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第10章 地学之谜(4)

引起争议的地震云

我国清代康熙二年(1663年)曾出了一本《隆德县志》,书中第一次提到了地震和云彩的关系。作者在这本书中对地震前兆进行了总结,其中有一条就讲了地震云的问题。书中写道:“天晴日暖,碧空晴净,忽见黑云如缕,宛如长蛇,横亘天际,久而不散,势必地震。”当然限于当时科学技术水平,人们对该书的记载未能给予注意。

在与我国一衣带水的邻邦——日本,也曾经有人见到过地震云。这个人不是专业地震工作者,而是曾任过日本奈良市市长的键田忠三郎。

键田忠市长第一次发现地震云是在1948年6月28日。这天,他发现奈良市上空出现一种异常的带状云,好像把天空分成两半,他预感到可能要发生地震,把这个消息告诉了亲友,结果第二天便发生了福井地震。后来,键田忠又多次根据地震云推测了地震的发生。据说根据这种云彩异常,他还在一海之隔的日本预报了我国东部沿海城市的一次6.7级的地震。

利用地震云来预报地震引起了学术界的重视。由于这种方法观察方便,无需任何设备,所以不仅受到专业地震工作者的重视,一些业余爱好者也都跃跃欲试,想验证一下这种方法的正确程度。

作为一种新的方法,键田忠三郎也遇到了挑战。日本有一个“地震预报联络委员会东海地区判断会”,是日本地震预报的最高权威机关,该会的专家认为这种方法只能在社会上引起混乱,没有任何科学价值。东京大学教授获原尊礼认为,这种方法中讲的地震云纯属巧合。连日本气象厅主管地震问题的专家也说键田忠三郎统计的地震,有的远离日本本土,有的发生在海底数百千米深的地方,其前兆不可能在日本本土上空的大气层中有反映。

地震云是什么样子

地震云是出现于天空的云彩,为什么有的人能从普通的云彩里发现与地震有关的地震云?什么形状的云彩与地震有关呢?

我国古代除了《隆德县志》以外,清人王士祯在其所著的《池北偶谈·卷下》中“地震”一节里,谈到1668年7月25日山东郯城8.5级地震时,记有:“淮北沭阳人,白日见一龙腾起,金鳞灿然,时方晴明,无云无气。”这里说的龙,看来也是《隆德县志》中“黑云如缕,宛如长蛇”的长蛇状带状云,阳光一照,便显得金光灿烂。我国古代的许多县志和史书都有这样的记载。

我国地震研究工作者发现,地震云颜色复杂,多呈复合色,一般有铁灰、桔黄、橙红等。地震云多出现在凌晨或傍晚,分布方向与震中垂直。有的人根据这个规律曾经成功地预报了地震的震中位置。我国地震学者吕大炯汇总了一定范围内的地震云,并制成了地震云分布图,在这张分布图上,他确定了地震云垂线交汇点的地面投影位置,并认定这里是地震可能发生的地带。我国20世纪70年代地震研究的实践证实了吕大炯的推测。吕大炯还认为,这种地震云在时间上既可以和近期地震相对应,也可以和远期地震活动相对应。在空间上,既可以和近距离的地震相对应,也可以和远距离的地震相对应。例如太平洋彼岸的墨西哥8级地震和西半球的亚速尔群岛地震,都影响到了北京地区的大气层,有人在几天以前就观察到了云彩的异常变化。

除了常见的条带状地震云外,还有一种地震云呈辐射状。这种云从某一点向外呈指状辐射,它主要出现在早晨和傍晚,由于霞光的关系可以有不同的颜色。云的辐射中心多位于震中的上空,因此从邻近地区常常看不到它的全貌,而只看到几条向中心汇聚的指条状云。这种地震云可能主要与近距离的地震有关。

还有一种云,地震学家给它取名为肋骨状云。这种云像是一些排列整齐的肋骨,沿一方向呈宽带状分布。它可能是长蛇状云的“宽化”,很可能是由于同时来自大致相同方向的两次地震共同激发的结果。

1923年,日本又发现了一种更奇怪的地震云,东京人称它为“妖云”。

当年的8月27日,在日本西南部的石垣岛和冲绳岛之间,出现了越来越低的低气压。三天之后形成台风,移向九州西南部。与此同时名古屋市也出现低气压,到8月31日,这种低气压形成的大风猛扫江之岛一带,这时,天空出现奇怪的红色,太阳也好像比平时大了一倍。9月1日早晨,大风刮到了东京北部。上午10时,东京上空出现形状特殊的浓云。云体肥大,很像在风中摇曳的鸡冠花。接着是急促的狂风暴雨,云量增加,风速进一步增大。后来,当风向突然转向时,东京发生了8.3级大地震。几乎毁灭了东京,波及横滨及周围许多城镇。仅东京一地就有近60000人死亡。于是这种带有不祥征兆的云,又被称为妖去。

妖云是地震云吗?目前还没有太多的实例对它进行解释。

地震云的成因探秘

地震云是怎样产生的呢?

日本是地震云记载最多的国家之一,所以日本学者率先对它进行了解释。

日本九州大学真锅大觉副教授认为,地震之前,地球内部积聚了巨大的能量,并促使地热升高,加热空气,使其成为上升的气流,以同心圆状扩散到同温层,使10000米高空的雨云形成细长的稻草绳状的地震云。

真锅大觉得理论中有一些很难自圆其说的地方,我国气象地震研究人员从大气物理角度提出了质疑。

首先,同温层在对流层上面,距海平面高度为10000多米。这个高度,一般上升的气流是达不到的。就是火山喷发、核弹爆炸,也只能使空气对流上升到对流层顶附近的高空。而且这种强烈对流,一般都是产生“塔状”、“柱状”、“蘑菇状”等垂直方向发展的对流体,不可能形成沿水平方向展开的横卧状的细长带状云,更无法解释这种长条状云为什么垂直震源方向分布。

其次,按照真锅大觉得理论,地震云应出现在地震震中的上空;根据我国大气物理学家顾震潮先生的理论,地震云距震中最远不超过3000米。然而据有关报道,有人在距离震中几千千米以外看到了地震云,甚至有人隔着半个地球的遥远距离也看到了地震云。这又怎么解释呢?

第三,地球岩石的热传导是极其缓慢的,它通过10米厚的岩石至少也要3年。那么,地球内部所积聚的能量,又是通过什么机制加热大气的呢?

针对真锅理论受到的挑战,我国学者吕大炯提出了下列解释理论:他认为地震云除了可能出现在震中区上空外,也可能出现在那些远离震中区而又有应力集中的断裂带上空。当这些应力本来就集中的断裂受到远处震中区因震前容积增大而传递来的应力时,应力就更加集中了。断裂带上的强应力作用使岩石发生挤压摩擦,造成热量增加,于是,地下热流通过断裂不断逸出地面,并上升到高空,形成条带状地震云。

吕大炯还认为,地热传递给大气,不一定非通过从断裂带逸出的气流不可,还可以通过辐射的方式(如超高频或红外辐射)来加热断裂带上空的各种微粒,从而导致了条带状地震云的产生。由于断裂带大多垂直震中的震波传递方向,所以由此产生的条带状地震云也是垂直来自震中的震波传递方向。

辐射状地震云是怎样形成的呢?吕大炯认为是由于震中处于某些应力高度集中的断裂交汇处,而且,应力随距离而衰减,因此便形成了焦点对应震中的辐射状地震云。

我国学者吕大炯的理论,虽然更好地解释了地震云的某些特征,但这些理论仍是带推测性质的,至今还没有获得有关的实测数据。而对于那些相隔半个地球的远震地震云来说,它能否把应力传递过去,也实在令人怀疑。那些发生在海底的地震,更令人难以相信它们也会引起地震云。

关于地震云的成因,除了上述假说以外,还有一些人从另外的角度提出了猜想。有人认为,我国辽宁海城地震是海水中沉积的锰铁矿在地震前形成了感应性磁场,一旦远近有震,地磁异常明显地表现出来,影响到大气对流层,进而产生地震云;还有人认为,地球内部的巨大能量,会使一些带电粒子高速地沿着脆弱的断裂带冲出,到了一定高度以后,受到这些带电粒子碰撞的气体分子就电离成离子,而周围过于饱和的蒸汽就以这些粒子为核心,结合尘粒等物而成雾珠。沿带电粒子通过的路上,便有细条状云体即地震云出现;还有人利用震源电场解释地震云的成因,说地震云在5000多米的高空,受地面热辐射作用较小,垂直对流微弱,云层稳定,易于保留一定形态。同时,这里离子浓度大,不稳定,在震源静电场作用下顺电场排列,因而形成分布约数百千米的条带状云,也就是地震云。

这些意见,虽然对地震云的形成作出了一些解释,但都缺乏客观的观察数据,也未超出猜测的范围。因此,学术界有相当一部分人对地震云说持怀疑态度,还有人把地震云同异端邪说联在一起,根本不承认它的学术价值。我国一位从事地质构造研究多年的地质工作者,以他几十年野外地质工作经历和对国内外地震地质资料的潜心研究,于1993年在报刊撰文,对地震云说进行了彻底否定。他认为地震发生与云彩没有任何关系,以往所传的“地震云”缺乏实际证据,有的属于巧合,有的则有杜撰成分在里边。著名的1976年唐山大地震,我国地震工作者在震中和非震区都没有发现云彩有异常变化,更谈不上什么“地震云”。

地震云是不是真的存在呢?它又是怎样形成的呢?这些都还是难以准确回答的谜。

万烟谷

除了火焰山,还有更奇妙的万烟谷。

1916年,科学考察队来到阿拉斯加的卡特迈火山,发现这座早在几年前已经停止喷发的火山,依旧是烟雾缭绕,热气腾腾,草木不生,许多裂缝还在冒烟。它温度很高,人们把锅放在上面,能代替炉子烤熟食物。

这是怎么回事呢?原来,卡特迈火山曾在1912年6月6日发生过大爆发,爆炸声远在千里外都能听到。火山爆射出的火山灰,冲入大气层估计达180亿立方米,把周围100多千米内的天空变得一片漆黑,“黑夜”持续了60个小时。这一年,由于卡特迈火山的大爆发,使北温带受到的太阳辐射也比往常年份减少约1/10。

科学考察队还发现了前所未见的奇观:在卡特迈火山西北10多千米处,原来那里有一条长16千米、宽8千米的林木葱郁的山谷,现在谷中都铺满了厚厚的火山灰砾,植物已全部枯死,令人惊奇的还是在这片面积约145平方千米的灰砾场上,有着成千上万个喷气孔,大量的炽热气体从地下喷出来,形成气柱,有的直达300米高空,在山谷上空形成巨大的蒸气云。许许多多气柱,在阳光照耀下,映现出一条条色彩缤纷的彩虹,既壮丽又宏伟,人们称誉它为“天下第一奇观”、“万烟之谷”。

在卡特迈火山爆发前几小时,从山谷上部的一些裂缝中喷出了大量的烟灰和火山物质,估计当天从地表裂缝中喷出的火山灰砾达110亿立方米。它们在高压气流的推动下,快速地向山谷下方推进,一路上把树木全部冲倒,炽热的火山灰又把树木全部掩埋,并迅速碳化。整个山谷被覆盖上一层厚达200米的火山灰。同时,无数气柱从地下喷出,在山谷上部特别密集,那里有一长排喷气孔延伸达1000多米。

这次火山爆发很猛烈,巨大的山顶被削平,火山口炸成了一个深坑,积水成了湖泊。

离它90千米的科迪亚克岛上,落了两个昼夜的火山灰,地面被覆盖得厚厚的。从此,牛羊没草吃,连山上的熊也不得不下山来捕食家畜。

爆炸后产生许多狭长的裂缝,火山灰没有能覆盖住。一股股热气流从地下不断渗出来,主要是水蒸气和其他气体。水蒸气遇冷凝结成大片云雾,弥漫在山谷中,形成了罕见的“万烟谷”。

烟雾是火山活动的余波。科学家估计,万烟谷每秒钟冒出的水蒸气约200多万公升。那些在喷气孔周围呈现出的各种色彩,是气体中的盐酸、氢氟酸凝结而成的。现在卡特迈火山的高度,只有海拔2047米了。

1918年,“万烟谷”被开辟成了国家公园,面积达11330平方千米,位居美国国家公园第二位,仅次于黄石公园。现在,“万烟谷”的喷气孔只剩10个左右,植物开始复苏,熊有时也在这里出没了。

有些火山为何会定时喷发

美国黄石公园里有一个世界闻名的喷泉,每隔一定时间就喷发一次。它信守时间,人们给了它一个好名称——老实泉。无独有偶,在自然界中,有一些火山也是定时喷发的。

在意大利西西里岛以北的利帕里群岛中的斯通博里火山,每天大约每隔10~15分钟就喷发一次,从古到今,一直如此,从未间断过。

每次喷发时,火红的熔岩小块被抛上几百米的高空,在夜空中显得极为壮观,颜色由鲜红的火花变成白色的云雾,因此是地中海航道上有名的“天然灯塔”。由于它高出海面900多米,在海上距离150千米就能看见,至今已有2000年之久。

但是这个有“天然灯塔”之称的火山为何如此有规律地喷发?其中的奥秘人们还不清楚。

另外,在亚洲的菲律宾群岛中也有一座定时喷发的活火山——马荣火山。

马荣火山坐落在菲律宾最大的岛屿吕宋岛的东南端,海拔2462米,周围占地250平方千米,缓缓的山坡匀称和谐,它的圆锥形外貌要比日本富士山更为完美,远远望去,就好像是一顶农夫的斗笠,戴在葱绿的椰林稻田之上,好看极了,被人誉称为世界上最完美的火山锥。

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