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地球大气是一种稀薄流体

时间:2022-01-15 历史故事 版权反馈
【摘要】:在世人眼中,有关地球起源的历史事件一直是模糊不清的。学界普遍认为,地球和它的姐妹行星都脱胎于太阳。借由一颗途经的行星所产生的强大引力,地球从母体太阳中分裂出来,就此诞生。而科学家们所争论的焦点则在于,地球诞生之后的5亿年间又发生了什么。在此之后的所有时代中,地球的表面产生了许多的变化。这种“落石”从远处看,像极了跋山涉水的旅者。“落石”越积越多,最终在山腰上形成堆积层。
地球起源_46亿年的地球物

在世人眼中,有关地球起源的历史事件一直是模糊不清的。作为一个独立的星体,地球生涯的早期阶段成了一个谜。科学家们众说纷纭,却只是令迷雾越发浓重。学界普遍认为,地球和它的姐妹行星都脱胎于太阳。借由一颗途经的行星所产生的强大引力,地球从母体太阳中分裂出来,就此诞生。而科学家们所争论的焦点则在于,地球诞生之后的5亿年间又发生了什么。一种比较流行的理论认为,地球的气体雏形在离开母体后迅速冷凝,变为一个约为成熟地球体积十分之一大小的球体。同时,太阳还以同样的方式塑造了许多其他球体,它们都被作为日后地球的内核的球体所吸引聚合,从而使内核日渐成长。

太阳是太阳系唯一的恒星和会发光的天体,其直径是地球的109倍,体积是地球的130万倍,从化学组成来看,其四分之三是氢,剩下的是氦、氧、碳等

在内核成长的过程中,地球的质量逐渐增大,一直达到可以吸引足够多的气体来组构大气层的程度。一些相对较重的气体分子可能最早被吸引到地核的外围,或者,它们一开始就存在于地核表面。一些陨落的固体物质的撞击所产生的热量也会释放出额外的气体。人们已经了解到,现今坠落的陨石遇热会散发气体,过去的陨石应该也是一样的道理。地下的压强和放射性物质亦会释放能量,能量日积月累,最终会引发火山运动。当到了这个阶段,塑造大气所需要的气体组成皆已具备。那时,巨大的热量几乎烤干了所有的岩石。岩浆从火山的咽喉喷涌而出之时,一定也溢出了大量的气体和蒸汽。

活火山指的是那些正在喷发或预期可能再次喷发的火山

就这样,大气和它脚下的岩石圈共生共荣,共同成长、演化。空气中的水蒸气不断增加,直到再也无法容纳更多的水汽。于是,雨水降落,将原始的低地淹成大海。当海水漫上地表,生命的故事也就翻开了它的页章,地球开始记录它漫长的历史。在此之后的所有时代中,地球的表面产生了许多的变化。而包覆着地球的大气却依旧如故。

尽管大气的成分多种多样、十分松散,却依然能够不知疲倦地向岩石圈发起永无止境的进攻。它手持一柄双刃剑,一侧叫作化学侵蚀,一侧称为机械切割。它拿起利剑,或砍或刺或捶打或敲击,总是能成功地松动、击碎、分解岩石圈中的物质。在不同的时间,不同的地点,这场进攻从未停息,也从来不会失败。

从细菌到人类,无数生命的维系都依靠着大气层与岩石圈的纷争状态。如果大气未能销蚀地表的坚硬外壳,并使其碎片化,大多数陆地生物都无法生存。携带氧气和二氧化碳的水汽会轻轻地覆在岩石上,就像死神的手掌一般,水汽所及之处都会被慢慢腐蚀。一些矿物被溶解,然后被搬运到其他地方;一些矿物则急不可耐地与氧气发生持续的化合,直到转变成又笨重又脆弱的新物质;另一些矿物质则通过结晶水合的方式变得膨胀起来;还有一些则因为吸收了些许二氧化碳而变得易于分解。就这样,大气使用种种方式,成功地达到了持续侵蚀岩石的目标。侵蚀的过程中会产生土壤,继而植物和动物也就有了生存的基础。

与其他大多数物质相比,水具有一项极其特殊的性质,即在凝结成冰的过程中,其体积会增加约十分之一的大小。于是,冰的密度小于水,因而湖泊与河流总是最先在表面结冰。只有长时间的持续无间断的低温,才能使水域底部结冰,继而抹杀水中的生物。水通过其扩张凝结的特殊属性,广施恩泽,令它水生的子嗣们有机会拥抱来年开春的大好光景。

然而,冰水的福利到此为止。运用冰与水的力量,自然以机械切割和化学侵蚀的方式,无情地摧毁着其他非生命的作品。岩石根本无力抵挡液态水凝结成冰时所产生的压强,它的每一处孔隙和裂口都要承受约每平方英尺2000磅的压力。许多高山的顶端荒凉破碎,有着被冰霜切割而成的典型地貌。两边的山腰若是足够陡峭,并且没有植被保护,就会遍布被冰霜所切割下来的石块。这种“落石”从远处看,像极了跋山涉水的旅者。“落石”越积越多,最终在山腰上形成堆积层。堆积层和一些被更充分碾碎的物质混合,便会形成一条缓缓流淌的泥沙之河。在这个过程中,冰霜与流水在岩石粒子的空隙中活跃地运动,最终使山地的坡度变缓。

在那些举世闻名的沙漠中,旅行的驼队必须和两种地貌斗智斗勇。那就是波动起伏的沙丘,以及遍布着细碎的卵石的、更加荒凉的戈壁高原。这世上,也许没有一个比撒哈拉的岩石荒漠,即石漠更加荒芜的地方了。这些荒地的昼夜温差相当大,平均可达80华氏度,正午和夜晚的温差则更甚于此。第一个发出报道的人是探险家利文斯通。根据他的观察,只要等到极冷的夜晚与极热的白昼交替出现时,撒哈拉沙漠中的黑色岩浆岩便会发出如来复枪响的爆裂声。不少人证实了他的发现。现在人们普遍相信,广袤的沙漠之所以遍布瘦削的岩石,是因为剧烈交替的热胀冷缩所产生的压力。

常年在风化的作用下形成的蘑菇石

然而,近年来,昼夜温差导致爆裂的观点已经开始动摇。人们发现,如果在荒原中没有那些缓缓渗入岩石粒子孔隙中的水汽,之前的许多解释都无法成立。在许多情况下,岩石被快速冷却的同时,弱化的作用力为化学侵蚀开启了康庄大道。矿物颗粒不均等的膨胀与收缩,加上氧气、二氧化碳和水汽的作用,才导致岩石的表面一层一层地脱落,就像被一层层剥开外皮的洋葱。苏格兰的本·尼维斯峰、佐治亚州的石山、约塞米蒂国家公园的半圆顶山,还有许多其他庞大的岩体都是以这种方式形成了自己的独特风貌。事实上,只要山脉的峰尖探头出土,与空气接触,上述观点便可以得到证实。所有遭受侵蚀的山脉最终都会化为一堆堆的岩屑,它们无可奈何地随着风、流水和重力的兴致而四处飞散。

在时间的长河中,大气正是以这些方式,在独立于岩石圈循环演进之外的同时,仅仅依靠自己的存在,无为而治,使地球表面发生了巨大的变化。这世界上最为令人惊艳的奇山异石,大都缘于大气的锻造和打磨。轻覆在陆地框架上的岩石粒子也是大气运动的杰作,它们默默无闻,却是我们身边最常见的景观。许多地理要素都加入到岩石圈塑造者的行列中来,而大气运动则是其中最为高效的力量。从存在的那一刻起,大气便悄无声息、稳稳当当地雕琢着各类岩体。它凭借世上绝无仅有的坚持,一举成为塑造陆地历史最为重要的角色。

沙丘主要由风堆积而成,多通过跳跃或滚动的方式移动

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