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第4章 神奇的地球结构(3)

那么,水蒸气又是从哪儿来的呢?

组成原始地球的固体尘埃,实际上就是衰老了的星球爆炸而成的大量碎片。这些碎片多是无机盐之类的东西,在它们内部蕴藏着许多水分子,就是所谓的结晶水合物。

结晶水合物里面的结晶水在地球内部高温作用下离析出来,就变成了水蒸气。喷到空中的水蒸气达到饱和时,便冷却成云,变成雨落到地面上,聚集在低洼处,逐渐积累成湖泊和河流,最后汇集到地表最低区域,从而形成海洋。

地球上的水在开始形成时,不论湖泊或海洋,其水量不是很多。

随着地球内部产生的水蒸气不断被送入大气层,地面水量也不断增加,经历几十亿年的地球演变过程,最后终于形成我们现在看到的江河湖海。

5.水的作用

(1)水对气候的影响

水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。

海洋和地表中的水蒸发到天空中形成了云,云中的水通过降水落下来变成雨,冬天则变成雪。雨、雪等降水活动,对气候形成了重要的影响。在温带季风性气候中,季风带来了丰富的水汽,形成明显的干季和湿季。

此外,在自然界中,由于不同的气候条件,水还会以冰雹、雾、露水、霜等形态出现,并影响气候和人类的活动。

(2)水对地理的影响

地球表面有71%被水覆盖,表层的水体构成了水圈。水圈以海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气中的水等形式存在着。

水深刻地影响着地球的地理特征。水侵蚀岩石土壤,冲淤河道,搬运泥沙,营造平原,不断地改变着地表形态。

(3)水对生命的影响

据科学研究,地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生命体的重要组成部分。

水是维持生命必不可少的物质,在人体中水占人体体重的70%。

人对饮用水还有质的要求,如果水中缺少人体必需的元素或有某些有害物质,或遭到污染水质,达不到饮用标准,就会影响人体健康。

水中生活着大量的水生植物和水生生物。水有利于体内化学反应地进行,在生物体内还起到运输物质的作用,对于维持生物体温度的稳定起着很大作用。

饮用存放时间超过6天的桶装或瓶装水,会使细胞的新陈代谢明显减慢,影响生长发育。而中老年人常饮用这类变成老化水的桶装或瓶装水,就会加速衰老。

专家研究提出,近年来,许多地区食道癌及胃癌发病率增多,可能与饮用水有关。对桶装水想用则用,不用则长期存放,这种不健康饮水习惯对健康是无益的。

6.晶莹的冰川

冰川是一种巨大的流动固体。在高寒地区,雪结晶聚积成巨大的冰川冰,在重力影响下,冰川冰开始流动,从而发展成为冰川。

冰川是地表上长期存在并能自行运动的天然冰体。冰川是由大气固体降水经多年积累而成,是地表重要的淡水资源。

冰川不同于冬季河湖冻结的水冻冰,构成冰川的主要物质是冰川冰。

冰川的分布

冰川总面积约达1600多万平方千米,约占地球上淡水总量的69%。冰川所含的水量占地球上除海水之外所有水量的97.8%。有学者认为,全世界存在着多达7万20万个冰川。

现代冰川面积的97%、冰量的99%为南极大陆和格陵兰岛两大冰盖所占有。特别是南极大陆冰盖面积达到近1400万平方千米(包括冰架),最大冰厚度超过4000米。冰川冰虽然储藏着全球淡水量的3/4左右,但可以直接利用的很少。

冰川的分类

冰川分为大陆冰盖(简称冰盖)和山岳冰川(又称山地冰川或高山冰川)。

大陆冰盖主要分布在南极和格陵兰岛。山岳冰川则分布在中纬度、低纬度的一些高山上。全世界冰川面积共有1500多万平方千米,其中南极和格陵兰岛的大陆冰盖就占去1465万平方千米。

我国的冰川都属于山岳冰川,按成因又分为大陆性冰川和海洋性冰川两大类,总储量约5.13万亿立方米。前者占冰川总面积的80%,后者主要分布在念青唐古拉山东段。

冰川的作用包括侵蚀、搬运、堆积等作用。经过冰川作用的地区形成多样的冰川地貌。冰川有很强的侵蚀力,因侵蚀作用而造成的冰蚀地貌有冰斗、刃脊、角峰、冰哑、削断山嘴、U型谷、石洼地、峡湾、悬谷、羊背石、冰川磨光面、冰川擦痕等。

冰川的消退以及影响

由于全球气候逐渐变暖,世界各地冰川的面积和体积都有明显减少,有些甚至消失。这种现象在低纬度和中纬度的地方尤其显着。

非洲肯尼亚山冰川失去了92%。西班牙在1980年时有27条冰川,现在减少至13条。欧洲的阿尔卑斯山脉在过去一个世纪已失去了一半的冰川。中国最大的冰川区天山,约有22%的冰川体积在过去40年渐渐消失。新疆北部和南部的冰川目前都发现萎缩现象,冰川出现不同程度的后退。占世界冰储量大部分的南极冰盖,1998年以来占总面积七分之一的冰体已经消失。

目前全球冰川正在加速消融,态势十分严峻,必将给人类带来严重的后果。例如,海平面上升,全球气候改变明显,生态环境遭到破坏等。

7.涌动在暗处的地下水

地下水是指广泛埋藏在地表以下的各种状态的水。

大气降水降落到地表后,其中一部分下渗到松散堆积物中、岩层裂缝中与洞穴中,并在那里储存起来,这就成为地下水。

地下水主要来自于大气降水,因此地下水量的多少、地下水位高低的变化,主要与大气降水及其变化有重要联系。我国西部内陆干旱地区山前地带也埋藏有地下水。这是由于附近高山冰川积雪夏季融化,潜入地下形成的。严格来说地下水分为很多类,但最主要的是潜水和承压水。

潜水是指埋藏在第一个隔水层之上的地下水。通常所见到的地下水多半是潜水,主要由降水和地表水入渗补给,潜水流出地面时就形成泉。

由于潜水充满岩石或松散堆积物所有的空隙,因而有统一的自由水面,称为潜水面。人工打井,就是打到潜水面以下。潜水面因降水量多少、降水的季节变化、水位高低等而有升降变化。

潜水埋藏深度因地而异。例如,在河流、湖泊附近,潜水埋藏很浅,并随河湖水位的变化而变化,有相互补给关系;我国内陆盆地山前地带埋藏较深,一般在地下几十米。黄河下游是“地上河”,河床高于两岸地面,所以两岸的潜水经常得到河水的补给。

承压水是指充满于上、下两个隔水层之间的含水层,并承受一定压力的地下水。它在一定条件下,可自行喷出地表,所以承压水又叫自流水或喷泉。

承压水是在岩层、岩石性质、地质构造以及地貌等因素相互配合下形成的,其中以向斜构造、盆地地貌等因素最重要。

例如,我国四川盆地、山东淄博盆地等,都属于承压水盆地。

山东济南素有“泉城”之称,就是由承压水构造而形成的。它在山区接受大气降水补给,在城区则以上升泉的形式涌出地表。

在多数情况下,承压水埋藏较深,封存条件较好,循环交替过程较长,水质较好;一般不受气象水文条件影响,因而水量也相当稳定。

承压水水量大小与补给区水源多少、承压区面积和含水层厚度密切相关。

和人类息息相关的地下水

据科学家估算,全世界的地下水总量多达1.5亿立方千米,几乎占地球总水量的十分之一,比整个大西洋的水量还要多!

地下水与人类的关系十分密切,井水和泉水是我们日常使用最多的地下水。不过,地下水也会造成一些危害。例如,地下水过多会引起铁路、公路塌陷,淹没矿区巷道,形成沼泽地,等等。地下水有一个总体平衡问题,所以不能盲目和过度开发,否则容易造成地下空洞、地层下陷等问题。

地下水可作为居民生活用水、工业用水和农田灌溉用水的水源。

地下水具有给水量稳定、污染少的优点。含有特殊化学成分或水温较高的地下水,还可用作医疗、热源、饮料和提取有用元素的原料。

在矿坑和隧道掘进过程中,可能发生大量涌水,给工程造成危害。

在地下水位较浅的平原、盆地中,潜水蒸发可能引起土壤盐渍化;在地下水位高、土壤长期过湿、地表滞水地段,可能产生沼泽,给农作物造成危害。

8.广阔的海洋

海洋是指连绵不绝的盐水水域,分布于地表的巨大盆地中。据统计,海洋总面积约为3.62亿平方千米,大约占地球表面积的70.9%。海洋中含有13.5亿立方千米的水,约占地球上总水量的97.5%。

全球海洋一般被分为数个大洋和面积较小的海。四个主要的大洋为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋,大部分以陆地和海底地形线为界。将南极海的相应部分包含在内,太平洋、大西洋和印度洋分别占地球海水总面积的46%、24%和20%。

重要的边缘海多分布在北半球,它们部分为大陆或岛屿包围。

其中最大的是北冰洋及其近海,其他的还有加勒比海及其附近水域、地中海、白令海、鄂霍次克海、黄海、东海和日本海,等等。

有规律流动的洋流

洋流又称海流,是指海洋中海水沿一定途径的大规模流动现象。

风力和海水密度分布不均是引起洋流的运动的主要原因,此外岛屿、大陆的海岸和地球的自转,对洋流也有一定影响。

洋流是地球表面热环境的主要调节者。洋流可以分为暖流和寒流。一般由低纬度流向高纬度的洋流称为暖流,由高纬度流向低纬度的洋流称为寒流。

洋流按成因分为风海流、密度流和补偿流。由盛行风推动海水漂流,形成规模很大的洋流,叫做风海流。世界大洋表层的海洋系统,大多属于风海流。由海水密度的差异造成的海水流动,这种洋流是密度流。当某一海区的海水减少时,相邻海区的海水便来补充,这样形成的洋流是补偿流。

海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程以及海洋上空的气候和天气的形成及变化,都有影响和制约的作用。

暖流对沿岸气候有增温增湿的作用,寒流对沿岸气候有降温减湿的作用。寒暖流交汇的海区,海水受到扰动,容易形成大规模渔场。

海轮顺洋流航行可以节约燃料,加快速度。但洋流形成的海雾以及携带的冰山给海上航运造成较大威胁。洋流还可以把近海的污染物质携带到其他海域,有利于污染的扩散,加快海水净化速度。

大事聚焦

1912年4月14日,当时世界上一流的超级豪华巨轮“泰坦尼克号”在从英国出发,前往美国纽约的途中,在北大西洋与冰山相撞,造成约1500人遇难的惨剧。这是当时世界上最严重的一次航海事故,也是迄今为止最为人所知的一次海难。

比较有名的墨西哥湾洋流,最狭窄处也宽达25千米,流动时速可达2千米,沿北美洲海岸北上,横过北大西洋,调节北欧的气候。

北太平洋海流是一道类似的暖流,从热带向北流,使北美洲西岸的气温升高。

壮观的海浪

在广阔的海洋上,波浪不断地在翻滚,有时波平如镜,有时却巨浪滔天。除了那些由地震或火山爆发造成的波浪外,波浪多半是由吹过海面的风引起的。远处暴风雨所搅起的波浪,可能移动数千米才能抵达岸边。

由于太阳和月亮引力的作用,海面会出现周期性的升降、涨落与进退的现象,这样自然现象就是潮汐。古代称白天的潮汐为“潮”,晚上的称为“汐”,合称为“潮汐”。

海洋的潮汐可以用来为人类服务,如发电。1912年,世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年,当时世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国最大的潮汐电站,是1980年5月建成的浙江省温岭市江夏潮汐发电站。

恐怖的海洋灾害

众所周知,海洋是地球上决定气候发展的主要的因素之一。

海洋本身是地球表面最大的储热体。海流是地球表面最大的热能传送带。海洋与空气之间的气体交换,对气候的变化和发展有极大的影响。如飓风就是在海洋上空,由海洋的蒸汽形成。

但是海洋有时也会发威,而且也是很厉害的,给人类带来严重的灾害。

海洋灾害主要有灾害性海浪、海冰、赤潮、海啸和风暴潮、龙卷风。同时,一些海洋与大气相关的灾害性现象还有厄尔尼诺现象、拉尼娜现象和台风等。

印度洋海啸

2004年12月26日,在印度洋板块与亚洲板块交界处的印度尼西亚苏门答腊岛,发生了世界近200多年来死伤最惨重的海啸灾难-印度洋海啸。这场突如其来的灾难是由印度尼西亚海域的里氏9级地震引起的,给印尼、斯里兰卡、泰国、印度、马尔代夫等国造成了巨大的人员伤亡和财产损失。到2005年2月4日为止的统计数据显示,印度洋大地震和海啸共造成近30万人死亡或者失踪。

海啸是一种具有强大破坏力的海浪。这种波浪运动引发的惊涛骇浪,汹涌澎湃,它卷起的海涛高度可达数十米。这种“水墙”内含极大的能量,冲上陆地后所向披靡,势不可挡,往往会对人类的生命和财产造成严重的威胁和损失。

9.“地球之肾”——湿地

湿地指陆地和水域的交汇处水位接近或处于地表面,或有浅层积水的水域。

湿地一般有以下几个特征:地域内的生物以水生植物为主;底层土主要是湿土;在每年的生长季节,底层有时被水淹没。

湿地的水文条件和湿地的特性息息相关。

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