第五章地球万象
火山的相貌
你们看见过日本富士山的照片吗?富士山一向以体型漂亮闻名于世,白雪皑皑的尖峰和两侧略呈微弧形的山坡线,在晴空中显得十分美丽。日本人把富士山当成自己国家的象征。
在火山家族的“族谱”中,如果用形状进行分类,富士山属于圆锥形火山。这种火山喷发时,地下岩浆和岩石碎屑主要通过一条中心管道不断喷出来,由于岩浆的成分不同,喷发后所形成的火山锥形状也不同。这种圆锥形的山峰,叫作层状火山锥或混合火山锥。
我国也有圆锥形火山。山西省大同附近的昊天寺火山就是这种形状的火山,虽然个头比富士山要小得多,但在形态类型上和富士山同属一类。圆锥形火山顶部常常有一个很大很圆的深坑。这是火山喷发以后,留下来的喷火口遗迹。有的深坑积满雨水,形成湖泊,称为火口湖。我国东北中朝边境长白山顶上的天池就是这样一种湖泊。如果火山锥的平面形态是长圆形的,样子象个盾牌,就叫盾状火山。我国大同火山群中就有这样的火山。
太平洋中的夏威夷群岛上,有一些火山不会猛烈地喷发,炽热的岩浆只是不停地从火山口中静静地流淌出来。这种岩浆很稀,流动性大,流在地面上就象一摊一摊稀泥。岩浆冷却凝固以后,就形成一种坡度十分平缓的火山,被称做穹窿状火山。这种火山在我国也有。
如果许多大大小小、形态不同的火山聚集在一起,就组成一片丰富多采的火山群。到火山群中旅行,可以看到各式各样的火山。我国黑龙江省德都县附近的五大连池火山群,被科学家们誉为“天然的火山博物馆”,每年总有许多专家和地理爱好者们到这里参观、游览。
五大连池火山群有十四座大小不同的火山,分布在不到六百平方公里的广阔平原上。由于火山喷发和岩浆流出,把这里的一条小河拦腰截成五段,形成首尾相连的五个小湖,“五大连池”就是这样叫起来的。
五大连池火山最后一次爆发在十八世纪二十年代,距今只有二百多年,因此,它是我国最年轻的火山群之一。正因为年轻,每个火山的形态和各种熔岩地形都保存得相当完整,让人们很容易推测当年火山喷发时的各种情景。
好,让我们走上火山群中央的老黑山,看一看五大连池火山群的全貌吧:
老黑山的外貌属于圆锥形火山,相对高度一百五六十米,基本由松散的火山碎屑堆成。山北坡长满落叶松和白桦,山顶有一个一百多米深的圆坑,坑里没有水,但陡得无法下去。站在老黑山顶望五大连池火山群,只见那些坐落在平缓平原上的一座座山峦,各有不同的形态,有的如卧虎,有的象走兽,有的似笔架,有的象菌蘑,真是千姿百态,各具风姿。
弯弯曲曲的白河象一条亮晶晶的玉带从天边流来,在火山群区汇成五个明镜似的湖泊,又蜿蜒流向远方。
在老黑山北边不远的地方,有一对小火山,当地居民叫火烧山。因为当年火山喷发时,发生强烈的爆炸,火山口没有保存下来,整个山体也被炸成两半,所以也叫“两半山”。
在火山地区,还能见到不少奇特的熔岩地形。在五大连池的老黑山和火烧山附近,到处覆盖着一色儿的青黑色熔岩。熔岩上面崎岖不平,象是一片刚刚犁过的黑色的土地,当地老百姓叫它“翻花石”。科学家们推测,这种熔岩地形是当年岩浆流动时,搅动上面已经冷凝的岩层形成的。地面上还保留着十分清晰的当年熔岩流动时的各种形态,如石蟒、石绳、石鼻、石瀑等,有一种石碟和石塔最是稀奇,有一两米高,那是当年岩浆的喷气孔。
如果有机会能到五大连池火山群去旅行,那将会学到不少有关火山方面的知识。
一座新岛的诞生
在日本首都东京正南方大约七八百公里的太平洋上,有一串日本所属的小岛,叫小笠原群岛。在小笠原群岛西面还有一个孤零零的更小的岛屿,叫西之岛。一九七三年五月三十日,一艘日本渔船正在西之岛附近的海面上打鱼。船上的渔民突然发现,在西之岛东南方不远的地方,有断断续续的水柱和白烟从平静的海面上升起来,再仔细看看海水,海水的颜色也和往常不同。
渔民把这个奇怪的现象报告给日本政府。第二天清晨,一架日本搜索飞机飞临西之岛上空观察。机上人员发现,在西之岛的东南方大约八百米的地方,海水变成黄色。在黄糊糊的海水中央,不时翻滚着白色的泡沫。
搜索飞机在西之岛上空盘旋观察足足有一个小时。他们发现白色泡沫一会儿变小,一会儿变大,黄色变色海区一会儿变浓,一会儿变淡,这种情景恰恰反映出海底火山断断续续的喷发活动。
后来,火山喷发力量不断加强,海水变色范围一天天扩大。六月十四日,人们看到海面上升起了三十多米高的烟柱。大约一个多月以后,海面上终于挺立起两座一米多高的礁石。细心的日本人立刻把它拍进了镜头,做为第一次发现新岛最有力的证据。
岛礁的出现在日本引起了轰动。日本政府也表现出异乎寻常的热情。他们认为,对于国土狭小、资源贫乏的日本来讲,这个岛屿的诞生无疑是大自然的恩赐。日本渔民可以利用这座新岛为基地,开展更大规模的远洋捕捞活动。
日本的新闻界人士也是干劲十足。日本几家大报都派出得力记者准备来此采访。可是,事过三天,当他们乘坐飞机匆匆赶到现场的时候,非常奇怪,在茫茫的大海上,根本找不到新岛的踪影!
原来,一座火山岛屿的诞生并不是一件容易的事情。首先,火山喷发物必须堆到足以超过海水深度的高度。比如西之岛附近的水深大约三四千米,就是说,火山首先要堆成一座象我国秦岭最高峰太白山那么高的山峰,才能指望形成一座岛屿。其次,还要抵抗无情海浪的破坏。或者说,只有当火山喷发物堆积的速度超过海浪破坏速度的时候,火山岛才能慢慢从水下升起。
科学家断定,那刚刚从海面升起的两处岛礁一定被海浪吞噬了。
当然,火山喷发并没停止。九月中旬,这座“失踪”的岛屿又一次从海下钻了出来。九月十四日,一艘科学考察船载着大批日本专家赶到现场,亲眼目睹了海底火山喷发的惊心动魄的情景。
开始,人们看到在翻滚沸腾的海面上,一股股黑色水柱腾空而起,水柱中挟带着大量火山灰,在高空慢慢散开,喷射高度达二三百米。海水被炽热岩浆烧沸,冒出一团团白色蒸汽,随风飘到一千多米的高空。
最初,火山在水下喷发,人们几乎听不到爆炸声。但是,当火山口钻出海平面的一霎那,立即传来了震耳欲聋的爆炸声。象几十门大炮同时开火,一颗颗赤红的火山弹在巨大喷射力量推动下,升上高空,又雨点似地飞落下来。人们看到,正是在这样激烈的连续喷发过程中,火山口由小变大,一点点长高。
火山口升出海面以后,人们才知道,原来并不是一个火山口单独活动,而是五个火山口同时喷发,这五个火山口大致可以连成一条直线,说明岩浆是沿着一条地下裂缝喷射上来的。
火山堆积物渐渐地把新岛与原先就有的西之岛连接起来。在新旧两岛相接的一侧,围成了一个小小的海湾。
新岛诞生以后,经过多次台风和巨浪的袭击,仍然屹立未动,说明这座岛屿已经真的站住了脚跟。
日本政府兴高采烈地把这座新岛标在自己的地图上,日本科学工作者带着各种科学仪器走上火山喷发刚停熄不久的滚烫的土地,观察新的生命在这座岛屿上是怎样产生和发展的:生性多疑的鲣鸟,经过多次盘旋侦察,终于认准了这里并不是一片有危险的土地,把自己的巢建在嶙峋的岩石上;风把远方土地上的种子吹来,在肥沃的火山灰里,钻出了第一个嫩芽……
怪雨和龙卷风
我国有本古书叫《搜神记》,是晋代人干宝编写的。书中收集了汉代以来民间流传的和一些史书中记载的各种神奇鬼怪故事。在文学界一直被认为是我国最早的一本志怪小说。
书中记载:
汉元帝永光二年(公元前四十二年)八月,天空中降落不少互相纠缠的柴草。
汉成帝鸿嘉四年(公元前十七年)秋天,在今天河北省冀县一带,天空中降落大量的鱼。
汉桓帝建和三年(公元一四九年)七月,甘肃省碾伯县一带,天空中降落不少羊肉。
好了,就列举上面三条。你们一定以为这些记载都是无稽之谈吧。说真的,多少年来,人们确实不知道这是怎么回事。
一些封建迷信思想严重的古代文人,利用这些奇怪现象宣扬迷信。说什么,这是神灵作怪,是天意,或者预示要天下大乱。
一些有识之士虽然不相信这些迷信说法,却也说不清其中的原因。
翻开我国史书,这种怪雨现象几乎每个朝代都有记载。除上边说的那三种以外,还有降落粮食,降落尘土,降落铜钱,降落谷子等等,真是无奇不有。
在国外,也有类似的情况。一九四○年夏,苏联境内高尔基省一个叫米西亚的小村子,随着滂沱大雨,从天空中掉下不少白花花的银币来。银币上俄文铸字表明,这是沙皇伊凡五世时的银币。
现代科学告诉我们,历史上这些怪雨记载绝不是人们编造的瞎话,多数都是历史上曾经出现过的事实。而造成怪雨的根源是自然界一种风力极强的龙卷风。
龙卷风是一种范围不大,但力量很强的旋风。它常常形成一股顶天立地的飞速旋转气流,下接地面或海面,上接高空的乌云,沿着一定的路线移动。龙卷风中心的气压很低,风速很大,所以常能把地面上的东西或江河湖海中的水卷吸到高空。在龙卷风所经过的地区,房屋被揭瓦,地面土壤被卷走,庄稼被吹到半空中;如果发生在海上,就会把大量海水吸进旋风里,随着旋风移动,带到很远很远的地方。
一九四○年苏联高尔基省发生的那场“银币雨”,是龙卷风经过附近一个先前俄国贵族埋藏银币的地方,把那里地表土连同银币一起卷入空中,又随着大雨降落下来的。
龙卷风破坏力很强。一九二五年三月十八日,美国发生的一场龙卷风,曾使八百八十九人死亡,一千九百八十人受伤,给当地的经济带来很大的破坏。一九五六年九月二十四日,我国上海浦东一带发生的一次龙卷风,竟把一个二十二万斤重,三四层楼高的油罐举到半空,扔到一百二十米以外的地方。
龙卷风强大的破坏力与它的极大的风速有关。有时,龙卷风的风速每秒可达一百米以上,而十二级大风的风速每秒才只有三十三米。
产生龙卷风的原因是空气的强烈扰动。在夏季暴雨天气,地面气温与高空气温的温度差可达五六十度。这样,热空气迅速上升,冷空气急速下降,就容易形成旋转气流,最后形成强大的龙卷风。
在我国,几乎每个省市都有可能发生龙卷风,但是龙卷风的范围不大,直径通常在一点五公里以内,移动几公里、几十公里就算够大的啦,有时也可超过一百公里,但总的说影响范围有限。最近各国不少气象学家正在致力于龙卷风研究,非常重视龙卷风预报。他们已经试用雷达和气象卫星监视龙卷风的发生、发展,能在龙卷风发生前半小时发出警报。人们可以事先做好防范,减少龙卷风破坏造成的损失。
镜泊湖和“地下森林”
山环碧水水环山,
岚影湖光两陶然。
最忆吊水楼前瀑,
声如沉钟水如帘。
镜泊湖的风光确实美极了。它不象一些驰名的风景区那样,到处都留着人工的痕迹。镜泊湖完全靠自己的天然面貌,吸引着无数游人。
你看吧,四周低矮的群山全被青翠的树木遮掩着,看不到行人,看不到村落,四野静得出奇。湖水清澈透明,顺着山势弯弯曲曲地伸展着,象一面藏在万绿丛中的宝镜。也许“镜泊”的名字就是这样来的罢!
镜泊湖最吸引人的风景点是吊水楼瀑布。当平静的湖水慢慢地流到尽头的时候,要从一个三十米高的陡崖跌落下去,就象一条白花花的水帘,飞雪捣玉,直泻江底,发出沉钟般的轰鸣。那种气势真是雄伟极了。
镜泊湖在黑龙江省南部,是个有名的天然湖泊。湖面面积九十平方公里,最大水深五十米,蓄水量十九亿立方米。它不仅以风景悠美闻名于世,而且物产丰富。环湖的森林中有落叶松和黄波罗等名贵树木,湖中盛产味道鲜美的湖鲫。
科学家告诉我们,在镜泊湖尚未出现之前,这里原来是牡丹江的河道。牡丹江发源于完达山区,在山间切成一条深深的峡谷。
大约一万年前,在距离今天镜泊湖不远的崇山峻岭间,发生了一次规模很大的火山爆发。伴随火山爆发,有大量的岩浆从地壳深处流了出来,并且沿着牡丹江上的一条支流,顺势而下,一直流到牡丹江河谷中。
火山不停地活动,岩浆也一次又一次流出,它充塞了溪谷,又在牡丹江上“建造”起一条坚固的岩石大坝,把牡丹江水堵了起来,于是在大坝后方,壅起了一个新的湖泊——镜泊湖。这种由于河道堵塞而形成的湖泊,被称为堰塞湖,五大连池也属于这类湖泊。
滔滔的牡丹江水被火山岩浆拦腰斩断了。但是它又不甘心屈服,不断地提高自己的水位。当镜泊湖的水位高过岩石大坝的时候,湖水就漫过大坝。这样,在大坝的前方就形成了气势磅礴的吊水楼瀑布。
一万年过去了,江水的力量虽然很大,但也始终没能把岩石大坝完全切穿,镜泊湖照样那样美丽,吊水楼瀑布仍然奔流不息,日夜轰鸣。
如果你们有机会到镜泊湖参观,我建议你们最好再到完达山脉中那片火山看一看。
这片当年曾经猛烈喷发过的火山距镜泊湖并不远,坐汽车顺着一条叫“石头甸子”的山谷一直向里走,很快就会找到。在进山的路上,两旁是茂密的原始森林,脚下是熔岩充塞的崎岖不平的土地,这条路就是当年火山岩浆流进牡丹江的通道。
到了山谷尽头,在一片被苍松绿树覆盖的山巅,可以找到六七个直径几百米大小的喷火口。火山口很深,四周边陡峭得很,里面没有积水,却长着密密层层的树木。
为什么在火山口底会长出这么好的森林呢?原来,这一带降水比较丰富,火山喷出岩里含有植物生长所必须的矿物营养成分,阳光也能通过火山口向阳一面的缺口照射进去,所以火山口里长出了茂密的林木。站在火山口上望去,树林就在脚下,大家就给它起了一个特别新鲜的名字——“地下森林”。其实,地下哪能生长森林呢?确切地说,应该叫它火山口森林才对。
大风吹来的高原
二十世纪三十年代,中国人民的朋友、美国记者埃德加·斯诺为了对中国共产党和它的领袖们进行一次历史性采访,曾经冒着很大的危险,只身一人来到陕北。陕北是我国黄土高原的一部分。他在后来出版的《西行漫记》中,对黄土高原作过下面一段精彩描述:
“这一令人惊叹的黄土地带,……这在景色上造成了变化无穷的奇特、森严的形象——有的山丘象巨大的城堡,有的象成队的猛犸,有的象滚圆的大馒头,有的象被巨手撕裂的山峦,上面还留着粗暴的指痕。”
“那些奇形怪状、不可思议、有时甚至吓人的形象,好象是个疯神捏就的世界——有时却又是个超现实主义的奇美的世界。”
八九十年前,当一些到中国探险的外国科学家走进黄河中上游的陕西、山西、甘肃等地的时候,立刻被那里黄土高原的壮观景色惊呆了。
那是一个地球上绝无仅有的黄土世界。
在欧洲,德国的莱茵河两岸,中欧的多瑙河一带,以及北美密西西比河等地也有不少黄土分布着。但是与中国的黄土相比,简直是小巫见大巫,不论在面积上,还是在厚度上,都无法和中国的黄土相提并论。黄土高原东到河北、山西交界的太行山,西到甘肃的乌鞘岭,南到秦岭山脉,北到长城一线,面积达四十余万平方公里。
黄土高原上黄土的堆积厚度也大得惊人。一般有五六十米厚;在陕西、甘肃的一些地方,可以找到一二百米厚的黄土层。这样厚的黄土层在国外是找不到的。
那么,这么大范围分布的深厚黄土层到底是怎么来的呢?
直到不久前,科学界对这个问题还在争论不休。
一种学说认为,黄土是由当地岩石风化造成的。他们认为,因为地质时代久远,风化过程很长,天长日久,就会使岩石逐渐风化成粉末,形成厚厚的黄土堆积。
这种学说受到不少学者的反对。他们认为,如果按照上述意见,黄土高原上的黄土应该遍地皆是,但是事实上黄土高原上超过三千米以上的山峰并没有黄土堆积,这些山峰象一座座岩岛,屹立在茫茫的黄土海洋之中。
另一种学说认为,黄土应该是流水挟带的泥沙堆积而成。而反对这种学说的学者认为,根据他们调查,在黄土高原上,那些几十米厚的黄土层中,几乎看不到明显的流水层次。
需要指出的是,这里所说的黄土并不是我们心目中那种一般的“黄色的土”。黄土高原上黄土的土质又细腻、又均匀。黄土颗粒的大小只有一毫米的几十分之一。厚厚的黄土层中,上上下下看不出明显变化。
现在科学家比较一致的看法是黄土风成学说。也就是说,黄土高原的黄土是大风吹送、堆积而成的。
最早提出风成说的科学家们根据亚洲大陆内部戈壁、沙漠和黄土的分布情况,画了一张想象的地图。地图的中央部分是砾石遍地的戈壁,向外是几大片有名的沙漠,即苏联境内的卡拉库姆沙漠,中国境内的塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠等,再向外就是广布于我国黄土高原上的黄土。地表物质由中央向外围,由砾石到沙粒再到黄土细粒,表现出明显的地带规律。因此,他们认为黄土是漫长的地质时代里,亚洲中心地带的戈壁、沙漠地区吹来的风,把那里的细土带到这里来的。
这个学说提出以后,因为还没有更多过得硬的证据,所以起初并没有多少人支持它。说一百多米厚的黄土层是风吹来的,怎么能让人相信呢?直到中国科学家们近二三十年做了大量的科学研究工作,找到了可靠的科学依据之后,黄土风成说才渐渐被公认了。
中国科学家们作出了哪些新的成绩呢?
第一,在黄土里找出古代植物遗留下来的孢子和花粉,并且进行了鉴定。根据这些植物种类,明确地证明了当年黄土沉积时的气候环境确实是一种干燥而又寒冷的气候。
第二,在显微镜下对黄土中的细沙进行观察。发现这些很小的沙粒表面上没有流水磨擦的痕迹,倒象风力搬运的结果。科学家们还在黄土高原上,采取不同地区的黄土土样,测定颗粒的粗细,结果是越接近西北沙漠,颗粒越粗;越向东南,颗粒越细;很有说服力地证明黄土是从西北沙漠地区吹来的。
第三,有的学者还利用近代气象学的知识恢复当时的亚洲大气环流状况,提出那时的风向是有利于黄土搬运的。
黄土的形成起码经过了一百多万年,在最近二三万年前达到最高峰。到了有文字记载的历史时期,黄土的形成过程仍然没有结束。我国古代许多历史书籍中多次记载的“雨土”现象,就是黄土搬运堆积的实证。
环绕地球一圈的林带
如果你乘坐从北京开往莫斯科的国际列车,出满洲里不久就进入辽阔的西伯利亚地区。在那里,不论是山岭,还是山谷、平原,到处都是黑压压的一片森林,火车要足足走上一个星期才能穿过这片林区。
世界上恐怕再也找不到这样一种树种如此单一、森林外貌如此整齐的天然森林了。在这大片的森林里,只有两种主要树木:云杉和落叶松。树的外形象一座尖顶的宝塔,树干两侧长出很多侧枝、把地面覆盖得严严实实,林中显得特别阴暗。
林下很少有高等植物生长。主要植物是悬挂在树枝上的松萝和长在地上的苔藓。只有森林边缘地带,如果针叶树被砍伐了,一些耐寒的阔叶树如白桦、白杨等才能生长起来。
这里降雨虽然不多,但是因为气温终年比较低,而且冬季漫长而寒冷,地面蒸发很微弱,所以林区总是那么潮湿。我们可以在林区内部看到一片片积水的沼泽。
这种森林就是通常所说的“泰加”。“泰加”是俄语的译音,意思是“沼泽森林”,指的是原苏联西伯利亚地区广阔的针叶林。现在,“泰加”这个词儿已经被世界通用,指地球上欧亚大陆北部和北美洲北部的所有的针叶林。
泰加林的分布面积极为辽阔,它和热带地区的热带雨林是今天世界上两种面积最大的森林。如果把海洋除掉,泰加林差不多在北纬五六十度附近,整整绕着地球转了一个圈。它北面是无林的苔原,南面是干旱草原或者是温带针叶阔叶混交林带,最大宽度超过一千公里。世界上几条有名的大河,比如西伯利亚的勒拿河、鄂毕河、叶尼塞河以及北美的育空河等都在泰加林地区流过,它们都有丰沛的水量,宽阔的河床。这些河流的河源多数在比较温暖的南部地区,每到春季来临,河流上游最先解冻,把浑浊的河水送到尚未解冻的北方。河水漫出河床,在广阔的河漫滩上四处流动,更增加泰加林区的潮湿程度。
泰加林区是北半球气温最低的地方。有个很奇怪的现象:北半球最低气温值不是在接近北极附近观测到的,而是俄罗斯西伯利亚泰加林心脏地区——维尔霍扬斯克至奥伊米亚康一带,那里一月份平均气温在零下五十度以下,奥伊米亚康的绝对最低气温值是零下七十一度。这一带,每年都有六七个月的结冰期。冬天,这里的河流上要冻两米厚的冰层,地下还埋藏着二百米厚的永远也融化不了的永久冻土层,每年夏天,太阳的热量只能融化地表很薄很薄一层。因此长在永冻层上面的泰加林,树根不能扎得很深,狂风过后,树木被吹得东倒西歪,被称作“醉汉林”。
泰加林地区是地球上人烟稀少的地区之一。那里没有几条铁路,公路也不多,没有多少大城市,到处是莽莽林海。一到冬天,大雪封锁了所有的道路,泰加林地区与外面完全隔绝了。因此,在沙俄时期,遥远的西伯利亚泰加林地区是沙皇流放革命者的地方。伟大的革命导师列宁在十月革命前就曾经被沙皇流放在这里,生活了好长时间。
然而,泰加林区仍然是相当富饶的。泰加林中栖息着不少珍贵皮毛兽。象紫貂、银鼠、兔、狐狸等都是很好的皮毛兽。当文明社会向泰加林挺进的时候,最先受到重视的就是这些珍贵的毛皮。他们用猎枪、火药甚至用一把小刀,廉价地换来大量上等毛皮。就是到了二十世纪的今天,泰加林区的毛皮仍然是一项重要的出产。
泰加林地区蕴藏着丰富的矿藏。其中包括很早就被发现的黄金和后来发现的储量很大的石油及天然气,都给人们带来巨大财富。
当然,泰加林地区最重要的生产还是木材。它是今天世界优良建筑木材的重要供应地。云杉、落叶松,树干笔直高大,木材纹理顺直,硬度适中,是上等建筑木材。采伐工人冬天把木材运到河边,第二年春汛到来,木材就顺着河水,送到下游的木材加工城市。
几亿年前的地球
你们知道地球上的“第三极”吗?也许你们会想,地球上只有南极、北极,怎么又出来个“第三极”呢?其实并不是真有一个“第三极”,而是人们对象南北极地区那样寒冷的一个地方的形象叫法。这个“第三极”就是位于中国和尼泊尔边界上的珠穆朗玛峰。
珠穆朗玛峰海拔八千八百四十八点一三米,虽然地处接近热带的北纬二十八度附近,山顶上却终年狂风不息,极度严寒,即使在最热的七月,最高气温也在零下十几度,因此被人称作地球的“第三极”。
如果我们从尼泊尔境内的珠峰南坡向峰顶攀登,可以在不到一百公里的距离内,随着海拔高度的增加,看到五六种完全不同的气候和自然景象。
在海拔两千米以下的山间河谷中,是一片亚热带、热带风光。这里气温高,降雨量也大,山岳间常常云雾弥漫,山坡上常绿阔叶林郁郁葱葱。一幢幢石砌的房舍和庙宇掩映在青翠竹林之间。这里生长着香蕉、芒果等热带果树,农作物主要是水稻。
当海拔超过两千米以后,自然景象立刻发生变化。常绿阔叶林不见了,代之的是针叶、阔叶混交林,高大的铁杉树和圆形树冠的栎材是这里的主要树木。农作物中,水稻种植渐渐少了,而玉米、小麦却渐渐多了起来。这里的气候比起山脚要冷多了,但小麦照样能够过冬。水果中以苹果、梨为最多。
再向上攀登,海拔达到三千米,这时山坡上长起了以冷杉为主的针叶林。冷杉是一种高大整齐的树木。外观呈暗绿色,构成一片片莽莽苍苍的林海。
这里的气温已经不允许小麦过冬了。只能在背风向阳的山坡上种植耐寒的青稞和少数蔬菜、饲料作物。
在海拔四千多米的高山地段是高山苔原和高山草甸分布区。这里基本上没有居民,没有农作物,也没有高大树木,只有矮小的灌木、草类和匍匐在地面上的地衣。高山上风大,寒冷,各种植物都有很强的抗风、耐寒本领。有的植物植株象一个个圆形的坐垫,长在坐垫上的密密枝叶可以保持植物体内温度和水分。许多高山植物有美丽的花冠,象毛茸茸的雪莲、紫色的龙胆,都是很漂亮的高山花卉。
高山草甸和高山苔原是当地牧民的优良牧场。
到海拔五千多米以上,就是高山永久积雪区了。因为气温很低,降雪不能融化,便堆积起来,形成高山冰川。这里已经找不到绿色植物,除了白皑皑的冰雪,就是裸露的石质山峰。在这样地带里,只有勇敢的苍鹰才偶尔飞来。
在地球上,从赤道附近的低纬度地区到两极的高纬度地区,随着太阳辐射热量的减少,气候就逐渐变冷,土壤、植物及自然景象也都发生相应的有规律变化,叫作纬度地带性,是自然界的一条普遍性规律。从珠穆朗玛峰山脚到山顶,在不到一百公里距离内所经历的气候变化,多么象从赤道到南北两极所发生的地带变化呀!这种变化是随着海拔高度改变而产生的,所以叫气候的垂直地带性。这也是气候中一个普通规律。
但是,我们应该了解,并不是任何地区、任何一座山都会出现气候的垂直变化,这种垂直气候带的出现是有一定条件的:
第一,山地要有足够的高度。否则,山地高度不足以引起气温显著变化,就看不到明显的地带性。
第二,垂直地带的多少与当地气候有关。如果在热带,山地又很高,我们可以看到从热带到寒带所有地带;而在极地,因为平地上就终年冰封雪盖,当然也就不会有什么垂直地带性变化了。
千变万化的云
天空中的云彩绚丽多姿,千变万化。
地面上的积水慢慢不见了;晾着的湿衣服不久干了,水到哪里去了?原来,它们受太阳辐射后变成水气蒸发到空气中去了。到了高空,遇到冷空气便凝聚成了小水滴,然后又与大气中的尘埃、盐粒等聚集在一起,便形成了千姿百态的云。据估计,每年从海洋、陆地上蒸发到大气中去的水气,约有4.5万亿吨之多。
组成云的小水滴很小,一般直径只有0.01~0.02毫米。由于它们又小又轻,下降的速度很慢。在降落过程中,随时又会被上升气流抬起,或者在未降到地面前就被蒸发掉了,所以,它们便成片地飘浮在空中。
我们平时看到的云有各种色彩,有的洁白,有的透明,有的乌黑,有的呈铅灰,还有的呈红色和黄色。其实,天上的云本来都是白色的,只是因为云层的厚度不同,以及云层受阳光的照射而显出不同的颜色。
云的姿态各异,成因也不相同。一般可将它们分为积状云、层状云、波状云三大类。
积状云又叫对流云,包括淡积云、碎积云、浓积云和积雨云。它们的外形很像棉花团和高耸的山峰,是由大气对流运动形成的。淡积云、碎积云和浓积云的个体孤立分散,一般不会下雨。如果空气对流旺盛,它们便有可能进一步发展,成为成片成团的积雨云,最后产生降雨。
层状云包括卷层云、高层云和雨层云。它们像幕布一样布满天空,覆盖着几百公里甚至上千公里的地区。这类云最常见于暖湿气团沿冷气团上部爬升的交界面上。当暖湿空气沿山坡爬行时,也容易生成层状云。卷层云是一种乳白色云幕,高度一般都在五六千米以上,由微小的冰晶组成。高层云为浅灰色云幕,通常高度为2000~6000米,由水滴和冰晶组成。雨层云是低而均匀的云幕,水平伸展范围很广,几乎总是遮蔽整个天空。雨层云内贮藏着大量水滴,降水时常常是连续性的。
波状云包括卷积云、高积云、层和云和层云。它们的形状很像一片片鱼鳞和屋顶的瓦片,是由大气的波动运动形成的。
如按云的高度来分,又可分为四大云族,即低云、中云、高云和直展云。低云多由水滴组成,云底高度一般在2500米以下;中云也多由水滴组成,云底高度一般在2500~6000米;高云多由小冰晶组成,云底高度一般在6000米以上;直展云则由水滴、过冷却水滴、冰晶混合而成,云底高度通常在2500米以下。有些直展云会产生雷阵雨,有时伴有狂风或冰雹。
水气凝结的雾
雾和云都是水气凝结而成的,只是云的底部不接触地面,而雾却是接触地面的。因此,可以说雾就是地面上的云。当你攀登黄山、庐山、泰山时,也许都有这样的体会:有时从山下看去,山上白云缭绕,山峦隐没其中,当登上山顶后,山峦清晰可见,白云却在我们的脚下,人如同在雾里一般。
根据水平能见度的不同,雾可分为重雾、浓雾、大雾、中雾和轻雾。重雾的水平能见距离不到50米;浓雾的水平能见距离为50~200米之间;大雾的水平能见距离为200~500米之间;中雾的能见距离为500~1000米之间,轻雾的能见距离在1000米以上。
根据成因的不同,雾又可分为辐射雾、平流雾、蒸气雾、上坡雾、锋面雾等几种。辐射雾是地面空气因夜间辐射散热冷却达到水气过饱和状态后形成的。这种雾大多出现在晴朗、微风、近地面水气又比较充沛的夜间或早晨。辐射雾的出现,一般表示当天的天气晴好,因此有“十雾九晴”的说法。平流雾是由空气的水平流动造成的。当暖湿空气流经冷的地面或海面,空气的低层因接触地面或海面而冷却,使水气凝结而成雾。平流雾的出现,一般预示两三天内要下雨。锋面雾产生于冷暖气团交锋的锋面地带。我国梅雨季节常出现这种锋面雾,它也是阴雨天气的预兆。
我国雾最多的地方要数四川的峨眉山了。1953~1970年间平均雾日多达323.4天,差不多天天有雾。
雾对航海、航空和农作物都有很大影响。如海上航行一旦遇上了浓密海雾,船只可能迷失方面,甚至发生触礁、碰撞等事故;飞机遇上大雾天气就难以起飞或降落;农作物在一直多雾阴冷的天气里,产量和质量都会受到影响。
云滴形成的雨
谁都知道,天上有云才能下雨,但不是所有的云都会变成雨。据研究,一个细小云滴的体积大约要增大100万倍,才能成为一颗普通大小的雨滴降落下来。
一颗云滴要长大成为能降落到地面的雨滴或雪花,必须经历两个过程:一是凝结和凝华增大过程,这种作用在云滴增大的初期起主要作用;二是云滴的碰撞增大过程,这种作用在云滴增大的后期起主要作用。
在雨滴形成的初期,云滴主要依靠不断吸收云体四周的水气来使自己凝结或凝华。如果云体内的水气能源源不断得到供应和补充,使云滴表面经常处于过饱和状态,这种凝结过程将会继续下去,使云滴不断增大,成为雨滴。但有时云内的水气含量有限,在同一块云里,水气往往供不应求,这样就不可能使每个云滴都增大为较大的雨滴。有些较小的云滴只好归并到较大的云滴中去。
如果云内出现水滴和冰晶共存的情况,那么,这种凝结和凝华增大过程将大大加快。当云中的云滴增大到一定程度时,由于大云滴的体积和重量不断增加,它们在下降过程中不仅能赶上那些速度较慢的小云滴,而且还会“吞并”更多的小云滴而使自己壮大起来。当大云滴越长越大,最后大到空气再也托不住它时,便从云中直落到地面,成为我们常见的雨水。这种“碰撞合并”过程同样可以在云滴上升时产生。
雨的成因多种多样,形态也各不相同。既有灰蒙蒙的毛毛雨,又有倾盆而下的雷阵雨;既有连绵不断的连阴雨,又有噼啪作响的冷蛋雨……。此外,还有冻雨、酸雨、夜雨、干雨、无云雨、报时雨等等,真可谓五花八门,无奇不有。
为测定降雨量的大小,气象工作人员在地面观测场的露天放置一个直径为20厘米的金属圆筒雨量器,它一天24小时所接收到的雨量就是日降雨量,可用量杯量出。我国中央气象局规定:凡日降雨量在10毫米以下的称为小雨,10~25毫米为中雨,25~50毫米为大雨,50毫米以上称为暴雨。我国暴雨强度最大、雨量最多的地方是台湾省。1967年10月17日,台湾省的新寮地区曾发生过雨量达1672毫米的纪录,接近非洲南部留尼旺岛日降雨量1870毫米的世界纪录。
冰晶连成的雪
雪和雨一样,都是云滴凝结而成。当云中的温度在0℃以上时,云中没有冰晶,只有小水滴,这时只会下雨。如果云中和下面空气温度都低于0℃,小水滴就凝结成冰晶、雪花,下落地面。
雪花是一种美丽的结晶体,它在飘落过程中成团地攀联在一起,就形成雪片。单个雪花的大小通常在0.05~4.6毫米之间。雪花很轻,单个的重量只有0.2~0.5克。无论雪花怎样轻小,怎样奇妙万千,它的结晶都是有规律的六角形,所以古人有“草木之花多五出,独雪花六出”的说法。
雪花的形状与它形成时的水气条件有密切关系。如果云中水气不太丰富,只有冰晶的面上达到过饱和,凝华增长成柱状或针状雪晶;如果水气稍多,冰晶边上也达到过饱和,凝华增长成为片状雪晶;如果云中水气非常丰富,冰晶的面上、边上、角上都达到过饱和,其尖角突出,得到水气最充分,凝华增长得最快,因此大都形成星状或枝状雪晶。
我们常见的雪是白色的,但有时也会出现红雪、黄雪、黑雪、绿雪、褐雪等彩雪,它们都是在特殊的环境和条件下形成的。例如,在那些终年冰封的永久性冰雪地带,生长着大量的含有红色素的藻类,白雪就被红藻粘染而成红雪;绿雪常见于北极、西伯利亚和阿尔卑斯山等地,它主要是由绿藻类的雪生衣藻和雪生针联藻的大量繁殖而形成的;在我国天山东段与沙漠相邻的地区,有时会出现因夹着黄色尘土而使白雪变黄的黄雪。
雪对人类有很大好处。首先是有利于农作物的生长发育。因雪的导热本领很差,土壤表面盖上一层雪被,可以减少土壤热量的外传,阻挡雪面上寒气的侵入,所以,受雪保护的庄稼可以安全越冬。积雪还能为农作物储存水分。此外,雪还能增加土壤肥力。据测定,每1升雪水里,约含氮化物7.5克。雪水渗入土壤,就等于施了一次氮肥。用雪水喂养家畜家禽、灌溉庄稼都可收到明显的效益。
降雪还有一个好处是,能使浮游在空气中的灰尘、细菌随着雪花沉落地面,有些病毒被冻死了,病原减少了。雪后,空气新鲜、清洁,对人体健康大有好处。
雪对人类有利也有害处。在三四月份的仲春季节,如突然因寒潮来侵袭而下了大雪,就会造成冻害。所以农谚说:“腊雪是宝,春雪不好。”
雹云孕育的冰雹
冰雹是从发展强盛的雹云中降落下来的,所以常常与雷暴雨同时出现。大小不等的冰块落到地面,大的如鸡蛋、核桃,小的像黄豆、米粒。有一年,我国甘肃省的平凉地区曾降过一次大冰雹,最大的一颗竟达50多公斤重。
雹云是积雨云的一种,它与一般的积雨云有所不同:雹云的云底较低,一般离地面只有几百米,而云顶却很高,可达十几公里,云体相当高大深厚,大都呈暗红色或灰黄色。
雹云内部有三个不同的层次:云体的下部是由水滴组成的暖云(温度在0℃以上);云体的上部是由冰晶、雪花和过冷水滴组成的冷云(温度在0℃以下而未冻结的水滴);云体的中部是冰水共存的区域。在这种既有水滴又有冰晶、雪花的混合云体中,水气很容易直接凝结在冰晶上,并使冰晶迅速增大为冰粒。当冰粒大到0.1毫米左右时,就要随着云中的垂直气流上下来回翻腾。当云中的上升气流比较强烈时,冰粒就被送到云的上部,一路上与过冷水滴、冰晶及雪花相碰撞,逐渐凝结成一个不透明的白色冰核,称为“冰雹胚胎”。
当云中的上升气流减弱时,这个冰核又要从云的上部降落下来。由于云体下部的温度比较高,冰核落到这里,表面一层冰雪开始溶化为水,同时又有一部分水滴粘附上去。当再碰到猛烈上升气流时,这个冰核再次被带到高空,粘附在它外面的一层水滴又开始冻结成一层冰壳。由于雹云中的上升气流时强时弱,变化无常,所以冰雹胚胎就这样一次又一次地被托上去,落下来,经过几次到十几次的反复,冰雹胚胎越长越大,分量越来越重。当云中的上升气流再也托不住它的时候,就从云中一落千丈地掉下来,成为我们所见到的冰雹。冰雹天气一般多出现于夏季闷热的午后。
冰雹是一种破坏性很大的灾害性天气。一场重雹灾常使大批作物、果树、蔬菜遭到毁灭性的打击,即将成熟到手的庄稼也会颗粒无收,有时还直接威胁着人民生命及财产安全。现在,虽然有了一些人工防雹、消雹方法,但还不能从根本上制服冰雹灾害。
冷凝的雾淞和雨淞
雾淞和雨淞俗称“树挂”。在寒冷的冬季,近地面有雾,而且雾内小水滴的温度已在0℃以下时,一些树枝、电线或近地面物体的突出部位,有类似霜一样的乳白色凝结物,这就是雾淞。
雾淞有两种。一种是过冷却雾滴碰到冷的地面物体后迅速冻结成粒状的小冰块,叫粒状雾淞,它的结构较为紧密。另一种是由过冷却雾滴凝华而形成的晶状雾淞,结构较松散,稍有震动就会脱落。
如果在近地面存在一个逆温层,即温度自地面向空中有逐渐递增的趋势,那么当云中的过冷雨滴降至温度低于0℃的地面及树枝、电线等物体上时,会立即冻结成透明或半透明的冰层,使树枝或电线等变成粗粗的冰棍,有时还边滴淌、边冻结,结成一条条长长的冰柱,这就是雨淞。雨淞也叫冰凌、树凝,形成雨淞的雨称为冻雨。
我国大部分地区雨淞都在12月至次年3月出现。雨淞最多的地方是四川的峨眉山,平均每年出现135.2天,最多的年份出现167天。雾淞出现最多的地方是在吉林省的长白山,年平均出现178.9天,最多的年份有187天。
严重的雨淞会压断树枝、作物、电线,影响交通。如河北承德于1977年10月27~28日出现了一次罕见的雨淞,使60多万棵树折断。
地面凝结的露水
夏秋的早晨,我们常可在一些草叶上看到一颗颗亮晶晶的小水珠,这就是露。古时候,人们以为露水是从别的星球上掉下来的宝水,所以许多民间医生及炼丹家都注意收集露水,用它来医治百病及炼就“长生不老丹”。其实,露水不是从天上降下来的,而是在地面上形成的。
露水的成因可以从吃冰镇饮料时得到证明。当我们把冷饮倒地杯子里时,杯子外面马上会出现一层薄薄的水珠。这是因为杯子外面的热空气碰到杯壁时冷却而达到饱和,于是一部分水气就在杯子外面凝结成小水珠。在晴朗无云、微风飘拂的夜晚,由于地面的花草、石头等物体散热比空气快,温度比空气低。当较热的空气碰到地面这些温度较低的物体时,便会发生饱和而凝结成小水珠滞留在这些物体上面,这就是我们看到的露水。如果夜间有微风,那么它们会把那些由于发生了水气凝结而变得较干燥的空气吹走,使湿热空气不断进来补充,从而产生较大的露珠。
露水对农作物生物很有利。因为在炎热的夏天,白天作物的光合作用很强,会蒸发掉大量的水分,发生轻度的枯萎。到了夜间,由于露水的供应,又使作物恢复了生机。此外,作物在潮湿的空气里有利于对已积累的有机物的转化和运输。
电荷碰撞生雷电
闪电和打雷是大气中的一种放电现象。在人们不知道雷电发生的原因之前,以为天上有“雷公”、“电母”之神,还杜撰了“雷劈孽子”的故事来警告那些忤逆不孝的人。
1752年7月的一天,美国科学家富兰克林冒着生命危险,在雷雨中将一只带有铁丝尖端的丝绸风筝放上了天,结果把天雷引到了地面。这次实验揭开了千百年来的雷电之迷:原来,天上的雷电和我们平时看到的两个物体摩擦生电完全是一回事。
在夏季闷热的午后及傍晚,地面的热空气携带着大量的水气不断上升到天空,形成大块大块的积雨云。积雨云的不同部位聚集着正负两种电荷,这时地面因受到近地面积雨云中的电荷感应,也带上了与云底不同的电荷。我们知道,不同的电荷是会相互吸引的。但是空气的导电性能很差,它阻挡着正负两种电荷的会合。当云层里的电荷越聚越多,达到一定强度时,就会把阻挡它们会合的空气层击穿,打开一条狭窄的通道,强行会合。由于云中的电流很强,通道上的空气就会被烧得炽热,温度比太阳表面还要高好几倍,所以会发出耀眼的白光,这就是闪电。雷声是因为通道上的空气和云滴受热而突然膨胀后发生的巨大声响。闪电和雷声是同时发出的,但由于闪电是光,它的速度(每秒30万公里)要比是声音的雷的速度(每秒340米)快得多,所以我们平时总是先看到闪电,后听到雷声。
雷电可以击毁房屋,造成人畜伤亡,还会引起森林火灾,破坏高压输电线路。雷电更是安全飞行的大敌。如飞机误入雷雨云中,易遭受强烈颠簸,使飞机外壳结冰,甚至遭受直接电击,造成飞行事故。
当然,雷电并不都是坏事。仲夏季节产生雷电的雷雨云往往伴随着降雨,能给农作物提供充分的水分。雷雨将大气中的灰尘、烟雾等污染物冲刷一光,起着净化大气的作用,使雨后的空气变得更加清新。另外,闪电产生的高温,能使空气中氮气和氧气直接化合成二氧化氮,随雨水渗入土壤中变成硝酸盐,它是肥田的上等肥料。
色彩缤纷的虹霓
在炎热的夏天,一阵暴雨过后,有时我们能看见一条七色的彩环横跨南北,悬挂有空中,这就是虹。有时在虹的外侧还能看到第二道虹,光彩比第一道虹稍淡,称为副虹或霓。虹和霓色彩的次序刚好相反。虹的色序是外红内紫,而霓的色序是外紫内红。
我国早在殷代甲骨文中,就有关于虹的记载。古人以为虹是龙在雨后的显形,所以虹字带上了“虫”字旁,并一直沿用至今。其实,虹是飘浮在空中的小水滴反射太阳光而形成的。如果我们在天气晴好的早晨或傍晚,背着太阳站着,然后用嘴向空中喷出一口水,就会看到在那些水珠上面有一条小小的彩虹。而一场大阵雨后的空气中,就飘浮着许多像这样的小水珠,它们就像一个个悬浮在空中的三棱镜,太阳通过它们时,先被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光带,然后再反射回来。这时,如果有人站在太阳(在地平线附近)和雨滴形成的“雨幕”之间,就会看到一条色彩缤纷的彩虹。如果太阳经过小水滴的两次折射和反射,那么在虹的外侧就会出现颜色稍淡、排列相反的霓。
虹的色彩鲜艳程度和虹带的宽度与空气中的水滴大小有关。水滴大,虹就鲜艳清晰,比较窄;水滴小,虹就淡,也比较宽,如水滴过小,就可能没有虹。
虹主要出现在夏季,冬季很少见。这是因为夏季多雷阵雨,雨滴也较大。往往一阵雨过后,很快转晴,空中尚飘浮着很多小水珠,经太阳照射后就形成了虹。冬天一般天气干燥,下雨机会少,阵雨就更少,所以冬季较难见到虹。
预兆天气的霞
在日出和日落前后,天际有时被染成红或橙红色的艳丽色彩,这就是霞。出现在早晨的叫朝霞,出现在傍晚的叫晚霞。
霞是怎样产生的呢?日出和日落时分,太阳光要通过较厚的气层才能照射到地平线附近的空中,当阳光通过大气层时,因紫色光和蓝色光波长较短,被散射减旨得到厉害,到达地平线上空时已所剩无几了。余下的光线只有波长较长的红、橙、黄色。这些光线经地平线上空的空气分子、水气和尘埃杂质的散射后,我们就能看到色彩艳丽、美如画卷的彩霞了。
空气中的水气、尘埃杂质越多,彩霞的颜色就越鲜艳。天上如有云块,这些云块也会“染”上艳丽的色彩。
1883年8月23日,印度尼西来的喀拉喀托岛上,发生了一次强烈的火山爆发。喷发出的火山灰渣约有180亿立方,大量细小尘埃升到七八万米的高空,长期弥漫于天空。所以那一年,世界各地看到的彩霞都特别鲜艳美丽,人们称之为“血霞”。
由于霞的颜色和鲜艳程度与大气中水气的含量、尘埃多少有关,因此,霞的色彩与出没对天气变化有指示意义。谚语说:“早霞不出门,晚霞行千里”,就是说早霞预兆雨天,晚霞预示晴天。
大举进犯的寒潮
寒潮是冬季的一种灾害性天气,群众习惯把寒潮称为寒流。所谓寒潮,就是北方的冷空气大规模地向南侵袭我国,造成大范围急剧降温和偏北大风的天气过程。我国气象部门规定:冷空气侵入造成的降温,一天内达到10℃以上,而且最低气温在5℃以下,则称此冷空气爆发过程为一次寒潮过程。可见,并不是每一次冷空气南下都称为寒潮。每当寒潮即将来临时,气象台就发布寒潮警报。要求大家迅速作好防寒抗冻准备工作。
寒潮是怎样形成的呢?我国位于欧亚大陆的东南部。从我国往北去,就是蒙古国和俄罗期的西伯利亚。西伯利亚是气候很冷的地方。再往北去,就到了地球最北的地区——北极了。那里比西伯利亚地区更冷,寒冷期更长。影响我国的寒潮就是从那些地方形成的。
位于高纬度的北极地区和西伯利亚、蒙古高原一带地方,一年到头受太阳光的斜射,地面接受太阳光的热量很少。尤其是到了冬天,太阳光线南移,北半球太阳光照射的角度越来越小,因此,地面吸收的太阳光热量也越来越少,地表面的温度变得很低。在冬季北冰洋地区,气温经常在-20℃以下,最低时可到-60——70℃。1月份的平均气温常在-40℃以下。
由于北极和西伯利亚一带的气温很低,大气的密度就要大大增加,空气不断收缩下沉,使气压增高,这样,便形成一个势力强大、深厚宽广的冷压气团。当这个冷性高气压势力增强到一定程度时,就会像决了堤的海潮一样,一泻千里,汹涌澎湃地向我国袭来,这就是寒潮。
每一次寒潮爆发后,西柏利亚的冷空气就要减少一部分,气压也随之降低。但经过一段时间后,冷空气又重新聚集堆积起来,孕育着一次新的寒潮的爆发。
寒潮影响的范围很广,其东西长度可达几百公里到几千公里,但其厚度一般只有二三公里。寒潮的移动速度为每小时几十公里,与火车的速度差不多。影响我国的寒潮大致有三条路线:一条是西路。这是影响我国时间最早、次数最多的一条路线。强冷空气自北极出发,经西伯利亚西部南下,进入我国新疆,然后沿河西走廊,侵入华北、中原,直到华南甚至西南地区。第二条是中路。强冷空气从西伯利亚的贝加尔湖和蒙古国一带,经过我国的内蒙古自治区,进入华北直到东南沿海地区。第三条是东路。冷空气从西伯利亚东北部南下,有时经过我国东此,有时经过日本海、朝鲜半岛,侵入我国东部沿海一带。从这条路线南下的寒潮主力偏东,势力一般都不很强,次数也不算多。
连绵不断的梅雨
从我国江淮流域到日本南部,每年初夏6-7月间,都有一段连续阴雨时期,降水量大,降水次数多,这时正值江南梅子黄熟季节,所以称为“梅雨”。由于这段时间里多雨阴湿,衣物容易受潮发霉,因此又俗称“霉雨”。
梅雨是一种大范围的大型降水过程,而不是局部的小范围天气现象。我国梅雨主要发生在湖北宜昌以东,北纬26°~34°间的江淮流域地区。梅雨结束后,雨带北移到黄河流域,长江流域的降水量明显减少,晴好天气增多,温度升高,天气酷热,进入盛夏时期。
梅雨的形成与东亚季风活动有密切关系。我国地处中纬度地区,东地靠海,受东亚季风活动影响很大。每年春末夏初,夏季风开始活跃,从海上带来的丰沛的水气,空气湿度显著升高。到了6月上旬左右,夏季风势力进一步加强,大量的暖湿气流一直推进到我国江淮流域。这股来自南方海上的暖湿气流与来自北方的干冷气流在江淮流域上空相遇,从而形成了一条基本上呈西南至东北向的狭长降水带。由于这条雨带两侧的冷暖气团的势力不相上下,势均力敌,因此,雨带维持时间长,范围大,降水量多。
梅雨天气开始、结束的迟早,梅雨期的长短和雨量的多少,取决于当年冷暖空气的强度和进退时间。有的年份,梅雨最早可出现在5月份,称为“早梅雨”,出现在6~7月份的梅雨称为“正常梅雨”。一般说,进入梅雨时间早,梅雨期长,总降水量也大。个别年份,因来自南方的暖湿空气太强,直驱北上,越过江淮流域而进入华北地区,使江淮流域梅雨期降水很少或无雨(俗称“空梅”),从而造成江淮流域大范围干旱天气。
无法阻挡的台风
每年夏季,我国东南沿海一带,经常受到台风的侵袭。它虽则可以带来雨水,但也会造成灾害。
台风发源于热带洋面,因为那里温度高,湿度大,又热又湿的空气大量上升到高空,凝结致雨,释放出大量热量,再次加热了洋面上的空气。洋面又蒸发出大量水气,上升到高空,湿热空气以更大的规模迅速上升。这样往返循环,便渐渐形成了一个中心气压很低、四周较冷、空气向低气压区大量汇集的气旋中心。因为这种气旋发生在热带海洋上,所以又叫它为“热带气旋”。在一般情况下,热带气旋并不一定都能发展成为台风,只有当热带气旋继续不断得到更多高温高湿空气的补充,并在气旋上空形成一个强有力的空气辐散区,使从低层上升到高空的暖湿空气不断向四周辐射出去,这时,热带气旋就可能发展成为台风。
台风是一个巨大的空气旋涡。它的直径从几百公里到一千多公里,高度一般都在9公里以上,个别的甚至伸展到27公里。台风中心有一个直径约为10公里的空心管状区,气象学上称为“台风眼区”。台风眼内盛行下沉气流,多半是风和日丽的好天气。从台风眼向外,四周就是巨大而浓厚的云墙,这是狂风暴雨最厉害的地方。
台风移动时,就像陀螺那样急速旋转着前进。它行走的路线总是弯弯曲曲的,但每年几乎都遵循比较固定的路线移动。影响我国的台风主要是西北太平洋台风和南海台风。它的活动路径随季节而有所不同:1~4月,绝大多数台风仅在北纬10度以南活动,对我国没有什么影响。5~6月,主要路径有两条:一条在北纬10~15度间由东向西行,进入南海;另一条在东经120~125度之间发生转向,向东北方向的日本移去。7~9月,是西北太平洋台风的活动高峰期。台风生成后,沿北纬10~25度间自东向西移动,影响我国东南沿海,有时甚至能侵入到华北和东北一带。也有部分台风未能继续西行而在海上转向东北。10~12月间,台风活动路径南退,主要在北纬17度以南自东向西移动,影响南海;一部分在台湾以东海向东北移动。
台风的风速很大,最大风速一般为每秒40~60米,个别强台风的最大风速可达到每秒110米。一次台风过程,降雨量一般达200~300毫米,有时甚至可达1000多毫米。因此,台风经过的地方常常会引起洪涝灾害。
从1989年1月1日起,我国开始统一使用国际规定的热带气旋名称和等级标准。即当热带气旋中心位置不能精确确定,而且平均最大风力小于8级称为低气压;热带气旋中心位置能确定,但中心附近的平均最大风力小于8级称为热带低压,达到8~9级称为热带风暴,10~11级称为强烈带风暴,12级或12级以上称为台风。
地震和地震带
在地壳运动中,当地壳的岩层经不住力的冲击而发生断裂,或者是有裂缝的地方再次发生错动,就要发生地震。地球上每年大约要发生500万次地震,平均不到10秒钟便有一次。不过,其中绝大多数都很轻微,人们感觉得到的约占地震总次数的1%,而强度达到能够破坏建筑物的只有十来次。
科学上把地震的强度分为10级,5级以上的称为强烈地震,也叫破坏性地震。烈度较高的强烈地震可在在短时间内造成巨大的灾难。在地面上,它可以使房屋倒塌,土石崩落,人员伤亡。例如1923年的7.9级日本关东大地震,加上地震造成的火灾,使东京遭到大浩劫,震毁、烧毁烧毁房屋近60万幢,砸死、烧死近10万人。1976年7月28日发生在我国的唐山大地震,几乎把唐山夷为平地,夺去了24万多人的生命。发和天1988年12月7日的亚美尼亚大地震,毁坏了3座城市,造成5.5万人死亡。海洋里发生地震,会出现强大的波浪。虽然这种波浪在外海不很高,但浪速很大。当波浪接近海岸时,形成了破坏性很强的海啸。
地震同地球的构造和地壳运动有关,因此地球上的地震主要分布在两个地带。一是环太平洋地震带,它自太平洋东岸的智利环绕洋岸一直延伸到西南岸的印度尼西亚和新西兰。我国的台湾就在这条地震带上。这条地震带的地壳构造运动非常活跃,所以,地球上的大多数地震就发生在这一带。二是喜马拉雅-地中海地震带,它西起地中海,经土耳其、中亚细亚、印度北部、中国西南部直到印度尼西亚与环太平洋地震带相遇。这两条地震带上都分布着很多火山。
我国地处这两条地震带之间,部分地区还在地震带上,所以也是一个多地震国家。除江西、浙江和贵州等省较少地震外,台湾、西藏、云南、四川、甘肃、宁夏、河北等省,都曾发生过较大的地震。
虽然,现在人们还没有彻底弄清地震的原因,对地震的规律还没有完全掌握,还不能从根本消除地震灾害。但是已经了解到地震前常有不少异常现象——地震前兆发生,如地应力、地电、地磁、地下水含氡量的地下水位的变化,动物的异常反应,以及小地震频震和地表变形等等。通过预测及时加以预防,就有可能减轻损失。
火山爆发
世界上的火山是多种多样的,它们爆发的强弱也不同。
印度尼西亚松巴圭岛上的坦博拉火山,是一座“脾气”暴躁的火山。它在1815年4月5日爆发时,爆炸声震撼了远在1600公里外的苏门答腊岛,烟雾尘埃使得480公里的范围内日月无光。这次爆发持续了3个多月,喷出物质150立方公里,把山头削掉了1250米,形成了一条11公里长的火山口。这次火山爆发相当于20万颗原子弹爆炸的能量,或者相当于1976年我国唐山大地震释放的能量的500倍。
夏威夷群岛上的山则是“脾气”温顺的火山,爆发时,火山的熔岩只是平静地流出,形成了壮观的熔岩瀑布和熔岩河流。
火山爆发是怎样造成的呢?原来,地球内部充满着炽热的岩浆。要胡大的压力下,岩浆便会从薄弱的地方冲破地壳,喷涌而出,造成火山爆发。
火山可分活火山、死火山和休眠火山。前面讲到的坦博拉火山和夏威夷群岛上的火山,现在还在活动,这就是活火山。死火山是指史前有过活动,但历史上无喷发记载的火山。我国境内的有600多座火山,大都是死火山。有些火山在历史上有过活动的记载,但后来一直没有活动,这种火山就称作休眠火山。休眠火山可能会突然“醒来”,成为活火山。
猛烈的火山爆发会吞噬、摧毁大片土地,把大批生命、财产烧为灰烬。可是令人惊讶的是,火山所在地往往是人烟稠密的地区,日本的那须火山和富士火山周围就是这样。原来,火山喷发出来的火山灰是很好的天然肥料,富士山地区的桑树长得特别好,有利于养蚕业;维苏威火山地区则盛产葡萄。火山地区景象奇特,往往成为旅游胜地。
在人类能够控制火山活动之前,加强预报是防止火山为害的唯一办法。科学家对火山爆发问题的研究,常常得益于动、植物的某种突然变化。许多动物往往在火山爆发之前就纷纷逃离远去,似乎知道大祸即将临头。印度尼西亚爪哇岛上有一种奇妙的植物,在火山爆发之前会开花,当地居民把它叫做“火山报警花”。
巨浪海啸
海啸是由地震、火山爆发或强烈风暴等所引起的海水巨大涨落。按成因可分为地震海啸、火山海啸、风暴海啸等几种。在茫茫的大海里,地震引起的波浪的高度虽然不到一米,但当它冲击到海岸边或岛屿的岸边时,浪高却急剧上升,最高时可达二三十米,而且每隔数分钟或数十分钟就重复一次。呼啸的海浪可以摧毁堤岸,淹没陆地,夺走生命财产,破坏力很大。
1890年6月15日,日本三陆近海发生的7.6级地震,引起了巨大的海啸。海啸最高时竟高达30.5米,巨浪每隔10~30分钟就冲击海岸一次,波及300多公里长的沿海一带,本州和北海道的海岸都被海浪冲塌。据记录,这次海啸是世界上发生的波浪最高的地震海啸。在这次海啸中,1万多幢房屋被夷为平地,有2.7万多人丧生。
1960年5月22日,南美智利的太平洋海沟发生了9.5级大地震,地震伴生的海啸最大浪高达到25米。海浪还以每小时640公里的速度沿太平洋传播,智利的沿海城镇和农村受到了毁灭性的打击。当它抵达俄罗斯和日本沿岸时,仍然高达6米以上。这次海啸中,仅日本就有3000多幢房屋被冲毁,100多艘船只被打翻,340人丧生。
地震是引起海啸的主要原因,但并不是所有地震都会引起海啸。据考察,当地震震级在6级以上,震源深度小于40公里时,才会形成海啸。因为地震波传播的速度比海啸的波浪要快得多,例如从北太平洋的阿留申群岛到夏威夷群岛,海啸浪比地震波到达的时间要晚5小时。为了防止海啸造成的损失,许多国家在沿海建立钢筋水泥防波堤,设立各种观察站,根据科学的记录作出预报,以便跑在海啸前面,做好预防工作。
泥石流
明朝以前,云南省东川市大桥河一带是个物产丰饶、人烟稠密的地方,可是现在这里却是一片沙砾遍地的荒滩。毁坏这个兴旺地区的罪魁祸首是泥石流。
泥石流是一种突然爆发的、破坏性极大的特殊洪流。这种洪流中含有大量的泥沙和石块,因此,也有流泥、石洪、走龙等叫法。当泥石流爆发时,山鸣地动,响声如雷,暴雨、洪水或冰雪融水夹杂着泥沙、巨石混合成一股粘稠的泥浆,像脱缰的野马一样,沿陡坡奔腾而下,直到山下平坦的地方才停止下来,堆积成一片扇状石海。一次泥石流经历的时间虽然不长,但来势凶猛,破坏力极大。它可以把良田变为荒漠,把果园变为泥塘,还会冲毁路基、桥梁、闸涵,堵塞河道,掩埋房屋,甚至毁灭村镇、城市,给人类的生命财产带来极大的损失。
1970年,南美秘鲁的安第斯山发生了一次冰川泥石流,三千多万立方米的冰雪泥石冲入了容加依城。顷刻间,全城被彻底摧毁,3万居民全部遇难。这次泥石流的威力甚大,它翻越了相对高度为100米的山岭,把一块3吨重的岩石移动了600多米。
泥石流一般发生在半干旱山区或高原冰川区。这里的地形十分陡峭,泥沙、石块等堆积物较多,树木很少。这种地区一旦暴雨来临或冰川解冻,大大小小的石块有了足够的水分,便会顺着斜坡滑动起来,形成泥石流。人们采取修筑谷坝、导流堤,植树固坡等措施,可以防止泥石流的发生。
炎夏雷暴
雷暴多出现在炎热夏天的午后。夏季越长的地方,雷暴天就越多。世界上雷暴天最多的地方,首推印度尼西亚的小城茂物。茂物位于南纬6°36',离赤道最近,一年中有322天是雷暴天,打雷次数达数千次,被称为“世界的雷都”。
我国南方的海南省、雷州半岛一带,雷暴天也很多。海南省的儋县,平均每年有130天雷声隆隆,是我国雷暴天最多的地方。即使在冬季,这一带也能听到阵阵雷声,“雷州”因此得名。
雷暴天气常常给人类带来巨大损失。雷电可以把高大的烟囱劈裂,使架空的电线短路,还会引起森林大火。站在旷野中或高大建筑物旁的人,有时也会遭到雷击。雷暴天还常常引起冰雹、龙卷风等灾害。
近年来,科学家正在研究措施,以减轻或避免雷暴造成的损失。美国已研制了一种叫作“火箭诱雷触发器”的装置。雷暴前,把它发射到天空中,它就会不断地在空中诱发小的放电,及时消除雷电。
雷暴危害很大,但也有一利。雷暴时,雷电使空气中的氮气和氧气生成一氧化氮,再经过一系列变化,落到地面上后,便成了硝酸盐,是极好的肥料。有人称雷电是“天然化肥厂中的工程师”。
山崩滑坡
山崩是岩石在重力作用下发生的坍塌现象,它经常发生在山区较陡的地方。山崩时,随着阵阵巨响,烟尘弥漫,岩石迅速分崩离析,向低处坍落。有的人把小规模的岩石滑坡滚落也叫作“山崩”。
山崩可以造成很大的灾害,严重时可以毁坏整个村庄,砸死人畜,毁坏工厂、电站,堵塞道路。山崩后的石块、土块大量落入河道中,还会阻塞河流,形成洪水灾害。
1933年8月,四川西北部的茂县发生一次山崩,无数石块从山上滚落下来,掉入岷江中。不一会儿,岷江中出现了3条100多米的大坝。河水被挡住了,形成了两个“湖泊”。10月,南边的一个大坝突然溃决,洪水先后淹没了茂县的大片土地,使当地人民遭受了一次大水灾。
1976年5月29日,云南省龙陵地区发生了两次强烈地震。震中附近的100多平方米范围内发生山崩,破坏了大片稻田,堵塞了许多沟渠,甚至使一个电厂也遭到破坏。
造成山崩的因素很多。在山坡下面挖洞,开隧道,开矿,都会引起山崩。强烈的地震更会引起山崩。地震所引起的山崩规模较大,危害更严重。由于岩石风化、水蚀,暴风骤雨侵袭等原因,有时也会发生山崩。
山崩是可以预防的。只要不要随意挖洞、开矿,并采取措施,如在山上广泛地植树造林,对一些容易发生山崩的陡坡和危岩及早采取预防措施,可以减少山崩灾害。