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變幻多彩的地球

人有各種料子做成的衣裳，穿起來(lái)有的涼爽，有的保暖。

地球也有各式各樣的衣裳，五顏六色，絢麗多彩，而且會(huì)隨歲月的更替而變易。地球特有的大氣、水和生物，使它成為太陽(yáng)系中獨(dú)一無(wú)二的色彩豐富的行星。

藍(lán)色的衣裳是海洋、湖泊，起著冬天暖和、夏天涼爽的作用。這是因?yàn)樗�所能吸收容納的熱量特別多，使1立方厘米的水升高1℃所需的熱，足以使3000多立方厘米的空氣或是5立方厘米的花崗巖也升高1℃。當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)，水把大量的熱吸去了，起了降低氣溫的作用；當(dāng)天氣轉(zhuǎn)冷后，水又把熱陸續(xù)放出來(lái)，使氣溫不至于降得太低。

地球上約有71％的面積遮蓋著藍(lán)色的衣裳，而在大陸上又有大約1/5的土地穿著黃色的衣裳。這是沙漠或半沙漠地區(qū)，它使那里的氣溫?zé)釙r(shí)特別熱，冷時(shí)特別冷，起著與海洋相反的作用。在沙漠中，晝夜間溫度的差別常常達(dá)到好幾十?dāng)z氏度。

黃色衣裳的這種作用，一方面由于它本身吸收容納熱量的能力比水要差許多，同時(shí)也因?yàn)樗�不能像海洋那樣�?jīng)常把大量水蒸氣輸送到空中，使那里的空氣保持比較潮濕的狀況。

大氣是地球最重要的一件外衣，它攔截阻擋著太陽(yáng)射來(lái)的熱，同時(shí)也阻攔地面的熱向宇宙中散失，假使沒(méi)有大氣，被太陽(yáng)照著的地方就太熱了，而曬不到太陽(yáng)的地方又太冷了。宇宙飛船便可經(jīng)歷這種奇妙的境界，飛船在陰影處的溫度可低到接近-273℃。在高空中，盡管還未飛出大氣圈的外層，但那里空氣已稀薄到接近地面上人工制造的真空，不能起到吸熱保暖的作用了。

空氣中含的水蒸氣多，吸熱能力就強(qiáng)，所以海洋上潮濕的空氣比沙漠上干燥的空氣更能吸熱保暖，調(diào)節(jié)溫度。

在高山上，空氣稀薄，水蒸氣的含量也少，熱量來(lái)得雖多，去得也快，到了一定程度，支出超過(guò)了收入。那里常常終年被冰雪所掩蓋，穿起了白色的衣裳。兩極也是終年穿著白色衣裳的地區(qū)，那里因?yàn)樗�處地理位置的影響，�?yáng)光是斜射的，陽(yáng)光在大氣中旅行的路線(xiàn)長(zhǎng)，沿途被攔截阻擋掉的熱就多，所以到達(dá)地面的熱量就少，因此兩極的氣候便嚴(yán)寒。地面得到的熱量已經(jīng)少了，白色的衣裳更將這些熱大量反射掉，剛落下的白凈的雪能把射到地面90％左右的熱反射回去，這就使溫度更低了。包括兩極和高山地區(qū)在內(nèi)，地球上約有1/10的陸地終年穿著白色的衣裳。冬季“千里冰封，萬(wàn)里雪飄”，穿上白衣裳的地區(qū)就更多了。這些白色的衣裳對(duì)地球上的氣候有著重要的影響，我國(guó)氣象學(xué)家呂炯等已發(fā)現(xiàn)，北方海洋的結(jié)冰量和我國(guó)長(zhǎng)江流域旱澇現(xiàn)象的形成有一定的關(guān)系。至于那種面積廣大的終年積雪的地區(qū)，更是冷空氣的制造廠(chǎng)，廣泛地影響著天氣的變化。能夠使地球上冷暖干濕更加適合人類(lèi)需要的，是綠色的衣裳。植物掩蓋著地面，掩蓋得最密的是森林，它對(duì)改善氣候起著重要的作用�？上У氖牵�和我國(guó)遼闊的領(lǐng)土面積比較起來(lái)，森林面積顯得太少了。

地球的衣裳和氣候的關(guān)系如此密切，因此我們要使它穿得合適。這是有可能做到的，目前也正在做。植樹(shù)造林、合理密植就是在加緊織造綠色的衣裳；修水庫(kù)擴(kuò)大水田則是使陸地上有更多的地區(qū)穿上藍(lán)色的衣裳；這些工作的結(jié)果又都使黃色的衣裳逐漸減少。黑化冰川，使白色衣裳變黑的工作也已開(kāi)始了，還有更多的為大地剪裁衣裳、描龍繡鳳的工作將要進(jìn)行。在宇宙飛船上天以后，我們對(duì)那看不見(jiàn)的最重要的地球的外衣——大氣，也將了解得更清楚，將來(lái)也有可能控制它、改造它。我們一定能使地球上的氣候一天天變得更好。

我們翹首望天，似乎高不可及。其實(shí)我們所看見(jiàn)的這個(gè)“天”，本是“地”的一部分——地球大氣圈的低層。它的高度不過(guò)十幾千米，宇宙火箭很容易就穿越過(guò)了這個(gè)高度，這時(shí)再回顧地球，藍(lán)天卻已跑到我們的腳下，似輕煙，似薄霧，更仿佛是一層蔚藍(lán)色的軟紗裹在地球的表面。

我們所看到的這個(gè)裹著地球的藍(lán)色面紗，是由稠密的空氣組成的，是陽(yáng)光在其中散射的表現(xiàn)。

就整個(gè)地球來(lái)看，愈是靠近核心，組成物質(zhì)的密度就愈大。以大氣圈和地球的固體部分相比較，大氣圈的密度要比地球的固體部分小得多，全部大氣圈的質(zhì)量（5600萬(wàn)億噸）還不到地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一；以大氣圈的高層和低層相比較，高層的密度比低層要小得多，而且愈高愈稀薄。如果以海面上的空氣密度為1，在240千米高空，大氣密度就只有它的一千萬(wàn)分之一；到1600千米高空，更只有它的一千萬(wàn)億分之一了。整個(gè)大氣圈質(zhì)量的90％，集中在高于海面16千米的空間內(nèi)，大體上也就是我們看到的那個(gè)藍(lán)色的面紗的厚度。再往上去，空氣就稀薄到不足以使陽(yáng)光散射形成藍(lán)色的天空了。當(dāng)升到比海面高出80千米的高度，幾乎全部大氣圈質(zhì)量的99.999％都集中在這個(gè)界限以下；而所余無(wú)幾的大氣占據(jù)的空間卻極為廣大，探測(cè)結(jié)果表明，地球大氣圈沒(méi)有明顯的邊界。高層大氣稀薄的程度比人造的真空還要“空”，但是，在那里確實(shí)還有氣體的微粒存在，而且比星際空間的物質(zhì)密度大得多，然而它們已不是氣體分子，而是原子及原子再分裂而產(chǎn)生的粒子了。

以80～100千米的高度為界，在這個(gè)界限以下的大氣，盡管有稠密稀薄的不同，但它的成分大體一致，以氮和氧的分子為主，這就是我們周?chē)�的空氣。而在這個(gè)界限以上，到1000千米上下，就變得以氧為主；再往上到2400千米上下，變得以氦為主；再往上，則主要是氫；在64000千米以上，大氣便稀薄得和星際空間差不多了。與我們關(guān)系最密切的是低層的稠密大氣。 高于海平面10～12千米以?xún)?nèi)（在兩極較低，約8千米，在赤道上較高，約為16千米）的這層大氣，能因冷熱不同而對(duì)流，稱(chēng)為對(duì)流層。對(duì)流層是大氣圈中最稠密的一層，大氣中的水蒸氣也幾乎全部集中在這里，特別是在它的下半部。因而這里是風(fēng)云變幻的主要場(chǎng)所，我們所感受到的各種天氣現(xiàn)象都是在對(duì)流層里發(fā)生的。

在對(duì)流層里，距海面愈高氣溫愈低，平均每升高1千米，溫度就要降低大約6.5℃。而從對(duì)流層頂上開(kāi)始，溫度又隨著高度增加而增加。直到大約高于海面50千米處，溫度又變?yōu)殡S著高度增加而降低。到80千米以上，溫度則又升高，在500千米一帶，可升高到1000℃。

在對(duì)流層上面，直到高于海面50千米的這一層，氣流的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為水平方向運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為平流層。平流層以外的大氣，因受太陽(yáng)輻射等作用，氣體分子分裂成為原子，并有發(fā)生電離成為帶電粒子的，愈高這些作用愈強(qiáng)烈，于是在地球周?chē)�形成了能夠�(qū)щ�、能夠反射無(wú)線(xiàn)電波的電離層。它的底部邊界高度約在65千米左右，頂部邊界在650～1000千米的高度之間。高層的大氣表現(xiàn)不出絢麗多彩的天空景象，但它所表現(xiàn)出的電磁等現(xiàn)象有力地證明著這里大氣的存在，那些高空中的帶電粒子是受著地球磁場(chǎng)控制的，形成一個(gè)無(wú)形而巨大的磁層。

大氣圈就是這樣層層疊疊，看起來(lái)仿佛空若無(wú)物，實(shí)際上是壁壘森嚴(yán)，將地球重重包住。豈止是面紗，簡(jiǎn)直是屏障，是銅墻鐵壁，對(duì)地球起著重要的保護(hù)作用。

1976年，我國(guó)吉林省下了一場(chǎng)隕石雨，成為自然界罕見(jiàn)的珍聞。假使沒(méi)有大氣，這種從天而降的隕石將成為家常便飯，給地面造成極大毀壞。正是由于大氣圈的保護(hù)，高速?zèng)_來(lái)的隕石因與大氣劇烈摩擦，減慢了速度；并因摩擦產(chǎn)生的高熱影響，絕大部分隕石在100多千米的高空就化為灰塵和氣體，只有極少數(shù)到達(dá)地面，而且已是強(qiáng)弩之末，一般不會(huì)造成什么危害了。

從天外向地球襲來(lái)的還有強(qiáng)烈的紫外線(xiàn)。假使沒(méi)有大氣，過(guò)多的紫外線(xiàn)將使地球上的生命無(wú)法生存，正是大氣圈保護(hù)了我們。在大氣圈中離開(kāi)海面20～35千米這一帶含臭氧較多。所謂較多，也不過(guò)占到四百萬(wàn)分之一左右，但這點(diǎn)臭氧已足以使大量紫外線(xiàn)被吸收，才使得地球上各種生物免受過(guò)多的紫外線(xiàn)傷害；剩下少量的到達(dá)地面，對(duì)我們來(lái)說(shuō)有殺菌防病作用，反而變得無(wú)害而有益了。

那些極其稀薄的為地球磁場(chǎng)所控制的帶電粒子組成的高層大氣，也有保護(hù)地球的作用，它能使宇宙中那些以高速?zèng)_向地球的粒子流偏轉(zhuǎn)方向。

地球大氣圈的存在，不僅保護(hù)了我們，還是生命得以發(fā)生和發(fā)展的重要條件。假使沒(méi)有大氣，就沒(méi)有燦爛的云霞，更沒(méi)有生命的喧囂，而將是白天酷熱，夜晚嚴(yán)寒，天上是黑洞洞的，地下是一片荒涼。月球上就是這種情景。

月球本來(lái)也是有大氣的，因?yàn)樗�的質(zhì)量小，引力小，月面的重力只有地面重力的16％，在月球上只要有每秒2.4千米的速度就可逃逸到宇宙中去。因此，體輕而又運(yùn)動(dòng)迅速的大氣就沒(méi)能在月球周?chē)�保存下�?lái)，月球便成了現(xiàn)在這個(gè)樣子。

水星的質(zhì)量、引力也都比地球小得多，水星表面的重力只有地面重力的37％，保存下來(lái)的大氣幾乎等于零，而且為氦、氖、氬所組成，生命無(wú)從發(fā)生。

火星有微薄的大氣，金星的大氣也不少，但是它們的成分都是以二氧化碳為主，大約占到90％以上。二氧化碳是生命發(fā)展所需要的，在自然界中，大量綠色植物以二氧化碳為食料。但是二氧化碳的濃度太大，生命就無(wú)法存在了。像地球上這樣適合于生命的發(fā)生和發(fā)展的大氣圈，在太陽(yáng)系中是獨(dú)一無(wú)二的。

地球的大氣中，如按重量計(jì)算，約75.5％是氮，23.1％是氧，1.3％是氬，0.046％是二氧化碳，剩下的是其他氣體。

地球大氣并非從來(lái)如此，而是地球發(fā)展演化到一定階段的產(chǎn)物。有的研究結(jié)果表明：大約在3.5億年前，地球的大氣圈具有了現(xiàn)在這樣的成分和形態(tài)，在大約6億年前，地球大氣中的氧，還只有現(xiàn)在的1/10，約在1億多年前，地球的氣溫才演變成接近現(xiàn)在的狀況。

地球的大氣也曾經(jīng)有過(guò)二氧化碳占優(yōu)勢(shì)的時(shí)候，只是由于物質(zhì)起了化學(xué)變化和后來(lái)生物的作用，大部分二氧化碳變成碳酸鹽沉淀在海中，形成沉積巖，以及變成煤和石油等礦產(chǎn)，埋藏在地下。因此，今天地球上的碳，約有99.77％是藏在沉積巖里，0.058％是藏在煤和石油等燃料礦產(chǎn)里，0.16％溶解在水中，只有0.012％存在于大氣和生物體內(nèi)。因此只要巖石中的碳，稍有一小部分轉(zhuǎn)化為二氧化碳，就會(huì)大大影響大氣的成分。

大氣不是固定不變的，而是每時(shí)每刻都在發(fā)生著變化。

火山噴發(fā)，供給大氣以新的補(bǔ)充，平均計(jì)算起來(lái)，噴出的氣體中有12％是二氧化碳，73％是水汽，還有二氧化硫、氨、氫等許多其他氣體。此外，還使大量火山塵懸浮于大氣之中�？磥�(lái)，火山噴發(fā)是大氣最初的重要來(lái)源之一。今天火山的活動(dòng)，是大氣從地球內(nèi)部不斷繼續(xù)分離出來(lái)的表現(xiàn)。

人類(lèi)和其他生物的活動(dòng)也在引起大氣的變化，主要是消耗及產(chǎn)生著氧和二氧化碳。

目前，大氣中二氧化碳的含量有逐漸增加的趨勢(shì)。這主要是由于人類(lèi)大量燃燒煤、石油和天然氣造成的。大氣中二氧化碳含量增加，會(huì)使地面的熱量散失作用減弱。在一些工業(yè)過(guò)于集中的地區(qū)，由于排放出大量有害氣體和粉塵，污染了那里的大氣，甚至影響到了臭氧層，已帶來(lái)惡劣后果。因此，維護(hù)大氣的良好狀態(tài)已成為各國(guó)人民的共同要求。我們一定要掌握好大氣發(fā)展變化的規(guī)律，調(diào)節(jié)各種因素，使大氣更加適合于人類(lèi)生存。

來(lái)自地下的情報(bào)

1800多年以前，在東漢的京城洛陽(yáng)，有位著名的學(xué)者張衡，一天，他告訴大家：京城西邊有的地方發(fā)生了地震。可是人們并未感覺(jué)到震動(dòng)，誰(shuí)也不肯相信。過(guò)了幾天，送信的使者騎著快馬帶來(lái)了消息，果然那天在甘肅西部發(fā)生了地震。

是誰(shuí)那樣迅速地向張衡報(bào)告了地震的消息呢？不是別人，正是地震自己。

原來(lái)在發(fā)生地震的時(shí)候，從地震的發(fā)源地向四面?zhèn)鞒隽艘魂囮嚥▌?dòng)，這種波動(dòng)叫作地震波，地震波到了哪里，哪里就有震動(dòng)。地震波跑的速度很快，有一種跑得特別快的叫作縱波，它在地殼中傳播的速度達(dá)到每秒五六千米；另一種跑得較慢的，在地殼中傳播的速度也有每秒兩三千米。要知道噴氣式飛機(jī)的速度最快也不過(guò)每秒1/4千米左右，由此就可以想到地震波傳播得多么快了。

地震波傳播的速度，和它是在什么物質(zhì)中進(jìn)行傳播有關(guān)，物質(zhì)的彈性愈強(qiáng)，地震波在其中傳播的速度也愈快。當(dāng)?shù)卣鸩▊鞯降孛鏁r(shí)，還能激發(fā)地殼表面產(chǎn)生一種只能沿地殼表面?zhèn)鞑サ牟▌?dòng)，叫作表面波，地震時(shí)造成地面各種破壞的多是由于這種波動(dòng)。表面波的速度也不慢，每秒有3000多米。

因此，一處發(fā)生了地震，在它周?chē)�的地區(qū)很快就會(huì)感到：愈是靠近地震發(fā)源地的地方，感到的震動(dòng)愈強(qiáng)，反之，愈遠(yuǎn)愈弱；地震的程度愈劇烈，所能影響的范圍也愈大。

單憑人的感官來(lái)察覺(jué)地震波的傳播是很不夠的，當(dāng)震動(dòng)變得很微弱以后，人就不能發(fā)現(xiàn)了，這時(shí)用儀器才能測(cè)出。張衡在公元132年發(fā)明制作了世界上第一臺(tái)地震儀，因此他能在一般人不能察覺(jué)的情況下得知什么方向發(fā)生了地震。

近代的地震儀不僅能查知震動(dòng)的存在和來(lái)自何方，還能查出震動(dòng)的強(qiáng)烈程度以及傳播速度的變化。

有了這些資料，我們就能準(zhǔn)確地找出地震發(fā)源地的所在。

地震的發(fā)源地通常是地殼發(fā)生斷裂、塌陷或是有火山噴發(fā)的地方。

人為的原因也可以引起大地的震動(dòng)，火車(chē)駛過(guò)時(shí)，附近尚感到震動(dòng)，核武器爆炸當(dāng)然更要引起震動(dòng)了。因此，研究地震波傳播的規(guī)律對(duì)國(guó)防有重要的意義。

地震波的研究還廣泛應(yīng)用于找礦以及其他需要了解地下情況的地方，因?yàn)榈卣鸩ㄏ窆獠ㄒ粯釉趶囊环N物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生折射或反射。我們用爆炸人工制造地震，使地震波向地下傳播，這時(shí)地震波就會(huì)有因地下巖石或礦體性質(zhì)的不同而發(fā)生折射或反射的，遇到地下有裂縫、空洞等時(shí)也會(huì)改變前進(jìn)的方向。我們將折射和反射上來(lái)的地震波用儀器接收下來(lái)，研究它在地下旅程中速度的變化和在多深的地方發(fā)生了折射和反射，就可以查明地下許多情況，幫助我們找到礦藏和提供其他方面所需要的資料。

地震波像探照燈一樣，給我們照亮了地下的世界，使我們得到了來(lái)自地下的許多重要的情報(bào)。地球在怎樣變

地質(zhì)學(xué)是研究地球的科學(xué)。地球上需要研究的問(wèn)題很多，但其中心問(wèn)題是地球在如何發(fā)展變化。