在英語中。地球為“Earth”。當人們不知道地球是個行星時，“Earth”這個詞只是表示人們在它上面行走的大地。后來這個詞不僅是表示我們腳下的大地，而且漸漸地表示整個世界本身。

地球是人類目前所知的唯一有人類存在的星球。地球無私的饋贈給人們它所擁有的一切資源；在宇宙中，這顆蔚藍色的星球也是一個傳奇。它是如何形成的？地球上千姿百態(tài)的地理面貌的成因又是什么？地球的宿命究竟如何？……盡管地球與人類朝夕相處，但是地球上未知的秘密仍然有待人們?nèi)ヌ剿鳌?

地球形成的奧秘

作為太陽系中目前已知的唯一一個有生命存在的星球。地球是怎樣形成的呢？

多少個世紀以來，科學家們上下求索，力圖圓滿地回答這個問題。關于地球的起源，目前有以下幾種學說：

彗星碰撞說

1749年，法國生物學家布封提出的“彗星碰撞說”，曾一度引起人們的注意。

他認為，一顆彗星與太陽相撞，從而產(chǎn)生了許多碎片，碎片冷卻以后形成了地球及其他幾個行星。即地球是由于彗星碰撞太陽而形成的，這一學說打破了神學的禁錮，曾一度引起人們的注意。

微星學說

1900年，美國科學家托馬斯、卓烏德·章伯倫和弗瑞斯特·雷·摩爾頓在研究中重新拾起布封的理論。他們認為，在很久以前，當另一顆星體經(jīng)過太陽附近時，在引力的作用下，彼此間各有一部分脫離了它們的母體而形成了新的個體，這些新個體在引力作用下急劇地旋轉，從而獲得大量的角動量。這些個體分離后漸漸冷卻下來，體積也隨之減小，成為固體或是微星，微星在進一步碰撞時形成行星。來自兩顆星體的物質(zhì)聚集在一起，形成行星家族，這一假設稱為“微星學說”。

然而，1920年，英國的天文學家阿瑟·斯坦萊·愛丁頓卻指出，從太陽或其他恒星分離下來的物質(zhì)都很熱，它們在擴散到宇宙空間前，還未來得及冷卻就會消散掉。即使在某種未知的過程下凝聚成了行星，運行的軌道也不會像現(xiàn)在太陽系中的軌道那樣有規(guī)律。所以“微星說”并不合理。

俘獲說

認為太陽從恒星際空間俘獲物質(zhì)，形成原始星云，后來星云凝聚成地球和行星。例如，1944年原蘇聯(lián)地球物理學家施米特提出：太陽俘獲的旋轉的氣體——塵埃中的固體粒子，最終凝聚形成地球和太陽。

氣體潮生說

這一學說由英國物理學家金斯在1930年提出。他認為，原始太陽是一個灼熱的球狀體，由非常稀薄的氣體物質(zhì)組成。后來，一顆質(zhì)量比它大得多的星體從距離它不遠的地方劃過，在這個星體的引力的作用下，原始太陽出現(xiàn)了凸出部分，并逐漸被拉成煙狀長條。這些從原始太陽中分離出來的長條狀稀薄氣流冷卻凝固后分成了許多部分，每一部分都聚集成了一個行星。氣流中間部分最寬，密度最大，于是形成了較大的木星和土星；氣流兩端稀薄些，于是形成了較小的行星，如地球、水星等。

各種說法都有一定的道理，但都缺乏確鑿的證據(jù)，所以直到今天，地球究竟是怎樣形成的仍是一個謎。

地球的年齡

今天的科學家通過對地球上巖層的性質(zhì)和變化的研究，測算出地球的年齡已經(jīng)有46億年了。

生活在地球上的人類自古以來就十分關心地球的年齡問題，但是由于古代人們?nèi)狈ν扑愕厍蚰挲g的科學方法，地球的年齡始終是一個未解之謎。

古代瑪雅人把公元前3114年8月13日奉為“創(chuàng)世日”，認為地球是從那一刻誕生的；希臘的神學家把地球的生日提前到公元前5508年；著名的科學家牛頓則根據(jù)《圣經(jīng)》推算地球有6000多歲…

隨著科學的進步，計算地球年齡的方法也在不斷更新。

海鹽和沉積巖測算法

17世紀到18世紀期間，有科學家試圖通過研究海洋里的鹽度來推算地球的年齡。他們假定海水最初是淡的，由于河水把鹽沖人海洋才使海水變成。知道了目前海水的含鹽量和全世界的河流每年能把多少鹽沖人海洋就可以算出海洋的年齡，并進一步推算出地球的年齡。但是，海水最初是不是淡的本身就是一個未解之謎，河流每年帶人海洋的鹽量也并不一樣，此外地球的形成比海洋的出現(xiàn)早多少年也不得而知。因此這種方法解決不了問題。

還有一些科學家考慮用海洋沉積物來測算地球的年齡。據(jù)估計，每經(jīng)過3000～10000年，可以形成1米厚的沉積巖。地球上的沉積巖最厚處約為100千米，由此推算，地球的年齡大約在3—10億年之間。但這種方法也沒有考慮到在沉積作用發(fā)生以前地球就已經(jīng)形成了，因此也是不準確的。

開爾芬的熱傳導計算

1862年，英國物理學家開爾芬第一次從物理學的角度探討了地球的年齡問題。

他假定地球原是熾熱的液體，后來冷卻凝固下來，成為了現(xiàn)在的形態(tài)。他根據(jù)熱傳導計算，推導出地球的年齡約為2000—4000萬年。

開爾芬的計算結果發(fā)表后，遭到了地質(zhì)學家們的反對。因為地質(zhì)研究表明。地殼運動并非一次，造山運動在地質(zhì)史上甚至可能發(fā)生了15次以上。因此，用最后一次發(fā)生變化的巖石來測定整個地球的年齡是不正確的。

同位素地質(zhì)測定法

20世紀初期，人們發(fā)現(xiàn)地殼中普遍存在微量的放射性元素，它們的原子核中能自動放出某些粒子而變成其它元素，這種現(xiàn)象被稱做放射性衰變。在天然條件下，放射性元素衰變的速度不受外界物理化學條件的影響而始終保持很穩(wěn)定。

例如。1克鈾經(jīng)過一年之后有174億克衰變?yōu)殂U和氦。在鈾的質(zhì)量不斷減少的情況下，經(jīng)過約45億年以后，大體就有1/2克衰變?yōu)殂U和氦。利用放射性元素的這一特性，我們選擇含鈾的巖石，測出其中鈾和鉛的含量，便可以比較準確地計算出巖石的年齡。用這種方法推算出地球上最古老的巖石大約為38億年。當然這還不是地球的年齡，因為在地殼形成之前地球還經(jīng)過一段表面處于熔融狀態(tài)的時期，科學家們認為加上這段時期。地球的年齡應該是46億年。

地球的未來命運

與我們的命運息息相關的地球的命運走向如何？地球上的生命最終會如何消亡？當然這還是個未知答案。

美國賓夕法尼亞州大學的地理學家卡斯汀說，地球的未來取決于太陽，而太陽和其他星球一樣也不是永遠存在的。隨著太陽壽命的增加，會逐漸變成一顆紅巨星。太陽會變得更亮、更熱，從而影響地表溫度。當?shù)厍驓鉁厣叩饺A氏140度以上時，災難出現(xiàn)。這時地球開始脫水。地球的大氣層將含有10%—20%的水分，水蒸氣進入同溫層，在這里直接分解成氧氣與氫氣。

氫氣脫逸到外層空間，地球的水分就這樣逐漸流失。

天文學家對地球的這一命運很清楚，只是此前估計這一災難距離今天仍有50億年之遙，不過新的電腦技術使他們目前認識到地球大限到來的會比預想中早得多。

以前人們最悲觀的估計是12億年，地球的海洋將會消失，地球也將變成一個巨大的無水的沙漠。

有的科學家指出，在每一個擁有水源的星球上存活的生命體，都會一遍又一遍地上演在水分完全消失后的“滅絕”的歷史，無可避免。隨著地球上的水量的不斷減少，這種情形意味著最終這個星球上的生物將會成為歷史。

不過，地球干涸的命運不會引起人們的“世界末日”般的恐慌，畢竟，12億年對于人類來說實在太漫長了，漫長到令世人沒有辦法去想象。并且，以人類的智慧，在短短的數(shù)千年的時間就掌握了發(fā)達的科學技術。就算地球上不再適合人類居住，12億年的時間，人類也足以在宇宙中找到其他的定居點。

英國《新科學家》雜志曾經(jīng)有過一篇報道，專門探討地球的命運。以前的研究稱，大約在50億年里，太陽會膨脹成一顆紅巨星，將地球烤焦。但兩項最新研究則聲稱，地球等不到被太陽烤焦的那一天，在被烤焦之前，地球會與水星或火星發(fā)生撞擊，地球上的生命將因此毀滅。

這些研究指出，至少在4000萬年內(nèi)太陽系的行星將繼續(xù)圍繞太陽平穩(wěn)運行。然而之后一切走向令人恐懼的混亂的可能性雖然非常小，但是不容忽視。盡管在人類歷史的長河中，太陽系似乎一直像時鐘一樣有規(guī)律地運行。但是3個世紀前牛頓意識到，隨著時間的推移，行星間的引力作用或許能將它們拽出正常軌道。然而，要預測將會發(fā)生什么是個極大的挑戰(zhàn)，因為它涉及大量天體。

總之。地球的命運如何，要等待科學家們的進一步研究。

揭秘地球的內(nèi)部結構

地球內(nèi)部具有同心球?qū)拥姆謱咏Y構，各層的物質(zhì)組成和物理性質(zhì)都有變化。地球內(nèi)部是不能直接觀測的，所以有關地球內(nèi)部的知識多是間接得來的。例如，根據(jù)天文學得知的地球質(zhì)量和大地測量所得的地球形狀和大小，可以計算出地球的平均密度為5.5克/厘米。但是，地表物質(zhì)的密度小于2.7克/厘米；因此可以推知地球內(nèi)部物質(zhì)的密度要比5—5克/厘米為大。根據(jù)隕石有石隕石和鐵隕石之分，又由于地球有明顯的內(nèi)源磁場，因此可以推斷地球內(nèi)部有一個鐵質(zhì)的地核。主要根據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播所顯示出來的各種跡象，證明地球內(nèi)部可大致分為地殼、地幔和地核3個組成部分。

地殼

地球球?qū)咏Y構的最外層，大陸地殼的厚度一般為35—45千米，喜馬拉雅山區(qū)的地殼厚度可達70～80千米。1909年A.莫霍洛維奇根據(jù)近震地震波走時確認地殼下界面的存在，在此界面以下地震縱波的速度由平均5.6千米/秒突然增至7.8千米/秒。

這個分界面后人稱之為莫霍界面。地殼主要由各種巖石組成，高低不平，平均深度為17千米，大陸部分比海洋部分厚，平均厚度為33千米，高山、高原地區(qū)甚至厚達60—70千米，海洋地殼平均厚度僅有6千米。

地幔

地幔位于地殼和地核之間的中間層，平均厚度為2800余千米。1914年，美國地震學家B.古登堡根據(jù)地震波走時測定地核和地幔之間的分界面深度為2900千米。這個數(shù)值相當準確，與新近算得的數(shù)值只差15千米。地幔又分為上地幔（350千米深度以上）和下地幔。上地幔中存在一個地震波的低速層，低速層之上為相對堅硬的上地幔的頂部。通常把上地幔頂部與地殼合稱巖石圈。全球的巖石圈板塊組成了地球最外層的構造，地球表層的構造運動主要在巖石圈的范圍內(nèi)進行。

關于地殼均衡的研究認為，巖石圈下面有一個物質(zhì)層，其強度較小，容許緩慢變形和在水平方向流動。1914年，J.巴勒爾稱這個物質(zhì)層為軟流圈。軟流圈概念和地震學中的地幔低速層概念似乎指的是同一個對象，很多人把它們等同起來。板塊大地構造學說認為，巖石圈板塊漂浮在軟流圈之上，可以作大規(guī)模的水平向移動；

地核

地幔下面是地核，地核的平均厚度約3400千米。地核還可分為外地核、過渡層和內(nèi)地核三層，外地核厚度約2080千米，物質(zhì)大致成液態(tài)，可流動；過渡層的厚度約140千米；內(nèi)地核是一個半徑為1250千米的球心，物質(zhì)大概是固態(tài)的，主要由鐵、鎳等金屬元素構成。地核的溫度和壓力都很高，估計溫度在5000C以上，壓力達1.32億千帕以上，密度為每立方厘米13克。美國一些科學家用實驗方法推算出地幔與核交界處的溫度為3500℃以上，外核與內(nèi)核交界處溫度為6300℃，核心溫度約6600℃。

在20世紀90年代，在中歐的一個小城溫迪施埃中巴赤，人們鉆出了一個直徑22厘米，深14千米的世界上最深的洞。這個地區(qū)地理情況十分特殊，這里的巖石有30千米厚，并向地表突出。歷史上古老的歐洲板塊和非洲板塊在這里相互碰撞。彼此推擠和嚙合。正是由于這些地理狀況的存在，地質(zhì)學家們打算用管狀的、中空的特殊鉆孔器旋出巖心，把這些巖心提取上來，但這次努力最后還是以失敗告終。

地球內(nèi)部究竟是什么？

其中的奧秘仍然等待人們?nèi)ラ介_——大地的怒吼——地震

2008年5月12日14時28分04秒，四川汶川、北川突發(fā)8級強震，大地顫抖，山河移位，滿目瘡痍，生離死別。此次地震重創(chuàng)約50萬平方千米的中國大地！

當?shù)貢r間2010年1月12日16時53分（北京時間13日5時53分），加勒比島國海地發(fā)生里氏7.0級地震，首都太子港幾乎被夷為平地。

21世紀的前10年，世界各地的地震頻發(fā)，造成了不計其數(shù)的傷亡和財產(chǎn)損失。

地震是一種經(jīng)常發(fā)生的自然災害。據(jù)統(tǒng)計，全球每年約發(fā)生500萬次地震，約有15000人死于地震。

地震是地球上很常見的一個現(xiàn)象，但是地震的預測一直是科學史上的一個難題。

地震同地球的構造和地殼運動有關。在地殼的運動中，地下巖石在力的作用下，往往會發(fā)生形狀的改變，甚至破裂，同時以地震波的形式將能量傳到四面八方。當?shù)卣鸩▊鞯降乇頃r，地面就會振動起來，形成地震。

人們將地震共分為構造地震、火山地震、陷落地震和誘發(fā)地震四種。

構造地震

它是指在構造運動作用下，當?shù)貞_到并超過巖層的強度極限時，巖層就會突然產(chǎn)生變形，乃至破裂，將能量一下子釋放出來，就引起大地震動，這類地震被稱為構造地震，占地震總數(shù)90%以上。

火山地震

由于火山作用，如巖漿活動、氣體爆炸等引起的地震稱為火山地震。只有在火山活動區(qū)才可能發(fā)生火山地震，這類地震只占全世界地震的7%左右。

陷落地震

由于地下巖洞或礦井頂部塌陷而引起的地震稱為塌陷地震。這類地震的規(guī)模比較小，次數(shù)也很少，即使有，也往往發(fā)生在溶洞密布的石灰?guī)r地區(qū)或大規(guī)模地下開采的礦區(qū)。這類地震只占地震總數(shù)的3%左右。

人工地震和誘發(fā)地震

它是由于人工爆破，礦山開采，軍事施工及地下核試驗等引起的地震。由于人類的生產(chǎn)活動觸發(fā)某些斷層活動，引起的地震稱誘發(fā)地震，主要有水庫地震，深井抽水和注水誘發(fā)地震，核試驗引發(fā)地震，采礦活動、灌溉等也能誘發(fā)地震。

地震究竟是如何發(fā)生的呢？

古代的日本人認為，日本的國土在一條大鯰魚的背上。當鯰魚發(fā)怒時，就會甩動尾巴和鰭，于是造成了地震。與之相類似，我國古代也有相類似的傳說，不同的是，背負大地的是鱉，而不是鯰魚。

隨著科學的發(fā)展，人類對地震有了初步的認識。如古希臘和古羅馬的一些學者認為地震是由于風被封閉在地殼內(nèi)，結果使地殼分成小塊不停地運動，即風使大地震動而引起地震。亞里士多德也認為，地震是由突然出現(xiàn)的地下風和地下灼熱的易燃物體造成。

進入20世紀，科學技術進一步發(fā)展，通過研究地震波，關于地震的形成了三種假說：

一是“彈性回跳說”。1911年，地質(zhì)學家理德提出地球內(nèi)部不斷積累的應變能超過巖石強度時產(chǎn)生斷層，斷層形成后，巖石彈性回跳，恢復原來狀態(tài)，于是把積累的能量突然釋放出來，引起地震；

二是“巖漿沖擊說”。1955年，日本的松澤武雄提出地下巖石導熱不均，部分熔融體積膨脹，擠壓圍巖，導致圍巖破例產(chǎn)生地震；

三是“相變說”。美國學者布里奇曼提出，地下物質(zhì)在一定臨界溫度和壓力下，從一種結晶狀態(tài)轉化為另一種結晶狀態(tài)，體積突然變化而發(fā)生地震。

三種學說均有道理，但是，不能說地震之謎就此完全解開。但隨著物理學、化學、古生物學、地質(zhì)學、數(shù)學和天文學等多學科交叉滲透和深入發(fā)展，人們終會見到地震的真實面目。

火山在怒吼

當?shù)貢r間2010年4月14日凌晨1時，位于冰島南部亞菲亞德拉冰蓋的艾雅法拉火山開始噴發(fā)，噴發(fā)地點位于冰島首都雷克雅未克以東125千米。巖漿融化冰蓋并引發(fā)洪水，附近約800名居民緊急撤離。火山噴出的火山灰在大氣層中擴散，導致冰島、英國、德國、波蘭等多國陰天，西部歐洲多國航線中斷。

在古羅馬，人們看見火山噴發(fā)的現(xiàn)象，便把這種山在燃燒的原因歸之為火神武爾卡諾發(fā)怒，于是意大利南部地中海利帕里群島中的武爾卡諾火山便由此而得名，同時也成為火山一詞的英文名稱-Volcano。

地殼下大約100～150千米處，存在著高溫、高壓下含氣體揮發(fā)成分的熔融狀硅酸鹽物質(zhì)，即巖漿。巖漿沿著一些通道上升到地表形成的噴出物圍繞各種不同形狀的噴出口形成山丘，形成了人們常說的火山。

火山是多種多樣的，根據(jù)它們的活動情況可以分為死火山、休眠火山和活火山三大類。

死火山指史前曾發(fā)生過噴發(fā)，但有史以來一直未活動過的火山。此類火山已喪失了活動能力。有的火山仍保持著完整的火山形態(tài)，有的則已遭受風化侵蝕，只剩下殘缺不全的火山遺跡。在中國山西大同，火山群在方圓約50平方千米的范圍內(nèi)，分布著2個孤立的火山錐，其中狼窩山火山錐高將近120米，這就是死火山的遺跡。

休眠火山指有史以來曾經(jīng)噴發(fā)過，但長期以來處于相對靜止狀態(tài)的火山。此類火山都保存有完好的火山形態(tài)，仍具有火山活動能力，或尚不能斷定其已喪失火山活動能力。如中國白頭山天池，曾于1597年和1792年兩度噴發(fā)，在此之前還有多次活動。目前雖然沒有噴發(fā)活動，但從山坡上一些深不可測的噴氣孔中不斷噴出高溫氣體，可見該火山目前正處于休眠狀態(tài)。

時有噴發(fā)的火山叫做“活火山”。這類火山每隔幾年就要持續(xù)噴發(fā)一段時間。

火山的噴發(fā)方式也是多種多樣：

巖漿沿著地殼上的巨大裂縫溢出地表，稱為“裂隙式噴發(fā)”。這類噴發(fā)沒有強烈的爆炸現(xiàn)象，噴出物冷凝后形成覆蓋面積廣大的熔巖臺地。在大陸上只有冰島發(fā)生過裂隙式火山噴發(fā)活動，因此它又被稱為“冰島型火山噴發(fā)”。

地下巖漿通過管狀火山通道噴出地表，稱為“中心式噴發(fā)”，這是現(xiàn)代火山活動的主要形式，它又可分為寧靜式噴發(fā)、爆裂式噴發(fā)和中間式噴發(fā)三種。

巖漿熔透地殼大面積地溢出地表稱為“熔透式噴發(fā)”。這是一種古老的火山活動方式，現(xiàn)代已經(jīng)不存在了。

大陸漂移之謎

1620年的時候，德國的哲學家、政治家弗朗西斯·墻根在看地圖的時候突然意識到，南美洲東岸和非洲西岸可以很完美地銜接在一起。然而，培根不是真正的科學家，盡管他將自己關于兩塊大陸的想法說了出來，卻沒有試圖去尋找證據(jù)，來證實兩岸曾經(jīng)是相連的。

但是培根之后將近300年的時間里，竟然沒有一個科學家認真思考過，為什么大洋兩岸的陸地競可以嚴絲合縫地拼在一起。許多人也許在心里有過疑問，但是卻都沒有去行動。最終，歷史將榮譽授予了一位德國人。

1910年，德國氣象學家和地球物理學家魏格納在凝視一幅世界地圖時無意間發(fā)現(xiàn)，大西洋西岸、南美洲的巴西東北凸出來的地方，剛好能嵌進大西洋東岸非洲幾內(nèi)亞灣凹進去的地方。也就是說，如果把歐洲和非洲大陸的西海岸與南、北美洲大陸東海岸拼在一起，就能拼成一個基本吻合的整體。

這一發(fā)現(xiàn)啟發(fā)了魏格納，后來，他提出，中生代時的地球表面存在一個泛大陸，這個泛大陸后來分裂，經(jīng)過兩億多年的漂移，形成了現(xiàn)在的海洋和陸地。這就是“大陸漂移說”。

但是，當時許多人對“大陸漂移說”是持懷疑態(tài)度的，因為人們不相信龐大的大陸可以在水中漂移。另外，限于當時的研究水平，魏格納的理論也存在許多破綻和缺陷。比如，有人就質(zhì)疑：巨大的大陸是在什么上漂移的？驅(qū)動大陸漂移的力量來自何方？

魏格納認為硅鋁質(zhì)的大陸漂浮在地球的硅鎂層上，即固體在固體上漂浮、移動。對于推動大陸的力量，魏格納猜測是海洋中的潮汐，拍打大陸的岸邊，引起微小的運動，日積月累使巨大的陸地漂到遠方；還有可能是太陽和月亮的引力。根據(jù)魏格納的說法，當時的物理學家立刻開始計算，利用大陸的體積、密度計算陸地的質(zhì)量。再根據(jù)硅鋁質(zhì)巖石與硅鎂質(zhì)巖石摩擦力的狀況，算出要讓大陸運動，需要多么大的力量。物理學家發(fā)現(xiàn)，日月引力和潮汐力實在是太小了，根本無法推動廣袤的大陸。

魏格納死后不久，一系列新的科學觀測資料為大陸漂移學說提供了證據(jù)。例如，古地磁學的研究證明，磁極在地球歷史中變化是很大的，如用大陸固定論就無法解釋這種變化，而用大陸漂移說來解釋就容易多了。新的科學觀測資料還證實，大陸現(xiàn)在仍然在移動之中。

如今，大多數(shù)人都已接受了魏格納大陸漂移的觀點。

但是還有一個關鍵問題并沒有解決——到底是什么力量推動6塊大陸漂移的呢？

這至今仍是個謎題。

地球南北磁極掉轉之謎

人們都知道，地球是個大磁場，然而地球的磁極卻并非亙古不變的，自地球誕生以來，它的南北磁極曾經(jīng)發(fā)生過幾次轉變，科學家們把這種現(xiàn)象稱為“磁極倒轉”。

眾所周知，地球是個大磁場，南磁極（S極）在地球的北端，北磁極（N極）在地球的南端。然而，在1906年，法國科學家布容在對司巴夫中央山脈地區(qū)的熔巖進行考察時意外發(fā)現(xiàn)，那里的巖石具有與現(xiàn)代磁場方向相反的磁性。這也使得人們懷疑地球的磁極并不是永恒不變的。

通過進一步的研究，科學家們發(fā)現(xiàn)：地球誕生以來，發(fā)生過多次磁極倒轉現(xiàn)象。僅在近450萬年里，磁極倒轉的現(xiàn)象就發(fā)生過4次。更詳細的研究則證明，縱然在同一個時期里，地磁場方向也并非一成不變，而是發(fā)生過一些歷時較短的極性變化。

科學家發(fā)現(xiàn)，即便是在更古老的年代里，地球磁場的這種極性變化也有發(fā)生。

從大約6億年前的前寒武紀末期，到約5.4億年前的中寒武世，是反向磁性為主的時期；從中寒武世到約3.8億年前的中泥盆世，是正向磁性為主的時期；中泥盆世到約0.7億年前的白堊紀末，還是以正向極性為主；白堊紀末至今，則是以反向極性為主。

究竟是什么原因促使地球的磁極發(fā)生掉轉呢？

有人認為，這可能是地球被宇宙中的其他星體猛烈撞擊后的結果，因為猛烈的撞擊能促使地球的磁場“翻跟頭”；也有科學家指出，地磁場極性的變化與地球追隨太陽作環(huán)繞銀河系中心的運動有關。銀河系中心也存在一個磁場，它集中在銀道面上，并在銀道面上下呈相反的方向。當太陽環(huán)繞銀河系中心運行時，會在銀道面上下作波狀起伏運動。如此不斷往復，往復一次的時間約為0.77億年。

然而觀點并沒有得到廣泛的認同。

1989年，美國科學家繆拉提出，氣候變化導致地磁極倒轉。繆拉的觀點也沒能獲得大多數(shù)研究者的贊同。一個事實是：三四百萬年前正是地球氣候比較溫暖、比較穩(wěn)定的時期，地磁極性為什么也多次發(fā)生變化呢？

關于地球南北磁極掉轉的原因，仍然沒有答案。

海水從哪來

在太陽系中，地球是唯一擁有液態(tài)水的星球，遼闊的海洋占地球表面面積的四分之三，海水占地球總水量的96.53%。如此多的海水是從哪里來的呢？

早先人們認為，這些水是地球固有的。當?shù)厍驈脑继栃窃浦心鄢鰜頃r，這些水便以結構水、結晶水等形式存在于礦物和巖石中。以后，隨著地球的不斷演化，輕重物質(zhì)的分異，它們便逐漸從礦物和巖石中釋放出來，成為海水的來源。例如，在火山活動中總是有大量水蒸氣伴隨巖漿噴溢出來，一些人認為，這些水汽便是從地球深部釋放出來的“初生水”。一次火山爆發(fā)噴出的水蒸氣就可以達到幾百萬公斤。不難想象，在漫長的地球歷史發(fā)展過程中，這樣產(chǎn)生的水是難以數(shù)計的。

而地球的引力之大，足以把地表上的水，包括海洋里的水吸引住，不讓它逃逸到太空中去。

然而，科學家們經(jīng)過對“初生水”的研究，發(fā)現(xiàn)它只不過是滲入地下，然后又重新循環(huán)到地表的地面水。況且，在地球近鄰中，金星、水星、火星和月球都是貧水的，唯有地球擁有如此巨量的水。這實在令人感到迷惑不解。

另外有人認為，地球上的水，至少大部分的水，不是地球固有的，而是由撞入地球的彗星帶來的。近年來，美國科學家通過對人造衛(wèi)星發(fā)回的照片進行研究，發(fā)現(xiàn)每分鐘都有一些由冰物質(zhì)組成的彗星落到地球上。據(jù)估計，每分鐘大約有100立方千米的水進入地球，一年就有0.5億立方千米。在地球形成的46億年中，共有23億立方千米的水進入地球。

有的科學家提出一種觀點，認為太陽風導致了水的產(chǎn)生。太陽風使太陽外層大氣向外逸散出來的粒子流，它的構成成分主要是電子和氫原子核——質(zhì)子。我們知道，氫和氧結合生成水。根據(jù)推算，從地球誕生到現(xiàn)在，地球吸收太陽風的總量達1.70×10^n克。如果這些氫全部與地球上的氧結合，可以產(chǎn)生1.53×1024克的水，與地球目前總量145億噸水量的數(shù)字十分接近。更為巧合的是，地球上水中氫和氚的含量比為6700:1，同太陽表面的氫和氚的比例也十分接近。以此推斷，地球上的水來自太陽風。

實際上，這些觀點還都只是猜測，海水來自何處的謎題還尚未解開。

為什么海水是成的

嘗過海水的人都知道，在海水中游泳時，突然灌了一口水，剛進嘴只是有點咸，可馬上就又苦又澀，難受至極。

地球表面70%被水覆蓋，但其中有97%都是又咸又苦的海水，無法直接飲用。

海水為什么那么咸呢？因為海水中含有各種鹽類，其中90%左右是氯化鈉，也就是鹽的主要成分，另外還有氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂及含鉀、碘、鈉、溴等各種元素的其他鹽類。如果把海水中的鹽全部提取出來平鋪在陸地上，陸地的高度可以增加153米；假如把世界海洋的水都蒸發(fā)干了，海底就會積上60米厚的鹽層。那么，海水中的這些鹽類是從哪來的呢？

絕大多數(shù)科學家認為，海水中的鹽絕對不會是來源于某個單一方面。不過他們強調(diào)的重點有所不同。一些人認為，海鹽主要是海洋中的“原生物”。在地球剛形成時，有過大降雨和火山爆發(fā)。火山噴發(fā)出來的大量水蒸氣和巖漿里的鹽分隨著流水匯集成最初的海洋，海水天然地就有了咸味。不過，那時的海水并沒有現(xiàn)在這樣咸。后來，隨著海底巖石可溶性鹽類不斷溶解，加上海底不斷有火山噴發(fā)出鹽分，海水逐漸變得越來越咸。

有的科學家們把海水和河水加以比較，研究了雨后的土壤和碎石，認為海水中的鹽是由陸地上的江河通過流水帶來的。當雨水降到地面，便向低處匯集，形成小河，流入江河，一部分水穿過各種地層滲入地下，然后又在其他地段冒出來，最后都流進大海。水在流動過程中，經(jīng)過各種土壤和巖層，使其分解產(chǎn)生各種鹽類物質(zhì)，這些物質(zhì)隨水被帶進大海，海水就逐漸變得越來越咸了。

但是，這兩種解釋有令人產(chǎn)生疑惑的地方。當人們對海洋物質(zhì)的組成、化學性質(zhì)和江河輸入的計算結果發(fā)現(xiàn)，兩者之間的數(shù)值相差非常大。

20世紀70年代之后，人們從新發(fā)現(xiàn)的海底大斷裂帶上的熱液反應中似乎找到了解釋海鹽來源的新證據(jù)。科學家發(fā)現(xiàn)，通過海底斷裂帶的水體流動速率雖然只相當于河川徑流的5‰，但是，由斷裂聚熱所產(chǎn)生的化學變化卻是經(jīng)河川攜帶溶解鹽所引起的變化的數(shù)百倍。

海底熱液反應是海鹽的重要補充的說法已經(jīng)被許多海洋科學家所接受，但是，關于海水中鹽分來源之謎并沒有最終解開。

地球的“呼吸”——潮汐

潮汐是海水周期性漲落現(xiàn)象。因白天為朝，夜晚為夕，所以把白天出現(xiàn)的海水漲落稱為“潮”，夜晚出現(xiàn)的海水漲落稱為“汐”。這種潮汐現(xiàn)象，使海面呈現(xiàn)規(guī)律性的起伏，就像人們的呼吸一樣。那么，為什么大海會有潮漲潮落的現(xiàn)象呢？

自從人類發(fā)現(xiàn)了潮汐的存在，就一直在探討它的成因。

細心的古人發(fā)現(xiàn)，潮汐每天都要推遲一會兒，而這一時間和月亮每天遲到的時間是一樣的，因此想到潮汐和月球有著必然的聯(lián)系。我國古代地理著作《山海經(jīng)》中已提到潮汐與月球的關系，東漢時期王充在他所著的《論衡》～書中則明確指出：“濤之起也，隨月升衰”，唐代的張若虛也在詩中寫到“海上明月共潮生”。

古希臘哲學家柏拉圖認為，地球和人一樣，也要呼吸，潮汐就是地球的“呼吸”。他曾經(jīng)猜想，潮汐是由于地下巖穴中的振動造成的，這種振動就如同人心臟的跳動。

17世紀80年代，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，他認為潮汐是由月球和太陽對海水的吸引而引起的。這就比較科學地解釋了潮汐產(chǎn)生的原因。

現(xiàn)在人們知道，在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。

由于地球的旋轉，這種水位的上升以周期為12小時25分和振幅小于1米的深海波浪形式由東向西傳播。太陽引力的作用與此相似，但是作用力小些，其周期為12小時。當太陽、月球和地球在一條直線上時，就產(chǎn)生大潮；當它們成直角時，就產(chǎn)生小潮。除了半日周期潮和月周期潮的變化外，地球和月球的旋轉運動還產(chǎn)生許多其他的周期性循環(huán)，其周期可以從幾天到數(shù)年。同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用，月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。除月球、太陽外。其他天體對地球同樣會產(chǎn)生引潮力，但對地球上的潮汐影響最大的仍然是月球。

有漲必有落。從全球范圍來考察潮汐現(xiàn)象，那么，一些地方發(fā)生漲潮，必在另外一些地方發(fā)生落潮；反之，一些地方若是落潮，正好證明另外一些地方正在漲潮。這種此起彼落的海水運動，稱為潮波。另外，潮汐漲落是通過海水的流動來實現(xiàn)的。海水的流人造成漲潮，海水的流出造成落潮。海水不斷地從正在落潮的海域，流向正在漲潮的海域。這樣的海水流動，叫做潮流。

總之，從全球范圍來看，潮汐現(xiàn)象實際上是海水的一種波動。它既有垂直的升降，也有水平的流動。因為海水在潮汐現(xiàn)象中會具有的強大的動能和勢能，所以很多國家都借用潮汐產(chǎn)生的能量來發(fā)電。

海市蜃樓是怎么回事

2005年5月23日下午，在有“人間仙境”之稱的山東蓬萊群島出現(xiàn)了極為罕見的自然奇觀，上萬名市民和游客有幸目睹了這一奇觀。人們看到，當海面上的薄霧消退，海面上空突然出現(xiàn)了一座繁華美麗的城市。城市中的高樓大廈，寬廣的街道呈現(xiàn)眼前，甚至還能夠清晰地看到人馬在路上走動穿梭。這一奇特的現(xiàn)象持續(xù)了很長時間，最后隨著海風慢慢消失。

19世紀時，歐洲的許多探險家深入到非洲的撒哈拉大沙漠進行探險。隨著探險隊深入到沙漠腹地，所攜帶的用水日益減少，許多隊員焦渴難耐。某一天，他們在尋找水源的過程中，突然發(fā)現(xiàn)前方不遠的地方有一個很大的湖泊。喜出望外的隊員們?nèi)杠S著奔向湖泊，卻發(fā)現(xiàn)總也到達不了目的地。

1815年6月18日早晨，英國、普魯士聯(lián)軍與拿破侖的軍隊在滑鐵盧進行戰(zhàn)役，距此105千米遠的比利時小城鎮(zhèn)市民競看到天空中戰(zhàn)馬奔馳、大炮無聲地發(fā)射、密集的隊伍沖殺的奇異幻景。

上述種種不同時期所看到的奇異景象，其實就是海市蜃樓。在平靜的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶爾會在空中或“地下”出現(xiàn)高大樓臺、城郭、樹木等幻景，稱之為海市蜃樓。我國山東蓬萊海面上常出現(xiàn)這種幻景，古人歸因于蛟龍之屬的蜃，吐氣而成樓臺城廓，因而得名。

現(xiàn)在人們已經(jīng)知道，海市蜃樓是由于光在密度分布不均勻的空氣中傳播時發(fā)生全反射而形成的。

夏天，海面上的空氣下層溫度比上層低，密度比上層大，折射率也比上層大。遠處的山峰、船舶、樓房等反射的光線射向空中時，由于不斷被折射，就會越來越偏離法線（過入射點與水平線垂直的線）方向，進入上層空氣的入射角不斷增大，以致發(fā)生全反射。光線反射回地面，人們逆著光線看去，就會看到遠方的景物懸在空中。

在沙漠中，當太陽照到沙地上，接近沙面的熱空氣層比上層空氣的密度小，折射率也小。從遠處物體射向地面的光線，進入折射率小的熱空氣層時被折射，入射角逐漸增大，也可能發(fā)生全反射，人們逆著反射光線看去，就會看到遠處物體的倒景，仿佛是從水面反射出來的一樣。沙漠里的行人常被這種景象所迷惑，以為前方有水源而奔向前去，但總是可望而不可即。

海市蜃樓不僅能在海上、沙漠中產(chǎn)生，在柏油馬路上偶爾也會被人們看到。

柏油馬路因為路面顏色深，夏天在灼熱陽光下溫度較高，同樣會使路面上的大氣層呈現(xiàn)上層空氣冷、密度大而下層空氣熱、密度小的分布特征，所以也會出現(xiàn)海市蜃樓。

神奇曼妙的極光

在我國的古書《山海經(jīng)》中曾經(jīng)有過關于極光的記載。書中說道，北方有個神仙，相貌如同一條紅色的蛇，在夜空中閃閃發(fā)光。這個神仙的名字叫做燭龍。“人面蛇身，赤色。身長千里，鐘山之神也”。后人推測，這里所說的實際上就是極光。

極光是自然界中最漂亮的奇觀之一，經(jīng)常于夜間出現(xiàn)在地球南北兩極附近地區(qū)的高空。它輕盈地飄蕩，舞姿曼妙，同時忽暗忽明，發(fā)出紅的、藍的、綠的、紫的光芒。

在北極圈附近的居民中流傳著各種關于極光的傳說。如因紐特人認為極光是鬼魂為新來者照明道路的火把，挪威西海岸的居民還把北極光視為老太太邊跳舞邊揮動戴白手套的手。

極光多種多樣，五彩繽紛，形狀不一，綺麗無比，在自然界中還沒有哪種現(xiàn)象能與之媲美。任何彩筆都很難繪出那在嚴寒的北極空氣中嬉戲無常、變幻莫測的炫目之光。

關于極光形成的原因，一直都沒有滿意的答案。

最早的時候人們認為，極光是地球外面燃燒起來的大火，因為北極區(qū)在地球的邊緣，所以能看到這種大火。另一種看法認為極光是太陽西沉以后透射反照出來的輝光。還有一種看法認為，極地地區(qū)冰雪十分豐富，冰雪在白天吸收陽光并貯存起來，到了晚上再釋放出來，就形成了極光。

隨著科學技術的不斷進步，現(xiàn)在人們一般認為，極光的形成與太陽活動、地球磁場以及高空天氣都有關系。科學家解釋說，太陽發(fā)出的高能質(zhì)子和電子到達地球的時候，因為受到地球磁場的影響，高能質(zhì)子和電子就向地球南北極地區(qū)偏斜，并大部分進入南極和北極上空。因此我們只能在地球的南北極地區(qū)見到極光。這些高能質(zhì)子和電子在降落的過程中，一定會碰到地球高層大氣的原子，兩者相互碰撞，自然就發(fā)射出炫目的光芒。另外，粒子自身也會發(fā)出比較微弱的光。

極光被視為自然界中最漂亮的奇觀之一。如果我們乘著宇宙飛船，從遙遠的太空遙望地球，會見到一個閃亮的光環(huán)圍繞著地球磁極。由于它們向太陽的一邊有點被壓扁，而背太陽的一邊卻稍稍被拉伸，因而呈現(xiàn)出卵一樣的形狀。因此被人命名為極光卵。

極光最經(jīng)常出現(xiàn)的地方是在南北磁緯度67度附近的兩個環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)，分別稱作南極光區(qū)和北極光區(qū)。在極光區(qū)內(nèi)差不多每天都會發(fā)生極光活動。在極光卵所包圍的內(nèi)部區(qū)域，通常叫做極蓋區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，極光出現(xiàn)的機會反而要比緯度較低的極光區(qū)來得少。在中低緯地區(qū)，尤其是近赤道區(qū)域，很少出現(xiàn)極光，但并非不會觀測到。1958年2月10日夜間的一次特大極光，在熱帶都能見到，而且顯示出鮮艷的紅色。這類極光往往與特大的太陽耀斑暴發(fā)和強烈的地磁暴有關。

球形閃電的形成之謎

1981年，蘇聯(lián)的一架“伊爾-18”飛機從黑海之濱的索契市起飛。當時天氣狀況良好，遠離飛行線40公里處有一片雷雨云。當飛機升到1200米高空時，一直徑為10厘米左右的火球突然闖入飛機駕駛艙，發(fā)出了震耳欲聾的爆炸聲，隨后立即消失。飛機上的人驚魂未定，幾秒鐘后，它再次難以置信地通過密封金屬艙壁回到乘客艙。它先是在驚亂一團的乘客頭上漂浮著，后緩緩地飄進后艙，分裂成兩個光亮的半月形，隨后又合并在一起，接著離開了飛機。駕駛員立即著陸檢查，發(fā)現(xiàn)球形閃電進出的飛機頭尾部各鉆了個窟窿，雷達和其他儀表失靈，但飛機內(nèi)壁和乘客沒有受到任何損傷。

1993年9月16日晚上，江蘇省濱海縣城天氣異常悶熱，東坎鎮(zhèn)東村的人們在外面乘涼，突然，人們看見一條火龍向西飛來。飛到一戶姓楊的人家的屋頂上時，變成一只火球竄進屋內(nèi)。隨后火球爆炸，造成一死兩傷。

民間俗稱球形閃電為滾地雷。北宋著名科學家沈括（1031—1095年）在《夢溪筆談》中，記述了一次球狀閃電的實況，描述了暴雷運行的過程：球形閃電自天空進入“堂之西室”后，又從窗間檐下而出，雷鳴電閃過后，房屋安然無恙，只是墻壁窗紙被熏黑了。

球形閃電是一種非常奇特的閃電現(xiàn)象。人們所見到的球狀閃電的平均直徑為25厘米，大多數(shù)在10～100厘米之間，小的只有0.5厘米，最大的直徑達數(shù)米。球狀閃電偶爾也有環(huán)狀或中心向外延伸的藍色光暈，發(fā)出火花或射線。顏色常見的為橙紅色或紅色，當它以特別明亮并使人目眩的強光出現(xiàn)時，也可看到黃、藍、綠和紫色。

其壽命只有1～5秒，最長的可達數(shù)分鐘。

根據(jù)案例，球形閃電常常出現(xiàn)在雷暴天氣，人們會看到球形閃電發(fā)光、旋轉、發(fā)出嘶嘶聲、跳動甚至反彈。它經(jīng)常會從門窗、煙囪甚至房屋縫隙中不動聲色地鉆進屋內(nèi)，靠近易燃物如樹木、紙張時，一般不會引起火災，但在它爆炸的一瞬間卻可以燒掉潮濕的樹木和房屋。如果落進水池，球形閃電還會使池水沸騰。

球形閃電到底是何種物質(zhì)？雖然半個多世紀以來，人類關于球形閃電的記錄多達4000多次，一直沒人能回答這個問題。

有些學者認為，球形閃電可能是因為有某種氣體進入臭氧集中區(qū)，使臭氧很快分解而形成的：有一些科學家認為，球形閃電是一些大氣的氮和氧的特殊化合物；還有人認為，球形閃電是一種帶強電的氣體混合物。但是，還是有很多人不同意他們的說法，這些學者認為球形閃電是一個等離子凝團。總之，關于球形閃電的認識，始終沒有達成共識。

新西蘭坎特伯雷大學科學家阿伯拉翰森和戴尼斯提出一種理論：球形閃電是硅燃燒發(fā)光所致。該理論認為，當土壤被雷電襲擊后，會向大氣釋放含有硅的納米微粒，來自雷電襲擊的能量以化學能的形式儲藏在這些納米微粒中，當達到一定高溫時。這些微粒就會氧化并釋放能量。研究人員將土壤樣品暴露于跟閃電過程一樣的條件下，便會產(chǎn)生含有硅的納米微粒，其被氧化的速率與球形閃電平均10秒鐘的生命周期是一致的。

到如今，還沒有任何一種理論的解釋能夠令所有人信服。科學家推測，球形閃電有可能是多種不同自然作用的產(chǎn)物。

球形閃電不但有趣，而且包含著許多秘密，一旦解開這個現(xiàn)象，對人類的生活將有著深遠的影響。

龍卷風形成之謎

1995年，一場龍卷風席卷美國俄克拉荷馬州阿得莫爾市。有人看到，龍卷風過處，許多戶的房子屋頂像滑翔翼般飛起來，房子也隨后倒塌；在外面的重物被吹出幾十英里之遠。大多數(shù)碎片落在陸龍卷通道的左側，按重量不等常常有很明確的降落地帶，估計一些較輕的碎片甚至飛到300多千米外才落地。

1879年5月30日下午4時，在堪薩斯州北方的上空有兩塊又黑又濃的烏云合并在一起，過了大約15分鐘，在云層下端生成了一個龐大的旋渦，隨后又變成一根頂天立地的巨大風柱。

龍卷風旋渦橫過一條小河，遇上了一座峭壁，但它在這個障礙物前顯得無可奈何，于是它掉頭西進，那邊正好有一座新造的75米長的鐵路橋。龍卷風旋渦競將它從石橋墩上“拔”起，把它蹂躪一番后拋到水中。

在接下來的三個小時，它像一條孽龍似的在整個州內(nèi)亂竄，所到之處一片狼藉。

龍卷風是大氣中最強烈的渦旋現(xiàn)象，影響范圍雖小，但破壞力極大。它往往使成片莊稼、成萬株果木瞬間被毀，令交通中斷，房屋倒塌，人畜生命遭受損失。龍卷風的水平范圍很小，直徑從幾米到幾百米，平均為250米左右，最大為1千米左右。在空中直徑可有幾千米，最大有10千米。極大風速每小時可達150千米至450千米，龍卷風持續(xù)時間，一般僅幾分鐘，最長不過幾十分鐘，但造成的災害很嚴重。

據(jù)統(tǒng)計，每個陸地國家都出現(xiàn)過龍卷風，其中美國是發(fā)生龍卷風最多的國家。

加拿大、墨西哥、英國、意大利、澳大利亞、新西蘭、日本和印度等國，發(fā)生龍卷風的機會也很多。我國龍卷風主要發(fā)生在華南和華東地區(qū)，它還經(jīng)常出現(xiàn)在南海的西沙群島上。

由于龍卷風的發(fā)生與強烈雷暴的出現(xiàn)密切相關，所以龍卷風一般在暖季出現(xiàn)。

但在沒有雷暴的寒冷季節(jié)里，只要具備強烈對流的條件，也是可以出現(xiàn)龍卷風的。

龍卷風在白天、夜間都能生成，但大部分發(fā)生在午后。有時，同時有幾個龍卷一起出現(xiàn)。

龍卷風是怎么形成的呢？

一般來說，雷雨云是龍卷風誕生的溫床。在雷雨云里，空氣上下溫差懸殊，空氣擾動十分厲害。在地面，氣溫是攝氏二十幾度，越往高空，溫度越低。在積雨云頂部八千多米的高空，溫度低到攝氏零下三十幾度。上面冷空氣急速下降，下面熱的空氣猛烈上升。上升氣流到達高空時，如果遇到很大的水平方向的風，就會迫使上升氣流“倒掛”（向下旋轉運動）。由于上層空氣交替擾動，產(chǎn)生旋轉作用，形成許多小渦旋。這些小渦旋逐漸擴大。上下激蕩越發(fā)強烈，終于形成大渦旋。大渦旋先是繞水平軸旋轉，形成了一個呈水平方向的空氣旋轉柱。然后，這個空氣旋轉柱的兩端漸漸彎曲，并且從云底慢慢垂了下來。對積雨云前進的方向來說，從左邊伸出云體的叫“左龍卷”，從右邊伸出云體的叫“右龍卷”；前者順時針旋轉，后者反時針旋轉。伸到地面的一般是右龍卷。

龍卷風的推進速度很快，典型龍卷風的移動時速為55千米，但有些龍卷風的移速則高達每小時115千米；最強的龍卷可高達每小時450千米。

有時候人們會看到水龍卷的現(xiàn)象，俗稱“龍吸水”。這是一種偶爾出現(xiàn)在溫暖水面上空的龍卷風，它的上端與雷雨云相接，下端直接延伸到水龍卷水面，一邊旋轉，一邊移動。這是一種渦旋，空氣繞龍卷的軸快速旋轉。受龍卷中心氣壓極度減小的吸引，水流被吸入渦旋的底部，并隨即變?yōu)槔@軸心向上的渦流。

有的地方還會出現(xiàn)火龍卷，這也是非常罕見的龍卷風形態(tài)，由陸龍卷與火焰的結合。2010年，位于南半球的巴西遭遇罕見的干旱少雨天氣，全國多地燃起了山火。8月24日，巴西圣保羅市一處火點刮起了龍卷風，形成了罕見的火焰龍卷風景觀。龍卷風夾起火焰高達數(shù)米，像一條巨大的火龍旋轉前進。為了熄滅這條“火龍”，當?shù)爻鰟恿酥鄙龣C。

人們已經(jīng)知道，龍卷風是在很強的熱力不穩(wěn)的大氣中形成的，但對它的物理機制仍然沒能夠進一步的了解。龍卷風的破壞力似乎可以摧毀一些，但是對于處于龍卷風中心范圍的東西卻完好無損；有時候它能夠把一只雞一側的雞毛拔完，另一側卻完好無損。這些奇怪的現(xiàn)象仍然是一個謎。

地球是在變暖，還是在變冷

時間剛剛進入公元2010年，北半球各國——亞洲、北美洲、歐洲，都出現(xiàn)了數(shù)十年不遇的暴雪、寒流等極端天氣，而且持續(xù)時間相當長：英國面臨30年來最冷的一個冬天；中國北京的氣溫達40年來最低；韓國首爾的降雪量達70多年來最大值；美國佛羅里達州的低溫創(chuàng)下112年以來的紀錄……

然而，再回到一個月前，世界各國的元首和氣象學家還云集在丹麥哥本哈根召開氣候大會，會議的主題卻是討論減少溫室氣體排放，以防止全球進一步變暖。人們不禁疑惑：如果天氣真的在變暖，那為什么會出現(xiàn)如此嚴寒的天氣？

提出地球變暖的機構，主要是IPCC，也稱為國際氣候變化小組，是由聯(lián)合國下屬的兩個機構——世界氣象組織和聯(lián)合國環(huán)境組織共同建立的。因為在全球暖化上的研究和推廣，在2007年和美國前副總統(tǒng)戈爾一起獲得了諾貝爾和平獎。

這個機構的科學家認為，人類活動對氣候的影響日趨嚴重。全世界每年要向天空排放120億噸之多的二氧化碳。二氧化碳有一種奇特的功效，它能大量地吸收大氣層表層和下層的熱量，并阻止它們散失到空中去，就像溫室的玻璃一樣，所以科學家用“溫室效應”這個詞說明二氧化碳的作用。大氣中二氧化碳含量越高，氣候變暖的趨勢就會越明顯。

更為嚴重的是，大氣中某些微量氣體產(chǎn)生的“溫室效應”遠比二氧化碳厲害。

這些微量氣體包括；有機物腐爛產(chǎn)生的甲烷、汽車排放的廢氣和土壤中氮肥釋放的一氧化二氮……這些氣體目前含量雖然還不多，但它吸收熱量的能力卻很強，能將二氧化碳的溫室效應作用放大。

除此之外，還有城市越來越多的人工熱的影響。隨著城市建設發(fā)展規(guī)模越大，人口越來越多。使城市的溫度比郊外高出0.5—1℃，這種現(xiàn)象有人叫作“熱島效應”。

有科學家預測，在溫室效應的長期作用下，到下個世紀，地球上寒冷的冬季將不復存在，冰雪也將全部消融殆盡。不管是從天而降的飛雪，還是喜馬拉雅山脈的冰川，還有極地覆蓋的冰雪，都將一去不復返。

更為嚴重的是，冰雪融化會導致海平面上升，太平洋、印度洋沿海地勢較低的地區(qū)將要被海水淹沒，成為一片汪洋。原先住在那里的成千上萬居民，不得不遷移到別的國家。有的人曾經(jīng)計算過，當冰雪全部消融后，海平面大約上升60米，這意味著凡海拔高度低于60米的地方，包括紐約曼哈頓摩天大廈第20層以下的地方，都要被海水淹沒……，與上述截然相反的一種觀點是變冷說。尤其近年來，抨擊氣候“變暖說”的學者接連出現(xiàn)。按照反對者的說法，在IPCC里面，大部分都是氣象學家（Meteorolo-gist）而不是氣候?qū)W家（Climatologist）。兩者的區(qū)別在于，氣象學家，更像是一個物理學家，是對氣象形成的過程和因素，進行一個過程上的多種因素的分析。而氣候?qū)W家，更像是一個考古學家，是對氣候形成的過程，從一個較長的歷史階段去尋找合理的描述。

一些科學家紛紛發(fā)表研究成果，他們指出：地球正在向低溫化、濕潤化的方向發(fā)展。那些認為地球溫暖化的觀點，不過是人們對未知自然的誤解。

美國的一些地質(zhì)學、地理學、古生物學、考古學的專家認為，“變暖說”的觀點以氣象觀測站的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，而氣象觀測站的數(shù)據(jù)97.5%取自城市和城市的周圍，不難看出，在城市的周圍才存在著人為的升溫，所以變暖說缺乏有力的依據(jù)。

美國宇航局的科學家通過衛(wèi)星溫度測量證明，地球平均氣溫從1979年到1988年沒有上升，甚至還在下降。在北半球，溫度在10年中稍有增高，但南半球溫度在降低。總的來說，地球是在變冷。

現(xiàn)實中也可以找到實例，如自從20世紀40年代中期，特別是60年代以來，北極和近北極的高緯度地區(qū)，氣溫明顯下降，氣候顯著變冷。例如在日本，60年代以來，櫻花開花日期較50年代明顯推遲，而除霜期則相應提前了。還有人將這種氣候變冷的情況看作是“小冰河期”到來的先兆，從21世紀開始，世界氣候?qū)⑦M入冰河時代。

有專家指出，雖然一段時間內(nèi)北半球冬季出現(xiàn)極端嚴寒天氣，但全球氣候變暖的總趨勢不會有大變化，不應該把全球變暖的總趨勢和北半球出現(xiàn)的嚴寒天氣混為一談，也不應該認為這兩者相悖。相反，這兩者之間存在內(nèi)在聯(lián)系。并且之前就曾有科學家就預言，在全球變暖的大背景下，歐洲或北半球可能出現(xiàn)短時間嚴寒天氣。這是有科學依據(jù)的，因為全球氣候變暖的第一個影響，就是導致地球氣候系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡，進而引發(fā)極端天氣事件。

氣候變暖或者是變冷的預測，科學家各執(zhí)己見，存在很大的分歧。這個爭論還會繼續(xù)下去。

壞脾氣

“嬰兒”——厄爾尼諾

1982—1983年發(fā)生的強厄爾尼諾現(xiàn)象，對全球氣候造成了重大影響，并使全球1/4以上的地區(qū)受到各種不同氣候異常的危害，有1千多萬人喪生，損失幾百億美元。其持續(xù)時間之長，危害之巨，在歷史上極為罕見：緊鄰秘魯?shù)靥幪窖髺|部的厄瓜多爾，連降暴雨，發(fā)生了本世紀以來最大的水災，降水量比常年增長10倍以上，洪水淹沒了大片城鎮(zhèn)和農(nóng)村；棲息于圣誕島上的數(shù)以百萬計的海鳥，在圣誕節(jié)前夕突然全部消失了蹤影，令人困惑不解；但位于太平洋西南部的澳大利亞則開始出現(xiàn)曠日持久的干旱天氣，東部連續(xù)4年沒有下過透雨，為近200年罕見。同時引發(fā)山區(qū)森林大火，大片原始森林毀于一旦。

“厄爾尼諾”一詞來源于西班牙語，意為“圣嬰”。19世紀初，在南美洲厄爾尼諾的厄瓜多爾、秘魯?shù)任靼嘌勒Z系的國家，漁民們發(fā)現(xiàn)，每隔幾年，從10月至第二年的3月便會出現(xiàn)一股自北向南移動的暖流，使表層海水溫度明顯升高。南美洲的太平洋東岸本來盛行的是秘魯寒流，隨著寒流移動的魚群使秘魯漁場成為世界四大漁場之一，但這股暖流一出現(xiàn)，性喜冷水的魚類就會大量死亡，使?jié)O民們遭受滅頂之災：由于這種現(xiàn)象最嚴重時往往在圣誕節(jié)前后，當?shù)貪O民敬畏地將其稱為上帝之子——圣嬰。顯然，這個“圣嬰”并不能給人帶來福音。

厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時，大范圍的海水溫度可比常年高出3—6攝氏度。太平洋廣大水域的水溫升高，改變了傳統(tǒng)的赤道洋流和東南信風，導致全球性的氣候反常。

一般認為海溫連續(xù)3個月正距平在0.5℃以上，即可認為是一次厄爾尼諾事件。

相反，如果南美沿岸海溫連續(xù)3個月負距平在0.5℃以上，則認為是反厄爾尼諾事件，又稱拉尼娜事件。

對厄爾尼諾現(xiàn)象形成的原因，科學界有多種觀點，比較普遍的看法是：在正常狀況下，北半球赤道附近吹東北信風，南半球赤道附近吹東南信風。信風帶動海水自東向西流動，分別形成北赤道洋流和南赤道暖流。從赤道東太平洋流出的海水，靠下層上升涌流補充，從而使這一地區(qū)下層冷水上翻，水溫低于四周，形成東西部海溫差。但是，一旦太平洋地區(qū)的冷水上翻減少或停止，海水溫度就升高，形成大范圍的海水溫度異常減弱，甚至變?yōu)槲黠L時，赤道東太平洋地區(qū)的冷水上翻減少或停止，海水溫度就升高，形成大范圍的海水溫度異常增暖。而突然增強的這股暖流沿著厄瓜多爾海岸南侵，使海水溫度劇升，冷水魚群因而大量死亡，海鳥因找不到食物而紛紛離去，漁場頓時失去生機，使沿岸國家遭到巨大損失。

盡管厄爾尼諾的成因尚未查清，但人類并未在它面前聽天由命、無所作為。

1986年國外科學家成功地提前一年預報了厄爾尼諾現(xiàn)象的來臨，并積極探索溫室效應與厄爾尼諾現(xiàn)象之間的聯(lián)系。可以預言，人類終將能解開這一肆虐人類的大自然之謎，并找出辦法，避免它的危害。

地球在縮小，還是在增大

見過火山噴發(fā)的人，都會立刻回憶起濃煙升空、火光沖天、塵埃石屑彌天而降的驚人場面。經(jīng)科學測定，從地球深處噴射出來的大量物質(zhì)中含有大量的一氧化碳、甲烷、氨、氫、硫化氫等氣體。

驚天動地的地震之后，科學家發(fā)現(xiàn)大氣里甲烷濃度特別高。這個現(xiàn)象說明地球“肚子”里的氣體，乘地震之機，從地殼的裂縫里沖出來，釋放于大氣之中。

海員們在航海途中，能看到比海嘯更可怕的海水鼎沸現(xiàn)象，這種翻江倒海的奇觀，也是地球放氣的結果。

根據(jù)地球放氣的現(xiàn)象和地球深部物質(zhì)大量外噴的事實，有人認為，地球“肚子”越來越癟了，地球的體積自然要縮小了。

有些科學家對阿爾卑斯山作了調(diào)查后，推斷地球的半徑比2億多年前（即阿爾卑斯山開始形成時）縮短了2千米；也就是說，地球的半徑每年大約縮短了1%毫米。

然而，前蘇聯(lián)科學家公布說，地球自誕生以來，其半徑比原來增長了1/3。理由是各大洋底部在不斷擴展，這種擴展是沿著從北極到南極，環(huán)繞地球的大洋中部山脊進行的。經(jīng)查明，太平洋底部的長度和寬度，每年擴展速度達到了幾厘米。這種擴展由地球深處的大量物質(zhì)向上涌溢，推展洋底地殼，使地心密度變小，地球的體積就增大了。另外一個地球膨脹的見證就是原來連成一體、包著整個地球的大陸在地球膨脹中撐裂，裂縫處變成汪洋大海，至今有些裂縫仍在擴展，一些大陸之間的距離也在增大。

還有一種說法認為地球增大是由宇宙塵埃積聚而成。宇宙塵埃以及隕星等受地球引力的作用，緩緩不斷向地球靠攏。據(jù)估計，一晝夜進入地球大氣層中的宇宙塵埃等約有10萬噸，而落入地面的達100多噸，一年就是4萬噸，這些塵埃雖有相當一部分又返回宇宙，但總有一部分留在地上，使地球體積不斷增大。

地球到底是在增大還是在縮小，仍然沒有定論。

閃電攝影之謎

一個美國的小男孩在雷雨天氣里上樹去掏鳥蛋，在他上到樹頂?shù)臅r候，這棵樹被閃電擊中，毫發(fā)無傷的小男孩在胸口的位置發(fā)現(xiàn)了一個自己掏鳥蛋以及鳥巢的清晰圖案。

1823年9月，有個水手被閃電擊斃，人們在他大腿上發(fā)現(xiàn)了很明顯的馬蹄鐵圖形，而在水手頭頂上方的桅桿上，剛好釘著一塊避邪用的馬蹄鐵。

1957年，在美國一個牧場，一位女工在雷雨中工作，忽然雷聲大作，這位女工感到胸部發(fā)痛。解開衣服之后，她驚奇地發(fā)現(xiàn)自己的胸前有一頭牛的影像。

1976年，美國一位農(nóng)民正在趕打他的一大群黑貓時，突然閃電大作，將黑貓全部打死。與此同時，這位農(nóng)民也受了傷。他妻子連忙來照顧他，卻發(fā)現(xiàn)在他的禿頭上有一幅清晰的“怒貓圖”：一只只張牙舞爪、橫眉怒目的黑貓，活靈活現(xiàn)。她連忙拿來肥皂、洗滌劑等，準備為丈夫洗去這可怕的影像，可怎么也洗不掉。

這些奇怪的現(xiàn)象被人們稱為閃電攝影。在身體上印上圖像的人有的已被雷劈死，有的未被劈到而活著，這說明圖像的形成確實與閃電有關，而不是人體變化所致。

凡是懂得一點自然科學常識的人都知道，雷雨天氣常見的閃電和雷聲實質(zhì)上都是大氣中的一種放電現(xiàn)象。可是，為什么閃電還能攝影呢？

自19世紀以來，這個問題就引起了人們的爭論，卻始終沒有答案。有人從攝像原理出發(fā)，認為閃電攝影的時候棚子可能相當于攝影棚，閃電起了“透視”作用。

但是，對于其中具體的“攝影”機理卻一直無法得出具體的解釋。此外，閃電“攝影”對攝影對象是否有選擇性？為什么能穿透衣服而印在人體上？這依然還是一個謎。

另一種解釋是：地球是一個大磁場，在磁場強度較大的環(huán)境里，在適宜的溫度、濕度條件下，大自然能夠以某種未知的機理，儲存人物和動物的形象，在同樣的條件下，像錄像機一樣重新放出來。閃電攝影現(xiàn)象的形成肯定與雷電時的高壓放電、大氣等離子的形成及濕度和溫度等因素有關。然而，是否還有磁場參與作用，存貯媒體又是什么，這些問題都需要科學家進行深入探討。

時間可以倒流嗎

1994年初，一架意大利客機在非洲海岸上空飛行。突然，客機從控制室的雷達屏幕上消失了。正當?shù)孛嫔系臋C場工作人員焦急萬分之際，客機又在原來的空域出現(xiàn)，雷達又追蹤到了客機的訊號。

最后，這架客機安全降落在意大利境內(nèi)的機場。然而，客機上的機組人員和315名乘客，并不知道他們曾經(jīng)“失蹤”過。

機長巴達里疑惑不解地說：“我們的班機由馬尼拉起飛后，一直都很平穩(wěn)，沒有任何意外發(fā)生，但控制室竟說失去班機的蹤影，實在有點不尋常。”

不過，事實卻不容爭辯：到達機場時，每個乘客的手表都慢了20分鐘。

類似的事件不止一次發(fā)生。據(jù)資料記載，1970年，當時，一架727噴氣客機在飛往美國邁阿密國際機場的旅途中，突然無故“失蹤”了10分鐘。10分鐘以后，客機也在原來的地方出現(xiàn)；接著，安全飛抵目的地。客機上的所有人也都不知道發(fā)生了什么事，而最終使他們相信的理由也是因為所有的手表都慢了10分鐘。

對此現(xiàn)象，專家們認為唯一的解釋是：在“失蹤”的一剎那，時間“靜止”不動了，或者說出現(xiàn)了時光倒流。

時間真的可以倒流嗎？古希臘的大哲學家柏拉圖認為時間是持續(xù)不斷，一直向前的，但是愛因斯坦認為可以通過第四維空間（時間）返回過去或回到未來。打個比方說，將三維（現(xiàn)在我們的空間）看成一個球體，球體內(nèi)有一個人，這個人如果想到球外，而不接觸球體的話，在三維內(nèi)幾乎不可能。但是如果在四維空間內(nèi)，這個人可以通過第四維（時間）去以前或者未來沒有球體的時間內(nèi)，然后重新回到三維，就可以達到目標了。當然這只是理論上的說法，但實際上是很難辦到的。

根據(jù)愛因斯坦的理論，時間和空間可以在光速中發(fā)生變化，速度越快時間就越慢，當運動速度到達光速時，時間就停止了。但是物理學家普遍認為，宇宙中沒有能超光速的運動。從實際的觀測情況來看也是如此。換個角度來說，如果有超光速，那么這個方程是無解的。推斷一種結果，那就是超光速時間會倒流。

所以，假如一個物體以30萬千米/秒的光速飛行時，空間可以縮短，時間可以變慢。

那么，這種美妙的事情是否會真的發(fā)生呢？這種看似遙不可及的事情，在科學家眼中已經(jīng)看到了希望。因為科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙中存在比光速還要快的神秘質(zhì)點。

科學家們研究發(fā)現(xiàn)：當太空船經(jīng)過重力場時，把重力場的拉力轉換成推力，太空船在那段時間內(nèi)，便可以以光速甚至超光速飛行。美國航空航天局的專家們以愛因斯坦和德國物理學家海森堡的“統(tǒng)一場論”為基礎，創(chuàng)立了“時空場共振理論”，這種理論認為，借助電磁、重力、光速和時空共同演變的伸縮性，就可以瞬間跨越恒星際空間。

美國物理學家福特和羅曼也認為時光倒流在理論上是有可能實現(xiàn)的。他們在《科學美國人》上也撰文指出：只要具備兩大條件，即“蟲孔”和“負面能源”，時光旅行就可以實現(xiàn)。這是因為，宇宙間不同的時間和空間通過“蟲孔”可以互通，“負面能源”可以抗拒地心引力，用來打開“蟲孔”，穩(wěn)定“時光隧道”。牛津大學的理論物理學家強森教授也相信有朝一日，人類不僅能夠遨游宇宙，也能夠遨游古今。只不過，回到過去的人，只能作一個“時光旅客”。而不能改變過去。

滄海有可能變桑田嗎

“滄海桑田”本意指大海變成了種桑樹的田地，種桑樹的田地變成了大海，后代指地球上的一種地質(zhì)現(xiàn)象：在漫長的歲月中，有的陸地下沉，成了汪洋大海；有的海底鉆出海面，隆起為高山……從人類如今掌握的地質(zhì)資料來看，滄海桑田的變換在歷史上時有發(fā)生。

喜馬拉雅山是世界上最高的山脈，可這里原來卻是一片汪洋大海。大約3000萬年以前，亞洲大陸板塊與南亞次大陸板塊相撞，處于這兩個板塊之間的古海受到強力擠壓，海底被猛烈抬升，形成了高山，這就是喜馬拉雅山。

我國科學家在喜馬拉雅山進行考察時，發(fā)現(xiàn)了由海底碎石泥沙沉積形成的巖層，并在巖層中發(fā)現(xiàn)了大量生活在淺海中的古代動植物化石，這為喜馬拉雅山由海變陸的觀點提供了有力的證據(jù)。

在1萬年以前，渤海曾是一個地勢坦蕩、一馬平川的大平原。20世紀70年代初，考古學家曾研究過一塊從渤海海底撈起的骨頭，并確認這塊骨頭是被毛犀的牙齒。

身披褐色粗毛、鼻子上長著兩根短角的被毛犀，生活在寒冷的苦地平原或草原上，但這種動物的牙齒卻在渤海海底發(fā)現(xiàn)了。人們因此認為，渤海曾有過一段裸露成陸的歷史，否則陸生的被毛犀是無法在海水中生存的。在距今大約1.2萬年前后，全球氣候變暖，冰川融化，海平面迅速上升，海水侵入渤海，渤海平原逐漸消失。曾在渤海平原上奔騰不已的黃河、灤河、遼河，也逐漸沉沒于海底了。

與渤海曾經(jīng)一馬平川相反，新疆所在的地方曾是一片汪洋大海，是浩瀚的古地中海的一部分。大約2.3億年前，地球經(jīng)歷了一次強烈的構造運動，新疆地區(qū)出現(xiàn)了大規(guī)模海退現(xiàn)象，海域面積急劇縮小。第三紀初期，這里的海水全部退去了。后來，在新的構造運動中，青藏高原被抬升到海拔5000多米的高度，帕米爾高原、天山、阿爾泰山相繼隆起，新疆就成了歐亞大陸的腹地。

地球自誕生以來，內(nèi)部的物質(zhì)就在不停地運動，地殼因此發(fā)生變動，有時上升，有時下降。靠近大陸邊緣的海水比較淺，如果地殼上升，海底便會露出成為陸地：如果地殼下降，海邊的陸地則會下沉變?yōu)楹Ｑ蟆?

“滄海”與“桑田”互相轉變不僅受到地質(zhì)變換的影響，氣候也在其中發(fā)生作用。氣溫降低，從海洋蒸發(fā)出來的水在陸地上結成了冰川，不能回到海中，因而海水減少，淺海變成了陸地；氣溫升高，大陸上的冰川融化成水，流人海洋，會使海面升高，從而使近海的陸地或低洼地區(qū)變成了海洋。

沙漠是怎樣形成的

茫茫大漠，對大多數(shù)人來講就如同蒙面的阿拉伯女郎，神秘、充滿誘惑而不可捉摸。面對沙漠，人們既會感嘆其壯美，但對其吞噬人類生命所需也充滿著敬畏。

沙漠最初是怎樣形成的？沙漠中的沙子又是從何而來？

有人認為，風是沙漠的制造者。風吹跑了地面的泥沙，使大地裸露出斑駁的巖石外殼，或者僅僅剩下些散碎的礫石，成為荒涼的戈壁。那些被吹跑的沙粒在遇到阻攔或風力減弱時，掩蓋在地面上，形成許多相連的沙丘，望過去好似波浪起伏的大海。這些沙丘，大小高低不一，一般有20～30米高。多數(shù)沙丘，平面上呈月牙形，而且具有一致的排列方向，形成新月形沙丘。還有些沙丘，像壟岡的形狀，平行排列。這都是風的杰作。

戈壁是制造沙子的根源，供應沙漠擴張所需的最基本物質(zhì)——沙。通常戈壁也包括在沙漠之內(nèi)，由于那里極度的干燥和晝夜巨大的溫差，使巖石風化成礫石，礫石又風化成大大小小的沙料，風又將沙吹跑，沙漠因而得以不斷擴張、延伸。

當然，干旱也是沙漠形成的一個因素。目前世界上的大部分沙漠主要分布于北非、西南亞、中亞和澳大利亞，這是因為地球自轉使得這一帶長期籠罩在大氣環(huán)流的下沉氣流之中，氣流下沉破壞了成雨的過程，形成了干旱的氣候，之后便形成了浩瀚的沙漠。

但是凡是都會有例外。比如塔爾沙漠，當?shù)氐臍夂虮闶菨駶櫠嘤辏貏e是當西南季風來臨時，空氣中水汽的含量幾乎能與熱帶雨林地區(qū)相比。

并不是所有沙漠都是天然形成的。很多地方原本并不是沙漠，而是由于人為因素造成土地逐漸沙化，最后變成了沙漠。有學者指出，人類是破壞生態(tài)環(huán)境、制造沙漠的真正兇手。

撒哈拉沙漠的大部分地區(qū)在遠古時代曾是一片植物茂盛的肥沃土地，綠葉蔥翠，百花艷麗，禽獸成群，萬木競榮……1957年考古學家在撒哈拉沙漠找到的8000年前的巖壁畫，以及后來找到的闊葉樹種和化石，都為其提供了證據(jù)。后來，由于人類破壞了原有生態(tài)，才“制造”了沙漠，干旱的氣候不是元兇，它只是提供了形成沙漠的適宜條件。

但也有人不完全同意上述觀點，認為撒哈拉沙漠的形成最初是很緩慢的，直至公元前5000年，不知從什么地方飛來鋪天蓋地的黃沙，才使此地變成了遼闊無邊的沙漠瀚海。

究竟是誰制造了沙漠？這個問題仍然在人們的爭論之中。

彩虹形成之謎

雨過天晴，天空中常常會出現(xiàn)一條瑰麗多彩的長虹，就像一架凌空而建的橋梁，使人們產(chǎn)生無窮的想象。在感嘆大自然造物神奇之時，也會對彩虹的成因產(chǎn)生好奇。

彩虹是太陽光穿透雨的顆粒時形成的。原本光是筆直行進的，但它也具有一旦進入水中就會折射的性質(zhì)。因此太陽光在通過雨的顆粒時就會折射。此時，由于光折射的角度因顏色而各異，所以七種顏色會以各自不同的角度折射。七種顏色會很漂亮地排列起來，就形成了天空中一道美輪美奐的景象，這就是形成彩虹的原理。

因為彩虹呈現(xiàn)于與太陽方向相反的天空，所以想在雨后看彩虹時要背對著太陽。

很多時候我們會看到天空中有兩條彩虹出現(xiàn)，一條彩虹的外邊出現(xiàn)了與之同心的彩虹。陽光經(jīng)過水漓時，進行一次反射，就會形成我們常見的彩虹，即主虹；若光線在水滴內(nèi)進行兩次反射，便會產(chǎn)生第二道彩虹，即副虹，又稱霓。

由于每次反射均會損失一些光能，因此副虹的光亮較弱。因為有兩次反射，所以副虹的顏色次序與主虹相反，外側為藍色，內(nèi)側為紅色。副虹其實一直跟隨主虹存在，只是因為它的光線強度較低，很多時候人們用肉眼看不見而已。

1948年9月24日晚6時左右，在蘇聯(lián)的涅瓦河上空竟然出現(xiàn)了四條彩虹。當時天空中是一片烏云，后來從海面上突然吹來了一陣充滿水滴的風，一瞬間烏云下出現(xiàn)了太陽，整個天空馬上橫貫一條光彩奪目的虹。同時，在它不遠的上方生成了色彩倒排的雙虹。幾分鐘后，在主彩虹的內(nèi)側直接相連處，生成了狹細的第三條彩虹，以后又出現(xiàn)了第四條彩虹，其寬度只有第一道彩虹的三分之一，色彩也減淡。這四條彩虹在天空中出現(xiàn)的時間有15～20分鐘之久，成為歷史上難得一遇的奇觀。