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第33节
地球的陆地上承载着近3,800万立方公里冰(约有百分之八十五在南极洲)。由于水比冰的密度大些,这些冰融化以后,会变成大约3,400万立方公里的水。
自然,如果这些冰融化了,它们大部分会从陆地流到大海。海洋总表面积是3.62亿平方公里。如果海洋的面积不变。这3,400万立方公里融化了的冰将会均匀地铺盖在海洋上,这就是说,海平面会升高约100米。
不过,海洋的表面积不是一个不变的数字。如果海平面上涨的话,海水会沿着海岸上的低平地势漫过来,占领成百万平方公里的陆地。这意味着海洋面积会增大,而新的水层不会有原来那么厚。而且,新增加的重量会把海洋的底面压下去一些。然而,即使是这样,海平面仍可能会上升六、七十米,这足以漫到纽约帝国大厦的第二十层,同时把地球上人口最密集的地区淹没。u米u花u书u库u ;www。7mihua。com
在地质史上,陆地上的积冰曾有过很大的变化。在冰河时期的鼎盛阶段,高达千百米的冰川曾向前推进,而覆盖了成百万平方公里的土地,海平面则大大下降,使目前的大陆架地区都见了天日,成为干燥的地面。
另一方面,当陆地上的积冰融化殆尽的时候——融化过程每次持续千百万年——海平面就升高了,这时陆地的面积就缩小了。
这两种局面都未必是什么灾难。在冰河盛期,千百万平方公里的土地被冰所覆盖,使陆上生物无法生存。而另一方面,千百万平方公里的大陆架露了出未,成了可居住的地方。
反过来说,当冰消融后,千百万平方公里的土地会被水淹没,使陆上生物无法生存;而在另一方面,由于不再有冰,又由于陆地面积的减小使陆地上的气候更为稳定,沙漠也减少了。因此,在剩下的陆地上,可供生活的土地的百分比也增加了。至于海洋的体积变化,相对来说是很小的(至多为百分之六或百分之七),所以,海洋生命不会受到多大的影响)。
如果海面的升降过程是在几千年或几万年内发生的——过去一直就是这样的——人类是能够应付这种变化的。然而,麻烦有可能出在这里:人类的工业技术活动一直在把灰尘和二氧化碳吐到大气中去。灰尘会挡住一部分太阳辐射,使地球降温;而二氧化碳却会把热量留下来,使地球变暖。在这两种效应中,如果有一种在未来的时间里大大占了上风,地球的温度就有可能相对迅速地上升或下降。那样,或许大陆上将出现冰川、或许冰冠会融化入海。这两者都可能在一百年左右发生。
因此,造成灾难的将是变化的迅速程度,而不是变化本身。
第34节
据天文学家推测,行星是由一些巨大的气体和尘埃旋转形成的,而构成这些气尘云的各种元素,其比例一般等于它们在宇宙中通常占有的百分比。行星中约有百分之九十的原子是氢,还有百分之九是氦,剩下的则包括其他所有元素——主要是氖、氧、碳、氮、氩、硫、硅、镁、铁和铝。
地球的固态球体本身是各种岩石的混合物,由通过化学力结合成紧密分子的镁、铁、铝的硅酸盐和硫化物所组成。多余的铁则慢慢地沉到岩层下面,形成炽热的金属核心。
当地球的这些固体成分聚拢在一起时,也会捕集到一些气态物质,这些气体会存在于固体微粒之间,或者与固体形成松散的化学结合。这些气体中有氮、氖、氩的原子——它们不与其他元素化合。此外还有氢原子。氢或自己成对地结合成氢分子(H2),或与其他原子化合。它能与氧化合生成水(H2O),与氮化合生成氨(NH3),或与碳化合生成甲烷(CH4)。
随着构成地球的物质的不断堆积,压力就会越来越大,火山喷发也会越来越猛烈,这些气体就会被挤压出来。氢、氦和氖的分子由于太轻,地球留不住,就迅速地逃逸掉了。剩下来的就组成了大气。它们是水蒸汽、氨、甲烷,再加上一点儿氖。水蒸汽的大部分(不是全部)冷凝下来,就形成了海洋。
木星和土星等行星所具有的也是这种大气,不过,由于它们的质量相当大,能够把氢、氦和氖保留下来。
但是,内行星的大气层已开始进入化学进化阶段了。来自离得很近的太阳的紫外线,把水蒸汽的分子破坏成氢和氧的分子。氢逃逸掉了,而氧却留了下来。它们越聚越多,并且与氨和甲烷发生化合。氧与氨化合时,生成氮和水;氧与甲烷化合时,生成二氧化碳和水。渐渐地,内行星大气层的成分就从氨加甲烷变成了氮加二氧化碳。今天,火星和金星仍然具有这种氮加二氧化碳的大气层、地球在几十亿年前开始出现生命的时候,一定也是有这种大气层的。
而且,这种大气是稳定的。它一旦形成,总有一部分当紫外线分解水蒸汽时生成的自由氧(其分子式为O2,由两个氧原子组成)积聚起来。紫外线还会进一步把这种氧变为臭氧(其分子式为O3,由三个氧原子组成)。臭氧会吸收紫外线,并把它截住,使它几乎不能穿过臭氧层进入上层大气层去分解下层的水分子,因此,大气层的化学进化即告终止——直到后来又出现了新情况时为止。
在地球上,这种新情况已经出现过了。在偶然的情况下,有一些生命萌发了,它们能利用可见光来分解水分子。臭氧层并不阻挡可见光的通过,因此,上述过程(即光合作用)会无限地进行下去。在光合作用下,二氧化碳被吸收,而氧气则被释放出来。这大概是五亿年前开始的。从那时候起,大气层就被转变为今天这种氮气加氧气的结构。
第35节
当提到某种物体是“透明的”时,我们是说透过它能看到东西,而并不一定是说所有的光都能穿过这个物体。比如说,我们可以透过红玻璃看东西,因此它是透明的,但是,蓝光并不能穿过它,一般的玻璃对各种颜色的光都是透明的,但是,它对紫外线和红外线就很不透明。
设想在阳光下有一幢玻璃房子。太阳光中的可见光部分都透过了玻璃,并被这幢房屋里的东西所吸收掉。房间里的物体因此而变暖,正象它们在户外受到阳光的直接照射下会变暖一样。
因阳光而变暖的物体又会以辐射的形式把这些热量送出去。不过,这些物体的温度并没有太阳那样高。所以,它们并不发出能量很高的可见光,而是发出能量弱得多的红外线。经过一段时间后,它们以红外线形式辐射出去的能量,就会等于它们以可见光形式吸收进来的能量。这时,温度就不再变化(当然,这些物体这时要比太阳不照射它们时热一些)。
处于露天环境中的物体在给出自己的红外辐射时不会有什么困难。但是,在玻璃屋子里受阳光照射的物体的处境大不相同。在它们所释放的红外辐射中,只有很少一部分会透过玻璃散发出去,大部分则被反射回来。结果,能量便在里面积聚起来。这样,室内物体的温度就会比室外物体的温度高出不少来。室内温度要高到能有足够多的红外辐射经过玻璃透射出去,以达到平衡状态为止。
正因为如此,植物能在户外温度足以把它们冻死的季节中在玻璃房屋里生长。这种效应使玻璃房屋得名为“温室”。这种由于玻璃对可见光十分透明、而对红外线很不透明的事实而得到多余热量的效应,则称为“温室效应”。
我们的大气层几乎完全是由氧气、氮气和氖气组成的。这些气体对于可见光和地球表面变暖时所释放出的红外辐射都是十分透明的。但是,大气里还含有0.03%的二氧化碳,它对可见光是透明的,但是对于红外线却不怎么透明。大气中二氧化碳的作用正象温室的玻璃一样。
由于二氧化碳在大气层中的含量很少,相对地说,温室效应是次要的。不过,这已经使得地球比根本没有二氧化碳时要热了一点了。而且,如果大气层中的二氧化碳含量翻上一番,温室效应就会增强,地球会再暖上几度。这就足以使两极的冰冠逐渐融化。
金星就是具有巨大温室效应的例子。它的厚厚的大气层似乎大部分是二氧化碳。由于金星比地球离大阳近,天文学家倒是预料