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地球为什么会有两极呢?这首先是由于地球自转的结果,自转着的地球,就像是一个陀螺。陀螺有一个极其重要的特性,就是一旦旋转起来,其转动轴的方向将永远保持不变。正是由于地球自转轴的方向永远保持不变,所以地球在公转时,才能总是以赤道对着太阳。因为赤道地区阳光直射而两极地区阳光斜射,因而才有热带、温带和寒带之分,因而才有两极,至于一年四季变化和极昼极夜现象,则是由于地球的自转轴与其轨道平面成23.5度角的缘故。
但是,在地理景观上,南极和北极是截然不同的。南极是大陆,北极是大洋,这又是为什么呢?
科学并不神秘,恰恰相反,在我们司空见惯的生活中,往往就包含着极其深刻的科学道理,在中世纪的地理大发现之后,当人们终于把各大陆的轮廓比较准确地绘制到地图上时,便看到了一个极其有趣的事实,即大西洋两岸的陆地凹凸对应,大小一致,就像是一张报纸被撕成了两半。然而,也许是熟视无睹的缘故,虽然许多人都注意到了这一现象,却没有把它当成一回事,
实际上,早在1620年就有人提出过,根据大陆的形状来看,南北美洲有可能曾经和非洲及欧洲大陆连接在一起,当然,这只是一种猜测,并没有实际资料作依据,也就没有引起人们的关注。到了19世纪末期,由于地质资料愈来愈丰富,有人又重新提出这一问题。例如,奥地利的地质学家休斯,注意到南半球各大陆上的岩石非常一致,地层也非常接近,因而大胆地将它们拼凑在一起,构成一块单一的大陆,并称之为冈瓦纳古陆,进入20世纪以后,地球科学的积累达到了从量变到质变的程度,人们的观念正面临着一场新的变革,魏格纳顺应时势,再一次举起了大陆漂移这面旗帜,
魏格纳,1880年11月1日出生在德国。他长大之后成了一名气象学家,但却对地质和地球物理学有着浓厚的兴趣,1912年,魏格纳在一次演讲中,例举了大西洋两岸多得惊人的化石、岩层和地质构造的相似性,说明它们有着亲缘关系。他认为,大西洋两岸的大陆,就像是一块撕成两半的报纸,当把它们重新拼在一起时,上面的字迹就能一一对应,原来的能读出来。1915年,魏格纳发表了他的名著《大陆与海洋的起源》一书,正式提出了大陆漂移的假说,在地质界引起了轩然大波,一直争论了半个多世纪。争论的焦点,就是力源问题,要使如此巨大的大陆块体沿着水平方向发生漂移,没有一种相当巨大的能源作动力,是绝对不可能的。魏格纳认为,既然地球的物质在重力(即引力)的作用下能够发生垂直流动,那么,在水平力的作用下,同样也应该能够沿水平方向移动。但是,垂直力源(重力)无处不在,水平力到哪里去找呢?而在魏格纳的时代,由于条件所限制,这种力量是无论如何也想象不出来的。这就是大陆漂移学说难以为人们所接受的最根本的原因。尽管如此,魏格纳对此却坚信不移。
直到20世纪50年代初期,海洋地质学家在研究洋底地形时发现,所有大洋的中部都有一条连绵不断的海底山脉,长达数万千米,人们把这海底山脉叫做大洋中脊。测定了大洋中脊大量岩石标本的绝对年龄以后,科学家们惊奇地发现,所有的大洋中脊都很年轻,都是在大约1.35亿年以前开始的白垩纪之后形成的。后来,人们在测定大洋中脊两侧岩石标本的绝对年龄和磁性时,又发现了一个更加奇怪的现象,即从中脊往外,岩石的年代越来越老,而岩石的磁性则成明显的条带状,而且两边是对称的。经过精心研究和对比,人们恍然大悟,由于地幔对流的结果,下面的物质正在沿着大洋中脊上升,从而把大洋中脊两边的海底板块持续不断地往两边推移。科学家据此提出了海底扩张的假说。而海底扩张,正是大陆漂移的原动力。长期困扰人们的力源问题,终于迎刃而解了,魏格纳的学说在被讥讽和嘲笑了几十年之后,终于取得了决定性的胜利。
现在,地质学家们普遍认为,在2亿年以前,地球上所有的大陆都是连在一起的,魏格纳当时把这块联合大陆称为潘加(希腊语,即所有的大陆),亦称“联合古陆”。后来由于地幔对流,这块超级古大陆一分为二,北面的一块叫做劳亚古陆,南面的一块就是冈瓦纳古陆,这就是所谓的板块运动。再后来,这两块古陆也相继四分五裂,前者形成了北美洲和欧亚大陆,后者则分裂成南极洲、非洲、南美洲、大洋洲、新西兰和印度次大陆。
最近几年,通过全球性陆地和海洋地质及地球物理的综合研究,特别是对南极大陆的考察和研究,人们对于大陆漂移和冈瓦纳古陆的解体过程,逐渐有了清晰的认识:
在3.5亿年以前,地球是寒冷的,联合古陆南部的大部分都为冰雪覆盖,到大约2.8亿年以前,地球开始转暖,温带的气候从南纬40度一直延续到南极,那时的南极大陆长满了茂盛的阔叶林。到2.2亿年以前,地球上出现了陆栖和水陆两栖的爬行动物。从1.9亿年以前开始,地球进入了一个强烈的火山活动的高潮期。100万年以后,即地质上的三叠纪末期,联合古陆北半的劳亚古陆和南半的冈瓦纳古陆开始分离。差不多与此同时,这两块古陆本身也开始解体。又过了6500万年,大约在1.3亿年以前的侏罗纪末期,北大西洋和印度洋大规模地张开,北美洲和欧亚大陆开始分开,非洲和澳大利亚开始分离。由于裂谷的产生,南大西洋开始形成。大约在7500万年以前,印度板块与欧亚大陆相撞,喜马拉雅山开始隆起。到大约5000万年以前,澳大利亚和新西兰开始分离,南极大陆开始缓慢地往南移动,逐渐到达它现在所在的位置,从大约3500万年以前开始,南极周围的海洋开始变冷,海岸地区的森林减少。到2000万年以前,南极大陆又重新为冰雪所覆盖,并且与其他大陆完全脱离,形成了现在的格局。这次形成的大冰盖,一直延续到现在。也就是说,现在的南极冰盖,已经有2000万年的历史了。大约500万年以前,南半球的气候变得更加寒冷,在冬季,大洋里的浮冰往北一直延伸到南纬45°左右。奇怪的是,在这期间,地球上的气候是不对称的,北半球相当暖和,以至北极地区是一片无冰的海洋。直到250万年以前,北极地区才开始结冰,成为名副其实的北冰洋。而且有迹象表明,在那之后,北冰洋里的冰盖似乎还曾经消融过。
这就是南北两极的由来及其地质演化史。
有意思的是,无论是从面积上还是从形状上来看,北冰洋和南极洲都是极为相似的。例如,北冰洋的面积为1470万平方千米,而南极洲的面积则为1405万平方千米,在北极,除了狭窄的白令海峡之外,北冰洋只有一个出口与外界大洋相连,那就是格陵兰与挪威之间的大西洋海渊。而在南极,南极大陆也有一个唯一的犄角与外界大陆遥遥相对,那就是南极半岛,不仅如此,这两个一凹一凸的地理单元,在高低起伏上也有明显的对应之处。例如,南极有一条高高的山脉横穿大陆,那就是横贯山脉,而北极则有一条深深的海沟横在海底,就是北极海沟。北冰洋的平均深度为1280米,而南极洲的平均高程则为1830米。南极洲最高的山峰,是在南极半岛根部的文森峰,海拔高程为5140米;而北冰洋最深的地方,则正好是在其海渊出口的顶端,深达5608米,也就是说,南北两极不仅其最高点和最低点的海拔数值大体相似,而且其所在的位置也一一对应,因此,如果我们用一把巨大的铲子,将南极大陆沿海平面以上250米左右地方铲下来,然后翻转过来,小心翼翼地扣到北冰洋里去,那么,地球的两极则将变为海拔250米左右的平地。人们把这种高低相反、一一对应的关系叫做对蹠关系。看上去,宇宙似乎存在着一种巨大的压力,不仅把地球压成了一个扁球体,而且还把其顶部压出了一个大坑,那就是北冰洋。而大坑中的物质,则在底部凸现了出来,就是南极洲。这一过程,就像是压模似的,至于是什么原因,则仍然是一个谜。
[责任编辑] 蒲 晖
但是,在地理景观上,南极和北极是截然不同的。南极是大陆,北极是大洋,这又是为什么呢?
科学并不神秘,恰恰相反,在我们司空见惯的生活中,往往就包含着极其深刻的科学道理,在中世纪的地理大发现之后,当人们终于把各大陆的轮廓比较准确地绘制到地图上时,便看到了一个极其有趣的事实,即大西洋两岸的陆地凹凸对应,大小一致,就像是一张报纸被撕成了两半。然而,也许是熟视无睹的缘故,虽然许多人都注意到了这一现象,却没有把它当成一回事,
实际上,早在1620年就有人提出过,根据大陆的形状来看,南北美洲有可能曾经和非洲及欧洲大陆连接在一起,当然,这只是一种猜测,并没有实际资料作依据,也就没有引起人们的关注。到了19世纪末期,由于地质资料愈来愈丰富,有人又重新提出这一问题。例如,奥地利的地质学家休斯,注意到南半球各大陆上的岩石非常一致,地层也非常接近,因而大胆地将它们拼凑在一起,构成一块单一的大陆,并称之为冈瓦纳古陆,进入20世纪以后,地球科学的积累达到了从量变到质变的程度,人们的观念正面临着一场新的变革,魏格纳顺应时势,再一次举起了大陆漂移这面旗帜,
魏格纳,1880年11月1日出生在德国。他长大之后成了一名气象学家,但却对地质和地球物理学有着浓厚的兴趣,1912年,魏格纳在一次演讲中,例举了大西洋两岸多得惊人的化石、岩层和地质构造的相似性,说明它们有着亲缘关系。他认为,大西洋两岸的大陆,就像是一块撕成两半的报纸,当把它们重新拼在一起时,上面的字迹就能一一对应,原来的能读出来。1915年,魏格纳发表了他的名著《大陆与海洋的起源》一书,正式提出了大陆漂移的假说,在地质界引起了轩然大波,一直争论了半个多世纪。争论的焦点,就是力源问题,要使如此巨大的大陆块体沿着水平方向发生漂移,没有一种相当巨大的能源作动力,是绝对不可能的。魏格纳认为,既然地球的物质在重力(即引力)的作用下能够发生垂直流动,那么,在水平力的作用下,同样也应该能够沿水平方向移动。但是,垂直力源(重力)无处不在,水平力到哪里去找呢?而在魏格纳的时代,由于条件所限制,这种力量是无论如何也想象不出来的。这就是大陆漂移学说难以为人们所接受的最根本的原因。尽管如此,魏格纳对此却坚信不移。
直到20世纪50年代初期,海洋地质学家在研究洋底地形时发现,所有大洋的中部都有一条连绵不断的海底山脉,长达数万千米,人们把这海底山脉叫做大洋中脊。测定了大洋中脊大量岩石标本的绝对年龄以后,科学家们惊奇地发现,所有的大洋中脊都很年轻,都是在大约1.35亿年以前开始的白垩纪之后形成的。后来,人们在测定大洋中脊两侧岩石标本的绝对年龄和磁性时,又发现了一个更加奇怪的现象,即从中脊往外,岩石的年代越来越老,而岩石的磁性则成明显的条带状,而且两边是对称的。经过精心研究和对比,人们恍然大悟,由于地幔对流的结果,下面的物质正在沿着大洋中脊上升,从而把大洋中脊两边的海底板块持续不断地往两边推移。科学家据此提出了海底扩张的假说。而海底扩张,正是大陆漂移的原动力。长期困扰人们的力源问题,终于迎刃而解了,魏格纳的学说在被讥讽和嘲笑了几十年之后,终于取得了决定性的胜利。
现在,地质学家们普遍认为,在2亿年以前,地球上所有的大陆都是连在一起的,魏格纳当时把这块联合大陆称为潘加(希腊语,即所有的大陆),亦称“联合古陆”。后来由于地幔对流,这块超级古大陆一分为二,北面的一块叫做劳亚古陆,南面的一块就是冈瓦纳古陆,这就是所谓的板块运动。再后来,这两块古陆也相继四分五裂,前者形成了北美洲和欧亚大陆,后者则分裂成南极洲、非洲、南美洲、大洋洲、新西兰和印度次大陆。
最近几年,通过全球性陆地和海洋地质及地球物理的综合研究,特别是对南极大陆的考察和研究,人们对于大陆漂移和冈瓦纳古陆的解体过程,逐渐有了清晰的认识:
在3.5亿年以前,地球是寒冷的,联合古陆南部的大部分都为冰雪覆盖,到大约2.8亿年以前,地球开始转暖,温带的气候从南纬40度一直延续到南极,那时的南极大陆长满了茂盛的阔叶林。到2.2亿年以前,地球上出现了陆栖和水陆两栖的爬行动物。从1.9亿年以前开始,地球进入了一个强烈的火山活动的高潮期。100万年以后,即地质上的三叠纪末期,联合古陆北半的劳亚古陆和南半的冈瓦纳古陆开始分离。差不多与此同时,这两块古陆本身也开始解体。又过了6500万年,大约在1.3亿年以前的侏罗纪末期,北大西洋和印度洋大规模地张开,北美洲和欧亚大陆开始分开,非洲和澳大利亚开始分离。由于裂谷的产生,南大西洋开始形成。大约在7500万年以前,印度板块与欧亚大陆相撞,喜马拉雅山开始隆起。到大约5000万年以前,澳大利亚和新西兰开始分离,南极大陆开始缓慢地往南移动,逐渐到达它现在所在的位置,从大约3500万年以前开始,南极周围的海洋开始变冷,海岸地区的森林减少。到2000万年以前,南极大陆又重新为冰雪所覆盖,并且与其他大陆完全脱离,形成了现在的格局。这次形成的大冰盖,一直延续到现在。也就是说,现在的南极冰盖,已经有2000万年的历史了。大约500万年以前,南半球的气候变得更加寒冷,在冬季,大洋里的浮冰往北一直延伸到南纬45°左右。奇怪的是,在这期间,地球上的气候是不对称的,北半球相当暖和,以至北极地区是一片无冰的海洋。直到250万年以前,北极地区才开始结冰,成为名副其实的北冰洋。而且有迹象表明,在那之后,北冰洋里的冰盖似乎还曾经消融过。
这就是南北两极的由来及其地质演化史。
有意思的是,无论是从面积上还是从形状上来看,北冰洋和南极洲都是极为相似的。例如,北冰洋的面积为1470万平方千米,而南极洲的面积则为1405万平方千米,在北极,除了狭窄的白令海峡之外,北冰洋只有一个出口与外界大洋相连,那就是格陵兰与挪威之间的大西洋海渊。而在南极,南极大陆也有一个唯一的犄角与外界大陆遥遥相对,那就是南极半岛,不仅如此,这两个一凹一凸的地理单元,在高低起伏上也有明显的对应之处。例如,南极有一条高高的山脉横穿大陆,那就是横贯山脉,而北极则有一条深深的海沟横在海底,就是北极海沟。北冰洋的平均深度为1280米,而南极洲的平均高程则为1830米。南极洲最高的山峰,是在南极半岛根部的文森峰,海拔高程为5140米;而北冰洋最深的地方,则正好是在其海渊出口的顶端,深达5608米,也就是说,南北两极不仅其最高点和最低点的海拔数值大体相似,而且其所在的位置也一一对应,因此,如果我们用一把巨大的铲子,将南极大陆沿海平面以上250米左右地方铲下来,然后翻转过来,小心翼翼地扣到北冰洋里去,那么,地球的两极则将变为海拔250米左右的平地。人们把这种高低相反、一一对应的关系叫做对蹠关系。看上去,宇宙似乎存在着一种巨大的压力,不仅把地球压成了一个扁球体,而且还把其顶部压出了一个大坑,那就是北冰洋。而大坑中的物质,则在底部凸现了出来,就是南极洲。这一过程,就像是压模似的,至于是什么原因,则仍然是一个谜。
[责任编辑] 蒲 晖