第5章 人与自然的奥秘(4)
地壳的观念
◎李四光
人们都以为我们住在地壳的表面，实际上我们并非住在地面，却住在地中。我们的头上还有一层空气压着我们，包着我们。这层气壳的厚度，大致在三四百千米以上，不过愈向上走，气壳的密度愈小，压力也愈小，高到四五十千米的地方，气压已经比一厘米水银柱的压力还小。我们住在气壳底下，正和许多海洋生物住在海底，抑或蚯蚓之类住在土中相类。气壳的组成，并非上下一致的。下部氧气较多，所以生物得以生活。愈往上走，氮气愈多，到100千米以上，几乎完全是氮气。再上氦气（He），更上氢气（H）成了主要的成分，严格地讲起来，这一圈大气，要算是地球的皮表，要算是地壳，但是因为流质的关系，普通不认为它是地壳。我们不独不认大气层为地壳，连那海洋也不认为是地壳的一部分。
实际上所谓地壳者，虽无严密的定义，然大致可说是指地球上部由普通岩石组成者而言。普通人所见者，只是岩石层的表面。地质家所见者，也不过从最新的地层到最老的地层以及各种所谓火成岩，一名凝结岩。那些极新的地层到极老的地层在一个地域总共的厚度，至多也不过20余千米。然则我们怎样知道地下还有类似地表的岩石？又怎样知道这些岩石往下伸展到一定的厚度？更怎样知道地下是固质或液质抑或气质造成的？这些问题如果都是悬案，我们有何理由说出地壳的名词。
然而地壳的名词，久已被人用了。地壳上的人们，不见得对于地壳有极明显的了解。只是揣想着地下的材料总和在地表露出的材料不同。这种观念的发动，大约一面受了星云学说的影响，一面又因为火成岩和地温的分配，似乎地下愈到深处，温度愈高，若温度超过一定的限度，一切的固质，不免变为流质，火山爆裂，岩流迸出，骤然一看，似乎都可以作流质地球的证据。而所谓地壳者，正如地壳包着卵白卵黄。可是天体力学者告诉我们，这样鸡蛋式的地球，是不能成立的。如果地球简直像鸡蛋式的构造，它早已受不起旋转和日月吸引的力量，它决不能成现在这样的形状。
传统思想，如此的混沌。因之，对于地壳这一个名词，我们不敢任意接受。我们如若还想利用这一个名词，不能不作进一步的追求。且看我们能否替它找出相当的意义，地壳的命运，就决在这些。我们没有方法去打极深的地洞，看里面的情形。现在世界上用人工凿出最深的地洞，也不过2000多米。地球如此之大，就是再凿穿2000米，也算不了一回事，况且愈到深处，工作的困难，增加愈多。我们还要知世界上有许多的事物，我们尽管能看见，能直接地感触，我们不见得就能认识，就能了解。观察是一回事，了解又是一回事。所以要看地球内部的情形，不能用肉眼，只能用智眼，不能直接地检查，只好用间接的方法探视。间接的方法，可分为下列几项，当然，仅就重要者而言：①地温；②岩石的分配；③地震；④均衡现象（内义均从略）。
依前述种种观测判断，地球的表面，除了大气层和海洋之外，确有较轻的岩石，造成地壳在大陆方面。地壳可分为两层，其间界限，不甚清楚，一名里壳一名表壳，表壳由酸性岩石，如花岗岩之类造成。里壳由基性岩石如玄武岩玻璃之类造成。在海洋方面，尤其是太平洋方面，似无表壳，只有里壳。大西洋为一个比较新成的海洋，所以情形稍有不同。表壳的厚度，至少有15千米，也许到20千米以上。里壳的厚度，大致与表壳相等。两壳总共的厚度至少有30千米，也许厚到45千米。这是就普通的厚度而言。在特别的地方，它的厚薄，也许不是完全一致，不过不能超过此限太远。地壳以下，便是极基性而且甚重的岩石，与造成地壳的材料，性质颇有差异，现在我们所知道的情形，如是而已。
（本文节选自《地壳的概念》）
地球的特点、规律和状况
◎[美]房龙
◎谭旭东 谢毓洁 译
古代的人们深信：地球是一个小小的黑色物体，孤独地悬浮在宇宙中心。
地球不是真正的圆球，它两极稍扁，呈椭圆形。什么叫“两极”呢？如果你用一根毛衣针笔直地从苹果或橘子的正中心穿过，穿出的两个洞就是苹果或橘子的两极了。地球的两极，一个是北极，位于大海之渊；另一个是南极，位于高山之巅。什么叫两极“扁平”呢？因为地球的赤道直径要比两极间的轴线长1/300。物理学知识告诉我们，哪怕是一粒灰尘在自转，它的两极也会自然扁平的。所以验证这个事实，就并不需要你作一位极地探险家，去做实地考察了。
我们称地球为行星。这个词是希腊人发明的。他们很早就观测到，有的星星在天空不停地转动，有的则静止不动。于是，他们将前者称为“行星”或“流浪星”，后者为“恒星”。其实恒星也在运动，只不过希腊人是用肉眼观察天空，没有望远镜，所以观察不到恒星的运动。星星这个词悦耳动听，它和梵语“点缀、播、撒”有关，的确，夜晚的天空中闪烁着点点繁星，好似无数朵火苗点缀着天空，多么美丽迷人的景象啊。
地球不仅自转，而且围绕看太阳转动。太阳的体积庞大表面温度高达6000摄氏度，是地球上光和热的源泉。
古代的人们认为：地球是宇宙的中心，是被汪洋大海包围的一小块陆地，孤立地悬浮在空中，好似断了线的风筝，好似穆罕默德的木棺。当时只有极少数的希腊天文学家和数学家敢于提出质疑。几个世纪过去了，经历了艰难而又执著的探索，先知先觉者得出一个结论：我们脚下的土地并非是一个圆盘，而是一个球体，它没有静止地悬浮于空中，更不是宇宙的中心；相反，它快速地围绕着太阳转动。
而行星无一例外地围绕着太阳转动，它们和地球共属于太阳系，沿着各自的轨道有条不紊地运行。
教会于公元4世纪初执掌大权后，如果有谁敢宣称地球是圆形的，他将会被送上宗教法庭，他为自己的言行付出生命的代价。我们没有必要苛求教会，因为那些最早皈依基督教的人大多愚昧无知，他们深信世界末日即将到来，而耶稣为了拯救自己的子民，将在一片荣光中重返地球——他的受难地。如果地球是圆的，那么耶稣岂不是要东奔西走，一会儿到东半球，一会儿到西半球？这种想法简直是亵渎圣灵，大逆不道。
然而随着时间的流逝，基督教的信徒们不得不接受了地圆说。大约到了公元15世纪末，地圆说已经得到了全社会的认可，因为它建立在古往今来的事实观察基础上。
首先，当我们靠近一座高山或一艘轮船时，先跃入我们视野的总是它们的顶部，然后它们的全貌才一一现出。这是无可置疑的事实。
其次，不管我们身处何方，我们的视野范围总是圆形的。当我们乘坐热气球升到空中，或者我们登上高塔，因为视野开阔了，所以我们看到的圆形也变大了。只有地球是圆形的，我们的视野范围才是圆形的，如果地球是方形或三角形的，那么地平线也应该是方形或三角形的。
第三，发生月偏食时，月球上出现的地球阴影是圆形的。物体什么样，影子就是什么样，这是常识。
第四，既然其他行星和恒星都是圆球，为啥地球要与众不同？
第五，麦哲伦[1]的船队从西向东航行，最终回到了他们的始发地，还有库克船长[2]也是率领探险队从西向东航行，最后的幸存者也回到了朝思暮想的祖国。这还不能说明问题吗？
最后，当我们向北极进发时，我们头顶的星座接二连三地消失在地平线上，而我们向赤道方向前进时，那些星座又会越升越高。
所有的事实都指向一个真理——地球是一个圆球体。
地球有两个近邻，一个是太阳，一个是月亮。每隔24小时，太阳就向地球上大约1/2的生命提供光和热。月亮没有太阳那么炽热明亮，然而它的力量也不可小视。
太阳很大，月亮很小，地球的大小介于两者之间。如果把太阳比作一个直径为3英尺（1英尺=0.3048米）的圆球，地球就是一粒豆子，而月亮只有针尖大小。虽然月亮很小，不过相比于太阳，它离地球的距离要近得多，所以它对地球的引力也非常可观。
假如地球上全是山石，那么月亮对地球的引力则微不足道。可是地球上3/4的表面都覆盖着海洋，而海洋则会随着月球的转动潮起潮落。
我们用“潮汐”来描述海水的运动。在银色的月光下，一条宽约数百英里（1英里=1.609千米）的水带奔流不息，一旦它涌入海湾、港口，就像咆哮如雷的野兽，激起数十英尺高的巨浪。而当月球与太阳同处一个方向时，对海水的引力就更为强大。
地球的上空有一层大约300英里厚的氮气和氧气，这就是空气。空气好比橙皮，地球好比橙肉，它们密不可分，一起转动着。
大气层、地球表面和海洋就像一个巨大的实验室，风暴、雷电、干旱等各种各样的气候都在这里诞生，左右着人类的生活。
有三个要素影响气候的变化，它们分别是土壤的温度、盛行风和空气的湿度。
风和人类文明的进程息息相关。要是没有热带海洋盛行的信风，美洲大陆的发现就得等待汽船的发明；要是没有湿润的和风，美洲的加利福尼亚和地中海沿岸地区绝不会像现在这么繁荣；还有那些随风而来的飞沙走石，它们的力量非同小可，能将最险峻的山峰夷为平地。
风是什么？它是一股迂回前进的气流。气流为什么会迂回前进？因为温度高且轻的空气会上升，那么它的下方就会产生一个真空带，就像古希腊人说的“大自然讨厌真空”，较冷且重的空气将乘虚而入，及时填补这个真空带。空气就这样流动起来。
为什么空气有的冷，有的热？这和太阳的关系很大。如果我们想让房间里暖和起来，生一只火炉就够了。而在茫茫宇宙中，太阳就像个大火炉，行星就是等待取暖的房间。离太阳近的地方空气就热，比如地球距离太阳最近的地方——赤道；离太阳远的地方空气当然就冷，比如地球距离太阳最远的地方——南北两极。
太阳照得空气变热变轻，热空气不断上升，一直升到地球的上方——大气层里，不过这儿离太阳远了，空气温度开始下降，冷却的空气渐渐变重，重新回到地面；空气离地面越近，它离太阳的距离也越近，于是它不由自主地再次变热变轻，升回到高空。空气就这么周而复始地运动着，直到夕阳西下。
天黑了，没有太阳的光芒，地球为什么没有变得寒冷呢？这是因为我们赖以生存的大地白天也吸收了太阳的热量，夜晚大地将热量释放出来，温暖着周围的环境。地球上的土壤，沙石，树木以及水，它们都会吸收热量、散发热量。不过它们有的吸热快、散热也快，比如沙石；而有的则恰好相反，比如水。所以太阳落山后，广袤无垠的沙漠会很快变得寒气逼人，而水汽丰润的森林依然温暖舒适。
善于思考的朋友肯定会有一个问题，按照离太阳越近温度越高的原理，那么地球的上方——大气层——离太阳的距离难道不是比地面要近吗，为什么大气层的温度比地面要低呢？答案在于，大气层的热量来源于地球表面，是地球储存了太阳的热量，然后再一点点地向大气层输送。所以高山之巅永远是白雪皑皑，因为离地面越远，山峰获得的地面热量就越少。
我们常说空气，其实空气并不是“空”的，它里面有许许多多的东西，而且这些东西分量还不轻，它们一层压一层的，所以最底下的那一层被压得都快喘不上来气了。如果我们不时刻呼吸，好让我们身体内也充满空气的话，我们肯定会被压得像一片叶子。
公元17世纪有一个科学家名叫托里拆利，他是伟大的科学家伽利略的学生。他发明了一个仪器，叫气压表。气压表能够让我们随时随地测量出空气压力的大小。好奇的人们用气压表做了很多实验，结果发现海拔高度每升高900英尺，气压就会下降l英寸（1英寸=0.0254米）。
一些物理学家和地理学家开始思考，气压的高低是不是和盛行风的方向有什么关系？于是他们日夜钻研，甚至花了几个世纪的时间来搜集数据，总结规律，最后他们终于得出一个结论：地球上不同的地区气压不同，而风总是从气压高的地区吹向气压低的地区，风的强度和速度决定于两个地区的气压对比度。现在你明白为什么会有暴风、飓风甚至龙卷风了吧，因为高气压区的气压太高了，而低气压区的气压又太低了。
俗话说，通风透气。风让空气循环流动，让我们时刻呼吸到新鲜的空气，不过这并不是风唯一的好处。吹来吹去的风带来了降雨，而水则是生命的源泉。