缅因州至得克萨斯州的一条高压输电线跳闸，加拿大哥伦比亚的一台23万伏变压器被炸毁，这一切突发事件的“主谋罪犯”就是奇特而瑰丽的极光。千百年来，人们一直在研究、寻找极光形成的真正原因。很早以前就有人观察到了这一大奇景，可对于它的“横空出世”，至今还是没有人能够用科学的说法给以完整的解释。

在古代，极光被因纽特人误认为是火炬；而又有一些人把极光描绘成上帝神灵点的灯，鬼神用它引导死者的灵魂上天堂；而在罗马，极光被说成是黎明女神奥罗拉在夜空中翩翩飞舞，迎接黎明的到来。

苏联科学家罗蒙诺索夫曾经做过这样一个实验：在一个接近真空的球内制造人工放电现象。结果在空气极其稀薄的玻璃球内，随着放电，不断发现闪光。他得出结论：极光是空气稀薄的高空大气层里的大气放电所造成的。后来，这个实验被不断地重复验证，结果是完全相同的。极光是一种放电现象的观点得到证实。但极光仍然有很多谜。比如，高空空气发光是怎样引起的？为什么极光就像万花筒一样可以变幻成千奇百怪的形状，并且在不断变化中从来都是不相同的？极光为什么多发生在两极？

后来科学研究证实，极光的产生来源于太阳的活动。太阳不断放出光和热，它的表面和内部都在不断地进行着各种各样的化学元素的核反应，产生出强大的含大量带电粒子的带电微粒流；这些带电微粒射向空间，会和地球外80～120千米高空的稀薄气体的分子发生碰撞，由于这个速度太快，因而就会发出光来。太阳活动高潮的周期性大约是11年1次。在高潮期，太阳黑子会呈旋涡状出现，且很大很多。这时的极光因为太阳异常也会比平时更瑰奇壮丽。由此可看出，太阳活动控制着极光活动的频率。有人发现，当一个“大黑子”出现在太阳中心的子午线时，在20～40小时后，极光就会在地球上露脸。因此，是太阳发出的电造就了极光。

极光现象为什么只出现在南北两极呢？因为地球就像是一个以南北两极为地磁两极的大磁石，而从太阳处来的粒子流就是指南针，它飞向两极的运动方式是螺旋形的。事实上，磁极不能控制所有的带电粒子流，在太阳非常强烈地喷发带电粒子流的年份里，人们也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。不同气体可分成如氧、氮、氯、氖等，空气成分非常复杂，而这些成分在带电微粒流的作用下，产生不同色彩的光，所以极光才能如此美丽多姿。

有人从地球磁层的角度去研究极光。地球磁层把地球紧紧包住，就如同地球的“保护网”，使地球不受很大的太阳风辐射粒子的侵袭。可是这张“保护网”在南北极上空就不如别的地方密实，这里有许多大的“间隙”，因此一部分太阳风辐射粒子就乘机进入地球磁层。这一点从卫星上看得分外清楚：当太阳耀斑开始爆发时，有些电子就加速沿磁力线从极区进入地球大气层。这就在两极上空形成一个恒定的环形光晕，即极光椭圆环。极光都有圆环并不是一成不变的，其大、小、亮、暗都随着带电粒子的涌入量而变化。由于南北极上空有那些“间隙”，所以极光只出现在两极地区的上空。

现在还有一个疑问是，太阳风进入星际空间的行动是连续的，太阳风会进入地球极区“通道”，但为什么南、北极的极光并不是时刻可见呢？难道说太阳风所经过的那些“间隙”中还设有“关卡”吗？关于这一点，有一个很合理的假设：太阳风带电粒子进入这些“间隙”后，并不是一下子就爆发的。地球磁力线有一种能力，可以把这些带电粒子先藏起来，只有在一些特定因素如太阳黑子强烈活动的影响下，地球磁力线才把带电粒子放出来，于是就有了极光。

可是，这些假设都不能解释地面附近出现的极光现象。有人说这些地面极光是地面附近的静电放电所致，因此，极光会出现在离地面1.2～3米的地方。

又因为许多彗星明亮的尾巴与极光有很多相似的地方，这使人很自然地将这两种现象联系起来。除此之外，还有很多观点，这里就不一一列举了。尽管极光之谜还没有完全揭开，但人类已初步了解了它的许多方面。科学家们对太阳风的研究监测还在紧张地进行，他们希望通过观察确定太阳风的各种参数是如何变化的。

破坏臭氧层的可怕后果

我们头上20～48千米处，是环绕着地球的臭氧层。空气里的大部分氧分子（O2）由2个氧原子组成，而每个臭氧分子（O3）内包含3个氧原子。

阳光对于臭氧的形成起到了重要的作用。阳光里的紫外线在穿过大气层的过程中使普通的氧分子分解。自由的氧气单原子与邻近的氧分子（O2）结合，就形成了臭氧分子（O3）。

臭氧层的臭氧浓度极低，如果将延伸30千米的臭氧分子集中到一起压缩为固体层的话，厚度仅为3毫米。

在地面附近也会存在臭氧。阳光会与汽车尾气或工厂排出的烟中的化学物质发生反应生成臭氧。地面附近的臭氧含量会在闷热的烟雾天里达到警戒水平。吸进臭氧分子对身体是有害的，因为臭氧分子会对肺部形成伤害。练习长跑的人如果过多地吸入含有臭氧分子的污染的空气，会感到肺部疼痛，呼吸困难。生长在公路两侧的树木和其他植物往往会因为臭氧污染而生长缓慢。

但是我们头上几十千米处的臭氧层不但不会对我们的健康构成威胁，相反还保卫了我们人类的健康。臭氧会吸收来自宇宙中的紫外线：紫外线会使我们的皮肤颜色变深；如果接受了过多的紫外线照射，我们的皮肤会被灼伤，甚至患上皮肤癌。

从20世纪70年代起，科学家们一直关注臭氧层的变化。他们发现含氯氟烃（CFCs）会破坏臭氧层，而含氯氟烃被广泛地应用于冰箱、空调和气溶胶罐中。每次使用发胶、摩丝、空气清新剂时，或者当冰箱和空调被送去维修或报废时，都会有含氯氟烃气体泄漏进入空气。

科学家认为，含氯氟烃气体在空气中会慢慢地向上飘，最终进入臭氧层。在太阳辐射的作用下，含氯氟烃会放出氯气。氯气会分解臭氧分子，生成普通的氧气分子（O2）。如果这个反应不停地进行下去，臭氧层终究有一天会从地球上永远消失！

在1985年的时候，一位英国科学家公布了一个重大的发现：南极洲的上空出现了一个巨大的臭氧层空洞。这个臭氧层空洞的面积相当于整个美国的大小，每年春天都会出现。当季节改变，风向发生变化时，周围的臭氧分子会被吹过来填补这个臭氧层空洞，但与此同时周围地区的臭氧水平就会显著下降。1992年冬天，欧洲和加拿大部分地区上空的臭氧含量下降了20个百分点。

研究人员在南极洲的上空还同时发现了大量氯的一氧化物，这是一种在氯气分解臭氧反应过程中释放出的化学物质。由此可见，日常生活里广泛应用的含氯氟烃的确是一大隐患。

据估计，臭氧含量每下降1个百分点，到达地面的紫外线就会上升2个百分点，同时皮肤癌的发病率会上升3～6个百分点。紫外线对人体的免疫系统也会造成伤害，使人们更容易患上疟疾一类的疾病。此外，紫外线还会破坏植物细胞——从树木到庄稼。

科学家们还担心臭氧层变薄会导致全球范围内的气候变化，而此后的一系列结果将不堪设想。臭氧层有保温作用，而随着臭氧层逐渐变薄，臭氧层附近的空气温度下降，会导致全球风模式的变化，从而导致气候变化。随之而来的可能是长期干旱、庄稼歉收、粮食短缺，甚至大饥荒。

据科学家计算，即使全世界人民都行动起来，采取一切可行的措施阻止破坏臭氧层的活动，使臭氧水平恢复到从前的水平也需要100多年的努力。

温室效应的争议

近年来，全球气候逐渐变暖，科学家们根据长期观测得到的大量数据分析指出，全球气候在20世纪明显变暖，跟20世纪初相比，现在的平均气温上升了0.5℃，这种温暖期是过去600年里从未有过的。

全球气候在整个20世纪确实一直在变暖，但气候变暖是不是因为“温室效应”呢？会不会持续变暖呢？对此，众说纷纭。

有些科学家认为20世纪气候变暖是“小冰期”气温回升的延续，是自然演变的结果，跟“温室效应”无关。在地球存在的45亿年中，气候始终在变化，并且是以不同尺度和周期冷暖交替变化的，也就是说，20世纪气候变暖是正常的自然现象，人们不必恐慌，到了一定的时期气温自然会变冷。科学家经研究发现：第四纪也就是距今250万年前，地球上出现了多个不同尺度的冷暖变化。周期越长，气温变幅也越大。周期为10万年左右的冰期，气温变化了10℃；周期为2万年的，气温仅变化了5℃。在近1万年中，这个规律依然在起作用：10年尺度气候变化的变幅是0.3℃～0.5℃; 100年尺度气候变化的变幅为1℃～1.5℃; 1000年尺度气候变化的变幅为2℃～3℃。

但还有些人反对以上观点，他们认为，全球气候变暖是因为“温室效应”，而人类是造成“温室效应”的罪魁祸首。近几十年来，发展迅速的工业制造业以及日益增多的汽车等，导致燃烧矿物燃料越来越多，人类向空气中排放的二氧化碳大大增加。加上绿色植物尤其是森林遭到了极大破坏，无法大量吸收人类排出的二氧化碳，因此，大气层中的二氧化碳浓度大大增加，阻碍了大气和地面的热交换，引发“温室效应”。大量的二氧化碳既能吸收热量，又阻止了地球散热，地球热交换因此失去了平衡，导致全球气温不断升高。一个权威性的政府组织IPCC对全球气候变暖的问题进行了大量详尽的研究，他们明确指出了大气中二氧化碳含量的增加是全球变暖的主要原因。

IPCC的科学家们利用电脑收集了大量的技术发展预测、人口增长预测、经济增长预测等相关资料，再根据对未来100年里排放到大气中的二氧化碳数量的35种估计值，做出了7种不同模型来预测全球气候，最终的结论是气温在未来100年可能增加1.4℃～5.8℃。如果这种预测变成现实，地球将会发生一场大灾难。农业将遭到毁灭性打击；海平面将上升，淹没更多陆地，并导致淡水危机；各种自然灾害将轮番发生，生态平衡将遭到破坏。

据英国《观察家报》2004年1月11日报道，由多国科学家组成的国际研究小组在最新一期英国《自然》杂志上发表研究报告称，全球变暖将导致世界上1/4的陆地动植物，即100多万个物种将在未来50年之内灭绝，这必将对人类的生存造成灾难性的影响。为此，英国多位著名气候专家在剑桥大学召开会议，商讨防止地球继续变暖的办法。

尽管“温室效应”论十分盛行，但也有不同的声音。不少科学家认为目前地球正朝低温湿润化方向发展。他们认为，尽管20世纪的气温总体上呈上升趋势，但二氧化碳浓度变化与气温曲线变化并非完全一致，20世纪的40～80年代，有过降温的过程。这种看法也不无道理，他们从两个方面提出证据支持自己的观点。

首先，他们认为，气候变化受地球自身反馈机制的影响。一方面，由于大气与海水间存在着热交换，气温升高时，热交换增强，海水吸收热量升温后，对二氧化碳的溶解度也会增加。不仅如此，气温的升高还会增加地球上的生物总量，寒冷地带由于变热，生长在那里的植物生长期变长，植物带也在高温的作用下移向高纬度的地方，二氧化碳被森林吸收后，要经过更长的时间才能回到大气层。另一方面，由于空气极度湿润，植物残体在这种情况下不能充分分解，以泥炭的形式储存到地壳，这正是碳元素从生物圈到地圈的转化过程。

其次，气温上升过程中产生的水蒸气也能起到一定程度的缓解作用。气温升高导致蒸发加剧，大气含水量增加，形成一些云，大量的太阳辐射会被这些云反射、散射掉，从而缓解气温的上升。

气象系统是十分复杂的，无论地球变暖是否因为“温室效应”，我们都应该加以关注。相信总有一天我们会弄明白地球变暖的来龙去脉，从而改善环境，造福人类。

大陆真的在漂移吗

趁我们还能看到海滨的时候，多去玩玩吧。据有的科学家预言，3亿年之后，大西洋将不复存在。美国东海岸将与5000千米外的海岸接合，成为第二个中东地区。

大陆板块看似固定不动，实则不停地在漂移。大约每5亿年，就会发生一次板块碰撞，同时海岸线挤压形成山脉。如果板块碰撞接连发生，各大板块就会最终合成一块超级大陆，四周环绕着一片汪洋。到时候，你可以开着车从美国底特律去往法国巴黎，再开往中国北京。

对各大板块大团聚的展望是基于板块构造理论的。我们所谓的地壳其实是一块块大陆板块拼凑起来的，而大陆板块就漂浮在一层极热含半液化岩石的幔层上，就像木筏漂浮在水面上。

大陆——北美洲大陆、南美洲大陆、非洲大陆、亚欧大陆、澳洲大陆和南极洲大陆——就位于大陆板块之上，与其形成一体。所以当大陆板块漂移时，我们脚下的陆地也随之漂移。你可能会问：漂移了多少呢？仅仅1年，北美洲板块和欧亚大陆板块间的距离就会增大1.9厘米。相应的，大西洋面也会拓宽1.9厘米。

科学家认为，大陆漂移也是一种循环往复的过程。各大板块先彼此分开，约5亿年之后又重新合在一起。

拿起地球仪，你会发现各大陆板块就像是拼图块，这就不难让人想到这些小块可以拼成一整块。例如，南美洲的东北部海岸是向外突出的形状，而非洲的西海岸则是向内凹陷的，二者刚好可以拼在一起。

把各个板块拼起来，就可以得到一块超级大陆了。距今最近的一块超级大陆被称为“泛古陆”，它在1.8亿年前发生了瓦解。人们认为泛古陆被覆盖了整个星球的广阔海域环绕，这片海域就是今天的太平洋的前身。

在泛古陆之前，历史上或许还出现过好几个超级大陆。科学家们认为，每块超级大陆在发生分裂之前大约都会维持8000万年。

他们还认为，可能引起大陆块分裂的原因有两点：一是来自地球内部的热量；二是地球的自转。

超级大陆的存在会阻碍地球深层的热量向外界扩散。可以想象把一本书放在电热毯上，过一会儿，书覆盖着的区域就会明显比周围区域的温度高。随着温度的升高，超级大陆板块的某些位置上会受热膨胀，随后裂开。

与此同时，由于某一边明显向外突出，超级大陆在随着地球自转的同时，承受着强大的应力。随后，在1.8亿年前，在这个强大应力和热断裂的共同作用下，超级大陆最终分解成了几个小块。

但是几百万年之后，大西洋洋底将会沉降，洋面将会逐渐缩小。各大陆板块会重新会聚在一起，变成名副其实的一个世界，持续至少8000万年。