第二章 地球未解之谜
地球的自转速度为何减慢
地球绕自转轴自西向东自转,平均角速度为每小时转动15°。在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。自20世纪以来,随着天文观测技术的发展,人们发现地球自转是不匀速的。1967年,国际上开始建立计量时间更为**和稳定的原子时。由于原子时的建立和采用,地球自转中的各种变化相继被发现。
现在,天文学家已经知道地球自转速度存在长期减慢的不规则变化和周期性变化。有人认为这与月球在地球上引起的潮汐有关;也有人认为这与季风和。洋流周期有关;还有人认为这与地核、地幔之间的角动量交换有关。实际上,地球自转受到许多因素的影响,要想说清其自转速度减慢的真正原因,还需要多个领域的科学家们共同努力才行。
地球在未来如何绕太阳公转
地球围绕太阳的公转运动是在变化着的,而且极不稳定。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿年前的中泥盆纪,一年为398天。到了3亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。就现在地球在太阳系中的运动而言,其加速或减速都离不开太阳、月亮及太阳系其他行星的引力。
人们一定会问,地球*初是如何运动起来的?未来将如何运动下去?然而,对于今天的科学家来说,这些还都是未解之谜。
臭氧洞的成因之谜
臭氧层是地球上生命的保护伞,它一直保护着人类和其他生物免受紫外线的伤害。1985年,科学家观测到南极上空的臭氧层变薄了,大约有2000万平方千米范围内的臭氧浓度降低了一半左右,就像有人在包裹着地球的臭氧层上扯破了一个洞。这个臭氧洞的出现,让人感到担忧。因为紫外线会毫无遮拦地射到地面上,不仅会影响人类健康,还会破坏地球生态平衡,造成光化学烟雾污染,使全球气候变暖,产生“温室效应”,导致海平面上升……
经过多年的研究,大气化学家发现,臭氧洞的出现与氟氯碳化物释出的氯及氧化氯有关。随着近代工业的发展,人类向大气中排放的氟利昂等化合物进入臭氧层,与臭氧发生化学反应,从而使大气层中的臭氧有所减少。
但光靠上述的化学反应,我们仍旧无法解释为何臭氧洞只发生在南极洲上空,而不在其他地区,譬如北极上空。原来,只有在环境温度极低的情况下,由氟氯碳化物释出的氯及氧化氯才能进行**率的催化反应,破坏臭氧层。南极的平流层温度多在-80℃以下,即使水汽含量很低,也能达到饱和,形成极区平流层冰云,使得这种破坏臭氧的反应快速进行。
但是,南极臭氧洞是由许多因素的巧妙配合才得以形成的。北极的气象因素不像南极那般独特,因此虽然也有形成臭氧洞的迹象,但尚不如南极那样严重。
除了以上这种已获得多数科学家认同的说法外,关于南极臭氧洞的成因,不同的研究者根据各自的研究结果,还提出了不同的解释。有人认为南极臭氧洞是与太阳活动周期有关的自然现象,受人类排放气体的影响甚小;也有人认为主要是受火山活动的影响;还有人认为,南极臭氧洞的形成,主要跟当地天气动力学过程的影响有关,跟人为活动的影响无关。
猜测地球磁场的未来
2003年,美国哈佛大学的地质专家杰里米·布罗克森等人发布了一条惊人的消息:近150年来,地球磁场已减弱了10%。按照这种趋势发展下去,地球可能出现崩塌现象,进而出现地形倒置,而地球的南北两磁极也会出现70多万年以来的**颠倒。
这一消息引起了人们对地球磁场变化的担忧。地球磁场是如何形成的?地球南北两极磁场真会颠倒吗?
目前,关于地磁场起源的假说归纳起来可分为两大类,**类假说是以现有的物理学理论为依据;第二类假说则独辟蹊径,认为对于地球这样一个特别的天体,存在着不同于现有已知理论的特殊规律。但是,这两种假说都遇到了一系列难以解释的问题。
因此,对于地磁场的起源问题,学术界一直没有找到一个令人满意的答案。尽管如此,科学家们却已基本掌握了地磁场的分布情况,并且在对地磁场的研究中发现,地磁场是变化的,不仅强度不恒定,而且磁极也在发生变化,每隔一段时间就要发生一次磁极倒转现象。
布律内是法国**的科学家,他在20世纪初就**个发现,70万年前的地磁场曾发生过倒转。随后,一些科学家也得出了相同的结论。目前,有些科学家发现,岩浆在冷却凝固成岩石时,会受到地磁场的磁化,结果其磁场方向会和当时的地磁场方向一致;还有些科学家发现,有的岩石的磁场方向与现代地磁场方向相同,而有些岩石的磁场方向与现代地磁场方向正好相反。一些科学家通过一系列复杂的磁力测定和分析,总结出在过去的7600万年间,地球曾发生过171次磁极倒转。并发现距今*近的一次磁极倒转,发生在70万年前。
没有人知道地球磁场的颠倒究竟会对地球生命产生怎样的影响,但人们有理由相信,科学家们通过努力,会比以往任何时候都更加有信心揭开地球磁场的谜底。
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