伽利略发明天文望远镜

荷兰眼镜匠李普希有一次在配制眼镜片的时候，偶然间把两个眼镜片排开一段距离，然后透过它们观察远处的物体，这时他惊奇地发现远处的物体被拉近，放大了。这一发现立即引起了很多人的兴趣，并迅速在欧洲传开。

伽利略是意大利的一位物理学家、数学家和天文学家。李普希的发现立即引起了伽利略浓厚的兴趣。于是，他马上着手制造这种仪器。1609年，世界上第一架天文望远镜诞生了。

这种由伽利略制造的折射望远镜的物镜口径只有4.4厘米。镜筒前头那块玻璃透镜被称为物镜，当来自天体的光线射到物镜上时，光线会被折射并被透镜集中于一个点上，这个点就是焦点。该天体的像在那里形成。在镜筒的另一端的透镜口径较小，被称为目镜。天体的像在目镜中被放大，以供观测者观察，物镜和焦点之间的距离称为焦距。一般说来，望远镜的放大倍数是望远镜的物镜的焦距与目镜的焦距之比。

伽利略首先用望远镜观测月亮，结果发现月亮并不像人们常说的那样。事实上，月球是一个崎岖多山的星球，而不是我们肉眼所见的光滑无瑕的外形。通过望远镜，伽利略还看到了处于低洼区域的灰色平原，尽管伽利略不相信那里有水，但后来，这些灰色平原还是被称为“海”。

伽利略还特别注意到，与行星相比较，恒星在望远镜里只是一个光点，而不呈现出明显的圆面，不管怎样放大，这些恒星在望远镜中仍然是一个微小的光点。造成这种现象的原因是所有的恒星都距离我们非常遥远。

伽利略于1610年经过长达几个星期的观测，断定木星有4颗如同环绕地球运行的月亮一样的卫星。到目前为止，人们共发现了18颗木星卫星。人们至今仍把伽利略发现的那4颗木星卫星称为“伽利略卫星”，以此来纪念伽利略的伟大发现。

伽利略以前就支持哥白尼的“日心说”，发现木星卫星后，他比以前更加相信哥白尼的学说了。特别是当他发现金星也有圆缺变化时，他进一步确信“日心说”是正确的。事实上，这种圆缺变化被称为金星的相位。因此，他坚持认为托勒密的学说是错误的。

伽利略的这些发明都是借助天文望远镜观测星空而得来的结果，他的这一发明让人类具备了“千里眼”，从而开启了天文学上的新纪元。

射电望远镜

1937年，美国工程师格罗特·雷伯（1911～2002年）在自家后院建造了一台射电望远镜，由此成为了世界上第一位射电天文学家。雷伯的射电望远镜有一个碟形天线（常称做抛物面型天线），天线的直径为9.46米，可接收波长为1.9米的无线电信号。因为无线电波长比光波长得多，所以射电望远镜只有比反射望远镜镜面相应大很多才能很到相似的解析度。到1942年，雷伯利用更短的波长——60厘米——绘制了一幅宇宙射电图。

1946年，英国研究天鹅星座的科学家定位了一个强大的波动射电源，并称之为天鹅座A。到这时，天文学家已经拥有第二次世界大战中研发的雷达微波无线电设备，但是研究射电星系需要性能更强的望远镜。1948年，英国天文学家马丁·赖尔（1918～1984年）建造了一台射电干涉仪（由两台隔开较远的射电望远镜组成），赖尔用它探测到了几百个外太空射电源，包括著名的仙后座A。他继续建造了更大型的射电干涉仪，包括1955年建造的由四架天线构成的射电干涉仪。

大事记

1931年 央斯基第一次探测到来自太空的射电信号

1937年 雷伯建造了第一台可控向的射电望远镜

1955年 赖尔建造了一台大型射电干涉仪

1957年 焦德雷尔班克射电望远镜建成

1963年 阿雷西博射电望远镜建成

1980年 新墨西哥州索科罗的VLA（甚大天线阵）

1957年，世界上第一台大型单座射电望远镜在曼彻斯特大学的焦德雷尔班克实验站在英国射电天文学家贝纳德·洛弗尔（1913年～）监督下建造完成。这台抛物面型射电望远镜直径达76.5米。由于跟踪到了前苏联制造的第一颗人造地球卫星“旅行者1号”，这架射电望远镜很快享誉四方。其他大型可控望远镜也在各国相继被建造，包括1961年澳大利亚建造的柏克斯无线电望远镜直径64米；德国埃菲尔斯堡和美国西弗吉尼亚州格林·班克的直径100米的回转式射电望远镜。美国康奈尔大学在波多黎各西北部的阿雷西博射电望远镜是此类射电望远镜中最大的，为固定在山谷当中的由铝金属片组成的单口径球面天线，直径为305米，并且在球面的焦点上部用导线悬挂了一台射电接收器。这台天文望远镜从1963年开始启用，并且在1974年和1997年对其进行了改建。

即使再大的碟形天线，它的解析度也是有限的，所以为了得到解析度更高的射电信号，天文学家又把目光转回干涉仪。他们将两台或更多的射电望远镜安装在铁轨上，这样可以容易地变化它们之间的距离。通讯电缆将射电望远镜接收到的信号传输到计算机上来分析和表征（或控制射电望远镜的靶向，尤其是在恶劣天气里显得格外重要）。射电天文学家利用多台相互距离较远的射电望远镜组成一个甚大天线阵（VLA）。1980年，美国在新墨西哥州索科罗国家射电天文台建成了一个甚大天线阵，它由27面直径25米的抛物面天线组成，呈Y型排列，Y型的每臂长32千米，可在6个波段工作，并可作圆偏振（左旋和右旋）和线偏振测量。在厘米波段，最高空间分辨率达角秒量级，与地面光学望远镜的分辨率相当，灵敏度比世界上其他射电望远镜高一个数量级，相当于一台单口径36千米的射电望远镜。美国的甚长基线天线阵（VLBA，1993年建成）由10架射电望远镜天线组成，天线分布在从夏威夷大岛的莫纳克亚山到美属维尔京群岛的圣克鲁斯这一跨度超过8000千米的区域内。VLBA收集到的信号反馈回圣索科罗主基地并进行分析。这样，当初雷伯制作的直径9.6米的碟形天线已经扩展成为一台直径有数千千米长的射电天文望远镜，探测的触角可以延伸到浩渺宇宙中更加隐蔽的角落。

哈勃太空望远镜

哈勃太空望远镜以美国天文学家埃德温·哈勃（1889～1953年）的名字命名，以纪念哈勃在50多年的天文学研究中的重要地位。哈勃太空望远镜由美国国会于1977年提出建造，1985年建造完成，并于1990年4月25日由“发现号”航天飞机运载升空。该项目耗资30亿美元。哈勃太空望远镜沿着一个距地面607千米近乎圆形的轨道在地球上空飞行。在望远镜工作期间，可以通过航天飞机上的航天员进行维修或更换部件，必要时也可以用航天飞机将望远镜载回地面大修，然后再送回轨道。

哈勃太空望远镜为铝制圆柱形，长13米，直径为4.3米，两块长12米的太阳能板为望远镜提供电能。两支高增益的天线将信号发送给位于美国戈达德太空飞行中心的地面控制中心。望远镜的光学部分是整个仪器的心脏，它采用卡塞格伦式反射系统，由两个双曲面反射镜组成，一个是口径T2.4米的主镜、另一个是装在主镜前约4.5米处的副镜，口径0.3米。投射到主镜上的光线首先反射到副镜上，然后再由副镜射向主镜的中心孔，穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像，供各种科学仪器进行精密处理，得出来的数据通过中继卫星系统发回地面。这些经“智能折叠”的光通路尽管只有6.4米，但所观测到的效果和具有57.6米长光通路的望远镜观测到的效果是相等的。另外，望远镜上安装了5台不同种类的检测器。

由于在制造过程中人为原因造成的主镜光学系统的球差，哈勃望远镜所拍摄的第一张照片效果很差，所以不得不在1993年12月2日进行了规模浩大的修复工作。“奋进号”航天飞机上的宇航员用空间望远镜轴向光学修正辅助设备取代了哈勃望远镜上的高速光度计。另外还用新的广视域行星摄影机-2拍摄替代了原来的行星摄影机，成功的修复使哈勃太空望远镜性能达到甚至超过了原先设计的目标，观测结果显示，它的分辨率比地面的大型望远镜高出50倍。

1994年7月，苏梅克-列维9号彗星碎片与木星相撞，这被哈勃太空望远镜拍摄下来并发回了十分壮观的照片。望远镜上装配的光谱仪收集了有关木星大气组成的新数据。到1995年底，哈勃太空望远镜已经可以拍摄（10天可曝光）到宇宙空间中距离地球十分遥远的天体，比如距离120亿光年的昏暗星系。因为地球年龄只有大约45亿年，也就意味着所拍摄到的这些遥远的天体在出现地球的45亿年前就形成了。

1997年，“发现号”航天飞机宇航员为哈勃太空望远镜修复了一些“心脏”部位的绝热系统，并安装了一些新设备。1999年12月为哈勃望远镜更换了陀螺仪和新的计算机——安装了6个陀螺仪和一台比原来处理速度快20倍的计算机，还安装了第三代仪器——高级普查摄像仪，提高哈勃望远镜在紫外-光学-近红外的灵敏度和成像的性能。1998年，哈勃天文望远镜在金牛座星系中直接拍摄到了一颗太阳系外行星沿一颗恒星轨道运行；2000年，它所携带的仪器在另外一个与木星大小相仿的太阳系外行星的大气层里检测到了钠元素。

大事记

1977年 美国国会提议建造哈勃太空望远镜

1990年 “发现号”航天飞机将哈勃太空望远镜送入地球轨道

1993年 “奋进号”上的宇航员修正了望远镜的光学系统

1997年 完成第一次服务任务；安装新设备

1999年 完成第二次服务任务；安装新陀螺仪

2002年 “哥伦比亚号”上的宇航员升级哈勃太空望远镜

天文学家正在计划建造价值20亿美元的新一代空间望远镜，将于2010年发射升空。届时有口径8米的设备把可见光与红外光天文观测技术联合在一起。这台天文望远镜（NGST）将会在距地球150万千米的高空轨道上作业。

寻找外星人

世上真有外星人吗？对此，人们众说纷纭，并有各种各样的猜测。有人说外星人是一群海陆两栖的“海豚人”，他们生活在海洋面积广阔的星球上；有人说外星人是一群“章鱼人”，他们生活的星球没有陆地，完全被海洋覆盖；有人说外星人是一种由爬行动物演化而来的“蹲踞人”，他们身材短粗、骨骼强壮、心脏特大，全身长满了厚皮。

但想象毕竟是想象，是没有科学根据的。为了彻底揭开这个谜团，从20世纪70年代，世界各国的科学家开始了“寻找外星人”的探索研究工作。

科学家首先把寻访的目标对准了太阳系。很多科学家认为，生命是宇宙演化的自然产物，只要有适当的条件，生命就会产生、繁衍。科学家分析：生命存在需要具备氧、氢、碳、氮等生命元素，还要有液态水、适宜的温度、必要的能源、一定的大气。宇宙中就具有这些条件，所以，我们有理由相信，宇宙中有生命存在。

在20世纪70年代，美国先后发射了“先驱者号”和“旅行者号”宇宙飞船。“先驱者号”宇宙飞船拍摄的土卫六的照片显示，土卫六呈现桃红色，表明它的大气中确实含有甲烷、乙炔、乙烷等。在红外线探测资料中得知它的云端可能含有跟生命有关的氢氰酸分子。由此推测土卫六上可能存在有机物。

“旅行者号”飞越木卫二上空时，探测出它的表面分布着许多纵横交叉的裂纹，长约上千千米，宽几十千米，深100米～200米。这些在冰壳上呈现褐色的裂缝，经光谱分析，表明可能是有机聚合物。

在太阳系里，火星上也很可能存在生命。但是火星的引力太小，表面引力只有地球的38%，不足以保持它表面的大气和水分。火星上的水蒸气含量比地球最干燥的沙漠地区还要干燥得多。火星表面非常寒冷，中午最高温度才22℃，最低有-93℃。地球上有磁场和辐射带，能挡住太阳高能粒子和紫外线的照射，火星上却没有。尽管这些条件都不利于生命的存在，但是人们并没有结束对火星上有没有生命的探索和争论。

根据目前的资料显示，“寻找外星人”的计划在太阳系中不可能实现，即使有生命，也是低级的。但是，大约有1500亿颗恒星存在于银河系里。同地球类似的行星肯定大量存在，所以，从整个宇宙的范畴来看，很可能不是地球上才有生命。如果能飞出太阳系，到别的恒星去寻找“外星人”的话，也许找到的几率会大一些。

1960年，美国开始通过倾听外星智慧生命发出的电波来寻找人类的同伴，这次行动被称为“奥兹玛计划”。美国康奈尔大学的天文学家弗兰克·德雷克用射电望远镜观测波江座和鲸鱼座，企图搜寻21厘米波长的氢原子辐射的电磁波，这种电磁波能在星际传播。

20世纪70年代，美国“先驱者10号”和“先驱者11号”在考察了土星、木星、天王星、海王星后，就直奔银河系。飞船上有一架特殊的电唱机和一套精心挑选的“唱片”。这些唱片记录了地球上各种有典型代表意义的信息，包括27种世界名曲、35种地球自然音响、大约60种语言的问候语，它被称为“地球之音”。为了让“地球之音”能在漫长的宇宙航行中得以完好保存，它被镀上了金，还在外面加了金属防护罩。据估计，它们可以在宇宙中保存10亿年。

一旦有一天，“外星人”真的收到了这些地球人的礼物，他们会有怎样的反应，将会给地球人类的命运带来怎样的影响，这些我们都无法预知。

天外来客UFO

长期以来，总有人能够看到空中有神秘的飞行物、对它们的描述也千奇百怪。这些神秘飞行物外形呈圆盘状、球状，或者类似雪茄状；它们小至乒乓球般大，大则长达数千米；它们拥有无与伦比的速度和灵活性，没有什么飞机能和它们一较高下。

它们善于“捉迷藏”并且还能对电磁进行干扰，导致电气系统的瘫痪，使工厂停电、仪表和雷达失灵、无线电通讯中断、车辆和飞机的发动机熄火、导弹无法正常发射。

这如此神秘的物质就是UFO，据称它们是由包括地球上可能存在的非人类在内的非地球人类生命体制造出来的一种宇航乘具，我们通常称之为“飞碟”。

1947年6月24日，美国几乎所有的报纸都报道了美国爱达荷州的一名企业家肯尼斯·阿诺德发现9个圆形物体以一种奇特的跳跃方式在空中高速前进，“它们像是碟盘一类的器具，速度高达每小时1200英里，转眼消逝在白云悠悠的晴空中……”这一事件引发了一次世界性的飞碟热。

1978年11月27日，第33届联大特别政治委员会第47次会议一致通过了各国之间相互协作以研究UFO的会议纲要。自此，UFO研究不再局限于各国政府和民间机构。

尽管UFO至今仍无定论。但是不论它是否存在，世界各国的科学家仍在继续着他们的研究，UFO之谜仍待破解。

地理大发现

一直以来，欧洲与印度和中国往来的唯一途径就是陆上的“丝绸之路”——开路先锋是13世纪后叶的意大利旅行家马可·波罗。海上通道未开辟并不是由于人们缺乏好奇心或者胆量，而是受制于当时落后的技术—他们挂着方帆的船只不适合在风向多变的海洋里航行。阿拉伯人似乎有更好的办法，他们的独桅帆或双桅三角帆船能够远航至非洲大陆的东岸。大约在1445年，葡萄牙的造船师制造出了一种多桅快帆船（最早的发明可追溯到1200年），这种船有2～3个桅杆，有一个方形帆及一系列三角帆。这种能抗风浪、易于操控的新型船使得远洋航行成为可能。

海外探险第一人是葡萄牙航海家巴特罗缪·迪亚士。1487年，他率领一支小型船队从葡萄牙出发，沿着非洲西海岸向南航行。在风暴的推动下他的船队抵达了大陆最南端的尖角，并绕过尖角，于1488年在非洲东海岸登陆。迪亚士称这个尖角为“风暴角”，以纪念自己这段不寻常的经历，后来被葡萄牙国王多姆·乔奥（1460～1524年）二世改名为“好望角”。1498年，另一位航海家瓦斯科·达·伽马重复了迪亚士的这条航线，并在绕过好望角后继续北上到达东非沿岸，在穿越印度洋后最终在印度靠岸。达·伽马开辟了一条通向印度和亚洲的新路线，并最终到达了香料岛（摩鹿加群岛）。

在此期间，确切地说是1492年，一位来自热那亚的意大利航海家说服了西班牙国王和皇后，资助他去寻找一条向西穿越大西洋通往印度的新航线。这位航海家就是哥伦布。与哥伦布同样闻名于世的有3条航船——“圣·玛利亚号”、“尼娜号”以及“品塔号”，这些船与葡萄牙的船同属于多桅快帆船。但他到达的地方并不是预期中的亚洲，而是美洲东海岸附近的巴哈马群岛。在1493年哥伦布返航的时候，39人留住在了那里，也就是现在的海地（当时哥伦布称之为伊斯帕尼奥拉岛）。此后他又进行过两次航海，一次是1493～1495年，船队共有17艘船1500名人；另一次是1498～1500年。他的第二次旅行到达了中美洲大陆，同时还发现了许多加勒比地区的小岛。第三次远航时，他先后抵达了特立尼达和南美大陆。在他的第四次也是最后一次航海中，他抵达了墨西哥湾。据说哥伦布常依靠恒星，结合德国天文学家雷纪奥蒙塔拉斯在1474年绘制的天文星座表判断航行方向。

大事记

1488年 巴特罗缪·迪亚士航行绕过好望角

1492年 哥伦布抵达美洲

1498年 瓦斯科·达·伽马抵达印度

1519～1522年 麦哲伦率船队完成环球之旅

当向东航行抵达印度成为可能时，人们产生了西行绕过美洲南部前往印度的设想。第一个尝试这个想法的人是另一位葡萄牙航海家费迪南德·麦哲伦，在西班牙国王的资助下，他率领由265名水手及5艘航船组成的探险队伍。在1519年秋季扬帆起航，穿过大西洋南部海域，并成功越过了南美洲南端那个多风暴与湍流的合恩角，为了纪念他，合恩角附近的海峡也被命名为麦哲伦海峡。在穿越太平洋时，船队遭遇了恶劣风暴天气，损失了4艘船只。麦哲伦在1521年登上菲律宾某小岛时被当地居民杀害。1522年，船队仅剩下1艘船载着二十几名水手返回西班牙，但他们完成了人类历史上首次环球航行！

随后的一次环球航行发生在1577～1580年，英国探险家弗朗西斯·德雷克（1540～1596年）驾驶“金鹿号”完成了环球航行。他发动了对西班牙舰队的袭击，同时还援助在弗吉尼亚的殖民者。在一次前往西印度群岛的航行途中，弗朗西斯·德雷克死在了自己的船上。

化石的发现

1517年，意大利内科医师、诗人吉诺拉莫·弗拉卡斯托罗（约1478～1553年）首先提出“化石是有机生物残骸”这一观点，但在当时并没有引起人们的重视。直到18世纪晚期，欧洲大陆发现了不少化石之后，科学家们才开始意识到化石不但能够显示生物演化的历史，同样能够揭示其所处岩层的年代。1793年，法国博物学家让·巴帕蒂斯特·拉马克（1744～1829年）再次提出化石是古代生物体残骸这一观点，此时，科学家开始重视它。两年后，他的同胞乔治·居维叶（1769～1832年）成为最早发现恐龙化石的人之一。“恐龙”一词源自希腊语，意思是“恐怖蜥蜴”，由英国化石收藏家查德·欧文（1804～1892年）于1842年首次为其命名。

古生物学家认识到化石形成的几种方式：对于动物化石来讲，尸体在分解腐烂或者被食腐动物吃掉之前必须被迅速掩埋，而被掩埋的最佳场所便是水下的泥浆里以及湖底、海底的沉积层里，这些场所也是沉积岩形成的地方。埋在沉积层中的动物遗骸能够被水分解，最终留下接近完美的生物铸模，随后矿物可能存积于其中，最终形成与周围沉积岩质地截然不同的生物铸件。泥浆中的动物足迹以及生物运动轨迹也能够以相似的方式保存下来。而只是在偶然的情况下，整个动物才能够被保留下来并成为化石，比如被困在琥珀（树脂化石）中的昆虫，或者被困于永久冻土中的猛犸等。加利福尼亚的一些焦油坑中也完整地保留了大批史前动物的骸骨。

沉积岩常常形成海边的悬崖，由于海浪、气候的侵蚀，其内部保留的化石也会逐渐显露，因此常常能够在海边的悬崖上看到伸出的化石，甚至能在海滩上捡到化石。1811年，英国女学生玛丽·安宁外出散步时，在英国南部的多赛特海滩上偶然间捡到一块完整的鱼龙骨架化石。鱼龙是一种类似鱼的爬行动物，生活在1亿5千万年前的中生代。年仅12岁的安宁很有远见，毅然将这块化石卖给当地博物馆，她也成为世界上最著名的化石收藏者之一。

数百万年的沉积物堆积在一起，经过积压形成多层的沉积岩层，只要没有大的地壳运动破坏这些沉积层的排列顺序，新生的沉积层永远都会处在古老的岩层的上层。1816年，英国地质学家威廉·史密斯（1769～1839年）指出，化石年代一定与发现该化石的岩层年代相同。换句话说，包含化石的岩石年代与该化石的年代相同。二者的关联性为测量地质年代提供了全新的方法。当然，这些方法均无法获得化石或者岩层的具体年代，直到20世纪，我们能通过测定化石的放射性才可以获得较准确的化石年代信息。

鱼龙化石中隐藏信息的发现

地球形成已经有几十亿年的历史了，人们之所以能了解古地理环境的面貌、性状，很重要的一个原因就是对古生物化石的研究，这些化石身上隐藏着极有价值的信息。1814年发现的鱼龙化石就是其中一种。

鱼龙在动物进化的历史上，是一种很有代表性的动物。现在人们都知道，海洋是生命的最初发源地，鱼类大约在5亿年以前，才开始出现。此后，鱼类开始分化为留在海洋里的、迁到大陆上沼泽地带的等几类。迁到沼泽地带的演化成为以蜥蜴为代表的两栖类；完全迁到陆地上去的，演化成以恐龙为代表的爬行动物。

爬行动物种类繁多，其中的一些动物如鱼龙，由于各种原因，又从陆地上重新回到海洋中去生活。随着生活环境的改变，它们的器官发生了变化。虽然它们仍用肺呼吸，但四肢变成了鳍形，方便划水。身体也变成鱼类那样的纺锤形，适宜于游泳，还长出了像鱼那样的尾鳍和背鳍。它的体貌特征已经完全适应了海洋生活。

鱼龙就是从陆地重新回到海洋中生活的爬行动物中的一种。

从动物的进化史当中，地理学家们获得了重要的启示。他们认为，既然作为典型的生活在海洋中的爬行动物，鱼龙的化石便成了确定古地理环境的一种有效标志。因为鱼龙生活在海洋中，所以，凡是埋有鱼龙化石的地方，过去肯定曾经是海洋。这便是鱼龙化石当中隐藏的神秘信息。

由此可见，古生物学、考古学、地理学是相互关联的，某一学科的发现往往可以为另一学科提供帮助或参考。

恐龙足印与地质新发现

意大利国土形如筒靴，在它的上面，有一个明显突出的“马刺”——加加诺半岛。加加诺半岛遍布石灰岩，其地形特征属于山地，拥有非常丰富的矿物资源。博塞利尼教授率领一支国际地质考察队于2000年6月在此进行考察，在一个位于圣马尔科因拉米斯镇附近的石灰岩矿区偶然发现了一组恐龙足印化石。

这组恐龙足印化石约60多枚，其长度从15～40厘米不等，化石外形完整，有十分清晰的脚踵部分。在矿区通向出口附近的巨大石面上，有一组两足三趾的恐龙足印，这些足印可能是属于食草类的禽龙，或以禽龙为食的食肉类陆地恐龙。这些足印尺寸很大，人们猜测当时生活在这里的恐龙都是庞然大物，体重过吨。

初步的研究发现，一些足印明显是一种禽龙留下的，这种禽龙体型巨大，其体重可达4.5吨，身长9米，后腿站立时身高可达5米。这样的巨型恐龙必然具有惊人的食量，其种群必须要在成片的森林和广袤的水草构成的生活环境中生存。通过巨型恐龙的这种生存特征，人们推测在很早以前，加加诺半岛曾是林木耸立、水草丰饶的沃野。而对地质构造的分析对比又表明，这里与北部非洲的地质非常相似。国际地质考察队的专家们因此提出意大利南部地区与非洲大陆曾经连在一起的观点。这一观点否定了“意大利南部与非洲大陆不相连”的传统看法。

地质学界长期以来一直认为，独立于非洲大陆的意大利亚平宁半岛南部，在远古时代是一组零星的岛屿。加加诺半岛恐龙足印化石的发现对这一理论提出了不同看法。如果当时意大利南部与非洲大陆毫不相连，那么巨型的恐龙群在这里就难以生存。

爬行类的蜥龙在加加诺半岛发现的恐龙足印化石中，留下了一组呈环形的四脚足印。这种恐龙生活在距今约1.2～1.3亿年前。地质学家们推断，由于地壳的运动，在当时，非洲大陆北部的一部分地面开始下沉，下沉部分降到了海平面以下10～20米，由非洲大陆延伸出来的岬岛则是由现在的意大利南部地区逐渐转变而成的。它与非洲大陆之间隔着一片浅平的海湾。后来，岛屿部分凸升为陆地，继续下降的海湾部分则转变成为地中海。在这一变动过程中，现在的意大利南部地区逐步变成岛屿，它与非洲大陆之间在约几千万年的时间里，曾是一片宽旷的沼泽地。为了觅食生存，巨型恐龙群由此穿过，迁移到了非洲大陆，并在迁移过程中留下了足印化石。

世界上许多地区都发现有恐龙、恐龙蛋以及恐龙足印化石。只有把恐龙、恐龙足印、恐龙蛋化石和当地地质构造联系起来加以分析研究，人们对地质生态环境演变做出的科学解释才能符合实际，从而造福于人类。

沈括的地理考察

任何一个时代都有这样一种天才：他们学识过人，精力充沛，在各个领域都有不俗的表现。如达·芬奇、富兰克林、爱因斯坦……在中国的北宋，便有沈括。

沈括是一位上知天文、下晓地理的人才，出生在一个书香门第。《宋史·沈括传》里说他，“于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通，皆有所论著”。

在沈括所生活的时代，北宋朝廷腐朽无能，每年都要给北方的辽国大量银绢，以此求得暂时的安定。虽然如此，但辽国却欺负宋廷的软弱，想进一步侵占北宋。熙宁七年（1075年），辽国派来使臣对宋廷说要求重新划定边界。宋神宗派了好几拨的人去谈判，都无功而返。这时有人提到了沈括，说他不仅办事认真细致，而且精通地理。于是，关键时刻，沈括被派上了辽宋的谈判前线。

出使前，沈括先到枢密院，从档案资料中把过去议定边界的文件都查清楚了，确认那块土地是属于宋朝的。接着又收集了许多地理资料，并且叫随从的官员都背熟。到了上京谈判时，辽国提出的问题，沈括和官员们对答如流，有理有据。他们丝毫不畏辽国的威胁，坚持立场，据理力争，最终战胜了辽国的谈判使者。谈判成功后，沈括和其他随行的官员一起回朝，途经每个地方，沈括都把当地的名山大川及风俗人情一一记录下来，整理成书，呈报给朝廷。因为他出使有功，宋神宗拜他为翰林学士。

后来，为了维护宋朝边境的安全，沈括又多次被派去边境考察。这些地理考察使得他在地理地质学方面颇有成就，他以流水侵袭作用解释了奇异地貌的成因，从化石推测了水陆变迁情况，制成了辽北立体地形模型，并编制了北宋疆域地图集。正当沈括准备在地形考察方面作更深的研究时，却受人诬告，被贬谪到了荒凉的随州（今湖北随州）。在那样艰苦的条件下，沈括仍坚持绘制地图，12年后的元祐二年（1087年），终于完成了当时最准确的一本全国地图——《天下郡国图》。

晚年时，沈括闲居在润州（今江苏镇江）的梦溪园。他把一生研究的成果记载下来，写了一本名为《梦溪笔谈》的著作。在那本书里，记载了他的主要成就（如在地理考察方面的成果），除此以外，还记录了当时劳动人民的许多创造发明，如早期指南针装置、地球磁偏角的发现等。其中特别有名的是毕昇的活字印刷术。沈括的著述颇丰，据史书记载，有22种，155卷。现在多已不见，只存《梦溪笔谈》、《续笔谈》、《补笔谈》。另外沈括的诗文在南宋时编成《长兴集》41卷，今残存19卷。以及后人所辑的《苏沈良方》。

地层表面世波折

命运常常跟人开玩笑，剽窃他人科研成果者得到不明真相的人们的顶礼膜拜，而真正的研究者反而被排斥在科学殿堂之外。被称为“英国地质学之父”的18世纪地质学家史密斯就曾经遭遇过人们这样的“礼遇”。

史密斯在23岁时，就产生了制作一个地球地层构造模型的想法。为实现这个想法，他几乎付出了一生的时间。通过大量的实地考察，史密斯发现每一地层含有特定的化石或化石组合，并可以以此来与其他地层相区分。在此基础上，史密斯提出了著名的“化石层序律”。根据“序律”原理，他又花了3年时间绘制出了世界上第一张有系统的地层表——英国沉积地层表。晚年，他还绘制出世界上第一张地质图，并且完成了《根据有机化石所鉴定的地层》这部生物地层学的奠基之作，对后世的地质学产生了十分深远的影响。直到今天，广大地质工作者还在使用着史密斯创造的地层勘探法进行工作。

但在当时，史密斯的成就根本没有人重视。谁会相信一个靠自学成才的普通测量员能有什么非凡之才？心胸宽阔的史密斯根本不在意别人的眼光。相反，只要一有机会，他就会向别人讲述自己的观点。

有一天，史密斯和朋友在一间咖啡店里聊天，他又谈起了地层划分的问题。兴致高昂的史密斯将自己观察思考的所有心得都告诉了这位朋友。就在他们谈得正高兴时，一位温文尔雅的牧师走了过来。他先是大大地称赞了一番史密斯，说听了他们的谈话，觉得非常有意义。接着又诚恳地问道：“刚刚您讲的那个问题，我有点不明白，可以再讲得仔细点吗？”看见有人对自己的发现这么感兴趣，史密斯非常高兴，就把他讲过的内容又一五一十地重复了一遍。牧师听后，满意地离开了。不久以后，英国地质界就公布了一个相当轰动的“化石层序律”。而这个理论的“发现者”是一个叫泰乌谢德的人，他因此而赢得了英国地质学会名誉会员的身份。这个叫泰乌谢德的人就是当时在咖啡厅里向史密斯请教的那个牧师。

在自己的劳动成果被他人窃取后，史密斯却毫不在意，仍然平静地埋头于自己的事业。为了绘制出英国地质图，他不仅投入了自己的所有家产，连辛辛苦苦收藏的地质标本都变卖了。

直到1831年，史密斯孜孜不倦的努力才终于得到了承认，伦敦地质学会为他授予了荣誉奖章。鉴于他对于英国地质学发展所作出的卓越贡献，伦敦地质学会称他为“英国地质学之父”。

《山海经》中的古代地理

《山海经》是一部内容丰富、风格独特的古典著作，全书共计3.1万多字，记录了我国古代地理、历史、民族、神话、生物、水利、矿产、医学和宗教等诸多方面的内容。

《山海经》由三部分组成，包括《五藏山经》（以下简称《山经》），共计5卷26篇，约2.1万字；《海经》，计8卷8篇约4200字T；《大荒经》，并《海内经》1卷，计5卷5篇，约5300字。

有关《山海经》的作者和成书年代，众说纷纭，东汉刘向《上山海经表》中，主张该书出于唐虞之初，系禹、益所作，后来《尔雅》、《论衡》、《吴越春秋》等都从这个说法。目前学界看法是，《山海经》成书非一时，作者亦非一人。其中《山经》成书最早，大约在春秋战国时期；《海经》稍晚，成于西汉；《大荒经》及《大荒海内经》大约成于东汉至魏晋时期。

《山海经》里有关山川和河流湖泊的描述，具有很高的地理学价值，为研究中国古代地理提供了丰富的资料。东汉时期，明帝送给治水专家王景的参考书中就有《山海经》。北魏郦道元写《水经注》时，引用《山海经》达80余处。到了近代，顾颉刚作《五藏山经诚探》，发表了精辟的见解。其后谭其骧写作《“山经”河水下游及其支流考》，利用《山海经》里丰富的河道资料，将《北山经》中注入河水下游的支流一一梳理，考证出一条最古的黄河故道。

《山海经》里所描述的地域范围非常之广，几乎覆盖全国：其中《南山经》东起浙江舟山群岛，西达湖南西部，南至广东南海，包括今浙、赣、闽、粤、湘五省；《西山经》东起山、陕间黄河，南抵陕、甘秦岭山脉，北达宁夏盐池，西北至新疆阿尔金山。《北山经》西起今内蒙、宁夏腾格里沙漠贺兰山，东达河北太行山东麓，北至内蒙阴山以北。《东山经》包括今山东和苏皖北境。《南山经》西到四川盆地西北边缘。《中山经》则指中部山脉。

《山海经》里还记载了许多原始的地理知识，例如南方的岩溶洞穴，北方河水的季节性变化，以及不同气候带的景物与动植物分布等特点。

《山海经》作为中国最早的地理著作，在世界地理学史上也占有一定的位置。《山海经》以中部的“中山”为中心，四周为“南山”、“西山”、“北山”和“东山”所构成的大陆。《山海经》认为大陆被海包围着，在海之外还有陆地和国家。这种认识虽有其局限性，但在当时无疑还是很先进的。

郦道元的地理发现

在北魏时期，有一本地理学巨著叫《水经注》，他的著者郦道元是我国古代最卓越的地理学家之一。

郦道元（约公元470年～公元527年），字善长，北魏范阳郡涿县（今河北涿县）人。

郦道元出生在官僚世家，青少年时代随父亲在山东生活。对当地的风土人情深入了解后，逐渐对地理考察产生兴趣。父亲去世后，道元袭爵永宁侯，在孝文帝身边做官。后来外调，做颍川太守、鲁阳太守和东荆州刺史等职。在辗转各地做官的过程中，他博览群书，并进行实地考察，对当地的地理和历史有了深入的了解和研究。

神龟元年（公元518年），郦道元被免职回到洛阳。在这期间，他感觉以往的地理著作如《山海经》、《禹贡》、《汉书·地理志》都太过简略，《水经》只有纲领而不详尽。于是，他花费大量心血，广泛参考各类书籍，结合多年的实地考察经验，历时七八年，终于完成地理学名著《水经注》。

郦道元做官时得罪了小人，被他们设下陷阱，派去视察反状已露的雍州刺史萧宝夤的辖区。孝昌三年（公元527年）十月，郦道元在阴盘驿序（今陕西临潼东）时，遭到萧宝夤部队袭击，被残忍杀害。

《水经注》共40卷，约30万字，文字20倍于原书《水经》，共记有1252条河流。

《水经注》这部在当时世界地理文献中无与伦比的著作，成就巨大，主要表现在以下四个方面。

其一，在水文地理方面。《水经注》共记载了1252条大小河流，按一定次序对水文进行了详细的描述。如河流的发源、流程、流向、分布、水量的季节变化以及河水的含沙量和河流的冰期等。在河源的描述上，有陂池、泉水、小溪以及瀑布急流。全书共记载峡谷近300个，瀑布64处，类型名称15个。《水经注》记载了伏流22处，其中有石灰岩地区的地下河和松散沉积孔隙水；记载的湖泊总数超过500个，类型名称13个，其中有淡水湖也有咸水湖；记载了泉水几百处，其中温泉31处。这些为后世研究古今水文变迁提供了重要的参考文献。《水经注》还记载了无水旧河道24条，为寻找地下水提供了线索；记载了井泉的深度，为该地区地下水位变化规律提供了依据和参照。

其二，在生物地理方面。《水经注》记载了大约50种动物种类。不仅明确记载了动物的分布区域，而且记载了各地所特有的动物资料。特别是黄河淡水鱼类的洄游，是世界上该方面现存最早的文献记载。《水经注》还记载了约140种植物种类，描述了各地不同类型的植物群落，尤其注重植被状况。

其三，在地质地貌方面。《水经注》记载了31种地貌类型名称，山近800座；记载了洞穴46个，按不同性状结构取不同名称。《水经注》还记载了许多化石，包括古生物残骸化石和遗迹化石；记载了矿物约20余种，岩石19种；记载了山崩地震约10余处。其中关于流水侵蚀、搬运和沉积作用的解释，成为古代最早的流水地貌成因理论。

其四，在人文地理方面。《水经注》中记载的农业地理，包括农田水利、种植业、林业、渔业、畜牧业和狩猎业等；工业地理，包括造纸、纺织、采矿、冶金和食品等；运输地理，包括水上运输和陆上运输以及水陆相连的桥梁、津渡等。《水经注》还记载了地名约17000多个，有全面阐释的2134个。

综上，《水经注》是一部杰出的地理学巨著，它是对北魏以前的地理学的一次全面总结，为后世地理研究提供了非常详尽的参考文献。

全国性测绘与《皇舆全览图》

康熙帝是一位雄才大略的政治家，勇于学习西方科学。他亲自主持了我国历史上规模最大的全国性测绘，并绘制完成有名的《皇舆全览图》。

康熙在北拒沙俄、签订《尼布楚条约》的过程中深刻地感受到精确的地图在政治和外交上的作用；同时条约的签订也极大地冲击了康熙帝以往的疆域观念，他渴望对清朝的版图有一个新的更全面的了解。而当时国内还没有一份精确的全国性的地图，前代流传的地图又过于粗疏，存在精度不高和内容不详的缺点。康熙帝决心绘制一份全国性的地图。

因为当时传教士带来了西方先进的科学技术，所以康熙帝认为引进西方先进的测绘技术，可以使他更准确地绘制出全国地图，从而更清楚大清帝国的版图。

康熙下令传教士白晋主持这项工作。为了完成这一伟大的测量工程，康熙三十二年（1693年），白晋奉命返法，觐见法国皇帝路易十四，广召测绘方面的专家，并购得专门的测绘仪器。经过4年准备，白晋率10名优秀的测绘师返华。

测量队以传教士白晋、杜德美、雷孝思等为首，中国的科技人员也参与其中。这支汇聚中外科技精英的测量队携带着仪器，分批开赴全国各地进行测量。

康熙四十六年（1707年），康熙令传教士张诚率队在北京附近测量并绘成《京师地图》。此图在精度上明显高于旧图，从而使得康熙下定决心在更大范围内进行测量。

康熙四十七年（1708年）四月，康熙令白晋、杜德美、雷孝思等在河北境内长城以外测量并绘制成《长城地图》。

康熙四十八年（1709年）五月，康熙令雷孝思、杜德美、费稳等测绘东北地区的地图。而后又令杜德美、费稳测绘喀尔噶蒙古（今蒙古国）、陕西、山西地图。

康熙五十年（1711年），康熙令雷孝思、麦大成率队到山东地区测量，又令杜德美、费稳等到西北地区测量。

康熙五十一年（1712年），康熙令雷孝思、冯秉正、何国栋率队到东南各省测量。

康熙五十二年（1713年），测量队兵分三路，分别对中国的南部、西部和中部进行测量。

康熙五十五年（1716年），康熙让两个在钦天监工作的喇嘛跟西方的传教士学习测绘技术，然后派他们到西藏测量，并于次年完成制图工作。

全部测绘工作到康熙五十六年（1717年）基本结束。总历时长达10年。然后将各地的地图汇集起来，又经过1年多的整理，终于在康熙五十八年（1719年）绘成全国性地图一幅，分省地图每省一幅，共计41幅。

《清史稿》记载道：“五十八年图成，为全图一，离合凡三十二帧，别为各省图，省各一帧。”这就是著名的《皇舆全览图》。

《皇舆全览图》所绘的地域幅员辽阔，东北抵库页岛，东南至台湾，西达阿克苏以西叶勒肯城，北到白尔鄂博（贝加尔湖），南至崖州（海南岛）。图中以汉、满文共注地名（满文用于边疆，汉文用于内地），山脉河流以及各省、府、州、卫、所、县、镇、关、堡等重要地方绘制精详，又以黄纸飞签注五岳、河流等地方。实在是万里江山尽在一览中。

《皇舆全览图》是我国第一幅用科技手段实测的全国地图，在当时的世界范围内也是最先进的。对此，李约瑟评价道：“它不但是亚洲当时所有的地图中最好的一幅，而且比当时的西欧各国所有地图都更好，更精确。”

李四光与地质力学

李四光（1889～1971年），原名仲揆，湖北省黄冈县回龙山香炉湾人，我国著名的地质学家。李四光出生于一个贫寒的家庭，1902年入武昌高等小学堂，在填写报名单时，误将姓名栏当成年龄栏，写了“十四”。他发觉后，已经不能再改了，于是灵机一动，“十”添上几笔改成了“李”字。可是“李四”这个名字不好听，这时候他抬头看见中堂上挂有一块匾，上面写着“光被四表”，就在“李四”后加了一“光”字，从此就有了个更加响亮的名字：李四光。

1904年7月，李四光被破格选送到日本留学，1910年7月毕业回国。在留日期间，李四光加入了同盟会，孙中山抚摸着他的头说：你年纪这么小就参加革命很好，你要“努力向学，蔚为国用”；当时他年仅16岁。1911年9月，李四光参加清政府的留学毕业生考试，获得最优等的成绩，赐工科进士，成为我国历史上最后一批进士之一。民国成立后，李四光担任湖北军政府实业部部长。后来因为目睹袁世凯杀害革命党人，辞掉职务，决心留学英国。1913年10月，李四光到英国伯明翰大学学习采矿和地质，于1918年获得自然科学硕士学位。1920年回国，到北京大学担任地质系教授。1921年升为北大地质系主任，期间带领学生在河北和山西等地野外实习，在太行山东麓首次发现中国第四纪冰川。

当时，国际上一直充斥着中国内地第四纪无冰川的谬论。为了证明中国有第四纪冰川的遗迹，李四光走遍了长江中下游、江西庐山、安徽黄山和华南等地，经过深入调查，收集到很多证据，发表了一系列关于中国第四纪冰川的文章。他考察出庐山是“中国第四纪冰川的典型地区”。他的成果得到了国际科学界的承认。中国第四纪冰川理论的确立，是我国第四纪地层学和气候学研究上的一个重要里程碑。

1928年李四光担任中央研究院地质所所长，1929年被英国伦敦地质学会选为国外会员，1931年被伯明翰大学授予自然科学博士学位，1934年应邀赴英国伯明翰和剑桥等大学讲学，1936年回国后继续进行地质考察和研究工作。1947年7月，李四光赴英国参加第18届国际地质大会，第一次应用他创立的地质力学理论，作了题为《新华夏海之起源》的学术报告，引起了强烈反响。从此，地质力学这门新学科正式进入世界科技殿堂。此后，李四光得知新中国成立的消息，冲破国民党反动派的阻挠，于1950年初回到祖国的怀抱。

回国后，李四光担任了新中国的地质部部长，做了大量的地质研究、勘探工作，探明了数以百计的矿种和矿产储量。他运用地质力学理论成功找到油田，使我国一举摘掉了贫油国的帽子。

李四光长期从事古生物学、冰川学和地质力学的研究，在鉴定古生物化石、发现中国第四纪冰川和创立地质力学等方面贡献卓著。他还开创了许多新的领域，包括同位素地质、构造带地质化学、岩石蠕变及高温高压实验、地应力测量、地质构造模拟实验等。纵论其一生，李四光在科学史上最大的贡献，莫过于创立了地质力学这一新兴边缘学科，这也是他凝注心血最多的一门学科。

我们知道，地质力学是一门研究岩石变形和破坏的学科。它是运用力学的观点研究地壳的各种构造体系和形式，进而追索地壳运动的起源，探讨性解决地壳运动问题的途径。地质力学的研究，对于矿产的分布规律、工程地质、地震地质等方面问题的解决具有重要的指导意义。李四光的地质力学思想较系统地体现在他所著的《中国地质学》、《地质力学的基础与方法》、《地质力学概论》等著作中。

哥伦布开辟新航线

美国是世界上惟一的超级大国，创造了高度发达的物质文明，但是它的历史只有两百多年。因为在人们发现美洲大陆之前，那里还是一片蛮荒之地。而当伟大的航海家哥伦布开辟了新航线之后，无数的拓荒者才第一次踏上了那片广阔的土地。

15世纪时，有一些学者认为，由于地球是圆形的，只要从欧洲出发，向西航行，经过非洲南部就可抵达亚洲。

这时意大利青年哥伦布正酝酿着一个雄心勃勃的冒险计划：乘船沿着与马可·波罗相反的方向向西航行，穿越大西洋后到达亚洲！

为了实现自己的抱负，他反复在几个西欧国家间来回奔走。并在1491年底得到西班牙最大的金融家和王室财政顾问的支持。1492年4月17日，国王和王后签署了一项书面协议，任命哥伦布为海军上将和总督，统领各海洋及以后发现的岛屿和大陆，同时授予他爵位，拨款组织探险活动。

在一片鼓乐声中，旗帜从旗舰“圣玛丽亚号”的主桅杆上徐徐升起。哥伦布庄严地宣布起锚，船队于1492年8月3日鼓起风帆，向大西洋驶去。

哥伦布的船队很弱小，“圣玛丽亚号”根本不适宜远航，排水量只有100多吨，其他两艘船则比“圣玛丽亚号”还小。不过，凭借着哥伦布的经验和正确指挥，乘着北半球大西洋上的“东北信风”，船队行驶的速度很快。

1492年10月12日是人类历史上一个重要的时刻。经过长达71天的远航之后，哥伦布船队终于来到了一个过去没被发现的岛屿——巴哈马群岛中的一个。哥伦布以为自己已经到了印度，就称当地土著居民为“印第安人”。其实，他所到的地方是美洲大陆。

哥伦布希望能发现更多的土地和黄金，于是，他率船队继续出航，他们在印第安人的指引下，来到了古巴和海地。这时候，三艘船中，一艘失踪，一艘撞毁，舰队仅剩一艘船能继续航行了。于是，哥伦布不得不把一些船员安置在岛上，自己乘船返回西班牙。

哥伦布率领一支庞大的舰队，于1493年9月开始第二次远航。这支舰队由17艘帆船组成。在这次航行中，哥伦布发现了波多黎各、多米尼加、瓜德罗普等岛屿。

第三次远航时，哥伦布的船队只有6艘帆船，规模比上一次小。1498年5月30日，船队离开欧洲，经加那利群岛驶向西南，到达一个海湾。令人奇怪的是，这个海湾里的海水全是淡水。哥伦布没有放过这个发现，他反复思考，终于得出了结论。他认为，有一条大河流入了这个海湾，从而，把海水冲淡了。而这条大河流量很大，因而只能在一片非常宽广的土地上形成。这说明，在海湾的西面有一个人们还没有发现的广阔的大陆。

事后证明，哥伦布的结论是正确的。原来这里是奥里诺科河的河口，奥里诺科河是一条南美洲北部大河。这个地理发现具有很重要的意义。

1502年哥伦布进行了第四次航行。这时的哥伦布已经年过半百，继续航海生涯已有些力不从心，然而他对大洋彼岸的土地，以及充满惊涛骇浪的航海生活却无比想念。

哥伦布四次横越大洋，仅仅使用小型帆船和简易罗盘就发现了西半球的美洲大陆，发现了几乎所有重要的位于加勒比海的岛屿，开辟了新的航路。这些发现打破了长期以来禁锢人们头脑的传统地理观念，大大地扩展了人类的视野。

破解极光形成之谜

在地球的南极和北极区域，虽然十分寒冷，却经常会出现神奇而绚丽的极光现象。1950年的一个夜晚，北极夜空上方出现淡红和淡绿色的光弧，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。它轻盈地飘荡，不断变化着自己的形状，持续了几个小时。它多彩多姿，一会儿红，一会儿蓝，一会儿绿，一会儿紫，变幻莫测。这就是美丽的极光。

极光在很多地方出现过，但“极光之源”到底在哪里呢？极光是如何形成的呢？科学家们一直试图回答这些问题。

科学家研究认为，太阳活动是极光之源。太阳是一颗恒星，不断放出光和热。其表面和内部进行各种化学元素的核反应，产生出强大的、内含大量带电粒子的带电微粒流。这些带电微粒射向空间，和地球外80～1200千米高空的稀薄气体的分子碰撞时，由于速度快而产生发光现象。太阳活动是周期性的，大约为11年一次。在太阳活动的高潮期，太阳黑子犹如巨大的漩涡应生而动。有人发现当一个“大黑子”经过太阳中心的子午线20～40小时后，地球上一定会发生极光。也就是说，极光出现的频率与太阳活动有很大关系，极光就像太阳发出的电。

那为什么极光现象多出现在南北两极呢？原来地球本身是个近似以南北极为地磁两极的大磁石。太阳送来的粒子流接近地球时，以螺旋形的运动方式分别飞向两个磁极。事实上，磁极不能完全控制所有的带电粒子流，在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。因为空气成分非常混杂，不同气体成分如氧、氮、氦、氖等在带电微粒流作用下，发出不同的光，所以极光看上去多彩绚丽。有人从地球磁层的角度考虑问题认为，地球磁层包裹着地球，就像地球的“保护网”，它保护着地球，使之避免遭受太阳风辐射粒子的侵袭。但在南北极的上空，这张“网”并不结实，有较大的“间隙”。通过“间隙”，部分太阳风便会侵入地球磁层。由于南北极上空有“间隙”，因此极光现象多被控制在两极地区的上空。但是，上述观点虽较好地解释极地地区的极光现象，却无法解释地面附近出现的极光现象。一些人认为这些极光是由于地面附近的静电放电所致。据史料记载，离地面1.2～3.0米都出现过极光，有时人们在出现近地极光的地方，还能闻到臭氧的味道。

因为许多极光现象与彗星明亮的尾巴有相似之处，使得有人把极光现象与彗星联系起来，这对认识极光是有一定好处的。

北极探险与“鹦鹉螺号”穿越白令海峡

“鹦鹉螺号”是世界上第一艘核潜艇，于1953年在美国问世。它的航速为每小时20海里，是普通潜艇的1.5倍。加足燃料以后，最快速度能达到每小时25海里，并能连续航行50天，全程达3万海里。由于它优越的性能，对于穿越冰下，通过北极这个历史性的艰巨任务，它能轻松胜任。

1958年6月8日，“鹦鹉螺号”在艇长安德森中校的率领下，驶离美国西北部的港口城市西雅图，开始了代号为“阳光行动”的北极之旅。

从太平洋出发进入北冰洋的潜水艇要闯过白令海峡。白令海峡极其危险，人称“鬼门关”。北冰洋和太平洋就如同一个葫芦，而白令海峡就是这个葫芦中间的一段细脖子。“鹦鹉螺号”于6月13日傍晚时分驶入该水域，但由于北冰洋漂来的浮冰越来越多，越来越大，阻止了潜艇的航行，潜艇被迫于6月15日从原路返回。

“鹦鹉螺号”于7月26日再次它的北极之行。并于8月1日驶经阿拉斯加最北部的巴罗角，驶向巴罗海谷。从这以后海水越来越深，“鹦鹉螺号”能深深地潜入水下，成功地避开冰山。8月3日晚11时左右，艇上的人阅读各种科学仪器显示的数据，知道“鹦鹉螺号”已经到达了北极极点，于是他用充满骄傲和自豪的语调高声宣布了美国海军成功抵达达北极点这一消息。

在人类征服自然界的过程中，“鹦鹉螺号”留下了具有历史意义的记录，并在北极探险史上写下了光辉的一页。

隐藏在南极冰层下的秘密

南极是地球上最冷的地方，平均气温为-79℃。地球上有记录的最低温度也产生在这里，前苏联科学考察队员曾测到一个令人吃惊的低温：-88.3℃！

如此低的气温是南极终年冰雪覆盖的后果之一。南极大陆总面积1400万平方千米，裸露的山岩的面积还不到7%，其余超过93%的地方全都覆盖着厚厚的冰雪。从高空俯瞰，南极大陆是一个高原，中部隆起，向四周逐渐倾斜。终年不化的冰层巨大而深厚，就像一个银铸的大锅盖，将南极罩得严严实实。因此，南极大陆上的冰层又被人们形象地称为“冰盖”。南极冰盖十分厚重，它的平均厚度为2000米，最厚的地方甚至达到了4800米。当南极处于冬季时，海洋中的海水全部都成了海冰。大陆冰盖与海冰连为一体，形成一个巨大的白色水源，面积超过3300万平方千米。非洲大陆也没有这么大啊！

人们经过考察发现，南极大陆蕴藏着很多宝贵的资源。据说，南极石油储量十分惊人，仅南极大陆西半部分，蕴藏的石油可能相当于目前世界年产量的2～3倍。此外，约200余种金、铂、铜、镍、铝、锰、钼、钴、铀等之类的放射性矿物也陆续在南极被人们发现。

科学家们认为，既然南极有如此丰富的资源，那么南极大陆肯定不是自古以来就如此寒冷，应该有过一段相当温暖的时期。科学家们提出了一种学说来解释这一事实。科学家认为，在1亿年前，它是更大的陆地——风瓦纳大陆的一部分。这块大陆包括现在的南极洲内的许多地方，气候温暖，到处是成片成片的茂密的热带雨林。后来，因为海底扩张，大陆漂移，一部分大陆变成了今日的南美洲、非洲、澳洲、塔斯马尼亚岛、马达加斯加岛和印度次大陆，而另一部分则漂移到现在南极的位置上，成了南极大陆——一个寒冷的冰雪世界。

人们发现，南极冰层并不是那么简单，它里面还隐藏着无数的秘密！在冰层里科学家们发现了来自宇宙的类似于宇宙尘埃的宇宙空间物质，甚至在这里发现过陨石。实验原子弹时的人工反射性降落物、各种污染物质都可以在这里找到踪迹。科学家认为，如果能充分了解这些信息，那么人类的命运就可以被预测而知。南极冰盖简直是一份珍贵的地球档案。由于它是在低温环境下经过千百万年的日积月累形成的，因此，从中可以发现大量的地球演变信息。

近年来，人们十分关注地球变暖的问题，并进行了各方面的探讨。南极冰层减少也在人们的考虑范围内。人们担心：南极冰原是否会因大气变暖而融化消失？

尽管有许多因素导致冰层减少，但有一个重要因素几乎为全世界所公认，那就是全球变暖。由于全球变暖，在整个20世纪，地球的平均气温上升了0.6℃～1.2℃。而南极大部分地区温度升高得更快，变暖情况更为严重。因此，一些科学家发出严正警告：“气候是头愤怒的野兽，我们正在惹它发火。”这不是杞人忧天。探索冰层下的秘密固然重要，可假如南极冰原真的因大气变暖而完全融化，那么，全球海平面至少要上升50米，世界会变成汪洋一片，绝大部分的耕地被淹没，人类失去居住地，后果将不堪设想。由此可见，人类不仅要致力开发南极，更要着力保护南极。

青藏高原的“本来面目”

世界上海拔最高的高原在哪里呢？当然是青藏高原。可是令人惊讶的是，科学家们发现，青藏高原在从前并不是高原。那么，它的“本来面目”是怎样的呢？

青藏高原不仅是世界上最高大的高原，同时也是最年轻的高原，它的面积约250万平方千米，平均高度超过4500米。自北而南绵亘着的一列列长长的山脉构成了青藏高原。广阔的昆仑山、阿尔金山和祁连山在北面，中间是喀喇昆仑山、唐古拉山、冈底斯山、念青唐古拉山，而西南部蜿蜒起伏的则是巍峨的喜马拉雅脉山。

青藏高原有世界上最高的山峰。全世界超过8000米的山峰共有14座，都位于青藏高原。世界最高的山峰是珠穆朗玛峰，世界最高的山脉是喜玛拉雅山的山脉，而青藏高原以其雄踞地球、独一无二的风姿，得到了“世界屋脊”的称号。

青藏高原的许多山峰都覆盖着厚厚的冰雪，许多银练似的冰川点缀在群山之间，沿着山坡缓慢地坠落。这些冰川正是大江、大河的“母亲”，世界著名的长江、黄河、恒河和印度河等都发源于此，从此汲取丰富的水源。

青藏高原地势较低的地方是柴达木盆地，但海拔也有二三千米。雅鲁藏布江谷地位于高原最低处，但谷地里的拉萨城比五岳之首的泰山还高一倍多。

高原上有许多美丽的风景。广阔的草原中镶嵌着无数蔚蓝色的湖泊，雪峰倒映在湖中，十分好看。岩石缝里喷出来许多喷泉，热气腾腾，附近的雪峰、湖泊在喷泉的映衬下显得格外耀眼。

人们在为这瑰丽景色发出惊叹之余，也会产生这样的疑问：青藏高原是怎么形成的呢？它原本就是这个样子吗？

地质学家们在青藏高原层层叠叠的页岩和石灰岩层中，发掘到了大量恐龙化石、陆地植物化石、三趾马化石，以及许多古海洋动植物的化石，如三叶虫、鹦鹉螺、笔石、珊瑚、菊石、苔藓虫、海百合、海胆、百孔虫和海藻等。地质学家们面对这些古代海洋生物化石，思绪不由得飘到了遥远的地质年代。在2亿3千万年前，青藏高原曾经是一片海洋，跟太平洋、大西洋相通，呈长条状。后来，地壳运动十分剧烈，古生代的褶皱山系由此形成。海洋消失了，古祁连山、古昆仑山产生了，而原来的柴达木古陆相对下陷，成为大型的内陆湖盆地。经过1.5亿年的漫长的中生代，由于长期风化剥蚀，这些高山逐渐被夷平了。那些高山上被侵蚀下来的大量泥沙，全部都沉积在湖盆内了。

新生代以后，地壳运动再次活跃起来，那些古老山脉因此剧烈升起，“返老还童”似的重新变成高峻的大山了。在距今4000多万年前，现在最高的山脉——喜马拉雅山地区仍是一片汪洋大海。这里原本是连续下降区，厚达万米的海相沉积岩层沉积于此，岩层中埋藏了各个时代的生物。印度板块不断北移，亚欧大陆板块最终与之相撞，严重挤压了处在这个地区的古海，褶皱因此而产生。喜马拉雅山脉从海底逐渐升起，并且带着高原大幅度地隆起，“世界屋脊”从此屹立于世。

难以想象，曾经的海底如今却变成了世界上最高的地方。而且，科学家发现，喜马拉雅山始终没有停止上升过，至今还在缓慢升高。对此，根据1862～1932年间的测量结果就会发现，许多地方平均每年上升18.2毫米。如果喜马拉雅山始终按照这个速度上升，1万年以后，它将比现在还要高182米。

探寻黄土高原的成因

我国西北部的黄土高原是世界上面积最大的黄土高原。东到山西省与河北省交界的太行山，西至甘肃省乌鞘岭和青海省的日月山，南到渭河谷地关中平原以北的广大地区，北至长城。面对如此广阔的高原，人们不禁要问：这黄土到底从何而来？它又是怎样形成的呢？

地质学家为了回答这些问题，综合使用地层、古气候、古生物、物质成分、结构及年代学等手段进行了研究，提出的黄土形成假说多达20多种。其中，毫无事实根据的“宇宙成因说”早就被否定了。现在影响较大的是“水成说”、“残积说”、“风成说”及“多成因说”这四种学说。黄土物质的来源、搬运营力及黄土本身的属性等问题是这四种学说的主要分歧。

大多数学者都持风成说的观点，并且风成说观点在中外十分风行，为许多学者所赞同。特别值得指出的是，现代学者以大量的基本事实为基础，分析了黄土物质的基本特点后，认为我国大面积的沙漠可能是黄土物源，并且认为风力是黄土物质的搬运的主要动力。黄土高原的形成，是地质历史中一种综合的地质作用过程，存在着三个不同阶段即物源的形成、搬运、分选及堆积成土。

地质学家认为，在第三纪末或第四纪初的后半期，今天的黄土高原所在地，气候潮湿多雨，河流及湖盆众多，各种流水地质作用盛行。基岩山区中大量的冲积、洪积、坡积、湖积及冰积物在河水作用下被搬运到低洼的盆地中，松散沙砾及土状混合物堆积变得越来越厚，黄土物质因此有了生长的基础。

在距今大约120万年前的第四世纪后半期，气候发生了全球性的变化。气温急剧变冷，由潮湿变为冷干。新的冰期到来，我国西北部地区在西伯利亚——蒙古高压气流的影响下，冷空气直驱南下进入我国西北地区，并受祁连山的影响分为两支，一支转向东南，构成西北风进入鄂尔多斯地区，另一支向西南构成东北风进入柴达木盆地和塔里木盆地。与此同时，来自蒙古的西风及西伯利亚的西北风分别进入我国北疆的东北地区及准噶尔盆地。堆积在盆地中的松散物质及基岩山区的部分残积和堆积物被强大的风力像大自然的风车一样重新扬起，随风飘流、搬运、分选，然后分别沉积下来。日复一日，年复一年，各种堆积由少变多，今天西北地区的砾漠、沙漠和巨厚的黄土堆积也就逐渐形成了。

另外三种关于黄土形成的假说影响并不太大。水成说认为，黄土主要由流水作用从不远的物源区堆积而成。残积说则认为由基岩风化作用就地成土导致了黄土的形成。而多成因说则认为黄土是上述几种因素共同作用而形成的。

从目前情况看，虽然四种假说都有一定的市场，但在学术界占有绝对优势的还是风成说。然而，要想否定水成说、残积说等假说也不容易，因为至今也还拿不出更确切的证据。多成因说近几年又重新抬头，向风成说提出了挑战，并且它也似乎比其他假说更为合理。孰是孰非，还很难预料。究竟何时才能揭开黄土高原之谜呢？这只能寄希望于科学家的研究了。

撒哈拉——曾经的绿洲

位于非洲大陆北部的撒哈拉大沙漠，方圆800万平方千米，横跨阿尔及利亚、摩洛哥、埃及等11国的国境，阿哈加尔和提贝提斯两处山脉位于它的中部。非洲的山脉与众不同，它们气势雄伟，怪石嶙峋。

在一次科学考察中，考古学家在一些石窟山洞里发现了原始人类的岩画。这些岩画早期的和后期的有很大区别，早期的是石刻的，后期的则是用黄褐色的泥土画上去的。

岩画的内容是当时人们的生活情景，画上的动物有象、长颈鹿、狮子、野牛、河马、鳄鱼和鸵鸟等，还有成群的牛羊和放牛的牧人。

这些栩栩如生的岩画无疑是古人生活的生动写真。科学家据以推测，当时也就是五六千年以前，这里气候湿润，植物茂盛，原始人类和野生动物曾在这里生活了相当长的时间。后来不知出于什么原因，这一片生机盎然的绿洲消失了，取而代之的是一片死气沉沉的茫茫大漠。

生态学家认为，之所以会有绿洲变沙漠的结果，是因为人类自身的活动所致。人类本身就是生态环境中的重要一环。他们对于这块生活家园的态度和作为，对环境的改变至关重要。在当时的农牧社会里，为了发展经济和战胜敌人，人口的增加越来越必要。随着人口的增多，田地变广了，牲畜也变多了，渐渐地绿色原野就无法负荷了。土地——植物——动物——人类这根生命的链条一旦断裂，便会完全崩溃于自然灾害的肆虐中。

撒哈拉沙漠形成的过程给我们这样一个启示：在自然——社会——文化生态系统中，人类的文化必须适应环境的变化，必须用生态的理念去帮助它朝积极的方向发展。如果不这么做，只要它缺失其中任何的环节，环境就不可避免地走向恶化，我们意想不到的灾难就会因此而发生。

探解沙漠哺育的热带雨林

亚马逊平原占地面积约为560万平方千米，是世界上最大的冲积平原。这里四季高温、降水丰富。但是，亚马逊河流域的土地却十分贫瘠，由于严重缺乏磷酸钙，所以流域内几乎看不到腐殖土。正是由于非洲沙漠尘土的侵入，才使亚马逊河流域成为广阔富晓的热带雨林。否则，这里将是一望无际的大草原。

美国航空航天局近年来通过美国气象卫星和特殊飞行器，对南美洲非常巨大的尘埃云进行追踪，发现这些尘埃主要来自非洲的撒哈拉沙漠及其以南的撒海尔半干旱地区。美国迈阿密大学的一位科学家经过仔细研究与探索，发现这些尘埃云也对美国南部的一些地方和加勒比海的一些岛屿的气候产生影响。在尘埃云的作用下，相当一部分土壤是从非洲来到巴巴多斯岛上。那么，这些尘埃是如何从遥远的非洲来到美洲的呢？

科学家认为：是低纬地区上空的东风带运送来了这些尘埃。如果按平均东风风速计算，富含养分的撒哈拉沙漠尘土需要5～10天才能跨越大西洋到达亚马逊河流域。生态学家认为，假如每年有1200万吨尘土落到亚马逊地区，则可以使平均每公顷土地增加1.1千克的磷酸钙。

由此可见，亚马逊热带雨林的形成极为不易。所以，亚马逊地区的8个国家，于1978年成立了亚马逊合作条约联盟，希望通过密切合作，来保护亚马逊地区的生态，并同时开发自然资源。

渤海古陆大平原的演变

渤海是我国的一个内海，面积7.7万平方千米，平均水深约18米，最深处也不到百米。说渤海曾是一个地势坦荡、一马平川的大平原，依据是什么呢？地处渤海东部的庙岛群岛就是最有力的证据。

当渤海尚未形成时，庙岛群岛曾是平原上拔地而起的丘陵地带，山丘高度约200米。当时气候寒冷，强劲的西北风和冷风寒流互相作用，致使渤海古陆平原上飘来了大量的黄土物质。风沙不仅填平了古陆上的沟壑，而且还堆起了山丘，如今庙岛上独具特色的黄土地貌就这样形成了。黄土中有许多适宜寒冷气候的猛犸象、披毛犀和鹿等动植物化石。这些动植物化石表明，当时渤海古陆平原生机勃勃。

在20世纪70年代初，一块从渤海海底捞起的披毛犀骨头使学术界对渤海的过去有了新的认识，并且开始了对渤海地形地貌的历史的研究。他们认为由于冰川范围的扩大，原先最深处也不过80米的古渤海海平面一下子下降了100～150米。渤海地区因此一度完全裸露成陆，形成了一片平坦的大平原，成了许多动物的家园。

在距今大约1万2千年的时候，渤海古陆平原再次沉入了海底。这是因为当时全球气候变暖，冰川融化，海平面大幅度上升，渤海平原逐渐消失。曾在渤海平原上奔腾不已的黄河、滦河和辽河，也随着海水重新浸入渤海而逐渐沉没于海底。

如今的渤海，由于各方面的条件错综复杂，变化十分复杂。岸线有进有退，变化完全相反，并且这种完全相反的变化还将继续下去。

人类探访海底的历程

地球上的大部分地区被辽阔无边的大海所占据。人们已经认识到大海中蕴含着丰富的资源，如果能开发这座巨大的宝库，将会给人类带来无穷的好处。自古以来，人们在认识海洋、开发海洋的过程中，对大海深处怀有极大的好奇心，那谜一般的海底世界到底是一副什么模样呢？

人类对于海底世界的认识是随着科学技术的进步而不断增长的。最早，人们是赤身裸体地潜入海底的，但由于身体条件的限制，潜入的深度有限，一般只有40～50米深。

后来，出现了一种由金属头盔和潜水衣组成的潜水衣具，这种潜水衣具可帮助人下潜到300米深的海底。

由于海水的压力随着海水深度的增加而增加，因此，潜入深海的关键在于克服海水的压力，只有借助于特制的、具有较强抗压能力的潜水装置，人才有可能潜到海底深处。1928年，美国著名的探险家威廉·毕比和工程师奥蒂斯·巴顿建造了一个名为“毕比号”的潜水器。由于它具备了较完整的设备和结构，所以被人们称为“世界上第一个真正的潜水器”。1930年6月6日，毕比和巴顿正式进行了潜水实验。这一次载人潜水实验成功地将人送到了深达2440米的海底，这是人类从来没有到达过的海域！

再后来，瑞士科学家皮卡德在毕比和巴顿实验的基础上，受高空气球原理的启发，于1948年设计出一种“水下气球”。皮卡德接着又将“水下气球”改建成“的里雅斯特号”深潜器。20世纪50年代初，皮卡德的“的里雅斯特号”潜入3160米的海底，这是当时人类所潜入的最深处。皮卡德也由于在深海和高空的探险领域中所作出的杰出贡献被称为“高深教授”。

在“的里雅斯特号”深潜器的帮助下，皮卡德和儿子雅克·皮卡德决定挑战海洋的最深处——马里亚纳海沟。1960年1月23日，3艘“的里雅斯特号”深潜器驶入马里亚纳海域，经过几个小时的艰苦跋涉，深潜器终于“着陆”了——潜入海底10916米，这是有史以来人类潜入海底最深的纪录，人们称这一深度为“挑战者深度”。

探索变动不居的海岸线

谈起海岸线，我们常常会想起这样的词，“沧海桑田”、“曾经沧海难为水”，由此便可以看出，海岸线并不是静止的，而是变动不居的。

建立于公元8世纪的比利时布鲁河域，在15世纪时已成为世界闻名的海港。奇怪的事在1469年发生了，巨浪在北海上掀起，150艘各国的船只在退潮后搁浅在沙滩上。而且，海水从此一去不复返。向西北后退了好多里的大海，使布鲁日港再也无法停泊海轮了。人们为了挽救没落城市的命运，曾经修建了一条从布鲁日港通向大海的运河，可是，大海还是无情地抛弃了它。

马尔萨拉是位于意大利西西里岛的一个港口小城，港口和附近一座叫圣班塔利沃的小岛联系密切。奇怪的是，它们之间没有堤坝，似乎也没有海峡，但交通却并不受阻，络绎不绝的骑马者、马车涉水而行。造成这种情况的原因在于，这里有眼睛看不见的公元前5世纪腓尼基人修筑的水中路。

到了近代，人们发现西欧的一些地方，陆地出现了下降现象，英国部分海岸，直到今天还继续缓慢地下沉。据统计，荷兰北部沿海土地在1888～1930年间有近5厘米的下沉，现在每年的下沉幅度还保持在1～2毫米。

而芬兰的波罗的海海湾的尼亚湾沿岸，却有很显著的上升现象。水手和渔民们曾经于100多年前在岩壁上刻画了标记海平面高度的横线，而这些记号现在已经高于海平面2米多了，而这里一些最古老的海岸线现今已高出海面450米了。更有甚者，俄国沙皇时代在白海边修建的村落，从16世纪至今竟然距海有6000米远。

这是由什么引起的呢？是海水在涨落，还是由于地壳升降了？

冰川曾覆盖了北欧的广大地区，冰川消退后，陆地1个世纪来上升了1米左右，并且持续着一种上升的态势。科学研究证明，由于冰川在冰河期和间冰期的覆盖或消融，世界范围内海水将会上升或下降。但是我们知道，世界上的许多海和洋在同一时期里是相通的，北欧、西欧一些地方的海面升降却不一样，这就说明海水升降不是主要的原因，问题出在地壳的身上，是北欧的地壳在上升，西欧一些地区的地壳在下沉，才造成了这种现象。这一切也证明了地壳是处于不断的运动中的。

海岸的这种沧桑变化，在地质史上是惊人的。大不列颠岛同欧洲大陆在8000年前是连在一起的，而当时北海多格浅滩是一个低洼平原，北海的渔民在捕鱼时，常有旧石器时代的猛犸象的骨骼和石斧被人从海底打捞出来。这就证明曾经有过人类的祖先居住在北海地区，而且猛犸象也常在这里出没。冰川时期，大陆冰川覆盖了这一地区，以后由于冰川消融，陆地下沉，今天的北海和多佛尔海峡就这样形成了。

波罗的海的历史不长。前苏联东欧部分和斯堪的纳维亚半岛这2块古陆之间，在百万年前发生了沉陷，波罗的海海盆的雏形就是因为这样才形成的。欧洲北部一直都被冰川覆盖着。直到冰川前缘消退，一万多年前才在这里形成了一个冰湖。此后，冰湖西部陆地继续下沉，就使海洋和这个冰湖连接起来，发现有刀蚌的化石被埋藏在海底沉积物中。北欧陆地显著抬升是在9000多年前冰川全部退出海盆之后，这时候刀蚌海就分隔成了大湖，天长日久，硝水变淡，盐分逐渐高起来，新的动物群滨螺等出现了。后来，这个地区又经过了一个逐渐抬升的过程，海的范围不断缩小，波罗的海今天的样子是在2000年前才形成的。波罗的海北部现在还在持续的抬升中，平均每年升高约1厘米。

综上所述，我们可以看出，地壳的运动造就了海陆的变迁，而这对于人类的生活影响是巨大的，希望将来有一天随着对地壳运动和地质构造的深入研究，人类可以对海陆变迁这种自然现象善加利用。

美丽的海底“花园”

海底有一个非常瑰丽奇妙的世界，科学家们给它取了一个非常浪漫、雅致的名字——“海底玫瑰园”。这个神奇的世界是20世纪80年代的一些科考工作者在格拉普高斯海岭及东太平洋海隆进行考察时发现的。他们乘坐深潜器沉到海底，打开探照灯，通过潜望镜及海底电视看到了一片生机盎然的绿洲，绿洲上生长着海葵一类的茂盛的植物。在郁郁葱葱的绿洲之中，有长达5米的鲜红色蠕虫，几十厘米长的巨型蛤，蟹、海蚌就像西瓜一样大，像菜盆似的海底蜘蛛，还有手掌大小的沙蚕。它们都在自由自在地游弋，还不时地向它们从未见过的人类投以诧异的目光。

在如此深邃的“暗无天日”的海底，为什么会有这么丰富多彩的生物世界呢？

科学家们又发现，在离“海底玫瑰园”稍远的地方，有一个个粗大“烟囱”正在“咕嘟咕嘟”地冒烟，“烟囱”直径为2～6米，热水在其中上下不停地翻腾着，还不时喷射出五光十色的乳状液体。在“烟囱”的周围，凝结着一堆堆冷却了的火山熔岩，形状如同一束束巨大的花束，姿态万千。

经过测量，科考工作者发现这一海域的海水深达2600～3000米，“烟囱”喷出的热泉水温高达350℃～400℃，T这里不仅含有丰富的金属物质，而且还含有气体硫。气体硫的存在导致了硫细菌的繁殖。正是这些硫细菌的繁殖，加上海底“烟囱”里独特金属物质的存在，造就了这个地方奇特的生物群落。

那么，这海底“烟囱”究竟是怎么一回事呢？它是这一海域所独存的吗？

1977年，英国地质学家乘坐“阿尔文”号深潜器，首次观察到太平洋格拉普高斯海岭正在喷溢的海底“烟囱”。T1979年，美国的生物学家、地质学家和化学家们再一次乘坐“阿尔文”号深潜器，对东太平洋海隆及格拉普高斯海岭进行了长时间的考察，同时还拍摄了电视纪录片。他们在第二年夏天继续考察时，又发现了许多新的含矿热泉水及气体的喷溢区。这些水下的温泉、海底火山喷发的喷孔里溢出的热泉水温度高达56℃，丰富的铁、铜、锌、锰、铪、金、钑等金属物质随着热泉水喷出海底之后，在“烟囱”周围沉积下来，形成矿泥。这些物质是人类潜在的矿物资源，也是地质学家们期待研究的对象。

其实早在20世纪60年代中期，在东亚和西亚大陆之间的红海海底，就发现了多处类似“烟囱”的“热洞”。目前，人们已在红海海底找到四处“热洞”。由于红海的鱼类有15%是其他海洋里所没有的，以往人们总是以海水的盐分、温度较高和气候干燥等原因来解释红海海域特有的海洋生物群存在的现象。现在看来，红海特殊生物群落存在的一个重要原因应该是大量特有金属物质的供应以及海底“烟囱”的存在。

在很长时间内，地质学家们对矿产的形成和地壳运动有着不同的看法，其中的一种解释是把地壳先划分成大大小小不同的板块，熔融物质在地壳以下很深的地方，沿着一定方向从海底喷溢出来，为板块运动提供动力，致使海底急剧扩张，并且形成不同的矿产。海底“烟囱”的发现是对这种观点的一个直接证据，这个发现对生命科学的研究也具有重大价值。在深邃的海底，在没有阳光和光合作用的情况下，存在如此五光十色、充满魅力的生物世界，实在令人不敢相信。生活在这里的海底动物的食物是一些与地球上最早期的生命形式较为接近的菌类，这为研究生命起源提供了新的研究对象。

揭秘海水中的盐从何而来

如果将海水中的盐分全部提炼出来铺在世界陆地上，将会有40层楼那么高；如果把这些总体积达2.3万立方千米的盐投入北冰洋，那么完全可以填平整个洋面。

海水中含有这么高的盐分是长期累积的结果，但各地海水的含盐量却是不相同的。人们为了便于研究和区别，规定了“盐度”的概念。所谓“盐度”，就是1000克海水晒干后剩下的白色固体盐的克数。科学家们经过研究发现，海洋表面的盐度具有大致的规律性：南北回归线附近洋面盐度最大，然后分别向高、低纬度依次递减。

至于海水中的盐究竟来自何方，科学家们争论不已。一些人认为，海盐主要是陆地上的河流在流向大海的途中，不断冲刷泥土和岩石，将溶解的盐分带入了大海中。据科学家统计，全世界每年都有十分可观的盐分被河流带入海洋。

这种解释当然有其不完善的地方。因为人们曾经对比分析、计算过海洋物质组成、化学性质和江河输入的各种矿物质，发现两者的数值差很大。海洋中的盐类按含量多少排列是氯化物、硫酸盐、碳酸盐，与河流中上述物质的排列顺序刚好相反。在含盐的土壤中或盐水湖中，氯化镁比海洋少，而硫酸钙和硫酸镁则比海洋多。

20世纪70年代以后，新发现的海底大断裂带上的热液反应，使人们又找到了解释的新证据。科学家研究海底热液矿化学反应的过程后发现，虽然通过海底断裂带的水体流动速率，只与河川径流的5‰差不多，但是，由断裂聚热所产生的化学变化，却比由径流河川携带溶盐解所引起的变化大数百倍。因此，许多海洋科学家认为，海底热液反应是海盐的重要补充，但这条途径绝不是海盐来源的惟一途径。看来，要想彻底解开这个谜，人类还得做出不少的努力。

造福人类的洋流

海水有涨潮、落潮，也会像河流一样有规律地朝着同一方向流动，推动海水大规模流动的就是海中“河流”——洋流。

如果你将一只瓶子放入大海，过不了多久，这只瓶子就会顺着海水流动的方向漂到另外一个地方。人类做过许多类似的实验。例如，人们于1820年10月在大西洋南部海域投放一只瓶子，经过几个月的漂流，人们于1821年8月在英吉利海峡沿岸发现了同一个瓶子。这些实验对于人类认识洋流具有十分重要的作用。

其实，海洋里的这种“洋流”早就被航海家发现了，他们还利用这些“洋流”进行航行。如哥伦布等乘帆船随着大西洋的北赤道暖流西行至西印度群岛；麦哲伦等在船只越过麦哲伦海峡后，就先在秘鲁寒流的影响下向北漂行，然后又在太平洋的南赤道暖流的吹送下，顺利到达南洋群岛。

那么洋流到底是怎么形成的呢？科学家们根据海上漂泊者的经历、海水颜色的变化、船骸的踪迹、海水的温度以及人造卫星的帮助，终于揭开了洋流之谜。

原来，洋流形成的原因复杂多样，而主要原因是由于信风和西风等定向风的吹送。在定向风的吹拂下，海水随风飘动，上层海水带动下层海水流动便形成洋流。这种洋流的规模很大，也叫风海流，最为典型的风海流是北半球盛行的西风和信风所形成的洋流。

洋流的流动会使当地海区的海水减少，为了补充海水，相邻海区的海水会源源不断地流过来，从而形成补偿流。补偿流分为水平流和垂直流，此外，补偿流又分下降流和上升流，最为典型的上升流是秘鲁附近海区的补偿流。

海水的流动还会因海洋中的各个海域的海水的温度、盐度的不同，引起海水密度的差异而发生，这种洋流又叫密度流。例如，因蒸发旺盛，海水盐度高、密度大的地中海的水面，远低于海水盐度比地中海低的大西洋海面，于是地中海的海水会由直布罗陀海峡底层流入大西洋，大西洋表层海水也经由直布罗陀海峡流入地中海。

当然，洋流的形成往往是由于多种因素的综合影响，现实中的洋流是极其复杂的。正确地认识洋流，对航海、气象等事业具有重大的意义。

火山制造的美丽群岛——夏威夷群岛

位于美国西部的夏威夷群岛是著名的旅游胜地，那里有金色的沙滩、碧蓝的海水，吸引着世界各地的观光者。然而，这美丽的群岛却是海底火山的产儿。

夏威夷群岛共有100多个小岛，其中最大的岛是夏威夷岛，它由5个小火山岛组成。冒纳罗亚火山海拔4170米，是世界上最高的海岛活火山。这座火山的山顶就像裹在一层云雾中，若隐若现。这座火山多年来一直处于睡眠状态，直到1950年，它才醒来，喷吐出一条巨大的“火龙”。1984年，冒纳罗亚火山再次爆发，但规模比1950年要小些。

基拉韦厄火山则是一座经常喷发的活火山，其火山口直径达4024米，深130多米。在基拉韦厄火山坑底西南角有一个直径100米、深100米的圆坑，是一个巨大的岩浆湖。岩浆湖里充满了忽起忽落的熔岩。这些熔岩在火山爆发时会很快涌出，形成异常壮观的熔岩流和熔岩瀑布。熔岩瀑布的流速很快，最快每小时可达到30千米。1960年，基拉韦厄火山大爆发，炽热的熔岩直泻大海，并在海边形成了一片约2平方千米的新大陆，即美丽的凯姆海滩。

岛北的冒纳凯阿山是全岛最高的火山，海拔4205米，是一座死火山。夏威夷群岛隐藏于海底的深度是4600米，如果算上这一高度，那么冒纳凯阿山和冒纳罗亚火山的高度相当于珠穆朗玛峰。

夏威夷群岛的火山为它增添了不少独特的景致，如岛上有一些悬崖峭壁，有的呈红色，有的呈黑色，都是由火山岩构成的，是火山喷发的产物。但另一方面，这些火山，尤其是活火山也给夏威夷群岛带来了不少麻烦。如由于火山喷发，许多土地被烧焦，岩石裸露出来。但由于火山灰覆盖在大半个岛上，使岛上土地肥沃，适合植物生长。这里的各种花朵艳丽纷呈，大片的草莓、芳香迷人的热带兰花遍布全岛，像一个美丽迷人的人间仙境。

由于这里的火山呈盾形，坡度不大，熔岩富含镁、铁等物质，温度高，流动性大，黏稠度小，所以火山喷发的通道很通畅，火山喷发的力度不是很大，往往富含水蒸气。因此，夏威夷群岛不仅是旅游度假的胜地，而且是考察火山喷发及观赏火山奇景的绝佳去处。

探索煤的形成

煤看起来只是一种黑黑亮亮的石头，但它却可以燃烧，而且燃烧效果很好。因此长久以来，煤一直被人们用做主要的燃料。较之人类一开始使用的燃料比如木头、柴草，煤的耐久性要好得多。那么，煤真的是石头吗？煤又是怎样形成的呢？

其实煤并非石头，煤是由远古时代的植物转化形成的。人们曾发现过保存相当完好的植物化石，竟埋藏在煤层附近的岩石中，也曾在煤层中发现过保存完好、已经煤炭化的大树干。如果在显微镜下观察切成薄片的煤，就能清楚地看到某些植物组织就在煤的薄片中。有人对于煤炭燃烧放热的原因进行化学分析得到这样的结果：煤之所以可以燃烧放热，是因为它含有氢、碳等化学元素，而这些都是易燃物质。而且化学分析也证实了煤是由植物演变而来的这一事实。

可以这么说，今天我们烧的煤，是很久很久以前的太阳能生产出来，并积蓄起来的。换句话说，煤燃烧时放出的能量，是亿万年前蓄积起来的植物所固定的太阳能。

煤的形成时间大约在3亿年前，那时候在炎热和多沼泽的潮湿地带生长着大片茂密的羊齿类植物。在大约1亿多年的时间里，这种蕨类植物繁茂生长的状况一直持续着。当然，植物到一定年龄就会死亡。而死亡的原因也是多种多样的，有由于风暴和雷电造成的树木死亡，也有由于野兽的袭击造成的树木死亡，也可能成片的森林在火灾中毁于一旦，更多的是因为衰老而死。日积月累，死去的植物被埋藏在土壤之下，经过细菌和微生物的分解作用，形成有机物质，成为一层厚厚的黑色或褐色的泥炭或腐泥。随后新生成的泥炭或其他沉积物又覆盖了先前生成的腐泥，随着频繁的地质运动，这些泥炭被深深地埋在地下，空气和这些泥炭完全隔绝开来。在缺氧的情况下，微生物是无法生存的，于是分解作用停止了。经过漫长的年代，在高温高压的环境下，泥炭便慢慢变成又硬又黑、看起来像石块的固体。此时，它已经和原来的木头形状完全不同了，虽然它变得面目全非了，但它的燃烧性没有改变。人们重新给它命名叫煤。

这就是煤的形成过程。远古时代的绿色植物，进行光合作用聚积了大量的太阳能。沧桑巨变，经过了亿万年，这些植物在地质作用下变成了煤。煤炭燃烧的时候，亿万年前储存的巨大能量就又被释放出来了。

石油来源之争

石油是当今世界最主要的能源和化工原料。人类使用石油的历史可追溯到2300多年前。据史料记载，早在公元前3世纪，中国四川省就已经有人使用石油和天然气做燃料来烧烤食物、取暖和照明了。但是当时人们对石油的认识十分有限，大规模地开采石油并用于工业生产始于19世纪。现在，人类的衣食住行都离不开石油。人类已进入了“石油时代”。自美国开凿了世界上第一口油井至今，开采出来的石油已经有数千亿吨。然而，就在石油已成为我们日常生活中不可缺少的一部分时，人们对它的成因至今还没有弄清楚。

长期以来，在有关石油成因的问题上形成了2大派别：无机起源说和有机起源说。无机起源说的代表人物是德国地理学家洪堡和俄国化学家罗蒙诺索夫，他们都认为石油源于无机物。然而，由于化学家无法用无机起源说解释石油的复杂化学成分以及油田的复杂化学成分和油田的实际地质分布，所以现在支持这一观点的科学家越来越少。

有机起源说形成于19世纪中叶。该理论认为，在远古时期，海洋中主要是低等生物，这些单细胞生物的主要成分是碳、氢、氧。这些海洋生物死后，其遗体沉入海底，被泥沙覆盖，空气被隔绝，在细菌的作用下发生着各种化学变化。经过漫长的演变，这些低等生物变成了石油。随着油田地质和石油化学研究的深入，这种观点为越来越多的证据所证实。例如，石油具有成因于生物的有机物质才具有的旋光性；石油中含有的“卟啉”与植物的叶绿素和动物的血红素相似；植物的光合作用可以解释石油中碳12的含量高于碳13的原因……尤其有力的证据是，世界上99%以上的油田都产在与生物作用关系密切的沉积岩中。因此，从20世纪50年代起，有机起源说已被学术界公认。当然，在有机起源说内部仍存在着许多分歧，有待科学家的进一步探索。

需要特别指出的是，由于宇航事业的发展，近年来在无生命存在的星体上确实发现了类似石油和可燃气的物质，石油地质勘探水平的提高也使人们认识到地壳深处存在油气补给源，所以“无机成因说”又对“有机成因说”提出了严重的挑战，受到越来越多的科学家的重视。

两大派别两种学说对峙至今，而且愈演愈烈。我们期待着科学家能早日解开石油成因之谜，给人们一个准确的答案，在能源日益紧张的今天，这无疑将会是一个好消息。

从地图发现大陆漂移说

科学发现需要灵感，灵感有时来的很突然，魏格纳创立大陆漂移学说就源于一张世界地图给他的灵感。

魏格纳（1880～1930年），是德国著名的气象学家和地理学家，1905年获得柏林大学博士学位，先后担任过观象台研究部主任、大学教授等职，因提出和证明大陆漂移假说而声名远扬。

1910年，魏格纳因病住进医院，休养期间，他躺在病床上百无聊赖，只有对面墙上挂着的一幅世界地图与之为伴，一天到晚，他就跟这张地图对视着，由于距离较远，他也只能看清大陆、大洋的轮廓而已。久而久之，他发现非洲西海岸凹进的几内亚湾与南美洲东部的突出部分惊人的吻合，可以想象，若没有大西洋这两块大陆可以完全拼接在一起，其他的大陆与大陆的边缘轮廓也有类似性质。想到此，他为之一震，病痛都减轻了三分。

待出院后，魏格纳继续研究这一问题，他设想，也许远古时代世界上只有一块大陆，这块大陆由于受到某种力的作用而四分五裂，破碎后的小块陆地则沿着不同的方向移动，形成今天的海陆分布格局。为了证实这一设想，魏格纳在大西洋两岸之间往返奔波，考察两地的地质、生物科系、古地磁、古气象的特征，而这些特征无一例外地佐证了自己的地理假说。

1915年1月，魏格纳将这一结论初步整理成《大陆和大洋的形成》一文，把自己的观点公布于众。但当时他的这一学说尚不成熟，难以令人信服。有的专家讥笑他，说“他得了地壳移动症和颠倒地极妄想症，而且已病入膏肓”。魏格纳却不以为然，仍不厌其烦地向公众解释他的学说。他曾打比方说，只有把同一张报纸撕成几片后，这几片才能按照原来参差的裂痕重新拼接起来，同时保证上面的图画和文字衔接得准确无误。具体地，他提到北美洲纽芬兰地区的褶皱山系与西北欧洲斯堪的那维亚半岛的褶皱山系相呼应；美国的阿巴拉契亚的褶皱东北端延伸至大西洋岸边骤然消失，而在中欧地区和英国西南，类似的褶皱又陡然出现……

这时，突然有人诘问魏格纳，是谁竟把如此一张硕大、厚实的“报纸”扯裂的呢？他对这一问题的解答是：大陆由较轻的刚质硅铝质组成，漂浮在很重的黏性硅镁质上面。几亿年以前，地球上只有一个海，即泛大洋和一块陆地，即泛大陆，泛大陆处于泛大洋的包围之中。后来由于地球自转产生的自赤道向两极的自转力和太阳月亮产生的自东向西的潮汐力，泛大陆逐渐地分裂为几部分，又慢慢分离，在黏性硅镁质底的泛大洋上向各自的方向漂移。经过几亿年的漫长岁月，终于形成今天海洋和大陆的格局。

这样的答案看似天衣无缝，可仔细推敲还是有漏洞。那就是，根据当时的技术测定，潮汐力和地球自转离心力都不足以使上万亿吨的大陆扯裂、漂移。因此，人们仍然难以相信他的学说。但执著的魏格纳不会放弃，直至生命的最后一刻。

1929～1930年，魏格纳数次带队到格陵兰岛考察，以证明大陆漂移学说。为此，他经常和队员们顶着零下50～60摄氏度的严寒，测量该岛的经纬度和漂移速度。1930年11月1日是他的50岁生日，这一天他像往常一样与队员一起赴野外考察作业。由于积劳成疾，零下54度的严寒使他突感不适，不一会儿工夫竟猝死在格陵兰狂暴的风雪之中。

魏格纳的逝世使他的大陆漂移学说几乎无人问津，直到20世纪60年代板块理论提出后，大陆漂移说才又获新生，为世人所重视。

探索火山爆发的规律

从古至今，提起火山爆发，人们总是不寒而栗。它极大的破坏力能够彻底摧毁火山附近的村庄、城市。因此，人们渴望了解火山爆发的规律，最终降服火山，并且有许多人为此付出了艰苦的努力。

古罗马人普林尼安是世界上最早详细地考察和记载火山情况的人。公元79年，著名的意大利维苏威火山大爆发，熔岩彻底湮没了附近的3座城市。普林尼安实地考察了这次大爆发，爆发的全部过程被他详细地记录了下来，为后人了解这次灾难留下了宝贵的资料。不幸的是，他做完这个伟大的贡献后不久就去世了，死因是他吸入了过多的火山喷出的有毒气体。人们为了纪念这位火山研究的先驱，把他观测的维苏威型火山喷发以他的名字来命名，因此，维苏威型火山喷发又叫做“普林尼安型火山喷发”。

20世纪以来，科学技术的飞速发展推动了火山研究活动的发展。1944～1945年，前苏联东部堪察加半岛一带的克留赤夫火山喷发了，这次喷发十分猛烈，而且持续了很长时间。当喷发停止以后，一支探险队深入直径600米、深200多米的火山口内，对火山喷发进行了长时期的系统研究。他们为了收集资料，在这一地区工作了近30年。这一艰苦努力的工作也得到了回报，他们掌握了关于火山活动规律的许多科学资料，使人类预测火山爆发的梦想成为可能。

1982年3～4月，美国的气象卫星探测到埃尔奇琼火山的爆发。因为火山喷发后海洋的表面温度、地球高层大气中的二氧化氮、臭氧和水汽的含量都和以前有很大的不同，天空中还因此出现了由几百万吨烟气和火山炭形成的巨大云层，厚达3000米。研究人员为了获得更多的第一手资料，彻底研究这个现象以及它所带来的后果，决定乘飞机降落到火山口，对火山口进行实地详细调查。

完成了一系列的准备工作以后，考察队员们对火山进行了全面而细致的研究。第一个走进火口湖的是美国科学家罗斯。火口湖湖面很宽，湖水很浅，只没到他的脚踝，却热得使人难受。罗斯咬牙坚持着，用取样管采集湖水样品。同样毫不畏惧地走进火口湖的还有一位勇敢的美国科学家汤姆斯·卡萨德瓦尔。他用一个小型温差电偶测出湖水的温度为52℃。两名美国研究生还对湖水进行了检测，弄清楚了湖水的成分和浓度，发现湖水具有酸性。这是因为很多二氧化硫溶解在水中，使得湖水成为类似稀硫酸的液体了。

美国科学家佐勒花了不少时间和力气将一台重17千克的抽气装置安装在火山口。由于现场气温高，他热得大汗淋漓。他利用这台装置，采集了几十管从裂缝中冒出的气体，经过测算发现埃尔奇琼火山每天能喷出约400吨硫。

考察小组在火山口坚持战斗了3天以后，携带着丰富的第一手资料，飞回美国。探险家的出色工作有着十分重要的意义，专家们根据他们收集的资料研究分析埃尔奇琼火山爆发对全球气候的巨大影响、政府如何制定相关的农业政策等等。

在火山专家们和火山探险家的共同努力下，火山波动的一些规律已被人们所掌握。人们根据这些规律和已经积累了的经验，多次成功地对火山爆发作出预测。

不仅如此，人类在认识火山、预测火山活动的同时，还打响了改造火山、征服火山的战斗，真是令人振奋！

解开闪电之谜

电闪雷鸣是很普通的自然现象。古代的人们不明白其中的原因，大多对雷电非常恐惧。时至今日，虽然人们照旧经常感受电闪雷鸣的壮观和威力，但已经不再莫名地恐惧。人们正在积极探索，试图解开闪电之谜。

夏天，每当雨天来临，天空乌云密布时，就会出现电光闪闪、雷声隆隆的景象。雷电到底是什么？

在中国古代神话故事里，由“雷公”和“电母”分别掌管“打雷”和“闪电”。欧洲人在近代之前，由于受各种宗教观念影响，普遍相信雷电是“天神”或者“上帝”“发怒”的结果。

近代以来，人们渐渐开始了解雷电的真正原因。一段时期里，荷兰学者布尔哈维的观点在欧洲学术界比较流行，他认为雷电是一种“气体爆炸”。再后来，富兰克林做了那个著名的风筝试验，并由此证实天上的电与地上的电实质相同。人们这样解释：携带正电荷与负电荷的两种高电压云团在空中相撞，产生电火花，这就是闪电。这种碰撞可以释放出很大的能量，声光具备，撼人心魄。如果碰巧的话，闪电会导向地面，对人、畜、树木以及建筑物构成危害。但是，闪电依旧包裹在“层层迷雾”中，依然令人迷惑。云层本来是中性的，怎么会产生大量的正、负电荷？

科学家们发现，在一般情况下，只有达到两英尺以上的厚度时，雷电云层才会产生闪电。带负电荷的往往是温度很低的下部云层，而带正电荷的往往是温度很低的上部云层。当正、负电荷之间的电场足够强时，绝缘层就会被击穿，于是闪电就发生了。但是，驱使正、负电荷分开的力量究竟是什么呢？

有人认为，充电过程最初是在冰雹与冰晶或极冷水滴撞击时产生的。冰雹块被撞裂开后，便在云层的上部集中了带正电的轻冰粒，而较重的带负电的冰粒下降，在云层下方形成负电荷。但是，这种说法有片面之处。因为，如果单用降雨来解释闪电，那么，闪电为什么经常发生于降雨之前，而不全是降雨之后或降雨过程中呢？另外，在火山爆发时也会产生闪电，这又是为什么呢？

以上说法被推翻后，接着有人提出了另外一种说法，认为电荷产生在雷电云层之外。大气中过量的正电荷被吸附到上面的云层中，在这个过程中云层本身又吸附了自身上方大气中的负电荷，但由于气流的作用，负电荷又被裹挟而下。正是由于这种上下的剧烈运动，使得正电荷在上，负电荷在下，正、负电荷分开，最终形成闪电。

然而，这一假说也只是猜测而已，并未得到证实。“总是如此”呢？

神秘的雷电既诱人又危险。一些具有勇敢探索精神的科学家为解开闪电之谜，付出了很大的牺性。而提出上述几种假说的科学家们更是付出了大量的智慧和劳动。但是，这些假说都存在着这样或那样的问题，没有一种是被普遍接受的。看来，只有等待条件进一步成熟，才能对这一自然现象给出一个令人满意的答案。

关于雾的种种发现

雾与云、雨、风、雪一样，是气体运动、温度变化等因素共同造就的天气状况的一种。雾能形成朦胧迷幻的美景，也可能造成意外事故，影响人的正常生活。这样看来雾多少有些令人难以琢磨。因此，对于雾的种种我们应该多加了解。

重庆是世界上雾日最多的城市，全年平均有103天是雾日，最多达206天，平均算起来二三天就有一天是雾天。尤其是冬春两季总是雾霭蒙蒙。整个山城早晨雨雾茫茫，到中午才渐渐消散，露出本来的面貌；常常接连数日都被迷雾笼罩着。

北美洲东部的纽芬兰岛附近，也是世界上雾特别多的地方，最多的月份，每月平均有20多天是雾天。弗琴岩附近也是雾气繁盛的地方，在一年里雾日几乎占半年，就算是夏季，10天中也有8个雾天。

曾有“世界雾都”之称的英国伦敦，过去平均每5天就有1个雾天。一旦大雾发生，连续数天常常也不见消散，严重的“雾害”就是这样造成的。这时就算有光，10米之外还是看不清东西，能见度很低。汽车像蜗牛般爬行，船不鸣笛就不敢前进。满眼迷雾，街灯也失去了作用。近年来，伦敦政府采取了一系列环保措施，伦敦上空的灰黄色的浓雾和滚滚的黑烟已经很少见了，城市面貌有了很大的改善。

在我国，峨眉山是雾日最多的地方。峨眉山的雾，景观奇异，被称作雾岛。因为山顶山麓少，云雾只缭绕山腰，动如烟，静如练，阔如海，轻如絮，白如棉。人们置身山顶，眺望脚下雨雾弥漫、云飞雾罩的胜景，仿佛身处仙境，奇幻缥缈。据统计，1953～1970年间，峨眉山平均雾日达每年323.4天，最多的一年达334天，最少的一年也有309个雾日。说峨眉山几乎天天有雾是不过分的。

那么雾是怎样形成的呢？雾大多发生在冬、春两季。雾的形成一般是这样的：大气中所含的水汽遇冷，冷却到一定温度，就会形成露点，露点凝聚便会形成雾。

我们通常把雾分成3种：辐射雾、平流雾和蒸发雾。先说辐射雾，它多在大陆上发生，秋、冬天晴朗的早晨易形成这种雾。范围一般不大，厚度也较小，日出后就逐渐上升消失了。再说平流雾，又叫海雾，大多发生在海上或海岸附近，春夏两季和寒、暖流交汇的地方较容易产生。其范围和厚度一般较大，在一天里任何时间都可形成，终日不散的情况常常发生。蒸发雾多形成在冬季的河湖上空和北冰洋上。它是由于地面冷空气移动到温度较高的水面时，水面强烈蒸发的水汽遇冷而形成的。

平流雾也叫做海雾，它在航海中是一个大敌，同海雾有关的海难事件占了所有类型海难事件的1/4。发生在1955年5月11日的日本“紫云丸号”事件，造成了168人死亡，就是由于海雾的影响使其与另一艘船相撞，这是雾航中的一个大悲剧。

我国海雾多发的地区是山东半岛成山角外海。在这里，太阳在浓雾的掩盖之下不能露脸，尤其是每年的7～8月，1年之中有海雾的天气多达80天以上。

要了解成山角多发海雾的原因，要从成山角的地理位置入手。成山角海岸位于渤海出海口，作为渤海冷气团南下的通道，海面上空的暖气流与这里南下的冷气团之间温差悬殊，致使低空水汽凝结积聚，使小的雾滴在贴近海面的空气处形成。雾滴聚积，并且随风扩散飘荡，海面上空很快也充满了雾气。而贴近水面的雾气还在不断地形成，不断扩展，雾的范围就越来越广，浓度越来越浓，就形成了连绵几百千米的浓重雾区。成山角海岸也有中国的“雾窟”这样一个称号。

海雾在我国漫长的海岸线上时有发生。从南往北，我国沿海各地每年2～8月是全年雾最多的季节。福建沿海最先出现海雾，长江口附近、黄海沿海也相继出现海雾。

掌握了海雾的成因和多发时间，有助于人类的航海事业。随着科学的发展和人类认识水平的提高，也许有一天雾这一自然现象也可以造福人类。

彩虹中隐藏的秘密

炎热的夏季，一场大雨过后，天空中常常会出现一条瑰丽多彩的长虹，勾起人们无穷的遐想。那么你知道这美丽的彩虹是怎么形成的吗？

最早尝试以科学的方法解释虹的形成原因的是意大利学者多明尼斯主教。1624年，他用自然科学的知识解释虹形成的原因。然而当时社会十分落后愚昧，多明尼斯主教因此也被赶出了教会，被判处了死刑。后来，法国科学家笛卡尔也做过这个尝试。他在水池旁边，看到水池上面含有大量水滴的空中的人造虹，他受到启发后便用装有水的玻璃球进行了实验，并在1637年发表了关于虹的形成原因的文章。他的结论已经较为科学，即虹是由于太阳光射入空中的水滴内发生反射和折射的结果。但是，他依然没有弄清虹的颜色是怎样形成的。直到17世纪60年代，牛顿发现太阳光通过三棱镜的色散现象后，虹的秘密才被彻底揭开了。

300多年前，捷克斯洛伐克的一位科学家将3块大小、形状相同的玻璃组合成三角柱形，放在一扇窗户的对面，当透过关闭的百叶窗上的缝让太阳光从中间射向三棱镜时，一条红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的彩色光带出现在对面墙上，这条光带同自然界产生的虹的光带一模一样。这一现象引起了英国科学家牛顿的兴趣，为了弄清这个问题，牛顿曾多次做过光的实验。他发现阳光透过三棱镜时，由于发生了折射，光的方向便发生了改变。同时，由于各色光的折射程度不一样，紫光最大，红光最小，所以白光就在三棱镜的折射作用下分解成7种颜色的光带了。

有些时候，天空中会出现一些很奇特的虹。如1948年9月24日下午6时，在列宁格勒涅瓦河上空出现了一个奇特的现象：4条美丽的彩虹同时挂在空中。刚开始的时候，天空中突然出现了一条长虹，与此同时，在它上方不远处又有一条色彩排列相反的虹。几分钟后，一条细窄的虹在主虹内侧出现，接着第4条虹又出现了。它们的宽度约为主虹的1/4，除深红色带较鲜艳外，其余的色彩都较淡。15～20分钟后，4条虹便先后消失了。

这种奇异的景象引起了气象学家的关注，因为它很难用普通的原理加以解释。科学家们在考察之后，终于明白了其中的缘由。原来列宁格勒涅瓦河上的4条虹同时出现，是因为最初形成的虹在河湖的反光作用下，经过层层的反射和折射，形成了反光虹。

除此之外，还有一种绚丽的彩虹也很奇特，它飞架在峭壁之间，经久不散，十分美丽壮观。这种彩虹通常只出现在飞流直泻的瀑布边，瀑布隆隆作响，水沫飞溅，烟雾蒙蒙，每到日出或日落时分，在太阳光照射下，一条彩虹便会挂在半空中，这种虹也是由于太阳光照射到瀑布飞溅出的水滴上，经过反射而形成的。

不仅太阳光能形成虹，月光也会形成虹。要想看到月虹，最好是在海边，选择一个满月的夜晚。在月光照射下，海风吹来的大量水汽，会反射和折射月光，形成夜空中的彩虹。这也是一种美丽的自然现象。

飓风的成因与危害

飓风的意思是“风暴之神”，是根据印第安人的“雷神”来命名的。每当人们提起飓风，脑海中定会浮现出这样的画面：来势汹汹的飓风所到之处屋倒房塌，它就像一个脾气暴躁的魔王顷刻间给人类带来巨大的灾害。那么，飓风除了具有危害性的一面外，对人类就一点益处也没有了吗？飓风的实质是什么？它又是怎样形成的呢？

飓风潮湿而沉闷，含带盐分，吹拂到唇上，你会感觉到似乎有点苦味。飓风开始的时候，有白色薄雾在天空出现，然后雾越来越浓，并由白变黄，在日落的余晖映照下呈现出一片橙色和红色，天空绚丽异常。海上空气振荡起来，大块乌云飞驰而至，大雨倾盆，狂风呼啸，风雨斜飞，雷声震耳。当风眼过后，风雨停住了，一切似乎又恢复了平静，太阳也露出了光芒。但这不过是又一场风暴前的短暂平静，用不了多久，乌云再次布满天空，狂风暴雨又开始了新一轮的袭击。

1780年9月，巴巴多斯岛遭到飓风的袭击，飓风把一艘停泊在圣卢西亚岛的大船掀刮到一所市立医院里。在这次飓风事件中，葬身海底的船有40多艘，共有400艘以上的船只受损，很短的时间内乡村、城市化为乌有。

1935年9月，飓风在袭击美国佛罗里达时，从路轨上把一列火车抛出很远，一艘轮船也被抛到了岸上。这是20世纪以来发生的最强烈的一次飓风。

1980年8月30日，“艾伦”飓风——被称为20世纪第2强的飓风——在巴巴多斯登陆，以大约270千米的时速席卷而过，所达宽度约600千米。“艾伦”直抵大安的列斯群岛，沿途经过了向风群岛和背风群岛，它在一周内将多米尼加、圣文森特、海地、古巴、牙买加和开曼等10多个岛屿横扫了一遍。然后，穿过尤卡坦海峡，进入墨西哥湾，又在南部登陆。“艾伦”掀起了比平时高5米的汹涌海浪，大水夷平了沿海城镇，居民也有不少伤亡。狂风暴雨，凄声怒吼，毁坏了很多香蕉园，棕榈树也被连根拔起。飓风使电台广播、电讯联系和电力供应完全中断了。

飓风，最早发生在北大西洋上，当时是在西经25°以西，北纬8°～30°之间的范围上。这是由于在大西洋上，在百慕大群岛和亚速尔群岛之间，分布着一个椭圆形的高压脊，它像一座山似的阻挡着，使飓风不得不向西行进。在向西行进的途中遭遇东北信风，这又起了推波助澜的作用。

飓风多发生在热带海洋上，常常会形成一种旋转速度快、影响范围大的强大的热带气旋。飓风开始时只是一股游移在热带海洋上空的低气压带。在这里，暖空气不断汇流聚集，盘旋上升，形成巨大的气柱，并在这个上升过程中不断冷凝成云雨，大量的热能被释放出来了，这又加速了气流的上升。当空气由于受热而上升得越来越快时，风暴中心又有许多新的空气不断聚集，这样，飓风的能量不断增强，就变成速度、强度更猛烈的风了。

北半球风暴中心的移动偏右，做逆时针方向旋转，这是由地转偏向力和地球的自转造成的。飓风一般有800千米的直径，有的甚至超过1000千米。飓风中心被称作“风眼”，半径在5～30千米，在“风眼”内一般比较平静。“风眼”的四周，风势最猛，常被一环浓密的云包围着，这一云环就是飓风带来滂沱大雨的成因。

飓风给人类造成了严重的自然灾害，但是通过气象卫星的观测，我们发现，热带风暴的作用是驱散热量，如果没有它，热带将变得更热，两极会变得更加寒冷，而温带郁郁葱葱的景色因雨量减少也将不复存在。有这样一组数据，一股热带风暴在全速前进时，一天之内就有相当于400颗2000万吨级氢弹爆炸所释放出来的能量被放出。飓风的作用就在于它能够在地球上进行热平衡。

飓风这种热带气旋，在亚洲东部的中国、日本和朝鲜，被人们称作台风；在菲律宾被人称作碧瑶风；吹向北美洲东南部沿海时，叫做飓风。

尽管飓风名称各异，但我们要认识的始终是飓风的实质和规律，这样就可以采取相应的措施，将飓风对人类的危害降至最低。

揭开海市蜃楼的奥秘

1988年6月1日，位于山东半岛上的蓬莱出现了一种奇景：宽阔的海面上，横着一条乳白色的雾带，一朵橙黄色的彩云先从大小竹山两个岛屿涌起，不断地升腾变幻，一会儿似仙女游春，一会儿像金凤摆尾。不久，南长山列岛在雾中渐渐隐去，露出一个时隐时现的新岛。新岛之上，云崖天岭、幽谷曲径都若即若离，而仙山之中，玉阙珠宫、浮屠宝鼎若隐若现，灵气袭人。矗立在悬崖峭壁之上的蓬莱仙阁被仙雾所笼罩，亭台楼榭在烟雾迷蒙中如琼楼玉宇。蓬莱阁下的登州古城，此时也神秘得宛如仙境神迹。这就是如梦似幻的“海市蜃楼”现象。

当然，这种奇景也不是蓬莱独有的，在其他地方也常常可以看到。如20世纪30年代出现的海上“荷兰飞船”，曾使全世界为之轰动。那年，有一艘从欧洲驶往美国的轮船，在大西洋上突然遇上一条怪船，那是一艘建于16世纪的帆船，只见它扬着巨帆，载着许多乘客迎面驶来。看到它越来越近，船长当即命令水手改变航向。但是，在两艘船即将碰上时，这艘船却从船舷旁擦了过去。这时候，几百名乘客清楚地看到这艘古代荷兰帆船上站着一些身着古装的人。

那么，这种美丽神奇的海市蜃楼究竟是怎么形成的呢？

其实，海市蜃楼只是一种自然现象，它可分为上观蜃景、下观蜃景、侧观蜃景和多变蜃景等多种。其中，上观蜃景大都发生在海面上、江面上。夏天，海上的上层空气在阳光的强烈照射下，空气密度变小，而贴近海面的空气受较冷的海水影响密度较大，出现下层空气凉而密、上层空气暖而稀的差异。从短距离内密度悬殊的两层空气穿越而过的光线，在平直的海岸或海面上，就会出现风景、岛屿、人群和帆船等平时难得一见的奇景。出现这种现象的原因是，虽然岛屿等奇景位于地平线下，但它们反射出来的光线会在从密度大的气层射向密度小的气层时发生全反射，又折回到下层密度大的空气层中。上层密度小的空气层会使远处的物体形象经过折射后投到人们的眼中，而人的视觉总是感到物象是来自直线方向的，从而出现海市蜃楼的奇景。

弄清了这些道理，那些曾经让人困惑不已的奇景也就不足为奇了，都可以为它们找到科学的解释。如出现于山东半岛的“蓬莱仙岛”其实就是离蓬莱县十几千米外的庙宇列岛的幻影；而“荷兰飞船”则是一家电影公司在海边拍摄有关荷兰飞船的影片时，突然被暴风吹到辽阔的海洋上而出现的幻影。

黑潮的成因

在我国的北方，每年冬季都会出现千里冰封的景象。即使是黄河北部、渤海沿岸也会结成白茫茫的一片海冰。然而，与渤海相邻的秦皇岛一带沿岸，却呈现出另一番景象。那里，大小船只自由地在碧蓝的海水中进出，让人难以想像这里处在滴水成冰的严寒中。这是为什么呢？

原来，有一条天然的“暖气管道”横亘在西北太平洋上。这条所谓“暖气管道”其实是海洋暖流中的一支，也就是黑潮。黑潮是太平洋的北赤道流与陆地相遇后，沿岸北上的一支海流。它像一条巨大的江河，从南向北，昼夜不息地滚滚流动着。

虽然这股暖流被称为黑潮，但它的水其实并不黑，甚至比起一般海水来，显得更清澈透明。不过，黑潮分布的海面经过太阳的散射光照射，水分子吸收了如红、黄等色的光波，而只散射蓝色光波，因此，人们一眼看过去，海水就成了蓝黑。这就是人们称它为黑潮的原因，黑潮也因此与其他的一般海水明显地区别开来。那么，这条“暖气管道”是从哪来的呢？它是如何形成的呢？

这要从北赤道流说起，它是黑潮的前身。赤道流由于受强烈的太阳辐射，水温和盐度都很高，黑潮也因此具有高水温、高盐度的特点。夏季水温为27℃～30℃，即使在冬季，表层水温也超过20℃，高出邻近海水5℃～6℃。因此，黑潮又被称为“黑潮暖流”。黑潮暖流因为自身特点而拥有大量热能，其中的部分暖水直接或间接参与了大陆架海区的环流，对环境有很大影响。暖流沿黄海东侧北上，再转入北、黄海，进而穿过渤海海峡向渤海流去。在冬季寒冷的渤海、黄海一带，黄海暖流凭借其高温的特性，给沿途带来温暖。不仅如此，整个黄海还因为暖流北上而存在一个明显的高温“水舌”，该“水舌”一直扩展到整个渤海，因此秦皇岛一带海域始终不结冰。科学家观察到这一自然现象后兴奋不已，便开始研究它。

黑潮的影响首先表现在气候方面。海洋气象学家们通过研究冬季黑潮的水温情况，来预测明春气候的变化。他们发现了一个规律：当进入秋末冬初时，只要测出吐噶喇海峡的水温高于往年平均水温，那么，我国北部平原地区，来年春季降雨量肯定多过常年降雨量。相反，降雨量则会偏低。这种预测对于农业有重要意义，人们可以据此提早采取措施，预防灾情。

黑潮对它经过的沿岸各地的启示与影响极大，绝不仅限于气候这一方面。人们发现，它也极大地影响着渔业生产。对有些怕冷的鱼类而言，黑潮流域是理想的家园。这些鱼类喜欢聚集在黑潮流域附近游动，冷了就靠近一些，热了便离它远一些。黑潮流域成了鱼儿们抵御恶劣环境的天然庇护场。同时，黑潮暖流也为暖水性鱼类的产卵创造了条件。因此，在黑潮流域作业的渔民自然就有丰富的收获了。

黑潮流经范围很广，并且从方方面面影响流经区域，值得关注。近些年来，国际间展开了广泛的科技合作，目的是为了揭示黑潮的形成机制，弄清其变化规律，揭示黑潮和大气间的关系。我国海洋工作者为揭开黑潮之谜，积极研究，做了大量工作，并取得了一些成果。科学技术的发展日新月异，相信黑潮一定会越来越被人们了解，并能带给人类更多的福利。

撒旦的诅咒——厄尔尼诺探秘

近些年，每当人们讨论气候和自然灾害的时候，往往会提到这样一个名字：厄尔尼诺。在各种媒体上，它的出现频率也非常高。在懂和不懂它的含义的人们眼里，厄尔尼诺显然已成了“灾星”的代名词。那么，这个可怕的灾星究竟来自何方？它是怎么形成的呢？

厄尔尼诺现象是如何被人发现的呢？原来很早以前，南美洲秘鲁和厄瓜多尔沿岸的居民发现，世界著名的秘鲁渔场每到圣诞节前后，鱼产量就会大幅度降低。他们觉得非常奇怪，开始观察，力图找出原因。后来他们发现，原来每到圣诞节前后，南美西海岸附近海域的海水温度就会升高。在这一海域里生活的浮游生物和鱼类适应不了热水环境，就会随之大量死亡，造成渔场减产。但这种海面水温升高的自然现象令当时的人迷惑不解，以为是“圣婴”降临了。在西班牙语中“圣婴”的发音为“厄尔尼诺”。因此，厄尔尼诺这个词最初的意思并不像现在这样，而仅仅是指秘鲁沿岸海水温度异常变化的现象。

现在，对厄尔尼诺已有了一个基本一致的定义：如果赤道中段和东段一带太平洋大范围的海水温异常升高，月平均海表温度上升0.5℃，且持续时间超过3个月，就称为出现了一次“厄尔尼诺现象”。这是世界各国的科学定一起做出的定义。

尽管厄尔尼诺已经有了一个清晰一致的定义，但到目前为止，科学家们依然没弄清厄尔尼诺现象发生的原因。

有一种观点目前较为盛行，这就是大气因子论。这种观点认为，赤道太平洋受信风影响，形成了海温和水位西高东低的形势。与此同时，信风又因受到赤道太平洋西侧的上升气流和东侧的下沉气流的影响而加强。一旦信风因某种原因减弱，太平洋西侧的海水就会回流东方，赤道东段和中段太平洋的海温因此会异常升高，厄尔尼诺现象也就发生了。目前大多数人持这种观点。

近几十年里，科学家们对厄尔尼诺现象进行了跟踪研究，人们对它了解得越来越多了。气象学家已证实，厄尔尼诺确实会引发世界上一些地区气候异常及气象灾害，如干旱、洪涝、沙尘暴、森林大火等。因为海洋在厄尔尼诺的影响下，海表温度上升3℃～6℃，热带太平洋因而海表热力异常，地球大气的正常环流受到干扰。结果全球气候都因此变得异常，自然灾害迭起，并最终影响地球陆地生态系统。

随着科技的发展和科学家经验的积累，在过去的几十年中，对厄尔尼诺的研究工作已取得较大进展。

1997年9月，科学家们利用气象监测卫星收集到了大量数据，并据此得到了一张图片。他们发现了一块相当于大型湖泊面积30倍的水域，其水面要高出正常情况33厘米。之所以出现这种情况，是因为肆虐的贸易风推动了温暖的热带海水。它表明，一次剧烈的厄尔尼诺现象正在进行中。果然，在随后的几个月中，该水域对气候的影响像预测的那样，逐渐显露出来，全球地区几乎无一幸免。从这次预测可以发现，人类在短短十年多的时间里，追踪、分析和预报厄尔尼诺现象的科技手段，已有了很大进步。

今天，科技进展导致的天文学观测手段和计算机技术越来越先进，太平洋中出现的厄尔尼诺现象也已越来越被人们所了解。但依然有很多未解之谜需要我们继续探索研究。

臭氧层——地球的保护伞

臭氧是氧气的同素异形体，由3个氧原子结合而成，它的化学符号是O3。臭氧是分布在距地表10～50千米之间的一层薄纱，其浓度最大处位于离地表20～25千米的地方。它的作用就像是地球的保护伞，吸收了大量太阳辐射的紫外线，使地球上的生命体免受紫外线的杀伤，也可使现有大气的热量状况趋于稳定状态。

不幸的是，从20世纪80年代初开始，人们发现臭氧层在逐渐变薄，而且在南极、北极、澳大利亚、加拿大、新西兰、智利、阿根廷等许多国家和地区的上空出现“空洞”。这些“空洞”的出现，使得地球少了一道天然屏障，大量紫外线直接照射到地球表面，增加了人类得皮肤癌、呼吸道传染病和白内障疾病的可能性，并会导致人体免疫力的下降。

到底是什么原因导致臭氧层变薄，并出现许多空洞呢？科学家们对此进行了孜孜不倦的探索。

科学家罗兰德博士于1974年提出了氟里昂破坏臭氧层的观点。他认为氟里昂在使用过程中会散逸到空中。这些游离在空气中的氟里昂，在太阳的辐射下，就会将分子中的氯原子分离出来，在这些氯原子的作用下，臭氧分子转变为氧分子。这样就造成了臭氧层中臭氧减少，甚至出现空洞。也有人认为，臭氧层出现空洞的原因除氟里昂外，还与核爆炸、飞机的频繁飞行、化肥、喷雾杀虫剂的大量使用有关。当然也有科学家对此持不同意见。如俄罗斯地理学家卢基亚什科就认为：造成南极上空臭氧层出现空洞的罪魁祸首并不是人类活动，而是大自然。他说，如果臭氧空洞是人类活动所致，那么空洞应当首先出现在人口密集、工业发达的北半球，而不是罕无人迹的南极地区。

不管原因如何，地球的臭氧层空洞已经形成一定的规模，现在补天乏力，寄希望于臭氧层自行弥合也不可能。即使从现在起全球停止生产和使用破坏臭氧的物质，臭氧层要恢复本来的面目，完全弥合臭氧空洞，也需要至少1个世纪的时间。

即使是这样，我们还是应该极力保护臭氧层，不能让臭氧层空洞继续扩大，从而使这把万物赖以生存的地球保护伞不受损害。

“死水”变成“活水”

水是生命之源，在我们眼中，它总是流动的，循环往复、永不停止。可是，大自然衰老的规律连水也逃不脱，水也会变“老”，甚至会“死”。水是十分宝贵而稀缺的资源，如何让“死水”变成“活水”，是对现代科学的一大挑战。

水之所以会“死”，是因为它是链状结构，链越长，水就越没活性。水如果长期不运动，链状结构就会不断延伸和扩大，这样一来，水就会慢慢衰老并“死去”。这种衰老的水失去了活力，也失去了养分。如果用这种水来饲养动物或者灌溉庄稼，会严重影响动植物细胞的新陈代谢，它们的生长和发育也会因此受阻。当然，水是否衰老难以用肉眼来分辨。

衰老的水从某种意义上来说，是资源的消失与浪费。人们想了许多方法使“死”水变“活”，恢复青春。亚美尼亚科学院的工程技术人员研制出了一种“水链分裂器”，类似于我国农村使用的石磨，专门用于“磨”水。“水链分裂器”之所以能“磨”水，是因为它内部装有轮子。轮子高速旋转时，会改变经过这里的“死”水或老水的链状结构，使之由长变短，这样一来，老水会恢复青春，“死”水也会复活。

其实，自然界还存在着天然的“水链分裂器”，那就是龙卷风。它们威力无比，能将大树连根拔起，吹塌房屋、折断桥梁、毁掉公路、令海水倒灌。然而水却可以在这种毁灭中获得重生。龙卷风发生时，水被高高卷起，飞速旋转，在风力的猛烈撞击下，水的长链变得支离破碎，活力大增。可见换个角度来看，龙卷风就变成了医水的“神药”了。大自然真是神奇！

恢复青春的水或者说“复活”的水，具有神奇的功效。它能加快细胞的新陈代谢，有效地促进动植物的生长发育。不仅如此，用这种水浸泡的种子，比用普通水浸泡的种子更容易发芽；用这种水养的蛙，比用普通水养的长得快2～5倍。

目前，能令“死水”复活的方法太少，而复活的水又是如此神奇。科学家们正在努力研究，以期找到更多的方法使“死水”复活，造福人类。