我們的“火爐”——太陽,在夏天要比冬天向地球發送更多時間的熱量,而且夏天的陽光比冬天更炙熱,所以夏天要比冬天熱。不過,影響太陽作用的不止這些因素。在某一個寒冷的日子里,如果用小電熱器在浴室里加熱,你會發現浴室的溫度很大程度上取決于那個小電熱器擺放的角度。太陽也同樣如此。赤道一帶的陽光差不多是垂直地射在地球表面的。100英里寬的陽光幾乎可以均勻地照射在100英里寬的非洲森林或者南美荒原上,它所有的熱量差不多全部釋放在這里,沒有絲毫浪費。陽光在兩極地區是斜射在地球表面的。一束100英里寬的陽光將覆蓋兩倍寬的地域或者冰殼上(插圖將比長篇大論更能說明這個問題),因此兩極地區獲得的陽光熱量就減少了一半。這就像一個可以使6個房間保持適宜溫度的火爐要為12個房間供暖一樣,其效果肯定會大打折扣。
實際上,太陽的工作程序比我們想象得更為復雜,它還有一個重要任務就是使地球周圍的大氣層保持恒溫。這項工作并不是由太陽單獨完成的,而是要借助于地球。當陽光穿透大氣層抵達我們的地球時,它并沒有直接影響地球的這層保護毯的溫度。陽光照射地球的時候,地球將太陽的熱量儲存,再將一部分向大氣層輸送。這就能解釋山峰的頂部為何會如此寒冷。因為我們攀登得越高,就越難感受到地表熱量的溫度。如果是陽光直接加熱了大氣層,大氣層再使地表升溫,那么山頂就不會積滿白雪了。
降雨現在讓我們把這個問題再深入一點。空氣并不是“空”的,它包含著很多物質,并且具有重量,因此大氣層底部的空氣就比高層的空氣承受著更大的壓力。如果你壓平一片葉子或者一朵花,你會將它夾在一本書里,然后在這本書上再壓上20本書,因為你知道,只有這樣才能使最下面的書的壓力最大。同樣道理,我們大概不會料到,我們周圍空氣中的壓力會有那么大——每平方英寸15磅。這樣的話,如果我們體內沒有相同壓強的空氣,我們就會被壓扁的。即使這樣,平均每個人也承受了3萬磅的壓力。3萬磅可不是一個小數字,如果你還心存疑慮,請你一個人去舉起一輛小貨車試試吧。
大氣壓也是在不斷變化的。這一點是17世紀中葉伽利略的弟子托里拆利告訴我們的。他發明了氣壓表,這個著名的儀器使我們可以隨時都可以測量出空氣中的壓力。
托里拆利的氣壓表剛投放市場,人們就開始用它來做實驗。他們發現,海拔每升高900英尺,氣壓就下降1英寸。隨后人們又發現了氣象學,氣壓表在研究大氣現象、預測天氣狀況中起了重要作用。
暴風雨畢竟只是局部地區的現象一些物理學家和地理學家開始猜測,氣壓的高低與盛行風的方向有某種必然的聯系。為了找出這些盛行風的運行規律,人類花了幾個世紀的時間去搜集數據材料、總結規律,最終才得出明確的結論。研究表明,地球上某些部分地區的氣壓高于平均海拔氣壓,而有些地區的氣壓則低于平均海拔氣壓。這就形成了高氣壓區和低氣壓區。風總是從高氣壓區吹向低氣壓區,而風力和風速的大小則取決于這兩個氣壓區的氣壓對比度。如果高氣壓區的氣壓非常高而低氣壓區的氣壓非常低,風力就會十分強,甚至會出現旋風、颶風或者龍卷風。
風不僅使我們生活的家園空氣循環,通風良好,而且它還給我們帶來降水。沒有雨水,動植物就不可能正常成長。
大洋、內陸湖和內陸雪原上蒸發的水分,在空中形成水蒸氣。水蒸氣被熱空氣攜帶著運動,于是,它的溫度逐漸下降,變為冷空氣。一部分水蒸氣遇冷凝結,形成雨、雪或者冰雹,降落到地表。
因而一個地區的降水幾乎完全取決于這一地區頂上的風。如果沿海地區與內陸被山脈隔開(這是很常見的),沿海地區必定十分濕潤,因為風在遇到山脈時被迫升高(這兒氣壓較低),離海平面越遠,它的溫度越低,水蒸氣就會變成了雨雪降落地面。當風抵達山的另一面時,它就變成了沒有雨水的干風。
熱帶地區的降雨豐沛而穩定,因為這一地區地表巨大的熱量使空氣升到很高的高度,水蒸氣遇冷凝結,就會形成傾盆大雨。由于太陽不是永遠在赤道上空,它會時而偏北時而偏南地來回移動,所以赤道地區也有季節之別,不過大部分只有兩個季節。兩個季節中間暴雨連綿,而這兩個季節則是滴雨不下。
有些地區常年處于從寒冷地區吹向溫暖地區的氣流控制下,沒有比這些地方更倒霉的了。這是因為,風從寒冷地區吹向溫暖地區的過程中,它們吸收水蒸氣的能力逐漸增加,空氣中的水蒸氣不會遇冷凝結化成雨水,所以這樣的地區10年都難得下一兩場雨,成為干燥的沙漠。
關于風和雨就介紹到這里。它們的具體情況將在下面章節中詳細探討。
接著,我要簡述一下地球本身的狀況,以及我們所居住的這層堅硬的巖石——地殼。
地震有關地球的內部結構有多種說法,但是還沒有一種說法能夠完全讓人信服。
讓我們正視現實:人類能夠上天有多高?入地有多深?
在一個直徑為3英尺的地球儀上,世界最高峰埃佛勒斯峰(即珠穆朗瑪峰)只有薄薄一張紙那么厚,而菲律賓群島東側海洋的最深處看上去就像一張郵票的鋸齒。我們從未到達過深海之淵,也從未爬到過埃佛勒斯峰之巔。我們曾乘坐熱氣球和飛機飛上高空,那高度也只比喜馬拉雅山的峰頂高一點兒,但是大氣層的三十分之二十九還有待于人類去探索。至于海洋,我們從未潛到太平洋四十分之一深的地方。而且,最高山峰的高度要小于最深海洋的深度。如果將最高峰都傾入海洋的最深處,那么它的峰頂還要低于海平面幾千英尺。這是為什么呢?至今人類還無法解答。
現代科學知識對地殼的過去的起源和將來的變遷一無所知。我們也不必再去研究火山,希望從中找到地球內部構造的材料(我們的祖先曾這樣幻想),因為我們已經知道,火山并不是那些被人們認為的地球內部的熱物質的出口。打一個可能會讓人討厭的比喻,火山就是地球表面的膿腫,雖然腐爛疼痛,但這只是局部的問題,而不是身體內部的毛病(這是作者因受當時的科學水平所限而得出的錯誤認識,因為火山就是由地球內部巖漿噴出地面而形成的——譯者注)。
目前世界上大概還有320座活火山。原來有400座,但是隨著時間的推移,有一部分活火山漸漸沒有了活力而退隱了,進入普通山峰的行列。
地表就像一塊多孔的海綿大多數火山位于沿海地區。事實上,大部分地殼活動頻繁的地區都在海洋附近,例如日本就是一系列的島嶼(據地震儀檢測,日本平均每天發生4次輕微火山震動,每年發生1447次),最近火山爆發結果最慘痛的地方——馬提尼克和喀拉喀托——也是在大洋中央。
由于大多數火山都瀕臨海洋,人們就想當然地認為,火山噴發是由于海水滲入地球內部而引起的劇烈爆炸,使巖漿、蒸汽之類的東西噴發四溢,造成災難性后果,但是后來我們發現,還有一些活動頻繁的火山卻與海洋相隔很遠,于是上述理論也就不攻自破了。
另外,關于地球的表面,又是怎么回事呢?過去,我們總是夸夸其談,說那些巖石超越了時間而亙古不變,以至于我們把不變的事物說成“堅如磐石”。然而,現代科學卻讓這種說法變得并不是那么信心十足,它認為,巖石是在不斷變遷的。由于風吹日曬,山峰正在以每千年減少3英寸的速度變矮,如果沒有反作用力在抵消這種侵蝕作用,那些古老的山巒在很久以前就已經消失了。即使是喜馬拉雅山脈也會在1.16億年后變為平地。所以,反作用力是存在的,而且力量巨大。
山脈的隆起和銷蝕為了對地表運動有個起碼的概念,請你拿出半打干凈的手帕,將它們平整地攤在桌上,然后用手從兩邊向中間慢慢地拉動這半打手帕。你會發現,這堆手帕上出現了一大堆奇形怪狀的褶皺,有的像凸起的山峰,有的像低谷,還有的層層疊疊貌似丘陵。這些手帕上的褶皺就像我們的地表。地殼是地球這個巨大物體的一部分,在太空中高速運轉,它也在不斷地喪失熱量,隨著熱量的散失,就會緩慢地緊縮,由此引起褶曲變形,就像一堆手帕被擠在一起那樣。
據目前最權威的猜想(只不過是猜想而已),地球自形成之日起,其直徑已經縮小了大約30英里。作為直線距離,也許你認為30英里并不算太長,但是請記住,我們正在討論的是一個巨大的曲面。地球表面積是1.9695億平方英里,如果它的直徑出現縮小了幾碼這樣的變故,就會引發一場巨大的災難,足以毀滅全體人類。幸運的是,自然界是在一點一點地創造著她的奇跡,她會巧妙地保持著整個世界恰當的平衡。如果她要使一片水面干涸(美國的鹽湖就在迅速地干涸,而瑞士的康斯坦丁湖在10萬年后也將消失得無影無蹤),她會在另一個地方創造一片新的水面;當她要磨平一段山脈(歐洲中部的阿爾卑斯山將在6000萬年之后變得像美國大平原一樣平坦),她還會在地球的另一個角落再創造出一座高山。至少我們相信會出現這樣的情況。因為地殼的運動是如此緩慢而漫長,以至于我們無法觀察到正在進行中的細微變遷。
不過,情況也并不總是如此。大自然本身雖然這樣悠然自得,不慌不忙,但是,在人的推動和誘導下,她有時也焦躁得可怕。現在人已經發展到如此文明的地步,發明出蒸汽機為什么不自己去模擬一次地震和炸藥包這些小玩意兒,于是地表在轉瞬間就不得不發生翻天覆地的變化。如果我們的曾祖父和曾祖母能夠回到我們的世界與我們共度佳節,我相信,他們肯定認不出自己的牧場和花園了。我們對木材的如此貪婪,以至于無情地剝光了一片又一片山區的綠衣,將森林和灌木無情地砍伐殆盡,將連綿青山化為原始荒野。因為一旦森林消失,原來附著于巖石表層的肥沃土壤就會被雨刷得干干凈凈,露出貧瘠的山脊,并對周邊地區構成巨大的威脅。雨水沒有了草皮和樹根,便會化為洶涌的洪流,從山頂涌進山谷和平原,吞噬著它遇到的一切東西,以致生靈涂炭。
公元前5000萬年我們所描述的這一切絕非危言聳聽。我們不必回到冰川時代,去看那大自然神秘的力量的“杰作”——北歐和北美大陸鋪上厚厚的冰雪,各個山脈留下險峻的危崖;我們只需回顧一下羅馬時代,去看看那些第一流的所謂的開拓者(他們不是古代“最講究實際的人”嗎?)是怎樣花了不足五代人的工夫就毀滅了原本可以保持穩定氣候的條件,徹底“改造”了他們那個半島的天氣狀況。西班牙人的鐵蹄,使南美洲勤勉而安分的印第安人世世代代耕耘著的肥沃梯田化為荒原。這是近在眼前的事實,毋庸多言。