第2章 我们的地球

地球不是一个真正的球体，而是一个“椭球体”，相当于一个两极较扁的球体。我们把一个苹果正放在面前，然后想象用一根长的钢针从上往下穿过它的中心，钢针穿过的苹果两端，就是苹果的“两极”。而地球的“两极”也可以这样找到，它的北极被海洋覆盖着，南极则是一片高原和山地。

我们都知道，地球是个行星。“行星”这个词是希腊人最开始用的，那时他们观察到有些天体在天空中不断改变位置，而有些则保持不变。他们就把那些不断移动的天体叫做“行星”或者“漫游者”，那些不动的天体则叫做“恒星”。他们当时没有望远镜，也就不能每天跟踪那些漫游的天体。

地球绕太阳旋转，享受太阳的光和热。太阳比太阳系所有的行星加起来还要大六倍多，而太阳表面附近的温度大概为6000华氏度。我们也就无须为地球分享了这个富有的“邻居”的一点光和热而愧疚，因为对于太阳来讲，这几乎没有任何影响。

华氏度和摄氏度都是用来计量温度的单位。华氏温度规定在一个标准大气压下，水的冰点为32度，沸点为212度，两个标准点之间分为180等分，每等份代表1华氏度，即1°F。6000华氏度约相当于3315.5摄氏度。

在古代，人们认为大地处在宇宙的中心。他们确信，大地是个像盘子一样的平面，四周都是海洋，大地好像从孩子手中逃脱的气球一样悬浮在空中。只有少数古希腊天文学家和数学家敢于自己思考，并质疑祭司的说法，明确地宣称那样的观点是错误的。经过了几个世纪的艰难思考和斗争，勇敢的思想家们得出了自己的结论：大地不是平的，而是圆的，它也不是宇宙的中心；大地在绕着一个更大的物体匀速转动，那就是太阳。他们同时也指出，那些好像在天空中绕着我们运行的小光点，是和我们一样的行星。正像我们每天按照一定的规律生活，按时起床、按时睡觉、做着被安排做的事情一样，那些行星也有一定的轨道，必须循规蹈矩。

尼古拉·哥白尼（1473-1543），波兰天文学家，他是第一位提出日心说的欧洲天文学家。他指出地球不是宇宙的中心，而是一颗围绕太阳这个不变的中心运行的普通行星，其自身又以地轴为中心自转。

到了15世纪末，可以证明大地是球体的事实越来越多，已经到了无可否认的程度，这些证据有：

第一，当我们从远处靠近一座山、或者在海上航行时从远处驶向另一艘船时，总是先看到山顶或者船的桅杆顶端，然后随着越来越近，才渐渐看到山或者船的其余部分。

第二，不管我们身处何地，我们视线所及的范围内总是像一个圈。也就是说，不管在哪，视野内景物的范围大小都是一样的。而当人们乘坐热气球升高，或者登上一座塔楼，就会发现这个“圈”在变大。假设大地形状是像鸡蛋一样，那我们的视野就应该是一个椭圆的范围；假如大地是方形或者三角形的，地平线就应该是方形或者三角形的了。

第三，月偏食的时候，大地在月球上的投影边缘是弧形的，而只有当大地是个球体，才能造成边缘弧形的投影。

第四，我们知道其他的行星和恒星都是球体，那为什么唯独我们会是千万天体之中的例外呢？

第五，不管是库克船长还是其他著名航海家，当他们的船队保持向西或者向东一直行驶，便会回到最初出发的港口。假如大地不是球体，又该怎么解释呢？

詹姆斯·库克（1728-1779），常被称为库克船长，英国探险家及航海家，曾三度远征太平洋，并探索了太平洋沿岸的海岸线。他也是地图制作者、经度仪航海测定船位的发明者及发现治疗坏血症的第一位船长。据记载，最早发现南半球的新西兰、澳大利亚东海岸的英国人是詹姆斯·库克，他也是最早发现夏威夷群岛的欧洲人。今日新西兰北岛和南岛间的海峡，就依他的名字命名为库克海峡，南太平洋中也有一个群岛以他命名为库克群岛。

最后，如果我们去北极，就会发现那些熟悉的星座群渐渐消失在地平线以下；而我们从北极返程、慢慢靠近赤道时，它们又会重新出现在天空。

我相信这些证据已经足够证明，我们居住的大地是个球体了。我还可以摆出很多的科学知识，但是没有一个是对你有帮助的。像我一样平凡的人们，对于这些数据，并不能很容易就理解。拿“光”来说吧，光每秒能走186000英里，我们打个响指的时间，光就能绕地球七圈。但是即使光的速度这么快，离太阳系最近的恒星的光也要走四年零四个月才能到达我们的眼睛。太阳的光需要八分钟到达地球，木星的光需要三分钟。但是对于在航海中无比重要的北极星，我们看到的，其实已经是它四十年前发出的光芒了。如果有人让我们想象一下一光年的距离，也就是光用一年的时间可以走的距离，大概是365×24×60×60×186000英里，我们大概干脆就放弃了，说声“哦，是吗”，然后觉得还是去和家里的小猫玩耍，或者干脆听音乐更有趣了。

但是我们都乘过火车，那就用另一种方法来解释吧。一辆普通的载客火车，如果日夜不停，需要5-7年能到达月球。但如果它的目标是太阳，那从现在开始，要到公元2232年才能到达；如果要去往海王星，这列火车就要花八千多年时间。但要是和离我们最近的恒星相比，这些都是小儿科了，因为那将是一次用时7500万年的旅行。假如我们有一个更远大的目标，想要去一次北极星，那么我们要用掉7亿年。如果用一代人的寿命约为70年来估算，那么这期间将经历1000万代人！

离我们最近的恒星是太阳，离太阳系最近的恒星被称为比邻星，它位于半人马座，离太阳只有4.22光年，相当于399233亿公里。

伽利略·伽利莱（1564-1642），意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家，科学革命中的重要人物。他的成就包括制造了第一个温度计来测量温度；用摆来测量时间；改良了折射式望远镜，并使用望远镜进行天文观测，以及支持哥白尼的日心说。伽利略还通过实验研究在重力影响下的落体运动问题，推翻了亚里士多德关于不同重量的物体下落速度不同的论点。

现在我们还只是说到了宇宙中我们可见范围内的事情。与先辈伽利略时代的天文学家用于观察天空并不时做出奇妙发现的小装置相比，我们今天的望远镜不知要先进多少倍。即使如此，如果我们不能把今天的望远镜再提高一千倍，它们仍然是很不够的。这么一来你就可以理解，当我们说到“宇宙”的时候，实际指的是“人类目前肉眼可见的一小部分宇宙”。至于另外那部分看不到的，我们是一无所知，甚至连猜测都无从猜起。

在我们认识到的这部分宇宙中有千万个恒星、行星和各种天体，但是只有两个是对我们影响最深的：太阳和月球。太阳不间断地为我们提供光和热，而月球对我们产生影响是因为它离我们太近了，它导致了海洋的运动，形成我们所称的“潮汐”现象。

是的，月球离我们太近了。即使它与太阳相比，小得微不足道，假如太阳是我们提到过的直径为三英尺的球体，那么地球就像绿豆那么大，月球就只有针尖大小。但是对于我们的地球，月球的作用力相比于太阳还是重要很多。

如果地球完全是坚实的固体组成，那月球也就不能影响我们什么。但是地球表面恰恰有四分之三的部分被海洋覆盖。这些海水随着月球的运行在地球上运动，就好像我们把铁屑撒在一张纸上，然后在上方晃动一个磁铁，那些铁屑就会跟着运动一样。

日日夜夜，这广袤无垠的海水随着月球的运动而起伏运动。当这些海水运动到海湾或者河口时，它们被急剧压缩，然后升高二三十甚至四十英尺，此时在这些海域航行简直是不可能的。如果正逢太阳和月球在我们的同一侧，那么潮水比太阳和月球分处两侧时自然要更强，对于许多地方，这样的潮汐甚至相当于一次小的洪水。

地球被一层由氦和氧组成的气体严密地包围着，我们称之为“大气层”。这层气体随着地球的运动而运动，好像一个橙子的外皮和内部一起运动一样。

这层厚厚的大气，与大地和海洋一起，形成了一个巨大的“实验室”，这个“实验室”里诞生了我们所经历的各种各样的天气--风、雨、暴雪，以及干旱的季节。这些天气与我们的生活息息相关，所以我下面要详细介绍一下它们的形成。

影响气候最重要的三个因素是：土壤的温度、主导风向以及空气湿度。最初，“气候”指的是“土壤的温度”。因为古希腊人发现，随着土地朝极地方向“坡度”的变化，当地的气温和湿度都会发生变化。这样，“气候”指的就是某地大气层的状况，而不是具体的地理位置。今天，“气候”指的是某个地区一年之中占主导地位的大气状况，我下面所提到的气候也是这个含义。

首先让我讲讲这与人类文明密不可分的、神秘的风。“风”的英文“wind”这个单词意味着“蜿蜒前行”。“风”就是一团空气从一处向另一处蜿蜒前行。然而，风是由什么导致的呢？空气中总是有些地方比其他空气温度较高，这部分空气较轻，也就会上升，使气体本来占据的地方形成真空，之后其他地方较冷较重的空气会过来填充这部分真空。正如两千年前古希腊人已经发现的，“大自然厌恶真空”，空气与水或者人类一样，是不会允许真空出现的。

我们都知道怎样制造热空气--只要点燃一堆火就可以了。在浩大的宇宙空间中，太阳作为恒星就是火炉，它周围的行星被它“加热”，那么地球上最热的地方就是离“火炉”最近的地方--赤道地区，最冷的地方则是离“火炉”最远的地方--两极地区。房间里的火炉会在空气中造成“动乱”--一种循环运动。热空气上升，然后在上升到屋顶之后，温度会逐渐冷却下来，而冷却会使空气变重而下降。一旦空气靠近地面的火炉，又会再次升温，密度变小而上升。循环往复，直到火炉熄灭。但是火炉熄灭之后，因为房间的墙壁吸收了一定的热量，会保持房间的温度在比较高的水平，保持温度的时间长度依据墙壁的材料不同而不同。

土壤就好像房间的“墙壁”。沙土吸收热量比湿润的土壤要快，但是沙土散热也快。结果就是，在太阳落山之后，沙漠很快会变得刺骨的冷，但是森林地区却能保持较高的温度达几个小时。

一年当中，太阳直射点总是在北纬23°26′和南纬23°26′之间来回移动。只有在南、北回归线之间的地区，才能见到太阳直射头顶的景象。这个地区获得的太阳光热是全球最多的，称为热带。南极圈以南、北极圈以北地区，太阳高度很小，可以观察到极昼和极夜现象，得到的太阳热量极少，气温很低，称为寒带。

实际上，水分才是温度的真正保持者。同理，在世界上，沿海地区国家总是比内陆地区国家的年温差更小。

因为太阳的光照在夏季比冬季更长、也更热，夏天自然也比冬天气温高。但是气温还有其他影响因素。赤道地区比两极地区得到的阳光更直接。例如，一束一百英里宽的阳光会全部照射在一百英里宽的赤道地区，让非洲森林或者是南美的原野得到全部的光和热。但在两极附近，一束一百英里宽的阳光所覆盖的区域可以达到两百英里，每个地方得到的光和热也就减半：正如一个可以为六个房间供暖的燃油炉，如果非要它给十二个房间供暖，当然效果不好。

我们那个天上的“火炉”要做的还有更多：它还要让大气层保持一定的温度，而它却无法直接给大气层加热，要通过土壤间接加热。当阳光穿过大气层时，由于速度太快，几乎对大气的温度没什么影响。阳光照射到地面之后，土壤将热量存储起来，并逐渐放出一部分热量，使空气的温度升高。这就是为什么高山上会很冷：离大地越远，得到的热量越少。假如太阳是首先加热大气层，然后大气将热量传递给大地，那么就不应该是这样的情形，高山顶上也不应该覆盖着白雪了。

雨是海洋、内陆湖以及高原融水蒸发而水蒸气上升的结果。温度较高的空气可以承载较多的水分，因此上升的热空气可以将水蒸气带到高空。之后空气冷却，水蒸气凝结，就形成了雨、雪或者冰雹，回到地面。

赤道地区的降水频率高、强度也大，因为赤道地区接受日照多、地面温度高，有大量的热空气带着地面的水分上升，在空中形成降雨，又重新回到地面。但是由于太阳并不总是直射赤道，而是在南北回归线之间往返，所以大部分赤道地区都可以分为两季：雨水充沛的湿季和雨水较少的干季。

某些地区常年受从更冷的地区吹来的风的控制，这些地方是最糟糕的。因为空气升温之后，能承载更多的水汽，也就不会有水蒸气的凝结形成降雨。这些地区通常会形成沙漠，一年里只会有一两次降雨。

关于风和雨的一般规律就讲这么多，现在来谈谈我们生活的地球本身，以及它表层薄而坚硬的岩石层。

地球表面了深的地方是马里亚纳海沟，它是目前所知最深的海沟，地处北太平洋西方海床，即位于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底，亚洲大陆和澳大利亚之间，海沟最大深度为海平面下10911米。

珠穆朗玛峰，简称珠峰，又意译作圣母峰，位于中国和尼泊尔交界的喜马拉雅山脉之上，终年积雪。高度8844.43米，为世界第一高峰，是中国最美的、令人震撼的十大名山之一。作者写作此书在1932年，人类首次登顶珠穆朗玛峰在1953年。

如果地球是一个直径三英尺的球体，地球上最高的山峰珠穆朗玛峰的高度，大致相当于一张薄纸的厚度；而地球表面最深的地方，菲律宾群岛的东部海域，大概与一张邮票的大小和形状相当。我们从未到达过世界上最深的海底，也从没到达过世界上最高的山峰。人类乘坐热气球和飞行器，可以到达比喜马拉雅山的山峰更高一点的高度。但是即便算上最近的瑞士科学家皮尔卡德的成功飞行，仍然只能说突破了三十分之一的禁区；至于海洋，我们至今从未到达过太平洋深度的四十分之一。而凑巧的是，海洋的最深处比珠穆朗玛峰的最高处还要深。我们不知道这是什么原因，但是如果我们将各个大陆上最高的山峰投入海洋的最深处，那么珠穆朗玛峰和阿空加瓜山的山顶距离海平面都还有几千英尺的距离。

在我们今天所掌握的知识范围内，例如地壳的由来以及演变的这些问题都已经可以解决。我们也不用像我们的先人所期待的那样，从火山喷发中探寻地球内部的秘密，因为我们已经了解，这些滚烫的岩浆并不是地球中心的填充物。如果可以，我愿意把火山喷发比作地球表面上的“疮”：虽然很痛苦，但仅仅是局部的灾难，而不是内部特征的表现。

阿空加瓜山，海拔6959米，山峰坐落在安第斯山脉北部，峰顶在阿根廷西北部，是南美洲最高峰，也是西半球和南半球的最高峰，它还是世界上最高的死火山，绰号“美洲巨人”。

地球上现在大概有320座处于活跃期的火山。曾经还有400座火山被认为是活跃的，但是它们现在已经被判断为与其他普通的山脉没有区别了。

大部分的活火山处于海滨。事实上，世界上火山最活跃的地区日本是一个岛国，平均每天测震仪能感受到4次微小的震动，一年有1447次。

考虑到火山与海洋通常在地理位置上的临近，人们很自然地想到火山喷发是因为海水侵入内陆的底层，导致熔岩的活动混乱，从而发生声势浩大的爆发。但是自从人们发现了很多距离海洋几百英里远的活跃火山时起，这种解释便站不住脚了。关于火山爆发的原因，从那时起到现在的两百年间，我们还是只能摇摇头，说声“我们不知道”。

地球内部如此，地球的表面我们就了解吗？以前信誓旦旦地说地球表面的岩石是永恒不变的，然而今天的科学家不再那么有信心了，他们认为一切的岩石都是有生命的，它们随着时间的流逝而不断变化。

为了搞清楚地壳的运动，我们可以将五六个手帕平铺在桌面上，一个摞一个，然后将最顶上的手帕的两端慢慢向一起推，这样你就可以看到一系列的褶皱、突起以及沟壑，而这与地壳运动是很相像的。地壳是一片漂浮在广阔空间的岩石层，它在不断地降温。因为在降温，所以地壳一直在收缩，而我们知道，当一个物体收缩，它的表面就会出现褶皱，就像被挤压的手帕一样。

自然缓慢地创造着她的奇迹，她一直努力保持她的作品的平衡。当一片水域干枯，她会在另外一个地方创造出新的水域；一座山脉消失，她就在世界的另一个角落创造出新生的山脉。至少我们认为是这样的。因为这个过程实在是太过漫长，以至于我们根本无法观察到这些变化的发生。

但是也有例外。当自然独立工作时，她的创造是非常缓慢的，但是如果有人力的干预，自然的运动有时就格外迅速。自从人类文明进步，发明了汽船、炸药这些物品，世界的变化是如此迅速，以至于假如我们的曾祖父母能回到我们身边，他们可能已认不出曾经生活的牧场和花园；我们贪婪地渴望木材，将山上的树木和灌木都砍伐殆尽，以至于很多地区都好像回到洪荒时代的一片荒芜。而一旦山上的植被遭到破坏，山石上覆盖的土壤将很快被雨水顺着光秃秃的山坡冲走，成为附近乡村的严重威胁。雨水没有被草地和树木的根部吸收，却形成了洪水和瀑布，将它所到之处的平原和村庄全部夷为平地。

幸运的是，这个问题连同有限的几个有着重大现实意义的地理问题最终唤起了各国政府的注意。如今，任何一个政府都不会容忍这般恶劣对待全体人类赖以生存的土地的野蛮行径。我们无法控制在地壳表面发生的那些巨大变迁，但是在一定程度上说，我们可以影响局部的自然环境，使某个地区的降水增加或是减少，甚至使一片富饶的土地成为肆虐的沙漠。我们对于地表的知识每天都在增长，而我们需要合理地利用这些知识，为人类和整个星球造福。

但是我不能不表示遗憾，因为我们对于占地球表面绝大部分的海洋的变化还无能为力。地球表面的五分之四被海水覆盖着，如此大片的水域乍一看似乎对我们是根本无用的，而你可能觉得遗憾：地球为什么要有这么多水呢。因为我们觉得要是再有多一些的土地，人类就能生活得更好。可是，如果没有这大片的海洋作为热量存储器，人类连能否生存在这片星球上都很成问题，包围着陆地的大片海洋就像陆地地壳一样在不断地运动变化。

这个故事是多么令人着迷啊！它让我在这一章止不住地讲了这么多的细节，尽管这并不是我的目的所在。这一章应该提供一个宏大的背景，为气象学、海洋学、天文学在以后章节中的“演出”提供场地。那么现在我就暂时让大幕落下吧，当它重新拉开时，将是一个新的篇章。下面的章节我将讲述人类是怎样在诞生之初走遍山脉、海洋以及沙漠，将一片荒芜开垦为适于居住的家园的。