地殼的觀念

◎李四光

人們都以為我們住在地殼的表面，實際上我們并非住在地面，卻住在地中。我們的頭上還有一層空氣壓著我們，包著我們。這層氣殼的厚度，大致在三四百千米以上，不過愈向上走，氣殼的密度愈小，壓力也愈小，高到四五十千米的地方，氣壓已經比一厘米水銀柱的壓力還小。我們住在氣殼底下，正和許多海洋生物住在海底，抑或蚯蚓之類住在土中相類。氣殼的組成，并非上下一致的。下部氧氣較多，所以生物得以生活。愈往上走，氮氣愈多，到100千米以上，幾乎完全是氮氣。再上氦氣（He），更上氫氣（H）成了主要的成分，嚴格地講起來，這一圈大氣，要算是地球的皮表，要算是地殼，但是因為流質的關系，普通不認為它是地殼。我們不獨不認大氣層為地殼，連那海洋也不認為是地殼的一部分。

實際上所謂地殼者，雖無嚴密的定義，然大致可說是指地球上部由普通巖石組成者而言。普通人所見者，只是巖石層的表面。地質家所見者，也不過從最新的地層到最老的地層以及各種所謂火成巖，一名凝結巖。那些極新的地層到極老的地層在一個地域總共的厚度，至多也不過20余千米。然則我們怎樣知道地下還有類似地表的巖石？又怎樣知道這些巖石往下伸展到一定的厚度？更怎樣知道地下是固質或液質抑或氣質造成的？這些問題如果都是懸案，我們有何理由說出地殼的名詞。

然而地殼的名詞，久已被人用了。地殼上的人們，不見得對于地殼有極明顯的了解。只是揣想著地下的材料總和在地表露出的材料不同。這種觀念的發動，大約一面受了星云學說的影響，一面又因為火成巖和地溫的分配，似乎地下愈到深處，溫度愈高，若溫度超過一定的限度，一切的固質，不免變為流質，火山爆裂，巖流迸出，驟然一看，似乎都可以作流質地球的證據。而所謂地殼者，正如地殼包著卵白卵黃。可是天體力學者告訴我們，這樣雞蛋式的地球，是不能成立的。如果地球簡直像雞蛋式的構造，它早已受不起旋轉和日月吸引的力量，它決不能成現在這樣的形狀。

傳統思想，如此的混沌。因之，對于地殼這一個名詞，我們不敢任意接受。我們如若還想利用這一個名詞，不能不作進一步的追求。且看我們能否替它找出相當的意義，地殼的命運，就決在這些。我們沒有方法去打極深的地洞，看里面的情形。現在世界上用人工鑿出最深的地洞，也不過2000多米。地球如此之大，就是再鑿穿2000米，也算不了一回事，況且愈到深處，工作的困難，增加愈多。我們還要知世界上有許多的事物，我們盡管能看見，能直接地感觸，我們不見得就能認識，就能了解。觀察是一回事，了解又是一回事。所以要看地球內部的情形，不能用肉眼，只能用智眼，不能直接地檢查，只好用間接的方法探視。間接的方法，可分為下列幾項，當然，僅就重要者而言：①地溫；②巖石的分配；③地震；④均衡現象（內義均從略）。

依前述種種觀測判斷，地球的表面，除了大氣層和海洋之外，確有較輕的巖石，造成地殼在大陸方面。地殼可分為兩層，其間界限，不甚清楚，一名里殼一名表殼，表殼由酸性巖石，如花崗巖之類造成。里殼由基性巖石如玄武巖玻璃之類造成。在海洋方面，尤其是太平洋方面，似無表殼，只有里殼。大西洋為一個比較新成的海洋，所以情形稍有不同。表殼的厚度，至少有15千米，也許到20千米以上。里殼的厚度，大致與表殼相等。兩殼總共的厚度至少有30千米，也許厚到45千米。這是就普通的厚度而言。在特別的地方，它的厚薄，也許不是完全一致，不過不能超過此限太遠。地殼以下，便是極基性而且甚重的巖石，與造成地殼的材料，性質頗有差異，現在我們所知道的情形，如是而已。

（本文節選自《地殼的概念》）

地球的特點、規律和狀況

◎[美]房龍

◎譚旭東 謝毓潔 譯

古代的人們深信：地球是一個小小的黑色物體，孤獨地懸浮在宇宙中心。

地球不是真正的圓球，它兩極稍扁，呈橢圓形。什么叫“兩極”呢？如果你用一根毛衣針筆直地從蘋果或橘子的正中心穿過，穿出的兩個洞就是蘋果或橘子的兩極了。地球的兩極，一個是北極，位于大海之淵；另一個是南極，位于高山之巔。什么叫兩極“扁平”呢？因為地球的赤道直徑要比兩極間的軸線長1/300。物理學知識告訴我們，哪怕是一粒灰塵在自轉，它的兩極也會自然扁平的。所以驗證這個事實，就并不需要你作一位極地探險家，去做實地考察了。

我們稱地球為行星。這個詞是希臘人發明的。他們很早就觀測到，有的星星在天空不停地轉動，有的則靜止不動。于是，他們將前者稱為“行星”或“流浪星”，后者為“恒星”。其實恒星也在運動，只不過希臘人是用肉眼觀察天空，沒有望遠鏡，所以觀察不到恒星的運動。星星這個詞悅耳動聽，它和梵語“點綴、播、撒”有關，的確，夜晚的天空中閃爍著點點繁星，好似無數朵火苗點綴著天空，多么美麗迷人的景象啊。

地球不僅自轉，而且圍繞看太陽轉動。太陽的體積龐大表面溫度高達6000攝氏度，是地球上光和熱的源泉。

古代的人們認為：地球是宇宙的中心，是被汪洋大海包圍的一小塊陸地，孤立地懸浮在空中，好似斷了線的風箏，好似穆罕默德的木棺。當時只有極少數的希臘天文學家和數學家敢于提出質疑。幾個世紀過去了，經歷了艱難而又執著的探索，先知先覺者得出一個結論：我們腳下的土地并非是一個圓盤，而是一個球體，它沒有靜止地懸浮于空中，更不是宇宙的中心；相反，它快速地圍繞著太陽轉動。

而行星無一例外地圍繞著太陽轉動，它們和地球共屬于太陽系，沿著各自的軌道有條不紊地運行。

教會于公元4世紀初執掌大權后，如果有誰敢宣稱地球是圓形的，他將會被送上宗教法庭，他為自己的言行付出生命的代價。我們沒有必要苛求教會，因為那些最早皈依基督教的人大多愚昧無知，他們深信世界末日即將到來，而耶穌為了拯救自己的子民，將在一片榮光中重返地球——他的受難地。如果地球是圓的，那么耶穌豈不是要東奔西走，一會兒到東半球，一會兒到西半球？這種想法簡直是褻瀆圣靈，大逆不道。

然而隨著時間的流逝，基督教的信徒們不得不接受了地圓說。大約到了公元15世紀末，地圓說已經得到了全社會的認可，因為它建立在古往今來的事實觀察基礎上。

首先，當我們靠近一座高山或一艘輪船時，先躍入我們視野的總是它們的頂部，然后它們的全貌才一一現出。這是無可置疑的事實。

其次，不管我們身處何方，我們的視野范圍總是圓形的。當我們乘坐熱氣球升到空中，或者我們登上高塔，因為視野開闊了，所以我們看到的圓形也變大了。只有地球是圓形的，我們的視野范圍才是圓形的，如果地球是方形或三角形的，那么地平線也應該是方形或三角形的。

第三，發生月偏食時，月球上出現的地球陰影是圓形的。物體什么樣，影子就是什么樣，這是常識。

第四，既然其他行星和恒星都是圓球，為啥地球要與眾不同？

第五，麥哲倫[1]的船隊從西向東航行，最終回到了他們的始發地，還有庫克船長[2]也是率領探險隊從西向東航行，最后的幸存者也回到了朝思暮想的祖國。這還不能說明問題嗎？

最后，當我們向北極進發時，我們頭頂的星座接二連三地消失在地平線上，而我們向赤道方向前進時，那些星座又會越升越高。

所有的事實都指向一個真理——地球是一個圓球體。

地球有兩個近鄰，一個是太陽，一個是月亮。每隔24小時，太陽就向地球上大約1/2的生命提供光和熱。月亮沒有太陽那么熾熱明亮，然而它的力量也不可小視。

太陽很大，月亮很小，地球的大小介于兩者之間。如果把太陽比作一個直徑為3英尺（1英尺=0.3048米）的圓球，地球就是一粒豆子，而月亮只有針尖大小。雖然月亮很小，不過相比于太陽，它離地球的距離要近得多，所以它對地球的引力也非常可觀。

假如地球上全是山石，那么月亮對地球的引力則微不足道。可是地球上3/4的表面都覆蓋著海洋，而海洋則會隨著月球的轉動潮起潮落。

我們用“潮汐”來描述海水的運動。在銀色的月光下，一條寬約數百英里（1英里=1.609千米）的水帶奔流不息，一旦它涌入海灣、港口，就像咆哮如雷的野獸，激起數十英尺高的巨浪。而當月球與太陽同處一個方向時，對海水的引力就更為強大。

地球的上空有一層大約300英里厚的氮氣和氧氣，這就是空氣。空氣好比橙皮，地球好比橙肉，它們密不可分，一起轉動著。

大氣層、地球表面和海洋就像一個巨大的實驗室，風暴、雷電、干旱等各種各樣的氣候都在這里誕生，左右著人類的生活。

有三個要素影響氣候的變化，它們分別是土壤的溫度、盛行風和空氣的濕度。

風和人類文明的進程息息相關。要是沒有熱帶海洋盛行的信風，美洲大陸的發現就得等待汽船的發明；要是沒有濕潤的和風，美洲的加利福尼亞和地中海沿岸地區絕不會像現在這么繁榮；還有那些隨風而來的飛沙走石，它們的力量非同小可，能將最險峻的山峰夷為平地。

風是什么？它是一股迂回前進的氣流。氣流為什么會迂回前進？因為溫度高且輕的空氣會上升，那么它的下方就會產生一個真空帶，就像古希臘人說的“大自然討厭真空”，較冷且重的空氣將乘虛而入，及時填補這個真空帶。空氣就這樣流動起來。

為什么空氣有的冷，有的熱？這和太陽的關系很大。如果我們想讓房間里暖和起來，生一只火爐就夠了。而在茫茫宇宙中，太陽就像個大火爐，行星就是等待取暖的房間。離太陽近的地方空氣就熱，比如地球距離太陽最近的地方——赤道；離太陽遠的地方空氣當然就冷，比如地球距離太陽最遠的地方——南北兩極。

太陽照得空氣變熱變輕，熱空氣不斷上升，一直升到地球的上方——大氣層里，不過這兒離太陽遠了，空氣溫度開始下降，冷卻的空氣漸漸變重，重新回到地面；空氣離地面越近，它離太陽的距離也越近，于是它不由自主地再次變熱變輕，升回到高空。空氣就這么周而復始地運動著，直到夕陽西下。

天黑了，沒有太陽的光芒，地球為什么沒有變得寒冷呢？這是因為我們賴以生存的大地白天也吸收了太陽的熱量，夜晚大地將熱量釋放出來，溫暖著周圍的環境。地球上的土壤，沙石，樹木以及水，它們都會吸收熱量、散發熱量。不過它們有的吸熱快、散熱也快，比如沙石；而有的則恰好相反，比如水。所以太陽落山后，廣袤無垠的沙漠會很快變得寒氣逼人，而水汽豐潤的森林依然溫暖舒適。

善于思考的朋友肯定會有一個問題，按照離太陽越近溫度越高的原理，那么地球的上方——大氣層——離太陽的距離難道不是比地面要近嗎，為什么大氣層的溫度比地面要低呢？答案在于，大氣層的熱量來源于地球表面，是地球儲存了太陽的熱量，然后再一點點地向大氣層輸送。所以高山之巔永遠是白雪皚皚，因為離地面越遠，山峰獲得的地面熱量就越少。

我們常說空氣，其實空氣并不是“空”的，它里面有許許多多的東西，而且這些東西分量還不輕，它們一層壓一層的，所以最底下的那一層被壓得都快喘不上來氣了。如果我們不時刻呼吸，好讓我們身體內也充滿空氣的話，我們肯定會被壓得像一片葉子。

公元17世紀有一個科學家名叫托里拆利，他是偉大的科學家伽利略的學生。他發明了一個儀器，叫氣壓表。氣壓表能夠讓我們隨時隨地測量出空氣壓力的大小。好奇的人們用氣壓表做了很多實驗，結果發現海拔高度每升高900英尺，氣壓就會下降l英寸（1英寸=0.0254米）。

一些物理學家和地理學家開始思考，氣壓的高低是不是和盛行風的方向有什么關系？于是他們日夜鉆研，甚至花了幾個世紀的時間來搜集數據，總結規律，最后他們終于得出一個結論：地球上不同的地區氣壓不同，而風總是從氣壓高的地區吹向氣壓低的地區，風的強度和速度決定于兩個地區的氣壓對比度。現在你明白為什么會有暴風、颶風甚至龍卷風了吧，因為高氣壓區的氣壓太高了，而低氣壓區的氣壓又太低了。

俗話說，通風透氣。風讓空氣循環流動，讓我們時刻呼吸到新鮮的空氣，不過這并不是風唯一的好處。吹來吹去的風帶來了降雨，而水則是生命的源泉。