海洋是个“大空调”

海洋是个“大空调”

大地有尽头吗?它是方的、平的、还是圆的?为什么日月星辰总是东升西落?为什么会有四季变化?这些现在看起来很简单的问题,其实是人们经过了数千年的努力才弄明白的。人们终于知道了自己生活在一个不大的且及其普通的行星之上,是近百年的事。当我们终于跨入宇航时代,进入太空的时候,才真正有机会从地球以外的空间来俯视这个星球,原来它是一个蓝色的星球。蓝色的海洋与蜿蜒相接的大陆美景交辉,漂浮变幻的白云环绕其上,地球真是一颗美丽的星球。

地球距离太阳1.5亿千米,这1.5亿千米又被称为1个天文单位,人们用它来量度太阳系范围的距离。地球是从太阳数第三颗行星,也是第一颗带有卫星的行星。我们的地球有着丰富的水,在全球5.1亿平方千米的表面积中,竟然有70.8%的辽阔海洋,因此从太空中看地球,它是一个极为秀丽的蓝色星球。地球上最高的山峰是8848.13米的珠穆朗玛峰,最深的海沟是11 034米的太平洋马里亚纳海沟。我们拥有充满水汽的大气,还有冰河,还有无水的沙漠,在那里仍孕育着众多的生命。就我们目前所知,地球是惟一具有生命的星球,正是由于生命的存在,才使地球如此的特殊。

在太阳系形成初期,地球上既无生物也没有水,它只是一块高热的熔岩。随着熔岩的逐渐冷却,重元素如镍和铁沉淀至核中心,形成固态的内核,外核则是熔融态的铁和镍。包围在核心之外的则是地幔,地幔的内部结构是经由震波记录而得知的。从地表产生一个爆炸震波,初级震波游走于核心内部,次级震波则被阻隔于核心之外。45亿年之后,地球便成了今天的状态,在固体的地壳下涌洞的熔岩不时地冲破薄弱的地壳,形成壮观的火山喷发,释放出大量的气体、水汽和熔岩。据说亿万年的火山喷发就是地球水分和大气的来源。

地球磁场的形成,是经由地核内带电的镍铁流动后形成的电流的磁效应。地质考察表明,地球磁场的极性,每隔一定的周期就会发生一次倒转。如果地球的南北磁极互调,对于靠着磁性来引导飞行的鸟类而言,将会造成很大的混乱。

地底下炽热的岩浆不断向地幔推挤,除了在地壳下方喷发火山,冒出滚热的浓烟外,岩浆的推挤,使大陆板块不断改变着原有的位置,产生大陆板块的移动现象。海水底下地函处的熔岩,迫使板块分离,使地球的大陆由最初的一宽分离成为今天的五大洲。若将海水抽干,我们就会看到显露的板块有些被拉开,有些则紧紧挤压在一起,据信西玛拉雅山系和昆仑山系就是印度板块与亚欧板块挤压的结果。

板块碰撞时会造成火山爆发,海水与火山的交融之处被认为是地球万物和生命的开始。在陆地上,演化出绿色植物,它们产生的氧气将大气层中的有毒的二氧化碳气体转化成供人类和其他生物呼吸所需的氧气。地球形成的初期,在大气中凝结的水汽形成了降雨,大量的雨使陆地上有了许多的湖泊和海洋,现今这些水域居然占据了地球表面积的70%。大海的形成有效地控制了大气层中二氧化碳和氧气的含量,目前的大气有不足1/5的氧气及4/5的氮气和少量的二氧化碳。

小知识

地球自转一周则需要23小时56分4秒(恒星日),即自转周期为8.616×104秒。地球的赤道半径为6 378 137m≈6.378×106m,极半径为6 356 752m≈6.357×106m,扁率e=1/298.257;忽略地球非球形对称,平均半径则为6.371×106m。地球的质量大约为6×1024千克,在赤道某海平面处的重力加速度值为9.780m/s2,在北极某海平面处的重力加速度的值则为9.832m/s2,全球通用的重力加速度标准值则是9.807m/s2

在夜晚看天上,星星好像是游走在宇宙间,事实上这只不过是地球自转造成的昼夜转换中的一种所见星体移动的假象。地球的自转还可以解释太阳在日晷上阴影的移动过程。假设地轴垂直其公转轨道,则日、夜的时间长度应该相等,然而地轴与公转轨道并不垂直,其倾斜角度约为23度。当地球绕行太阳公转时,地轴与公转轨道角度的转变就产生了季节替换的情形。

地球绕日一周为一年,每天所见阳光照射地球的角度都有些许变化,每个季节都可看到地球上更多的日照变化,每半年地球日照的变化最大,于是就形成了这样的现象:当北半球是冬天时,南半球才是夏天;北方的冬天时日较短,而南方的夏天为期较长。半年之后,当地球运行至太阳的另一边时,北半球就呈现夏天,而南半球则呈现冬天。

季节的改变还意味着日落方向的改变,在北半球的春分时期,太阳从正西方处落下,然而在夏至时分,恰好是太阳在一年当中位置最高的时刻,太阳又会从西方偏北处落下。等到冬至太阳位于一年中位置最低的时候,日落则发生于西方偏南处。这种冰雪覆盖与草木丛生交替的季节效应可以从人造卫星上得到详尽的观察。

海洋对气候的影响很大。在世界各地,海水形成了暖水流与冷水流,暖水流经过之处,气候温暖、湿润;而冷水流经过之处,气候则干燥、寒冷。

事实上,左右气候形成的力量来自于太阳。在赤道附近日照最直接的区域,潮湿的空气会上升;而在两极地区,寒冷干燥的空气从天而降。这种气流的移动则造成了在赤道与两极地带的三大主要气流,形成对流的大气,而大气的对流就形成了风。假设地球不旋转,则风只会吹向南、北方向,而由于地球的转动,风才会随之吹送到东西方。

干燥空气下降是造成北非地区没有云层出现的重要原因,对其北面及南面而言,潮湿的空气却正在上升。横越大西洋朝东北方向流动的墨西哥湾流,往往携带着温暖的加勒比海海水流向欧洲,幸运的欧洲西北角海岸地带正好享受着墨西哥暖流所带来的温暖海洋型气候。在那里,天气虽然富于变化,但变化并不剧烈。然而在相同的纬度上,横越大西洋的彼岸,那里没有温暖的墨西哥湾流的滋润,那里的冬天是严寒的,整个海路冰天冻地。

一旦海洋与太阳联手,就可引起可怕的台风和飓风。台风或飓风是由海上的热带暴风雨所产生,这些吸收了太阳热能的大量潮湿空气以螺旋状方向加速旋转,形成风速高达一小时三百多公里的涡旋,它们一旦肆虐陆地就会给人类的和平生活带来巨大的灾难……

在南美洲出现的暖水流延伸越过太平洋,这样的暖水流是由厄尔尼诺现象所产生的,而厄尔尼诺现象是气候反常的特征,特别容易发生在信风形态改变的时期。在西半部,海水是冷的;在东半部,海水则呈现暖和的水域,因此,西半部雨量较少,而东半部雨量较为充沛。厄尔尼诺的影响已达世界各地,并造成东太平洋沿岸到加州一带区域有较多的暴风雨,使印尼境内的气候变得干燥而容易造成天然火灾,使澳洲出现干旱的现象。

当然,除了太阳之外,地球的气候还受到月球一定的影响。月球是地球惟一的天然卫星,由于它的个头在太阳系的众多卫星中算是比较大的,而地球又是九大行星中比较小的,因此科学家常认为它与地球构成了双星系统。月球的绕地公转,同时造成了地球的周期性晃动,这种晃动会影响到地球接受的日照。月球又距离地球最近,它对地球的引力造成的地球海洋的涨潮和落潮,也会影响到地球的气候,甚至影响到地球上众多的生命,使它们出现生理上的周期。

阅读了上面的材料,我们看到正是海洋这个“中央空调”,调节着地球的气候,因为“万物生长靠太阳”。太阳能量射到地球,80%以上被地球表面吸收,不到20%反射到空中。海洋面积大,海水吸收热量的能力强,储存热量的能力大。到达地球的大部分太阳能量被海洋吸收并储存起来,海洋成为地球上的巨大的热能仓库。陆地表面吸收太阳热量能力差,而且集中在表层很浅的地方,储存能力也很差。白天热得快,夜晚也凉得快。这样一来,地球热量的供应就主要由海洋来调节。海洋通过海水温度的升降和洋流的循环,并通过与大气的相互作用影响地球气候变化。

小知识

海洋不但通过大气调节地球气候,而且海洋浮游植物的光合作用,还向地球大气提供40%的再生氧气。另外60%的再生氧气是森林和其他地表植物提供的。因此,人们把海洋与森林并称为地球的两叶肺。不过,地球的这两叶肺与动物的肺相反,它吸入二氧化碳,呼出新鲜氧气。使地球的气候更适宜与人类的生存。