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第21章 星球的谜团(4)

最早提出风成学说的科学家们根据亚洲大陆内部戈壁、沙漠和黄土的分布情况,凭想象画了一幅地图。地图的中央部分是砾石遍地的戈壁,向外是几大片有名的沙漠,即俄罗斯境内的卡拉库姆沙漠,中国境内的塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠等,再向外就是广布于我国黄土高原上的黄土。地表物质由中央向外围,由砾石到沙粒再到黄土细粒,表现出明显的地带规律。因此,他们认为黄土是漫长的地质时代里,风从亚洲中心地带的戈壁、沙漠地区带来的。

这个学说提出以后,因为还没有更多过得硬的证据,所以起初并没有多少人支持它。说100多米厚的黄土层是风吹来的,怎么能让人相信呢?直到中国科学家们近二三十年做了大量的科学研究工作,找到了可靠的科学依据之后,黄土风成说才渐渐被公认了。

中国科学家们做出了哪些新的成绩呢?

第一,在黄土里找出古代植物遗留下来的孢子和花粉,并且进行了鉴定。

根据这些植物种类,明确地证明了当年黄土沉积时的气候环境确实是干燥而又寒冷的。

第二,在显微镜下对黄土中的细沙进行观察。发现这些很小的沙粒表面上没有流水摩擦的痕迹,倒像风力搬运的结果。科学家们还在黄土高原上,采取不同地区的黄土土样,测定颗粒的粗细,结果发现越接近西北沙漠,颗粒越粗;越向东南,颗粒越细,这就很有说服力地证明黄土是从西北沙漠地区吹来的。

第三,有的学者还利用近代气象学的知识恢复当时的亚洲大气环流状况,提出那时的风向是有利于黄土搬运的。

黄土的形成起码经过了100多万年,在最近两三万年前达到最高峰。到了有文字记载的历史时期,黄土的形成过程仍然没有结束。我国古代许多历史书籍中多次记载的“雨土”现象,就是黄土搬运堆积的实证。

冰川之谜

谁都见过冰,可是如果有人问什么是冰川,恐怕很多人就不一定能回答得出来了。

简单地说,冰川就是冰的河流。在这种河流中,流动的不是水,而是坚硬的冰!

在世界上一些高大山脉的山巅,只要有常年的积雪,就会有出现冰川的可能。像我国的天山、昆仑山、祁连山,我国西南边境上的喜马拉雅山,欧洲的阿尔卑斯山以及南极大陆与北极的阿拉斯加和格陵兰等地都有冰川分布。

在南极大陆、格陵兰等气候严寒地区,广大地面被冰川覆盖,成为一个盾形冰盖,叫作大陆冰川。在高山山谷中流动的冰川叫山岳冰川。我们这里主要讲一讲山岳冰川。

如果你乘坐飞机飞临这些山脉的上空,俯瞰冰川奇景,真是再壮丽不过了。一条条白色巨龙,充塞在巍巍山岭中间,在阳光照射下,发出熠熠光辉。

一百多年以前,生活在阿尔卑斯山中的欧洲人并不知道,他们身边山谷里的冰竟在缓缓地移动。

阿尔卑斯山山顶长着一种很漂亮的野玫瑰花。当地人有一种风俗:小伙子向心爱的姑娘求爱,要冒着生命危险,翻山越岭去采回玫瑰花,献给姑娘,表示自己的勇敢和忠诚。

19世纪初,有几个年轻的小伙子去山上采花,却一直没有回来。原来,他们在登山途中被一次雪崩埋在万年冰雪里了。

不幸的消息给山下的村民带来很大痛苦。一位冰川研究者安慰他们说,大约再过40多年,这些年轻人的尸体会在冰川的前端出现。

听了这位学者的话,村民们又生气,又好笑。天底下哪有这种事!没想到的是43年以后,人们在冰川前端真的找到了这些不幸的年轻人。

冰川不但把这些尸体带给了村民,而且由于冰下冷藏的缘故,尸体也没有腐烂变质。据说,其中一个小伙子手里还紧握着一朵玫瑰花呢!

冰川流动不易被人发现是因为它流得很慢。冰川流动的速度是由冰层厚度和地形坡度决定的。每条冰川流动的速度不一样,但都很慢,每天只流动几厘米,顶多也不过是几米而已。我国珠穆朗玛峰北坡有一条大约20多千米长的绒布冰川,我国科学工作者在1966年到1968年间进行了认真观察,结果测出绒布冰川每年移动速度为117米,每天只流动03米。

冰川是怎么形成的?固体的冰怎么会流动呢?坐落在山巅的山坳常常是冰川的源头,科学家叫它们“粒雪盆”。天空中降下来的雪粒,先汇聚在粒雪盆里,积雪受热后,表层融化,融水向下渗透,使雪粒冻结;雪越积越厚,下层积雪受压重新结晶。时间一长,就会使积雪变成冰,叫作冰川冰。

冰川冰是降雪经过自身强大压力形成的,与天然冰有很大不同。其中最主要的是,冰川冰内部存在着不少空隙。我们只要把冰川冰小心地切成薄片,再拿到显微镜下观察,就会看到在一颗颗冰晶之间的空隙。空隙中充满着空气,每颗冰晶外面还包裹着一层薄薄的液态的水。

冰川冰的性质和它内部冰晶间的这些空隙,特别是和冰晶外面包裹着的液态水有很大关系。打个比方说,就好像在机器里的滚珠轴承上,涂满润滑油。因此,冰川冰比天然冰更加容易变形,即有较好的可塑性。

冰川冰的可塑性特点是促成冰川移动的重要原因。因为,在有一定坡度的山谷里,在地球重力作用下,这些可塑性的冰先是逐渐改变冰川的形态,接着就开始在重力作用下缓慢地沿着山谷向下移动。

冰川在山谷里流动也和河流一样,中间流得快,两侧流得慢。如果在一条冰川上横插一排木桩,时间一长,就可以看到这排木桩中间向下游突出,变得弯曲了。

冰川遇到山谷阻挡时也会发生弯曲,甚至会产生很大的旋涡,这种旋涡很漂亮,很像一圈套一圈的洁白的花环。

两条冰川汇流时常出现很奇特的现象。当一条支冰川流入主冰川时,两条冰川会被挤得弯弯曲曲,或者产生很高的冰的凸起,有时一条冰川干脆爬到另一条冰川身上,让人家驮着走,冰川学家叫它“双层冰川”。

冰川既然是流动的冰河,当然也有源头、上游、下游。源头就是山坳的粒雪盆,而在雪线附近,气温升高,冰川也就消融了。

沙漠之谜

在我国西北地区分布着大片大片的沙漠,这里沙丘起伏、黄沙漫漫,举目四望,满眼都是黄澄澄的沙子。生活在沙漠地区的少年儿童,自然会提出这样的问题:哪来的这么多沙子?

沙子是岩石碎裂之后变成的细小颗粒。白天太阳火辣辣地照射着大地,把石头晒得滚烫;一到夜晚,地面的热量很快散失,气温又骤然下降。石头也和其他东西一样,受热膨胀,遇冷收缩。时间一长,整块的石头就碎裂成小块或一层一层地剥落下来。天长日久,在风和流水的作用下,这些大大小小的石块、岩石碎屑和沙粒从高处滚落下来,到达低洼的河谷、湖泊和浅海里。这些松软的泥沙沉积物,就是形成沙漠的物质基础。

干燥的气候是形成沙漠的主要条件。我国西北内陆地区新疆、内蒙古、甘肃、青海等省区的沙漠地区,在很多很多年以前曾经是水草丰美的低洼盆地或湖泊。后来由于自然条件改变,气候变得非常干燥。沉积在低洼盆地中的岩石碎屑和泥沙,在风的作用下渐渐地形成了沙漠。

居住在我国北方的少年儿童,可能都有这样的亲身体验:刮大风的时候,风沙扑面,沙粒打在脸上还是很疼的哩;大风过后,地面上会落满厚厚一层沙尘。风的力量确实很大,巨大的风力会拔起大树,掀倒房屋,甚至能把大大小小的石块吹得满地乱滚。风能把沙尘吹到高空,带到很远的地方。大的石块它就不行了,最多是把石块吹得在地面上滚一段路,挪一挪地方。越轻的东西被风带得越远,重的东西就只好留在原地。这就叫风的分选作用。

多少万年过去了,风的威力显露出来了:原来被石块、岩屑、沙粒铺满的地面上,只剩下大大小小的乱石,有的地方下边的大片石头也裸露出来,成为一片石质的荒漠,人们叫它戈壁。被风吹走的沙粒堆积在戈壁的外围,黄沙铺满大地,沙丘起伏,一望无垠,成为一片沙海,这就是沙漠。由于细小的沙粒和尘土被风带到了更远的地方,而比较粗重的颗粒留在了原地,所以组成大片沙丘的沙粒是非常均匀的。

沙丘形成之后并不是固定不变的,在风力的作用下它还在不断地向下风向移动。风进沙进,使一些本来不是沙漠的地区被黄沙覆盖,变成了新的沙漠。不少良田和牧场面临着要被沙漠吞没的危险,科学上把这种现象叫作沙漠化。

为了限制沙丘的移动,防止沙漠化,人类正在采取各种措施使沙丘固定下来,并设法使沙漠变良田。治理沙漠的第一步就是制止沙丘移动。如果有机会坐火车去新疆旅行,在通过沙漠的地段,你可以看到为保护路基安全而修建的沙障——一段一段的短墙;还可以看到一片一片的沙丘好像都穿上了时髦的“方格子衬衫”,这是人们用草束做成的网格,用它把沙丘“捆绑”起来,不让沙丘移动,治理沙漠除了采用这些工程固沙措施以外,最好的办法是建造防风固沙林带,在沙漠中种树种草,让盘结的植物根系把沙层固定下来,阻止沙丘移动。改造沙漠的关键,是要在沙漠地区寻找水源,往沙漠地区引水,是很重要的。只要有了水,沙漠的面貌会很快改变。在沙漠地区水源充足的地方,不是有一片片水草丰盛、麦黄稻香的绿洲吗?治理沙漠,改造沙漠就是要不断地扩大水源,巩固绿洲,扩大绿洲,我们相信人类是会战胜沙漠、征服沙漠的。

鸣沙之谜

在内蒙古自治区鄂尔多斯高原北部,有一个库布其沙漠。这片沙漠像一条黄龙,横卧在黄河南岸冲积平原的边缘,长约380千米。其中有一座令人神往的半月形沙丘,名叫响沙湾。人们在沙坡上滑动,脚下就会发出嗡嗡的声音,像男低音的歌声在山谷里回荡。如果脚下用力较重,发出的响声有时像远处的汽车在飞驰,有时又像飞机在头顶上轰鸣……关于响沙湾,当地牧民中间流传着种种传说。有的说,在古代,这里有一座壮丽的喇嘛庙,僧侣很多。一天,当喇嘛们正在佛殿诵经之际,突然来了沙暴,顿时天昏地暗,飞沙走石,顷刻间将寺庙埋于沙海之中,喇嘛们至今还在沙底下不停地诵经、击鼓、吹号。有的说,很久以前,佛祖释迦牟尼曾在响沙湾讲经,把声音永远留在了响沙湾……国内外慕名而来的游客络绎不绝,都想亲临妙境,欣赏一下鸣沙演奏的美妙音乐。

在我国,能唱歌的沙子不止响沙湾一处。在甘肃省敦煌县郊外,有一座名叫雷音门的沙丘。当你从这个沙丘顶部躺着向下滑动的时候,随着沙子的倾泻,会传来一阵犹如琴弦振动的响声,“琴声”由小而大,慢慢扩散开去,在四周高大的沙丘间回荡,声音越来越大,最后竟像雷声轰鸣,许久才平息下来。如果你双手捧把沙子一搓,沙子还会发出蛙鸣声呢!如果几个人同时用手搓沙子,还可以在沙漠里享受一下“听取蛙声一片”的江南意境呢。

在新疆的塔克拉玛干大沙漠里,也有些不知名的鸣沙山。1961年,当几位记者爬上一座沙丘时,突然脚下传来一阵嗡嗡的“琴声”,仔细一听,原来是沙子向下滑动时产生的声音。于是他们有意识地用脚去掀动沙子,“琴声”顿时变成了咆哮的“雷鸣”。

此外,宁夏沙坡头、内蒙古鄂尔多斯市银肯沙丘,都能唱出不同的“歌声”来。

当然,鸣沙在国外也有。如果你到了美国的内华达沙漠,在沙丘上轻轻走动时,就好像听到一把低音提琴在演奏;如果脚步重一些,脚落声起,则又像有一只熊猫在呼唤。不过这些鸣沙与西奈半岛的名叫“钟山”的鸣沙山相比,却又是小巫见大巫了。据说19世纪时,英国科学家布鲁斯特在当地向导带领下到此山考察过。他吩咐一名向导从山的西坡向上攀登。当向导到达相当高度后,他发现沙层开始向下滑动,随即听到一阵有如竖琴的声响。后来,随着沙层移动速度的加快,声音随之加大,变成了洪亮的“钟声”,当沙子滚落到山脚时,犹如万钟齐鸣,附近的岩石也为之震颤!关于“钟山”,当地流传着一个故事:古时这里有一座古老的寺院,一天风云突变,被风掀起的沙子从天而降,顷刻间便把这座寺院埋没了。这座寺院虽然被埋没多年,但寺中的群钟,仍不时发出悠长的钟声。

上面介绍的是内陆沙漠的鸣沙现象,海滨的鸣沙也很诱人。风光旖旎的考爱岛,是夏威夷群岛中的一个大岛,距檀香山120千米。在该岛海滨有一座长800米、高18米的沙丘,凡是到考爱岛旅游的人都要到沙丘上走走。因为在沙丘上不仅能眺望一望无际、波涛起伏的大海,而且能听到奇妙的“鸣沙犬吠”。人在沙丘上走动,沙丘就会发出“汪汪”的狗叫声。如果你捧起一把沙子,放在手里搓一搓,也同样能发出狗叫声。如果许多人同时在沙丘上走动,那么,就如同百犬齐吠,此起彼伏,热闹非凡。随着天气的变化,沙子的温度、湿度也发生变化,所以发出的声音也不同。如果你有兴致的话,不妨在沙丘上纵情奔跑,这时可以听到隆隆的雷声,而且沙子越干燥,发出的声音也越大。

日本京都府北面的丹后半岛,有一处叫琴引滨的游览胜地,也是由于沙滩的沙子能鸣唱而闻名遐迩。当你漫步海滩时,沙子便发出美妙的“琴声”。

附近还有个击鼓滨,当你用脚点踏沙地时,便可听到“咚咚”的鼓声,节拍随着你脚的动作,或疾或徐,趣味横生。

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