第三章
行星
我们所在的行星:特点、风俗和礼节。
我们从一个古老而可靠的定义开始:“地球是渺小而且不发光的物体,四周被太空包围着。”
我们知道,地球是椭圆形,并不是标准的圆形,也就是说它和球体很像,但是两极的位置稍微扁平。关于两极,我们也可以这样描述:用一根毛衣针,穿过苹果或橘子的中心,把它竖起来,毛衣针露在苹果或橘子外面的两端,便是两极所在,北极在深海的中心,南极在高山顶上。
对于两极的“扁平”(地球被称为椭圆体的由来),你不用大惊小怪,因为贯通两极的地轴,比赤道的直径仅短1/300。换句话说,假如你有一个直径约3英尺的地球仪(在当时,这么大的地球仪在普通商店里买不到,只能到博物馆里去买),你便会发现,地轴仅比赤道的直径短约1/8英寸,要是它做得不是很精确,相差的距离就完全看不出来。
但是,那些到两极去探险的探险家,以及研究高级地理学的地理学家,对于地球并不是球体的事实都很注意。不过在这本书里,上面的一小段叙述已经够了。物理学教师的实验室里总会有小地球仪,你不妨请他给你看一下,看过之后,你就无需到经线穿过的地方去考察,也能知道地球自转时两极之所以会扁平的道理了。
我们知道地球是一个行星。行星二字的起源可追溯到希腊,希腊人观察到(就算他们观察到的吧)有的星星永远在天空中行走,有的星星看起来却是屹立不动。他们把行走的星星称作行星或漫游者,静止的星星称作恒星。由于当时没有望远镜,事实上他们所发现的恒星中,有些并不是静止的,但是受当时的条件所限,他们看不出它们的运行来。至于星座二字确实的来源,我们还不知道,但有人说,梵文中有个词和英文里的“Strew”很相近,“Star”一词或许就来源于那个梵文词语。假如这种说法是正确的,那么,星星就是满天散播着的点点火花了,用这个词形容恒星很美妙,也非常符合实际。
地球绕着太阳转动,从太阳得到光和热。太阳的体积比太阳系内其他行星的总体积还要大700倍,太阳近表的温度高达6000℃,因此地球虽然从太阳这个邻居那里借到了一些光和热,但是也不必感到愧疚,因为这些光和热对于太阳来说只是九牛一毛,就算是施舍了也毫无损失。
地球仪与地图
版画 17世纪
图中可爱的小天使们在绘制着地球仪和地图,暗示了当时正处于黑暗与科学的交战时期,在人们的观念中,地球从一块扁平的陆地变成了一个形象化的球体,这也是人类意识上的一个重大突破,人类关于空间与宇宙的概念也初步建立起来。
古代的人们都相信地球位于宇宙的中心,是一小片扁平的圆形陆地,四周环绕着海洋,仿佛刚从小孩子手里逃出来的气球一样都悬在空中。希腊的天文学家和数学家(他们是敢于冒极大风险的,客观思索的先驱)仿佛早就已经开始怀疑这种理论,认为它是错误的了。经过几个世纪的深刻思索,一些思想超前的科学家得出了这样一个结论:地球是一个球体,并不是一块扁平的大陆,也并不是宇宙的中心,而且地球也不是静止的,而是以极快的速度围绕一个比它大得多的被称作太阳的恒星做飞速运动。
同时,还有一些科学家认为,那些发光的小球体,表面上虽然好像环绕着我们,在“恒星”的共同范围内行走,其实它们不只是地球的旅伴,也是太阳母亲的孩子,服从着普遍的行为规律。这种行为规律,同时把我们日常的生活,例如按时起床、按时睡觉等作了一个规定。有些规律是我们无法抗拒的,如果我们不遵守这些规律,就会承担巨大的风险。
在罗马帝国的最后200年中,只要是头脑清楚的人都接受这种假设,觉得它确实是真理,绝无争辩的余地。但是从公元4世纪开始,教会的势力如日中天,人们如果相信这种学说,尤其是地圆学说,可能连生命都得不到保障。
对于当时的这种情况,我们不应该武断地下结论。因为当时基督教最早的皈依者都来自很少涉猎当时这些流行学说的社会阶层,他们坚定地相信,世界末日即将到来,基督将重返当初的受难地并且正确地区分人间的善恶,而且他会头戴光环,在众人的注目下归来。而且,他们坚持自己的观点是正确的,如果这是事实,那么地球就一定是扁平的。否则基督就不得不现身两次,一次是为了西半球人的福祉,一次是为了东半球人的福祉。这种理论实在是荒唐可笑的,不值得我在此过多地浪费笔墨。
基督教教会在将近1000年的时间里一直坚持这种学说:地球是一块扁平的陆地,并且位于宇宙的中心。但是在当时的学术界,极少数的僧侣科学家和一些新兴城市里的天文学家依然相信古希腊的学说:地球是圆的,和太阳系内的其他行星一起围绕着太阳运动。但是,他们虽然相信地圆学说,却只能把它埋在心底,从不敢公开讨论。他们都知道,公开讨论这种问题是不明智的,只会扰乱那些思想保守的市民的安宁,而且也解决不了问题。
从那之后,除了教会中的少数人以外,很多人都接受了这种学说,承认我们所居住的世界是一个圆球。到了15世纪后期,用来证明古希腊理论正确性的证据越来越多,地圆学说已经没有人能够否认了,证明这种学说正确的证据基于以下的观察:
第一,有一个人尽皆知的事实,我们在观察高山或大海中船只的时候,首先看到的总是山的巅峰或桅杆的顶端,当越走越近的时候,我们才能逐渐看到其他部分。
哥白尼理论中的天体的构造
版画 17世纪
这幅图中所绘制的结构出自哥白尼所著的《天体运行论》,哥白尼的学说颠覆了以往的理论,重新阐述了地球的运动及宇宙的构造。他用精密的观察记录和严密的数学论证,证实了太阳位于宇宙之中,和其他行星一起围绕着太阳运行。
第二,无论我们站在什么地方,在我们周围的景物总呈现圆周的形状。我们的视线与大陆或海洋的任何部分的距离,都完全相等。我们乘坐轻气球或爬上高塔,离地面越远,所见的圆周就越大。如果地球是蛋形,我们就会觉得自己正在这巨大蛋形的中间;如果地球是四方形或三角形,那么地平线也应该是四方形或三角形了。
第三,月偏食时,地球投射在月球上的影子,往往是圆形。只有球体才会形成圆形的影子。
第四,其他行星和恒星都是球体,为什么只有我们的星球与其他星球都不一样呢?第五,麦哲伦的船队向西航行了很多天之后,依旧会行驶到起航的地方。库克船长同样从西向东航行,与他同一船队的人也回到了出发时的港口。
最后,我们如果到北极去旅行,那些常见的星座(即古人所说的黄道带的标志),会渐渐降低,直到消失于地平线之下。如果我们向着赤道的方向返回,距离赤道越近,它也会越升越高。
我希望我已经举出了足够多的铁一般的事实,能够证明我们所居住的地球的确是球体。如果你觉得这些事实还不够,也可以去请教任何一位物理老师。他会站在一座高塔上让一块石头向下坠落,利用重力规律来证明地球是圆的。只要他的讲解浅显而有条理,你掌握的物理知识和数学知识比我多,就很容易明白他的意思了。
库克船长的船队
油画 韦伯 1784年
库克船长是一位伟大的探险者,他在1775年加入了英国皇家海军,在他的人生中经历了三次史诗般的旅行,他航遍太平洋,揭开了地球上最大水域的秘密,为人类了解海洋作出了巨大贡献。图中是库克船长的船队在航行中水手们放下小皮艇以捕猎海象。
在这里,我也可以拿出更多的统计数据来说明这个道理,但是这对你来说不会有更多的帮助。很多普通读者看到很多数字总是会头晕脑涨,即使是我自己也经常有这种感觉。例如:光速是每秒18.6万英尺,在弹指一挥间,它就已经走过围绕地球7周的距离了。但是来自最近的恒星(半人马座的α星)发出的光要到达地球,需要以光速经过4年零4个月。太阳发出的光只要8分钟就能到达地球,木星反射的太阳光需要3分钟到达地球,只在航海中扮演重要角色的北极星发出的光到达地球则需要40年。
如果我们被要求想象一下光年这个距离到底有多远时,我们中的大多数人都会觉得头晕目眩,而光在一年之内要走过365×24×60×60×186000英里这么远,这种非同寻常的概念会使我们觉得它是某种极大的东西,我们往往一边说着:“哦,天啊!”一边溜出去和猫咪们玩耍,或者去打电话。
但是火车对于我们大家来说是非常熟悉的东西,我们就用火车来举例子吧!
一列普通的客车如果昼夜不停地行驶,那么它至少要花将近9个月的时间才能到达月球。如果它以这个速度向太阳行驶,也要公元2232年才能抵达,如果这列客车想要开到海王星上去,那么它至少要花费8300年的时间。但是这种旅行跟要到达最近的恒星相比起来,也只是小巫见大巫,因为最近的恒星与地球之间的距离也需要7500万年的时间。至于到达北极星,那么这列火车至少要飞奔7亿年,7亿年是一段漫长的时光,如果人类的平均寿命是70年,那么在这列火车抵达目的地之前,至少有1000万代人出生而又死去。
我们现在所谈论的只是宇宙中我们能看得见的部分。从前,在伽利略时期的人们只能使用一些十分落后的仪器去观测宇宙,但是借助这些相对原始的工具,当时的人们也会有很多惊人的发现,他们使用的仪器的精密度跟我们现在使用的相差很远。即使这样,我们现在使用的望远镜仍然有许多不够完善的地方,如果我们不对这些仪器做彻底的改良,可能我们也不会取得更多的成绩。所以,我们现在所讨论的宇宙,其实只是宇宙中极其微小的一部分,这一部分我们使用肉眼或是借用简单的天文仪器很容易就能观测到,至于其他还没有观测到的部分,唉!我们就一点也不了解了,甚至我们都无法运用想象力来猜测。
在无数的恒星与行星之中,与我们的生存直接相关的两个天体,一个是太阳,一个是月亮。太阳每隔24小时把光和热提供给半个地球,月亮距离我们比太阳要近得多,它的引力能够影响海洋,引起潮汐。
相对来说,月亮距离我们非常近,虽然它的体积比太阳小得多(如果我们用直径约3英尺的球体代表太阳,那么地球就和青豆一样大,月球仅像缝针的针尖而已),然而,它对地球的影响,却比太阳强得多。
如果地球完全是由固体构成的,月球的引力就不会那么明显了。但实际上地球的表面3/4都是水,而且当月亮绕着地球运行时,这些水会一直追随着它,就像纸上的铁屑,当磁铁移过时会一直追随着磁铁一样。
夜以继日,一片数百英里宽的水总是追随着月光的踪迹。当这片海水进入了海湾、港口和河流入海口时,当水面急剧收缩的时候,就引发了潮汐现象。潮汐的高度不等,有时20英尺,有时30英尺,有时40英尺,因此,在这种情况下航行就变成一件非常困难的工作。如果太阳和月亮在地球的同一侧,那么对于地球的引力就要大得多,所谓的“春汛”就是这样产生的。世界上好多地方的“春汛”,就像洪水泛滥一样来得非常猛烈。
地球被大气层包围着,大气的主要成分是氮气和氧气,大气层的厚度大约是300英里,而且它随着地球一起转动,就像橘子皮随着橘肉转动一样。
天文高度测量仪
版画 17世纪
天文高度测量仪是专门用来测量星星之间距离的古代仪器,其原理是测量两颗星星与所用仪器的直线距离之间的角度。在天文学上,这个角度被叫作“天体角距离”。在古代,这个仪器被广泛应用于航海领域,也是数学、天文学、航海学工具的一项伟大发明。
风的力量
油画 霍默·温斯洛 1876年
在波涛汹涌的海面上,三个男孩和一位渔夫正在用力将帆船的右舷下压,企图让它逆风转向。在蒸汽船出现之前,人们一直在使用帆船航行,风就是人们出海航行的决定性因素。它不仅对地区之间的交通有着重要的影响,还会间接影响一个地区的政治和经济。
大约一年以前,瑞士有一位教授乘坐特制的氢气球,升到从没有人到过的高度,最高达到距离地面约10英里的地方。这当然是一个伟大的创举,但剩下的290英里却仍在等待着人类去探索。
空气、海洋与地表是一间实验室,可以制造出各种气候:风雨、冰雹以及干旱的季节。这些天气变化无时无刻不在影响着我们的幸福与快乐,我们应该在这里详细讨论一下。
形成气候的要素有三个:土壤的温度、流动的风以及空气的湿度。但不幸的是,这三个要素只会让气候跟随着它原本的方向发展,并不能使它按照人类的想法变化。“气候”一词,本意为“地球的坡度”。因为在很久以前,希腊人曾经注意到地球的表面越向两极“倾斜”,各地的温度与湿度也会随之变化。这样一来,气候的含义便成了某个区域内的气象,并不是地理学上所说的气候了。
我们现在提起一个国家的“气候”时,一般指的是这个国家在一年之内不同时间的天气状况,本书中提到的气候也就是这个意思。
首先,让我们先来讨论在人类文明中扮演着神秘角色的风。风对于人类的文化发展有着极大的影响,因为如果没有赤道地区海洋上的规律性季风,美洲大陆的发现就要等到轮船发明之后了;如果没有饱含露水的微风,加利福尼亚以及地中海沿岸的国家就不会这样繁荣,不会胜过自己东边和北边的邻居。除此以外,风还能把细沙和碎石卷起,形成神秘而无形的大砂纸,这种大砂纸用数百万年的时间可以把最结实的高山打磨成平地。
“风”这个词本意为“蜿蜒向前行进的气流”,所以风其实就是空气从一个地方流向另一个地方。但空气怎么会从这里流到那里呢?这是因为,一些空气比其他的空气温度高一点,因此也就轻一点,有尽力上升的倾向。暖空气上升以后,留下来的空隙就会形成真空,这一块真空就会被较重的冷空气占领。正如2000年前的希腊人所发现的:自然界不存在真空。而且空气就和流水或人类一样,也是真空的憎恨者。
我们当然都知道,要在任何一个房间中制造出热空气,最简单的方法就是生火。在行星群中,太阳是一个火炉,行星就是被烘暖的房间。地球上气温最高的地方,离火炉最近(赤道一带);气温最低的地方,离火炉最远(南北极的附近)。
这架火炉经常会使空气产生极大的运动——一种循环的运动。热空气总是向着天花板上升,但上升之后,它离开热力的发源地越来越远,就开始慢慢冷却。在冷却的过程中使它原有的轻盈度慢慢降低,向着地面下降,一旦下降,它又会重新和火炉接触,重新变得轻盈起来,重新向上升。这样循环下去,直到火炉熄灭才会停止。至于房间里的墙壁,当炉火旺盛时它们吸收了很大的热量,但因为构成墙壁的材料各有不同,所以保持温度的时间也有长短之分。
这些墙壁可以比作我们所生活的土地,沙地和岩石的吸热比湿润的土壤快,同时散热也较容易。因此,沙漠地带在日落后不久就很寒冷,而森林区域在被黑暗笼罩之后数小时内仍然能保持温暖。
水是可靠的热量储藏场所,因此凡是海边或靠近大海的国家,总比位于内陆中心的国家能享受到更多的温暖。
炽热的太阳
摄影 当代
人类需要依靠太阳生存,这个大火球给我们带来光明,也给我们带来了热量。不仅如此,它表面还产生了无数的带电粒子,这些粒子流与大气相撞时就产生了极光。
夏季,我们这架火炉——太阳的燃烧时间和燃烧程度比冬季相对要长,炉火也更旺盛,因此夏季总比冬季热。但同时,太阳的行动也还受到其他因素的影响。如果你有过这样的经验,在寒风刺骨的冬天,把电炉放在浴室里面,使浴室稍微暖和一点,那么你就应该知道,热度的高低是随着电炉的位置的变化而不同的。太阳的热度,也是这样的。在热带地区阳光照射到地面上时,照射的角度更垂直一些,因此,如果100英里宽的阳光直射在100英里宽的非洲森林,或南美荒原之上,它的力量就能集中于一处,不容易分散到其他地方。但是如果在两极附近,原本覆盖100英里宽的阳光就要覆盖两倍宽的陆地或冰区(这个道理很难解释清楚,假如你有一幅地图,就容易明白了),热力也要减少一半。这种情形,就好像一只能使6间房子变暖的火炉,兼顾了12间房子以后,肯定不能像原本那样起到同样的作用。
同时,太阳还要让我们生活的空气保持适宜的温度,因此它的任务变得复杂起来,但这种任务它并不是直接去完成,而是通过地球这个媒介来完成。
阳光照射到地球上时要经过空气,但因为光的速度非常快,所以在通过大气的时候不会对原本温度的变化产生影响。阳光在射到地球上之后,地球先把热量储藏起来,然后慢慢地把一小部分反射到空气中。这个事实,正好说明了山顶非常寒冷的原因。因为地势越高,地球所吸收到的热量越不容易被察觉出来。假如(别人总是这样猜想的)太阳的热度直接传导给空气,再由空气传到地面上,那么情况就完全相反了,很多山峰就一定不会覆盖着白雪了。
现在,我们要讨论这个问题最难的部分了。空气并不是我们通常所说的“空气”,它有实体,有重量。因此较低层空气受到的压力比较高层空气受到的压力大得多。当你要压平一片叶子或一片花瓣,就要把它夹在书里,然后再用其他20本书压在上面,你知道这样做最底下那本书受到的压力是最大的。我们人类也正生活在大气压之下,这种压力每平方英寸15磅,这就是说,我们是非常幸运的,如果我们的体内没有充满着和外面一样的空气,我们就要被外部的气压压扁了。但就算这样,3万磅(普通人所受到的压力)已经是个可观的数字了。如果你不信这句话,不妨去试着举起一辆载货的卡车看看。
古代的气压计
18世纪末
17世纪中叶,托里切利将玻璃管插入一个装满水银的盆子中,完成了气压计的实验。这个实验证明了空气也是有重量的,真空是确实存在的,玻璃管上方的真空也因此被命名为“托里切利真空”。他的发明让人类拥有了便捷的实验工具,得到了更多的数据,从而推进了地理学的发展。
但是大气层内空气的压力是经常变化的,我们现在借助托里切利的发明才能观测到这种现象。托里切利是伽利略的学生,在17世纪的时候发明了气压计。在当时,气压计非常注重装置,正是因为有了它,我们才能随时随地来测量气压。
托里切利发明的气压计被投放到市场上之后,很多科学家开始借助气压计做实验。他们观测到:当海拔高度每上升900英尺,气压计显示装置就会回落1英寸。之后的很多其他发现,对当时气象学的发展都有极大的贡献。气象学是对大气现象研究的科学,是一种可靠的预测天气变化的科学。
有些物理学家和地理学家开始在那里猜测,他们觉得如果不是气压与风向有一定的关系,就是风向与气压有一定的关系。不过,为了揭示气流运行的规律,首先要花费数百年的时间来收集数据,然后才能得出正确的结论。这项工作终于完成了,人们从此知道了世界上有些地方的大气压力比海平面要高,有些地方的大气压力比海平面要低,前者叫作高压地带,后者叫作低压地带。其实,我们还明确地知道当风从高压地带吹向低压地带时,风速和力量是由高低气压之间的差距来决定的。当高气压非常高而低气压非常低的时候,就会形成一场剧变——暴风、龙卷风,或者是飓风。
风不仅使我们居住的地球上的空气流通起来,而且对于雨的形成也有极大的影响,如果地球上没有雨,那么植物和动物的生命就无法延续下去。
雨其实是海洋、湖泊和雪域的水蒸发后,以水蒸气的形式浮在大气层中。由于热空气携带水蒸气的力量比冷空气大,当空气未变冷之前,水蒸气被空气带着丝毫没有困难。当空气冷却以后,一部分水蒸气便凝结起来,成为雨、冰雹或雪花,降落到地面上。
一个区域内的雨量,是由这个区域内的风来决定的,如果一条海岸线被山脉将它与大陆之间分隔开来(这种情况很普遍),那么这一块沿海地区一定是潮湿多雨的。因为在这种情况下,风只有上升到更高的空中(那边的气压很低),而风离开海平面越远温度就会越低,它会把携带的水蒸气以雨或雪的方式降落下来,当它到达高山的另一侧的时候,已经又变成一点水蒸气都没有携带的、干燥的风了。
热带风暴中的老虎
油画 亨利·卢梭 1891年
在这幅有些怪异但充满灵气的作品中,叶子在暴风雨中摇曳,突出暴风的力量,几乎遮盖了右上角的光线,连凶猛的老虎都惧怕这热带风暴的力量,压力和野性扑面而来。
热带地区的雨量充足而且十分有规律,这是因为地表的巨大热量使空气升到高空,热空气逐渐冷却,大部分水蒸气变成倾盆大雨重新落回到地面上。而且由于太阳并不是永远照射着赤道,它也是从北向南慢慢移动的,所以赤道上的绝大部分地区都有四季变化,但是一般有两个季节总是下着倾盆大雨,有两个季节的空气一直都是可怕的干燥。
但是地球上的一些地方气候非常糟糕,这是因为气流总是从较为寒冷的地方流向较为温暖的地方。当风从寒冷的地方吹向热带的时候,吸收的力量会变大,空气中携带的水蒸气就不会降落到地面上,正是这个原因导致地球上很多地方变成了沙漠。在沙漠地区很少下雨,甚至有些地方10年之内才会下一至两次雨。
关于风和雨的讨论,我们在这里暂时告一段落,一些更详细的内容,我们会在之后每个国家的章节中进行更详细的讨论。
现在我们来谈一谈地球本身,以及我们所生活的、由坚硬的岩石构成的那层薄壳。
关于地球的内部的性质一直在进行研究,目前有很多关于此项研究的理论,但是我们目前还处于混沌和模糊的状态。
彩虹映山图
油画 卡斯帕·大卫·弗里德里希 1810年
在这幅德国画家卡斯帕的作品中,美丽的彩虹悬挂在空中,一位旅行者正沉浸在大自然的奇观之中。当时,哥白尼、伽利略等人的探险航行和科学发现已经过了几个世纪,关于自然界的新观念逐渐发展,人们向往着大自然的风光,而交通运输的便利也方便了旅行者的旅程。
我们还是说老实话吧。人类究竟能上升到多高的空间?又能够进到地球内部的什么深度呢?
如果把气球比作直径3英尺的一个球体,世界上最高的山(喜马拉雅山的珠穆朗玛峰)就像砂纸的纹理一样厚,海洋的最深处(在菲律宾群岛的东边)就像邮票的印痕一样大、一样低洼。而且,到现在为止,我们还从来没有到达过最深的海底,也没有登上珠穆朗玛峰。虽然我们乘坐氢气球和飞机,到达过比喜马拉雅山顶稍高一点的空中。瑞士皮卡尔教授最近一次飞行,虽然已经获得过很大的成功,但又有什么值得我们骄傲的呢?大气层仍然还有29/30的部分等待着我们去探索呢。至于大海,我们到过的深度还不到太平洋总深度的1/40,而且海底的最深处,比地球上最高峰的高度还要大得多。我们对此了解甚少,但是如果我们把各块大陆上的最高峰填在海洋的最深的部分,那么即使是把喜马拉雅山和阿空加瓜峰加在一起,距离海面还会有数千英尺的距离。
但是,根据近代学者的研究,这些神奇的事实不能说明地壳的起源和发展。我们也不需要像古代人一样研究火山以试图证明地球内部的实质,因为我们知道,火山并不是蕴藏在地球内部的物质的出口。可能这种比喻不是很恰当,如果把火山比作人皮肤上的脓肿,虽然它让人很不舒服,但这只是人体表面的疾病,决不会深入到患者的身体内部。
据估算,地球上大概有320座活火山,除了这些已知的活火山之外,至少还有400座火山也在活火山的名单上,目前一些火山可能正处于休眠期,有的甚至已经被当作普通的山脉了。
很多活火山都在沿海地区。的确,相对来说海岛是地球外壳相对薄弱的地区,日本就是一个很好的例子(通过对日本地震的监控,日本的一些地方甚至每天有4次以上,每年高达1447次以上的轻微火山骚动)。另外,还有马丁尼克岛和喀拉喀托岛,也是近年来火山经常爆发的地方。
海洋与火山总是亲密的邻居,有些人把火山喷发的原因归结为海水渗入地球内部的结果。他们认为:由于海水的渗入,火山才像大锅炉一样爆裂开来,把熔岩与蒸汽喷出地表。但是自从我们在距离海岸数百英里的内陆地区也发现了几座活火山之后,上述理论就被彻底推翻了。在这种理论被提出200年后的今天,我们仍然不知道火山喷发的真正原因。
另外,地表是什么样子的呢?关于这一点,我们一直认为地球表面的岩石不会受到时间的影响而变化。但是近代科学家通过研究发现,地球及其上面的岩石都处于变化之中,随着风雨的侵蚀,大约每隔1000年就能把高山削低3英寸。如果这种侵蚀作用不被其他相对作用所抵消,那么很多山峰早就消失得无影无踪了,即使像喜马拉雅山这样的高山也会在1.16亿年之后被磨成一片大平原,幸好与这种侵蚀作用对抗的力量有很多。
如果你想要得到关于地球上的真实情况,可以拿上半打干净的手帕,分别折好放在桌子上,然后再用双手把它团起来,这样你就会得到一个奇形怪状的布团,上面分布了高山、溪谷和褶皱,这个布团与地球的外壳十分相似。地壳只是这个巨大物体的一部分,这个巨大的物体在太空中不断运动,而且一直向外散发着热量,当热量散尽的时候,它就像物品冷却时要收缩一样,也在慢慢收缩,表面出现了奇怪的褶皱,就好像几块团起的手帕一样。
科多帕希火山
油画 弗里德里克·埃德温·丘奇 1862年
图为安第斯山的科多帕希火山,在暗红色的天空下,荒芜的岩石、孤独的湖产生了一种压抑的氛围,当这幅作品第一次被公开展出时,正值美国内战的早期,这个血红色的世界也成为美国社会的隐喻,例如火热的狂暴给对观众带来了巨大的视觉冲击。
近代最合理的推测(但请记住,那不过是一种推测而已)告诉我们,地球自从独立存在以来,它的直径已经缩短了30英里。如果你以为缩短的只是一条直线,那自然没有什么了不起,可是你要记住,我们正讨论的是广大的地壳。地球的表面有1.969 5亿平方英里,只要地球的直径骤然缩短了几码便会发生天大的灾难,足以把我们毁灭得尸骨无存了。
火山
布鲁丹
火山喷发是地壳的运动使地心的岩浆穿过地壳到达地面,伴随着水汽和地层岩石灰渣喷射出来。按活动的情况,火山分为活火山、死火山与休眠火山。维苏威火山就是位于意大利境内的一座古老的活火山,因在公元79年大爆发中一夜之间摧毁了庞贝城而被世人所知。
因为这样的缘故,大自然只是缓慢地完成她的奇迹,一举一动都保持着适当的平衡。如果它允许一片海洋干涸(美国的盐湖已在迅速地干涸,瑞士的康斯坦茨湖在10万年后也将消失),它便在世界的其他地方再创造一片新的海洋。如果它任凭一座高山变为平地(中欧的阿尔卑斯山再过6000万年将和美国的草原一样平),地球其他角落的地壳便会慢慢褶皱,逐渐形成一座新的山峰。至少,这是我们应该相信的事实,只是变迁的过程十分缓慢,这种缓慢的过程使我们很难进行具体的观察。
但是,在这些常规之中,也会有一些例外情况发生。大自然单枪匹马行动的时候的确是从容不迫的,但是如果受到了人类的援助或怂恿,它就会变成手忙脚乱的工作者。从人类逐渐开化到发明蒸汽机和炸药以来,地球表面已经发生了翻天覆地的变化,古代的人如果能来到现在世界看一看,恐怕已经认不出他们原来的牧场和田地了。我们对木材的需求极大,因此无节制地采伐山上的森林与灌木,使广大的区域变成原始的荒原。因为森林一被采伐殆尽,以往紧附在山岩上的沃土便荡然无存,土壤松动的山体更成为危害附近乡村的祸根。没有吸收水分的土地以及大树的根茎,雨水直接就汇成了激流与瀑布,向平原与山谷冲下来,摧毁一切拦在路上的部分。
很不幸的是,这些话并不是过激之言。在冰河时代四季尚未分明的时候,整个北欧地区与北美地区全都被埋在冰雪的厚毯下面,冰雪还在山上挖出无数十分危险的沟槽。当然,这已经是很久以前的事情了,不用详细叙述。我们先看一看当年的罗马吧,罗马人本来是世界上一流的探险家(他们不是古代实事求是的民族吗),但是因为他们愚昧地把森林和灌木全部伐尽,于是不到五代人的时间,半岛上的气候便完全改变,意大利不再是温暖而且气候均匀分布的国家了。此外,像南美洲的各个山脉,原本在那边有肥沃的梯田,是无数代身材矮小而且勤劳的印第安人在经营,现在,西班牙人却任凭它们荒芜下去了。这些尽人皆知的事情,就不用再详细说明了。
天然碳酸钠湖
摄影 当代
图中是从空中拍摄的天然碳酸钠湖,位于坦桑尼亚境内的东非大裂谷。东非大裂谷是人类文明最古老的发源地之一,是地壳在运动中发生大断裂形成的,因此在那里出现了很多独一无二的自然景观。
原始森林
版画
原始森林是地球上最重要的生态系统之一,能够储存大量的热量,吸收二氧化碳,为我们提供所需的氧气、温度以及保持水土流失。但因为人类过度开发采伐,使原始森林的面积已经减少到原来的一半,栖息在其中的很多生物也随之灭绝了。
要想让土著无法生存,或是变得俯首听命,最便捷的方法就是让他们挨饿——就像政府毁灭牛群时那样做,与想要让强悍的军人投降,成为衣衫褴褛的平民的方法一样,这就是最实际的策略。然而到头来,运用这些残酷又愚昧的手段总会让人自食其果。只要是熟悉土地情况的人们或养过牛的人们都会把这个道理告诉你。
总算还好,这个问题和其他非常重要的地理问题一样,已经被历代统治者所重视了。现在,政府知道人类的幸福需要依赖土地,不再容忍破坏土地的行为了。虽然我们无力控制地壳内部的变化,然而我们在一定范围内已经能解决一些小问题了,例如我们能控制一些地区内的降雨量,能使肥沃的土地不至于变成狂风怒吼的沙漠。我们每天都积累这种有用的知识,还在学着正确地利用它们,以便造福于全人类。
但是,很遗憾的是我们还没有力量去控制地球上的大部分地区——我们称为海洋的部分。在地球上,接近2/3的地方不适合人类居住,原因是这些地方都被海水所覆盖。海水的深浅各有不同,海岸一带只有2英尺深,菲律宾东边著名的深洞则有3.5万英尺深。
海水被分为三大区域,其中最大的大洋是太平洋,它的面积达到6850万平方英里。大西洋的面积为4100万平方英里,印度洋的面积为2900万平方英里。内海的总面积共200万平方英里,湖泊与河流的总面积共100万平方英里。除非我们能进化出腮来,否则我们无法像数百万年前我们的祖先一样在海中生活。
这样看来,地球上面积过多的水域对于整个地球来说是种浪费,容易让我们觉得地球太湿了。在我们所有的陆地区域中,500万平方英里是沙漠,1900万平方英里是半荒凉状态的西伯利亚草原。此外还有几百万平方英里的土地,或是由于海拔太高(如喜马拉雅山与阿尔卑斯山),或是由于太寒冷(如南北两极),或是由于太潮湿(如南美洲的沼泽),或是由于森林太过密集(如非洲中部的森林),人们都不能在那里居住。这样一来,在我们所说的陆地中,又要减去5751万平方英里。当我们想到这种情况,我们就觉得应该更好地利用现有的这些土地资源。
哥伦布
哥伦布是意大利著名航海家,他一生从事航海活动,发现和利用了大西洋上季风的变化,开辟了到达美洲大陆的新航线,同时也证明了地球是圆形的正确性,为世界作出了卓越的贡献。
可是,如果没有海洋做我们的热量储藏所,我们的生存就会成为问题。史前的地质遗迹明确地告诉我们,在很久以前曾经有一些时期,地球上的确是陆地面积大于水域面积,但那些时期都是非常寒冷的。我想,如果想永远维持现在这样的气候,那么水陆之间4∶1确实是最理想的比例,而且只要这种比例不发生变动,全人类的生活就会更加舒服。
围绕整个地球的大洋(古人的推测没错,大洋的确围绕着地球)和坚硬的地壳一样,永远处于持续运动中。太阳和月亮运用自己的引力吸引着海水,使它升到很高的高度,白昼的热力让它其中的一部分化为水汽,两极的寒冷又让它披上了厚厚的冰层。但从实际观察的结果看,在海洋所受到的各种影响中,风或气流占的地位最重要,因为风是直接与人类的幸福产生联系的。
当你向着水盆用力吹气的时候,就会使盆里的水往你相反的方向流去。风向着洋面不断地吹了许多年,也会使海洋上产生出洋流,往风的相反方向流去。不同方向的风从各方向吹来,不同的洋流就会互相抵消。但如果风的方向永远不变(赤道两边的风,就是其中一个很好的例子),洋流就能真实存在了。洋流在人类历史上起到过非常重要的作用,它使某些地区变得适合人类居住,如果没有洋流的运动,那么地球上的很多地区就像格陵兰的冰冻区域一样非常寒冷,人类不适合在这种严寒地区生活。
现在的洋流图能把洋流的准确地点指示给你,太平洋中有很多洋流,其中最重要的一条就是由东北信风引起的日本洋流,也被叫作蓝盐流。这股洋流和大西洋湾流一样重要,它在日本完成任务之后,就会穿越北太平洋到达阿拉斯加,使阿拉斯加达到适合人类居住的温度,然后它又折返向南方,给加利福尼亚地区带去温暖。
但是提到洋流的时候,我们最先想到的是湾流,它是一条50英里宽、2000英尺深的神秘水流。很多个世纪以来,它给欧洲北部地区从墨西哥湾带来热量,并且使英国、爱尔兰以及很多北海国家的土地丰厚肥沃。
湾流的历程很神奇,它从北大西洋涡流出发。北大西洋涡流非常著名,它看起来像流动猛烈的巨大漩涡,在大西洋中部往复循环,更神奇的是在这个漩涡中间,还有半静止的水潭,无数的小鱼和各种水草生活在其中。这个水潭也被叫作马尾藻海,这片水域在早期的航海史上非常著名,如果季风(从热带北部地区吹来的东风)把船只吹到马尾藻海中,船只就会被无数坚韧的海草缠绕,船上的人会逐渐饿死、渴死,这时人类就只能束手待毙了,而留下的幽灵般的破船永远在这片海域中上下颠簸着,仿佛在警告这些故意激怒上帝的人们,在当时,很多出海远航的水手们对这种说法都深信不疑。
直到哥伦布安全地行驶过了这个半静止的水潭,大家才知道,所谓坚韧的海草蔓延数十英里的故事,实在是非常夸张。不过,即使在现代,很多人还总是觉得马尾藻海这个名字很神秘,一方面这个名字有些老旧,另一方面这个名字还含有但丁在《神曲》中所描写的地狱风味。实际上,它只是像美国中央公园里的小池塘一样,并没有什么让人震惊的力量。
我们再回到对湾流的讨论上来。北大西洋涡流中的一部分,终于找到了出口,流入加勒比海,和一支沿非洲海岸西行的洋流汇合。因为两条洋流会合在一起,加勒比海已经被全部充满,无法再容纳更多的水了,于是它就像杯子里溢出来的水一样,流到墨西哥湾里去了。
墨西哥湾也不能完全容纳这些外来的水,只能利用佛罗里达半岛与古巴之间的海峡作为瓶颈,喷出一道宽广的热水(约26℃),这股热水就叫作湾流。湾流离开瓶颈后,以每小时5英里的速度行进,因此很多老式的帆船都要回避它,宁肯多绕一点路,也不敢逆着它的方向行驶,害怕被它猛烈的力量挡住。
湾流出了墨西哥湾,沿着美洲的海岸向北行进,直到它被东边的海岸弯阻挡,开始向东,它也跟着转向,开始横渡北大西洋。它刚流出纽芬兰的大海岸,便遇到了它的亲戚——拉布拉多洋流。拉布拉多洋流刚从格陵兰的寒冷的区域来,和湾流恰巧相反——湾流温暖舒适,它却严寒凛冽。这两条有力的洋流结合之后,产生恐怖的浓雾,使这一带的大西洋蒙上骇人的名声。同时,这两条洋流的结合还产生了无数冰山,在过去50年的航海历史上渲染着黯淡的色彩。因为这批冰山被夏日的阳光从格陵兰(99%的地方都覆盖着冰川的大岛屿)上整块地切割下来,缓缓地向南飘行,直到被湾流与拉布拉多洋流汇合后所产生的漩涡抓住,才停止下来。
这些冰山就在这块水域中胡乱地旋转着,慢慢溶解。但在溶解的过程中,它们变得更加危险,因为只有冰山的一角露在水面上,其大部分都在水面以下,冰山有很多锋利的边角,能像快刀一样切割船只。即使是在现代,这片区域对于轮船来说仍然是一块禁地,只有美国的巡洋舰(一种特殊的浮冰船,所花费用由其他各国支付)经常在那边监视。这些巡洋舰一边把较小的冰山炸开,一边警告来往的船只要躲开大冰山。但是渔船却十分喜欢这股寒流,因为生活在北冰洋中的鱼类不喜欢待在湾流温暖的海水中,它们想要重返北极,或者想游过温暖的湾流,这时渔民正好可以把它们一网打尽。这些渔民的祖先早就发现了美洲,法国曾经占领了美洲的大部分领土,但是现在却只剩下加拿大海岸外的圣波尔岛与圣马奎龙岛了。这两个小岛不仅是法兰西帝国最后的遗迹,同时还默默地证明了诺曼底渔民们的冒险精神。据说这些诺曼底渔民比哥伦布早登上这块海岸至少150年。
而湾流,它离开了冷墙(由湾流与拉布拉多洋流的温差形成),只有一直奔向北方,从容横渡大西洋,流遍西欧各海岸。它经过西班牙、葡萄牙、法兰西、英格兰、爱尔兰、荷兰、比利时、丹麦及斯堪的纳维亚半岛,让这些地方享受着更加温暖的气候。这股奇怪的洋流完成了它的使命后,又带着比全世界河水的总量还要多的水,回到北冰洋里去。这样一来,北冰洋就因为水量太大充满了压力,不得不把自己的格陵兰洋流驱逐出境。这样,产生的格陵兰洋流就是我们刚才说过的拉布拉多洋流了。
被冰川困住的船
版画
为了开辟西北新航道,英国派出了探险队,但很多船只被困于冰河中。图中为英国的“调查者号”出海寻找失踪的探险队却被浮冰困住的情形,直到1854年,这艘船才被奥斯丁探险队发现,但因时隔太久只能放弃了。
这个故事太动人了,以致于我不由自主地让它在这一章节里占据了这么多篇幅,客观说来,我是不应该这样做的。
这章只能算作一幅布景——一幅气象学、海洋学及天文学的布景,在这幅布景前面,剧中的角色马上就会出来表演了。
现在我们暂且把幕布合起来一下。
当幕布再次打开时,舞台上已准备好要上演第二幕了。
第二幕表现了人类怎样穿山越岭、漂洋过海、横渡沙漠的情形。你知道,假如我们不能征服高山、海洋与沙漠,我们便不能把这个世界当作真正的故乡。
幕布再次打开了。
第二幕:地图与航海术。
太阳系八大行星
太阳系八大行星是指围绕太阳运转的八大天体,按离太阳的距离排列,由近到远分别为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。