作者：潘秀英
出版社：安徽美术出版社
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自然奥秘：深入解读大自然试读：
前言
科技人才的培养，基础在于教育。谁掌握了面向未来的教育，谁就能在未来的国际竞争中处于战略主动地位。青少年是祖国的未来，科学的希望，担当着科技兴国的历史重任。因此，把科技教育作为一项重要的内容，从小学抓起，为培养未来的人才打下坚实基础是势在必行。
图解科技内容，进行科学普及，对培养广大读者学习科学方法，树立科学思想和科学精神，从面成为具有创造精神的，适应未来社会发展的建设人才打下基础具有十分重要的意义。
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动物对地震的预报
地震即地动，它像狂风暴雨一样，是一种自然现象。地震会给人类带来灾难。据统计，全世界每年要发生500多万次地震，其中，破坏性的地震大约有1000次左右。为了避免或减少这种灾难，做好地震的预测预报工作是极为重要的。
能预报地震的动物。人们在长期报震、抗震工作中，已经观察到许多动物在震前有种种异常反应：畜不进圈狗狂叫，冬眠蛇出老鼠闹，鸭不下水鸡上树，蜜蜂飞迁鱼上跳，鹦鹉撞笼鸽惊飞，狮虎哀吼狼悲嚎等等。我国邢台地区人民通过对预测预报地震的实践，还编成这样的谚语：“鸡在窝里闹，猪在圈里跳，羊跑狗也叫，地震快来到。”
从大量地震资料来看，已知地震前有异常反应的动物约有近100种，包括昆虫、鱼类、蛙、蛇、鸟类、兽类和家禽家畜。其中以狗、鱼、猫、鸡、鸟和猪等反应最为明显。
1969年7月18日13时24分，我国渤海发生了一次7.4级地震。在震前，天津市人民公园的工作人员观察到许多动物的行为都出现了异常反应，就连平时逗人喜爱的大熊猫也躺在地上，抱头怪叫，唤它也不起，检查却无病。根据这些异常反应，公园地震预报小组在当天11时10分向天津市防震办公室报告“可能要发生大地震”的预报。果然不出所料，两小时以后发生了地震，天津市地动房摇。
1975年2月4日，海城、营口发生了7.3级地震。震前一段时间，尽管天气寒冷，冬眠的蟒蛇仍爬出洞来，它们一出洞口就冻僵了。此外，青蛙、泥鳅等冬眠动物的提前苏醒，可能与震前地温的局部升高有关。
1976年7月28日3时，河北省唐山、丰南一带发生7.8级强烈地震。震前的动物异常反应与历次大震一样，也是十分普遍而强烈的，特别在临震前几个小时更为明显。
日本是个多火山多地震的国家，科学家发现深海鱼类的异常行为预示着地震即将来临。早在1923年夏天，一位秘鲁的鱼类学家在日本的叶山沿海，发现了一种仅栖息在深海中的胡须鱼上浮，这是一种异常现象。果真事隔一天，发生了关东大地震。1963年11月11日清晨，日本新岛的渔民捕到一条长2米的深海鱼，电视台记者为采访这条新闻，邀请正在研究地震前深海鱼反常行为的未广教授，希望他一同乘坐直升飞机前往现场。当时，未广教授有课不能前去，在同记者分别时他开玩笑说：“请多加小心，不久将有地震发生。”谁知，事隔两天，在新岛附近真的地震了。
狗，可能是因为它具有特别灵敏的嗅觉，所以被列为震前反应最明显的动物。在云南通海地区一次地震前夕，山区一户人家4个人围坐一桌，正在兴致勃勃地玩扑克牌。突然，从大门外跑进来一只狗，对着主人叫个不停，主人只顾打牌，不予理睬。狗可急了，上去咬住主人的衣服不放，还把他往门外拖。主人觉得这只狗不识事务，大煞风景，于是将它赶出大门外。可是他刚坐下打牌，狗又奔了进来，仍然是咬着衣服拼命将主人拖着往外跑。这时，主人恼火了，站起来对准狗乱打乱踢，赶着一起冲出大门。这当儿，突然一阵轰响，大地颤抖，房屋倒塌，留在屋内的那3个人都被压死，惟独他保全了生命。唐山大地震前，有个农户家的一只狼狗当晚咬了主人，不让他睡觉。主人将狗打跑，刚睡下，狗又来乱咬。他又气又惊，就下床打狗，边追边打，刚出大门，地震发生了。1973年7月23日，当时的捷克斯洛伐克斯皮可埃市地震前，有个女职员睡得很熟，被狗吵醒。狗舔主人的脸，咬睡衣，将她拽下床来。她开了门，狗咬着主人的睡衣朝外跑，刚踏上人行道，地震发生了。从这三个例子可以看出，狗不仅是出色的活报震仪，而且在地震灾害中救主有功。
动物为什么会预报地震。地震是地球内部巨大的能量释放现象之一。有人曾作过计算，一次7级地震释放出来的能量，相当于20多枚二万吨级原子弹释放的能量，所以在震前必然有各种物理、化学和气象等变化，如地热、地电、地磁、光、声、气候、地下水化学成分都会有一定的局部变化。这些变化，即使是非常轻微的，但一些动物却具有十分敏锐的感受力，于是引起它们生理上和行为上的反应，这就是动物在震前的异常行为。
目前，人们虽然已经知道有些动物能预报地震，但是对于它们预报地震的机理还没有完全弄清楚。据上海师范大学动物学家虞快教授介绍，科学上有以下三点解释和推测：
第一，对超声波和次声波的感受。鱼类和其他一些水生动物能感受到人所不能感受到的超声波和次声波。一般人所能感受到的声波范围为16-2万赫，小孩可以达到2.2万赫，高于或低于这个声波范围就不能感受到。鱼类内耳和身体两侧有侧线感受器，这是一种机械感受器，能感受1-25赫的次声波（频率低于20赫的声波），即使对水流压力的微小变化或微弱的水流波动也很敏感；水母（海蜇）的伞体边缘有感觉球，能感受8～13赫的次声波。漂浮在水面上的水母，能在暴风到来之前，感受到由于流动的空气与波浪摩擦而产生的次声波，因此及时离开浅海，避免被巨浪砸碎的灾难；在海洋中的海豚，能感受50～10万赫的声波，又具有完善的声纳系统。因此，它能利用超声波（频率高于2万赫的声波）正确地追踪数千米以外的鱼群，并能分辨出种类。由此可见，鱼类和其他一些水生动物在震前出现异常反应的原因，很可能是与强震前有次声波和超声波发生有关。
第二，对热的变化的高度敏感。在地震前，穴居动物都有明显的异常反应。例如，蛇类具有颊窝或感觉小窝，窝内的感觉细胞对“热”极为敏感。有人用南美洲的蟒蛇做过试验，在波长为10600纳米的红外线下，热量在每平方厘米0.084焦时，就有热感觉反应。由此推测，蛇在震前的异常反应，可能与地热变化有关。
第三，对微弱的机械振动的感受。家禽和鸟类的腿部具有微小的感振小体，它们凭此能感受到枝头或地面上十分微弱的机械振动（几十至一二千赫）。中国科学院生物物理研究所曾做过这样的试验：用100只家鸽分作两组，每组50只，将其中一组家鸽的感振小体与中枢神经之间相联系的神经切断。结果在一次4级多的地震前，切断神经的一组家鸽基本上安静如常，而另一对照组家鸽都惊飞了。这说明家鸽的感振小体能感受到震前的波动。在强震前，猪、牛、羊等家畜普遍出现异常反应的原因。可能与它们的腿部、趾部和腹部肠系膜等部位分布着大量对感受机械振动非常敏感的环层小体有关。
此外，蝙蝠能感受1500-15万赫声波。它的超声定位系统极为优越，不仅分辨率高，而且抗干扰性强，能从比信号高出200倍的噪声背景中接收小昆虫身上反射回来的信号。因此，蝙幅在地震前迁飞是与感受超声有关的。
根据柏林弗里大学赫尔穆特·特里布楚教授测定，来自地面的充电离子释放，引起“先地震”，使狗、猪、鸟和其他动物出现紧张不安情绪，这就是人们在地震前所经常观察到的动物异常行为。
那么，人类能否预感地震呢？在很长一段时间内，不少科学家认为人类没有动物那样预感地震的本领，只有动物才能感觉人类视为“静止”的震前外界变化。后来，美国加利福尼亚州的一位科学家首先提出，人类也能够像一些动物那样，在地震前的短时间内，表现出异常行为。例如在旧金山海湾地区，那里的居民在地震前72小时内，出现烦躁、易怒、头昏眼花、头痛、恶心等征兆。由于每个人的生理机能和心理状况不同，所出现的征兆也有差异。
不久前，美国蒂姆研究所的生物学家马沙、亚当斯，根据人类在地震前的异常行为分析，在8天内预报的准确性可以达到80%。亚当斯把人在地震前的异常行为，归因于地磁场的改变影响到人体的结果。
进一步探索动物报震对预防地震将有很大的作用。首先，在从事动物报震工作中要分清动物的异常行为是地震预兆还是其他因素所引起的，否则就会造成错误报震。因为自然现象是非常复杂的，一些非地震预兆的环境条件变化，也会促使动物产生异常行为，而且往往与动物震前出现的异常反应相似。例如，天气闷热，雷雨之前，由于气压低，湿度大，水中溶解的氧气减少，鱼儿就会泛塘，蜻蜓和蚊子聚群飞行，蚂蚁也忙于向高处搬家，表现出异常行为。又如狂风暴雨到来之前，大群海鸟会向着陆地飞行，许多鱼儿结群上浮，深海鱼类游到浅海甚至上浮到水的表层，连鲸类也会群集在海面。再如饲养条件的改变，包括兽舍的改变，饲养员的调换，饲料种类的更换，往往也会使动物出现各种异常反应。此外，动物在繁殖季节里，由于本身的生理变化，也会表现出行为失常。猪、马、牛、羊等发情时，常常出现烦躁不安，胃口不佳，相互追逐；狗在发情期有嚎哭的现象，猫在发情期则往往叫个不停，鱼儿会进行生殖回游等。这些异常行为，都与地震没有关系。
其次，在地震以前有异常行为的动物，开始时往往是个别种类和少数动物，而且还会受到动物个体差异的影响，在同种同类动物中会出现无异常反应、异常反应不明显和明显三种情况，这对动物报震工作同样会带来困难，所以必须密切注意动物出现异常反应的种类、数量、涉及的范围以及异常反应的程度。因为没有一定数量就不可能作出正确的判断。
再次，利用动物预报地震是一项新的研究课题，动物行为的变化与地震之间的联系，目前知道的还不多，必须在今后防震、抗震工作中进一步探索。土耳其“爱猫者协会”的专家们发现，猫的脚掌能感受最轻微的震动，可比人类和一般动物早知地震的来临，而猫的嗅觉和听觉也相当敏锐，所以一些学者已将猫的“第六感觉”（包括猫预报地震）列为研究专题。日本科学家根据民间“鲶鱼翻身是地震前的征兆”的传说，进行了长期观察后发现，此鱼对轻微震动的感受极为灵敏，而地震前所引起的微弱电流的变化，也能被鲶鱼特别灵敏的感受器感觉到，所以日本很多地方都饲养着鲶鱼，作为一种活的“报震仪”，随时观察它的一举一动。另外，日本农林省还号召多震地区的人们饲养一种白色的鱼，它有感知微小震动的特殊本领——震前几小时在水中惊恐地东窜西撞，预示地震即将来临。邢台地震以后，我国对该地区的狗、鼠、猪、鸡、鸽子、泥鳅、黄鳝、鲫鱼、蚂蝗等10多种动物进行了长期的系统的研究，着重观察动物反应的指标，例如鸽子的惊飞反应，猫的日呼吸频率曲线的变化和行为异常反应等等，从中总结出了规律，取得了一些经验。运用这些经验，曾对范围50千米、震级为3～5级的地震进行了多次较好的预报。
热异常是地震的前兆吗
1976年7月28日唐山大地震前，北京等地天气异常炎热。从我国历次地震来看，震前天气突然变热（无论春、夏、秋、冬）是一个比较突出、普遍的现象。请看以下的例子：
1679年9月2日，河北三河、平谷8级大震前，天气特别炎热；虽然是9月了，但还是炎热难耐。
1925年3月16日，大理地震前，黄雾四塞，久旱不雨，晚不生寒，朝不见露，形成典型的干、热、阴霾的天气。
1933年，四川省迭溪大地震，也有这样的记载：“连日皆极晴朗炎热，震前尤甚，下午二时半地震。夜间气象陡变，狂风大作，暴雨忽来，十时许地忽又大动。”
1966年3月8日河北邢台地震，震区地面解冻早，返潮春天来得早。气象资料记载，震前数日，日平均气温从-13℃上升到12℃，升高达25℃。
1969年7月26日，广东阳江地震，震前几天，当地气候很特殊，天气特别闷热，人感不适。
1970年1月5日，云南通海地震。二月是全年气温最低的月份，但地震前几天，天气变热；临震前夜里感到特别闷夜，不少人睡不着，风吹到脸上感到有热气。
1973年2月6日，四川炉霍地震，地震前出现的近日最高温，比历年同期都高。
1974年5月1日，永善地震，地震前几天特别闷热，比6月份还热。
我国夏季，常为温暖湿润的海洋性气团所控制。震前的“热异常”促进了对流作用的加强，伴随而来的常是倾盆大雨，大雨过后天气更热，震前达到高潮。1976年唐山大地震后，北京、天津等地就降了倾盆大雨，过后又发生强烈余震。春、秋两季，热异常往往引起阴雨连绵或久旱不雨，视地区不同而异。
有人发现气压变化越大时，地震的次数越多，而山区的地震发生在气压下降时发生地震比例较大。“冷热交错，地震发作”、“久晴动，久阴动”、“早震晴，晚震阴”等谚语，都说明了天气变化与地震的关系。天气变化时，可能是大气对地壳各处压力不均，促成快要发生地震地区的断裂活动的加剧；或者是地壳的即将断裂释放出热量使天气变热。历史上还常有大旱大涝后发生地震的情况，这可能是地下水的多少发生变化，破坏原来的平衡，触发了地震。
地震与天气的变化是有关系，但具体有多大关系，有什么规律，还有待进一步的研究。
历史上的特大地震
葡萄牙里斯本大地震
葡萄牙首都里斯本是一座美丽的海滨城市，它位于横贯全国的特茹河入海口，整个城市坐落在7座小山上。市区中雄伟的教堂依山而建，繁华的街道上商店林立，人群熙熙攘攘，到处都呈现出一派大都市的繁华景象。
1755年11月2日，星期六，这是一个不寻常的日子，是基督教的万圣节。上午9点多钟成千上万的圣徒们聚集在市区内的6座大教堂里虔诚地向上帝膜拜，悠扬的钟声和祈祷声不绝于耳。突然，大地像波涛中的轮船一样不停地晃动起来，里斯本发生了7.8级的破坏性大地震。
伴随着地面的颤抖，从地下传来雷鸣般的响声。教堂和其他建筑物开始倒塌，圣·维森特大教堂中的600多名圣徒几乎全部遇难；圣·卡塔里纳教堂砸死了400人，圣·保罗教堂砸死了300人；整个市区2万多座建筑物中有1.7万座变成了废墟。几分钟内就有大约3万人被夺去生命。侥幸从屋里跑出来的人们，都被眼前的情景吓呆了，不知如何是好，一些上了年纪的人跪倒在大教堂广场上，祈求上帝的怜悯，拯救受苦受难的人们。
在大约15分钟的大震过后，地面仍然像痉挛似地颤抖着，许多人拥上大街，向宽阔的海岸跑去，以为那里一定是躲避房倒屋塌的好地方。然而，他们万万没有想到，被地震搅起的海水正像恶狼一样向人们扑来。一位幸存者在海啸中死里逃生，他在事后回忆道：“突然，海边一片惊呼声：‘海水上岸了，我们全完了！’我转向大海，看见海水飞速向岸边涌来，这种速度是任何狂风的力量所达不到的。一瞬间，一团巨大的浪涛像山峰一样带着响声冲上岸来，泡沫四溅。许多人被卷走，更多的人陷在齐腰深的水里，其余的人如丧家之犬一样疯狂地逃走。”
在地震掀起的滚滚烟尘中，教堂里的蜡烛和居民家里的炉子在许多地方引起大火。无情的烈焰烧毁了商店里的货物，档案馆里的珍贵资料，华丽的歌剧院和富丽堂皇的皇宫。许多人虽然从倒塌的建筑物和凶猛的海啸中死里逃生，却死于浓烟的窒息和烈火的焚烧。大火一直燃烧了7个昼夜，遍体鳞伤的里斯本最终毁灭于大火。
深爱着臣民的年轻国王约瑟夫为民着想，在震后实行埋葬死者和赈济灾民的政策，不但在一周内全部埋了死者，而且使幸存的20万人免遭饥饿。朝廷用15年时间重建了里斯本，拆除了破旧的平房，拓宽了原有的街道，使一座新的里斯本重新屹立在大西洋东岸。
智利大地震
智利位于南美洲的西岸，整个国家沿海岸呈南北向的条带状分布，延长达4000余千米。这里风景优美，物产丰富，但也是多发地震的国家。据统计，全世界每年记录的近万次地震有21%发生在这里（绝大多数是非破坏性地震）。1939年1月24日发生的大地震给智利带来了一场巨大的灾难。
午夜时分，古城奇廉还沉浸在一片喧闹的夜生活之中，奇廉国立戏院内300多个座位全部满员，人们正在观看一部新公映的电影。然而，他们做梦也不会想到，夜里11点35分，戏院的天棚和四壁在地壳的颤动中突然向他们砸来，所有的人甚至来不及叫一声便被掩埋在瓦砾中。
奇廉，这个有5万人口的城镇损失最为惨重，由于街道狭窄弯曲，加之房屋低小零乱，使得发震后全城到处都是一片废墟，几乎无路可走，给救援带来极大的困难。大约有1万人死亡，两万人受伤。
在距首都圣地亚哥400千米的省城康塞普西翁，情况也同样严重，有75%的建筑被毁，地震将上万名矿工封在井下；15座天主教堂被夷为平地，死伤近5万人。
地震过后，震区的气候极不正常，不但温度很高，而且烈日当空，灼热的阳光照在无数的尸体上，散发着难闻的气味。人们心里明白，如果不采取紧急措施，瘟疫很快会夺走幸存者的生命。由于地震将铁路、公路交通全部破坏，大批救援人员被阻滞在城外，政府电令奇廉和康塞普西翁两市居民想尽一切办法迅速撤离灾区。留在市区的少量士兵和救护人员因无水和没有饮食，也处在极其困难的境地。据《纽约时报》报道：“可怜的士兵和救护人员在酷热的太阳下一刻不停地掩埋尸体，救护伤员，从建筑废墟中营救幸存者，可他们连足够的水也喝不到。”
真是福无双至，祸不单行，自然它那强大的威力戏弄着渺小的人类。烈日之后紧接着是一场强大的暴风雨。肆虐的狂风卷走了临时搭起的帐篷，冰凉的暴雨抽打在人们身上，灾民们再一次陷入了无家可归的境地。漆黑的夜色里，人们在刺骨的寒风中缩蜷着身体，有人从此再也没有站起来。
这次大地震使智利中部富庶的产粮区受到极大损失，工业也一度陷入瘫痪状态，多年后人们才从地震的阴影中走出来。
日本关东大地震
日本国以略呈弧形的岛屿遍布在亚洲大陆的东南外缘，以多地震而著称于世，每年发生地震千余次，被称为“地震列岛”。
1923年9月1日正午时分，天气晴朗，艳阳高照，在从东京到横滨28千米范围内的都市区中，人们和往常一样紧张地忙碌着，职员和工人们陆续走向餐馆和食堂，准备享受美味的午餐；年轻的家庭主妇们早已做好了饭，等待着从学校归来的孩子们，生活平静得令人毫无警觉，谁也没有想到魔鬼正从地下深处袭来。
11时58分，东京南部90千米处的相漠湾海底突然发生8.3级强烈地震，地震和它所引发的海啸袭击了日本关东平原地区。首都东京和最大的港口城市横滨损失最为惨重。在第一次震动过去24小时之后，又发生了一次强烈余震，随后的一周余震不断，大约有几百次之多。
伴随着大地的抖动，惊慌的人们冲向大街，顿时，马路上被挤得水泄不通。在无奈无助的惊恐中，人们拼命地寻找避难场所，你推我挤，东倒西歪，互相践踏，哭喊声、叫骂声响成一片，可是整个城市里哪儿还有可躲避的地方呢。
倒塌的建筑造成了几万人的死亡，但随之而来的一场大火又上演了一幕更惨烈的悲剧。
由于日本关东地区素来多地震，加之当时的经济条件所限，房屋多为木质结构，恰逢发震时又正当做午饭的时候，所以，漫天大火瞬间而起，整个东京陷入一片火海之中。大火初起时，消防人员和一些居民还试图将火扑灭，但地震已将所有的供水管道破坏殆尽，人们只能望火兴叹。《日本纪事报》的一位记者描写道：“人们虽然逃离了震魔，又遇上了火妖。他们倒在地上，浑身都是火烫的血泡。比起那些被烧得只剩一把灰的人来说，他们也许是幸运的。那一堆堆、一片片灰烬，究竟包含着多少生命呢？没有人知道。数不清的人被火烧死，发出的恶臭，几十里外都可闻见，特别在运河一带，数百名逃生者被烧死在那儿。”
夜幕被熊熊烈火撕毁，天空一片猩红色，如此巨大的火灾前所未有，一切都在炽热的烈火中毁灭。东京城中的15家医院只有一家幸存，其余的14家全被大火烧毁；著名的皇家大学图书馆的所有珍藏书刊和文件烟飞灰灭，荡然无存。在这次地震和大火中有30万幢建筑倒塌，近5万人死亡，10万人受伤，几十万人无家可归。东京像受了重伤的巨人，倒在大地上，奄奄一息。
离东京28千米远的横滨市，也遭到了同样的厄运。这个当时有50万人口的港口城市，曾被称为“外国人的乐园”、“充满异国情调的不夜港”和“日本富商的花园式胜地”。但是，无情的地震和大火毁灭了这里的一切。整个城市变成了无法辨认的废墟，码头和港口全部被破坏，街路上的巨大裂缝像恶魔的嘴一样大张着，可以吞下卡车，被火烧焦的尸体一堆堆到处可见。
在浓烈的大火中，有几千人被围困在低洼的滨水商业区，许多人跳进了公园的水池里，有人在拥挤中被淹死，当时的情景惨不忍睹。
灾难夺走了横滨10万人的生命，其中有4300人下落不明，10万人受重伤，许多人无家可归。有6万幢房屋在地震中倒塌或被大火烧毁。
日本关东大地震发生后，日本人民依靠其非凡的献身精神开始重建家园。经过几十年的奋斗，首都东京和横滨市比灾前更加美丽壮观。但是，当今的地震学家们仍然把东京作为地震危险区，认为与关东大地震一样强烈的地震还会光临东京至大阪之间。这不能不让该地区的人们提心吊胆，担心历史的悲剧重演。
日本经济实力雄厚，大都市中高楼林立，虽然他们有较强的抗震技术和方法，但眼望那一座座摩天大楼，仍然使人心生疑惧。东京的阳光公寓有60层，200多米高，为亚洲之冠，如果它一旦倒塌，那情景实在是让人不敢想像。
为了防御地震的突然袭击，在最大程度上减轻地震及伴生灾害所造成的损失，日本制订了相关的国家和地方法规，用以教育和规范人们的行为。1983年4月3日，日本举行了有1600万人参加的大规模地震预警演习，人们在志愿者的疏导下，有秩序地从建筑物中和危险地带撤离到指定的安全区域。大街上的宣传画给人们留下了深刻的印象，上面是燃烧着熊熊烈火的街道上，站着一个泪流满面的小姑娘，下面用醒目的红字写着，“60年前的这一景象，可能在明天重演”。
时间可能会洗去人们许多的记忆，但是，日本人民永远也不会忘记那场可怕的关东大地震，永远为那些在地震中死去的兄弟姐妹和父老乡亲祈祷和默哀。
黄土高原形成之谜
我国是世界上黄土分布最广的国家，而黄土最集中、最典型的分布区就在黄土高原。
黄土高原东起太行山脉，西至祁连山东麓的日月山，北抵长城，南达秦岭山脉，面积约40万平方公里，包括山西、陕西和宁夏的大部分地区，甘肃、青海和河南的一部分地区，黄土厚度一般为80-120米，最大厚度可达180-22米。黄土多呈灰黄色、棕黄色和棕红色，抵抗侵蚀能力很弱。
黄土高原是怎样形成的呢？
一种认为是这一地区盛行的偏北风把新疆、宁夏北部、内蒙乃至远在中亚沙漠中的大量粉沙刮到黄土高原地区堆积下来。因为黄土高原与黄土底部基岩成分不一样。黄土下部地貌形态多样，起伏比较大，但上部沉积黄土厚度大体相近似，并有从东到西逐渐变薄的趋势，同黄土来源于西部的方向是一致的。这说明黄土是从别处搬过来的。
但有不少科学家发现，黄土层的底部有一个砾石层，而这浑圆的砾石层却是典型的河流沉积物。于是他们认为，这些黄土的原籍在黄河的上源，是河流把黄土冲刷下来形成的。
还有一种观点认为黄土既不是风成的，也不是水成的，它是在原来的基础上不断风化形成的，是土生土长的。
也有一种综合性观点，认为黄土高原既来自西北、中亚，由大风刮来，又有绵绵流动的河流携带而来，还有本地土生土长的基岩上风化的，是在这三种力的共同作用下形成的。
至今人们对黄土高原上黄土的来源还争论不休。希望有一天研究者们能给人们一个满意的答案。
神秘的“未知大陆”
1492年，哥伦布出海航行去寻找传说中的黄金国——印度。他没有找到印度，却发现了一块全新的大陆，在想印度都快想疯了的哥伦布眼里，它必然是印度，是充满香料、财宝的富庶之国，大陆上的居民自然被称为印度人。但是哥伦布做梦也没想到这是一块尚未为欧洲人发现的大陆，它既不是印度也不是中国，而是美洲大陆。在欧洲人弄明白之后，这块新发现的大陆就被称作“新大陆”或“新世界”，而欧洲则与之相对地被称作“旧大陆”或“旧世界”。哥伦布的发现在西方引起了巨大的反响，许多航海探险家跃跃欲试，他们认为，除了哥伦布发现的“新大陆”之外，还有一块巨大的“未知的南方大陆”。
1572年，西班牙著名航海家胡安·费尔南德斯在智利海岸边发现了三座无人居住的小岛，他以自己的名字给这一群小岛命了名，这就是智利的胡安·费尔南德斯群岛。
胡安·费尔南德斯的发现虽然不大，但却增强了他航海探险的信心。6年后，他又扬帆前往东南太平洋去探险，希望能发现他的前辈和同时代的人寻找了多年的“未知的南方大陆”。
胡安·费尔南德斯的航线和6年前一样，仍沿着南美洲的海岸往南航行。谁知，茫茫大海戏弄着胡安的船只，骤然而起的风暴把他们吹离了南美沿岸，探险船像一叶浮萍似地随风向西漂去。
许多天过后，海风把胡安探险队送到一块辽阔的土地附近。这是什么地方啊？水量丰沛的河流浇灌着土地，面庞白皙的居民衣着十分讲究，举止神情同智利人和秘鲁人都迥然不同。胡安·费尔南德斯高兴极了，认为这就是他那些不幸的前辈和倒霉的同代人所朝思暮想的南方大陆。遗憾的是，他没有登上这块新发现的土地就匆匆返航了。
回国之后，胡安·费尔南德斯立即着手做全面的准备，打算率领一支探险队再度驶往“未知的南方大陆”，进行一次规模巨大的详细考察。为了保持自己对这一“神秘大陆”的发现权，他一直守口如瓶，没有对外透露过自己这一惊人的发现。可是，胡安的准备工作还未完成，他就猝然死去了，世人也不知道他的这个发现，他也始终没有成为哥伦布第二。直到几十年之后，人们才知道这个西班牙航海家的发现。
胡安·费尔南德斯真的发现了“南方大陆”吗？
答案是否定的。
那么他发现的是什么地方呢？
有人说就是今天的位于南太平洋海域，纬度为南纬30°的复活节岛，但至今那些人还拿不出令人信服的确凿证据。
16世纪的西班牙编年史中曾记载着航海家阿列瓦莱·孟达尼·杰·涅依拉在南太平洋发现了复活节岛，但这功劳不算他的，因为没有确实的证据能证明复活节岛是他发现的。
过了109年后，即1687年，著名的英国大海盗爱德华·戴维斯奉英国女皇的命令，驾驶着“孤独者幸福”号三桅巡洋舰，前往南太平洋寻找“未知的南方大陆”。他首先到达了海盗们最喜欢停留的太平洋的天然避难所加拉帕戈斯群岛，然后掉转船头向南驶去。在南纬12度30分，距南美海岸150里格处，“孤独者幸福”号突然剧烈地震荡起来。原来美洲大陆的秘鲁沿岸发生了大地震，引起了海面剧烈震荡。这次地震摧毁了秘鲁的卡亚俄城。戴维斯惊吓过后，赶快驾驶着他的“孤独者幸福”号向西南驶去。
一天凌晨，离天亮还有两个小时，“孤独者幸福”号突然触到了低低的海岸，熟睡的船员们被震耳欲聋的响声惊醒，纷纷跑出船舱。他们担心船被海浪抛到岸上搁浅，坚决要求戴维斯掉转船头驶到海上，等候天亮。戴维斯只好同意了。
早晨太阳出来后，展现在“孤独者幸福”号船员们面前的却是一片陆地！一座低矮平坦的岛屿！航海长利奥涅列·瓦依费尔详细描写了这个未知的海岛：“我们离岛有四分之三里格。由于早上十分晴朗，没有雾或烟，我们可以清楚地看到岛上的一切。在西边大约12里格处，我们看到了一连串高高的丘陵，土地向前延伸了14～15里格，我们看到岸上有许多鸟类的羽毛。”“我多么想上岸看看啊，但船长却怎么也不同意，太遗憾了。这个岛在卡亚俄城以西5000里格处，距加拉帕戈斯有6000里格。”
胡安和戴维斯都声称他们发现了“未知的南方大陆”，但人们都不相信。于是，更多的人们前往南太平洋，寻找这一神秘的“未知大陆”。
1722年4月5日，荷兰的著名海军上将雅各布·罗格文率领一支分舰队在胡安与戴维斯所到过的海域里寻觅所谓的“南方大陆”。
当时，他们正航行在一望无际的大洋上，负责了望的水手突然发现远方的海面上有一个绿点，看上去像是陆地，他立即向舰长罗格文汇报。罗格文听到后惊奇不已，因为海图上标明这里没有任何陆地。罗格文立即命令船只驶向那里。待船只驶近后，他看到这确实是一个岛屿，于是便在海图上用墨笔记下了一个点，并在黑点旁边记上“复活节岛”，因为那天正好是复活节。他可能不知道，他是在给世界上最令人困惑的一个岛屿命了名。
这是一个三角形的岛屿，面积不大，还不到120平方公里，既没有一条河流，也没有任何树木，只有荒草在地上生长着，篙鼠是该岛惟一的野生动物。
罗格文一行一踏上这个小岛，就被眼前的景象惊得目瞪口呆了。岛上山峦起伏，层峦叠嶂，拉诺·洛拉科火山的身影在蔚蓝的天幕上显得雄伟挺拔，岛上有许多石头块砌成的墙壁、台阶和庙宇。在该岛的南部，他们看到了一个巨大石墙的残迹，石墙的后面耸立着几百尊气势恢宏、撼人心魄的巨大石像。这些巨大的石像面朝大海，排列在海岸边，上面还刻着人物和飞禽的花纹。这些石头人站立在巨大的石头平台上，脸部的表情十分生动，有的安详端庄，有的怒目而视，有的似乎在沉思默想，也有的满脸横肉，杀气腾腾。在拉诺·洛拉科火山坡上，罗格文他们也看到许多这样巨大的石像。
这些石像至少有10米高，都是用整块石头雕成的。有的石像头上还戴着巨大的石头帽子，耳部有长长的耳垂。
罗格文总共发现了500多尊石像，此外，在拉诺·洛拉科火山口的碎石堆里，还躺着150尊未完成的雕像。那里还有石镑、石斧和石凿等石制工具。
罗格文海军上将认为这座小岛不是“未知的南方大陆”，也不是其他探险家们（胡安、戴维斯等）所看到的小岛，而是一个新发现的岛屿。他召集全体人员开了一个会，拟定了一个宣布发现一块新土地的决议，分舰队所有的舰长都在这一文件上签了字。就这样，复活节岛被人发现，开始为外人所知了。
荷兰的舰队司令罗格文最先发现了复活节岛，但是有关复活节岛的准确海图还没有。英国航海冒险家詹姆斯·库克希望找到这座岛屿并绘制该岛的海图。
库克率船队从新西兰出发，向东太平洋进发，于1774年3月找到了复活节岛。所有人都为找到了复活节岛而高兴，因为为了找到该岛，船长和船员们在海上航行达3月之久，在这3个月之内人们几乎没有见到一块陆地。
库克是位工作严谨的探险家，他在发现复活节岛当天的航海日志中写道：“这是个很难加以描述的小岛，岛上居住着波利尼西亚人，他们很像我以前所访问过的其他南太平洋岛屿上的土著人。复活节岛最为知名的景观是那些巨大的古代雕像，这些用岩石雕出的石像分布在该岛沿岸各处，有些已经略有倾斜，有些已经倒在地上，每尊石像都面对海洋，令人不可思议。这些雕像过去是，今后在某种程度上也仍将是一个难解的谜。我们搞不清它们是怎么立起来的，也不知道岛上是否一度住着一种巨人，岛民们自己对这些雕像的来历知之甚少，所以我和其他人对此也只能做些猜测。”
冰期的形成之谜
所谓冰期，是指地球历史上大规模的寒冷时期。在这个时期里，不仅地球的两极和高山顶上有冰川分布，就是一些纬度较低的温带地区和低矮山岭上，也分布着许多冰川。地球的历史告诉我们，全球各地在地质历史中曾发生过三次大冰期，即震旦纪冰期、石炭纪、二叠纪冰期和第四纪冰期。而每次大冰期又是由许多小冰期组成的。最近的一次大冰期是70万年前开始的，至今已发生过7次小冰期，每次持续时间为9万年之久，而两次冰期之间总是伴随着大约1万年的温暖的间冰期。
科学家们推测第七次冰期在二万年前已结束，我们目前正生活在第七次温暖的间冰期末尾，再过5000年，我们居住的地球又将进入一次小冰期，那时整个地球将重新银装素裹，全球的每个人都会生活在类似今天南极的冰天雪地之中。
面对这一预言，人们难免会问：为什么地球上会出现寒冷的冰期呢？对此，科学家提出了许多假说予以解释。
首先进行推测的是德国地质学家希辛格尔。他在1831年提出，第四纪冰期的出现与第三纪的造山运动有关。后人发展了他的观点，认为冰期的发生是由于造山运动所造成的海陆分布不同。在造山运动以后，地球上出现了一些高耸的大山，为山岳冰川的形成创造了条件。山的升高和冰雪堆积的增厚，还使山区附近的气候发生变化，气温下降，并逐渐扩展影响到全球，使整个地球的平均温度下降，导致冰期出现。反之，当造山运动平静后，山地受到侵蚀，高度不断降低，海水有可能浸入大陆上被削平的低洼地区，使其成为浅海。因为海水的热容量较大，能贮存较多的热量，所以当海洋面积扩大并积蓄较多热量之后，气候开始逐渐转暖，出现了间冰期。一旦造山作用重新发生，山脉再次升高，冰期便又重新来到。
但是人们很快发现，造山运动剧烈的时期与冰期并不完全吻合。
1896年，瑞典地球物理学家阿列尼乌斯，提出了植物可能是产生冰期的祸首。他认为空气中二氧化碳着增加到现在含量（0.03%）的2-3倍时，地球的年平均温度就会升高8～9℃。据此可以解释第三纪的温暖气候。温暖的气候和二氧化碳含量的高浓度，促使植物大量繁殖。但是，植物大量繁殖的结果，又使二氧化碳大量消耗，使其在空气中所占的比例下降。当它降低到现在含量的一半时，就会使地球的年平均温度下降4～5℃，足以导致中、高纬度地区广泛发育冰川，产生冰期。冰期的出现又会减缓植物生长，从而使二氧化碳的含量逐渐恢复正常。于是气温又逐渐升高，冰川消退，出现间冰期，植物又开始繁盛起来，为另一次冰期到来准备了条件。
但是，历史上植物十分茂盛时期之后，并没有出现冰期，相反在6～7亿年前的古代，生物运动没有现在繁盛，却有震旦纪大冰川的出现。因此上述说法缺乏充分依据。
为了弥补这一说法的不足，有人提出了尘幔说，认为是由于地球上火山的猛烈喷发，大量的火山灰尘给地球撑起了一把尘埃大伞，张起了一道尘幔，于是，阳光就再也照不到地球上了，冰期由此而生。然而，造山运动也是火山极盛时期，但并不是每次造山运动后都有冰期接踵而来。
1920年，南斯拉夫塞尔维亚的天体物理学家米兰柯维奇提出了天文说，认为地球上所以有周期性的冷暖变化，根本原因在于地表受到的太阳光照不均匀，而造成受热不均匀，无非是地轴的偏斜，地球的颤动以及地球本身是椭圆的，在围绕太阳转动时有近日点和远日点之差……
目前这一天文假说成为当前最受拥护的冰期成因假说。但这一假说也并非完美无缺，它充其量只能解释一个大冰期中的冰期与间冰期的交替，而没能回答整个大冰期产生的原因。
近年来，在探索冰期形成机制的各种理论中，又出现了一个新的假说，认为，地球冰期的发生与太阳带领它的家族通过银河旋臂的时间有关。
我们的银河系是一个漩涡状星系，它具有4条旋臂。根据星系旋臂形成假说，太阳及其家族在绕银河系核旋转时，每隔2亿多年就要通过一次旋臂，而在旋臂里星际物质比较密集。因此有人认为，当太阳通过旋臂时，大量星际尘埃的存在使星际空间的透明度减少。太阳辐射出来的光和热受到星际尘埃的反射和折射，到达地球表面的能量有明显的削弱，就使地球的年平均温度下降，冰期发生。这一理论的重要证据是地球上三次大冰期发生的间隔时期，正好与通过旋臂的时间吻合。
但是，旋臂附近的星际空间是否果真有那么多星际尘埃，却是令人怀疑的。而且这一假说是建立在另一假说的基础上的。
因此，尽管人们长期以来不断地探讨冰期的成因，也有了许多科学假说，但这仍然是悬而未决的地质之谜。
大陆为什么会消失
历史上有许多古老的文明不知何因而于世人面前消失，而且一个大陆也会无缘无故地消失，这些情况一直令人费解。
人类在地球上的短暂历史中历经磨难，左冲右突，艰难地生存着。但是仍然不能避免一个极有可能的大型灾害。这个时期大致在公元前15000年至公元前8000年，一个冰河期的末尾。
冰河终期的混乱和古文明的传承与消失之间，有着非常密切的关系。
好端端的大陆，怎么会突然消失？还是先看看没有消失的大陆吧！
南极大陆，可以说知道这块大陆的人很少，我们大部分人都假设这块海上的大岛，已经被冰雪封盖好几百万年。事实上，南极大陆有一部分土地，至少在几千年前还没有成为今天的冰天雪地，我们可以用地壳移动的理论来解释为什么南极大陆的冰床的在如此短暂的时间内成为今天的形状。
地壳移动，使大块土地漂移至死亡圈，这种现象尤为明显，凡是动物大量灭绝的土地，显然都是因为纬度激烈变化的结果。
地壳移动引发的结果是异常激烈的，在对地球历史上消失的城堡以及陆地文明的种种猜测中，我们一直谈到地壳随地球内部的激烈变化而发生的强烈地震、洪水。在海洋深处，地震频繁，造成种种不可预见的海啸冲击着海岸，淹没了土地，有的地块被挤冲到比较温暖的气候带，有的则被推进到北极或南极圈内，永远被冰块所覆盖。冰块一旦融化，海平面骤然上升，所有的生物必须要适应环境，否则只有退居它处，要么就被淘汰，这也是地球进化的一部分。
博物学家兼地质学家路易·阿加西在综合各种研究成果以后，于1837年首先提出了冰河期的概念。这个概念一经提出，立刻引起极大的争论。随之出现了越来越多对他有利的条件，众人恍然大悟似地一下子对这个观点趋之若鹜。但至于为什么会出现这样一个使万物停滞生长的冰河期，一直没有强有力的证据支持，直至1976年，天文、地理、物理学家才用地球公转轨道的各种天文学特征，以及地轴的倾斜度来说明冰河期的形成。
著名物理学家爱因斯坦对这个论点也情有独钟，他对南北极地壳上厚重而分配不平均的冰块是否可以造成地壳移动曾做过专门的研究。
地球自转在重量不平的两个冰帽影响下，产生了一种离心力，而离心力的力量又传达到了坚硬的地壳上，强度不断地增加，聚集到一定的力量后，便会制造出一种地壳与地球本身之间的反动，从而造成两极的地块往赤道方向移动。
地球的引力与冰河期的开始与衰退有什么关系？原来，在南北极的地块突然移向气候比较温暖的低纬度地带时，冰块迅速溶解。同样的道理，原来在温暖的低纬度地带的土地，突然之间被移至南北极地带时，气候异变，很快便钻到冰原之下了。
因此，在上一个冰河期时，北欧和北美的大部分土地，并不是因为某种神秘的因素使得天气逐渐转寒而被覆盖于厚重的冰块之下，主要还是因为当时的地块离北极圈比今天要更近，所以才冰雪遍地。仍然是基于同一道理，威斯康星和乌姆冰河期于公元前1500年开始融化时，并非地球天气变异，而是因为冰原移动到温暖的低纬度地带所致。
在亚特兰蒂斯岛文明时，曾有好几百万居民，并孕育出地球历史文明迄今为止的最高峰，可是它怎么会突然之间沉没于海，并且消失得无影无踪呢？看来，我们把关注的重心落在南极洲也许正是解开这样一个谜底的关键。
苦苦寻求而不得的谜底也许正好隐藏在南极洲冰原最下方的深处。
根据地震波的测定，南极冰层下隐藏着无数的南极高山，好几幅古代地图都证实，南极大陆流出的河流正是从当今已消失在冰原之下的山脉中发源而出的。这些河流我们已经从南极的罗斯海底，采集到足够的地层资料加以证明过。
地壳移动学说和安定的气候持续10000年以上的必要条件并不矛盾，在地壳变动之前，也就是在上一个半球冰河期末期时，南极大陆的气候应该安定地持续了10000年以上。而且如果当时南极大陆的纬度，如理论推测的比现在位置还要往北去2000英里的话，那么南极大陆的最北部应该在南极30度附近，而居住其上的人应该终年沐浴在地中海或亚热带气候中才是。
地壳真的移动过吗？那失落文明的废墟真的在南极大陆的冰块之下长眠吗？人们百思不得其解。
沙漠是怎样形成的
据统计，地球上沙漠面积1535万平方公里，占陆地的10.3%，我国沙漠面积116万平方公里，占国土的12.1%。而且这个数字还在不断增大。
那么，面积如此之大的沙漠究竟是怎样形成的呢？
传统的观念认为，沙漠是地球上干旱气候的产物。北非的撒哈拉大沙漠、澳大利亚的维多利亚大沙漠、南亚的塔尔沙漠、阿拍伯半岛的鲁卡哈里沙漠都集中在赤道南北纬15°-35°间。这是因为地球自转使得这些地带长期笼罩在大气环流的下沉气流之中，气流下沉破坏了成雨的过程，形成了干旱的气候，造成了茫茫的大沙漠。
然而，这一理论并不能解释所有沙漠的成因，比如塔尔沙漠，它的上空湿润多水，而且当西南季风来临时，那里空气中的水气含量几乎可与热带雨林相比，但它的地上却是沙土遍野。美国的科研人员认为，尘埃是形成沙漠的主要原因。可大量的尘埃又缘于何处呢？有的学者指出，塔尔沙漠的尘埃最初是由人类造成的，后来沙漠又加剧了它的密度。于是有人提出，人类才是破坏生态环境、制造沙漠的真正凶手。
1957年，考古学家在撒哈沙漠找到了8000年前的岩画，后来又发现了阔叶林树种和化石，证明撒哈拉沙漠的大部分地区在远古时代曾是一片植物茂盛的肥沃土地。后来，由于人类破坏了原有生态，才形成了沙漠，干旱只是提供了形成沙漠的适宜条件。
有人认为，撒哈拉沙漠的形成最初是很缓慢的，直至公元前5000年，不知从什么地方飞来铺天盖地的黄沙，才使这里变成茫茫沙漠。
也有人认为，人类不适当地开发自然，固然会使草原森林退化成沙漠，但是沙漠本身成为一种生态类型，早在人类出现以前就存在了。
到底是谁制造了沙漠？是人类还是气候？还是人类和干旱气候共同制造了沙漠？还需要研究者们去继续探求。
龙卷风之谜
1940年在高尔科夫州，发生了一桩令人惊奇的事。一个炎热的夏天，在巴甫洛夫区麦歇尔村的上空雷雨大作，一些银币随着雨滴撒落在地上！村民发现这竟是几千枚伊凡五世时代铸造的模压花纹的硬币。1933年，在离卡瓦列洛沃镇不远的地方，暴雨带来了大量的海蛰。在许多国家还经常发生这样的事：晴朗的日子里，天上突然撒下许多麦粒，掉下橙子和蜘蛛；有时又会随雨滴落下青蛙和鱼……这些骤然看来不可思议的现象，其实都是龙卷风的恶作剧！
龙卷风发生在水面，则称为“水龙卷”；如发生在陆地上，则称为“陆龙卷”。龙卷风外貌奇特，它上部是一块乌黑或浓灰的积雨云，下部是下垂着的形如大象鼻子似的漏斗状云柱，水龙卷直径25～100米。陆龙卷的直径不超过100～1000米。其风速一般每秒达50～100米。有时可达每秒300米，超过声速。龙卷风像巨大的吸尘器一样，经过水库、河流，常卷起冲天水柱，连水库、河流的底部有时都暴露出来。同时，龙卷风又是短命的，往往只有几分钟或几十分钟，最多几小时。一般移动几十米到10公里左右，便“寿终正寝”了。
龙卷风的形成一般都与局部地区受热引起上下强对流有关，但强对流未必产生“真空抽水泵”效应似的龙卷风。前苏联学者维克托·库申提出了龙卷风的内引力——热过程的成因新理论：当大气变成像“有层的烤饼”时，里面很快形成暴雨云——大量的已变暖的湿润的空气朝上急速移动，与此同时，附近区域的气流迅速下降，形成了巨大的漩涡。在漩涡里，湿润的气流沿着螺旋线向上飞速移动，内部形成一个稀薄的空间，空气在里面迅速变冷，水蒸汽冷凝，这就是为什么人们观察到龙卷风像雾气沉沉的云柱的原因。但问题是在某些地区的冬季或夜间，没有强对流或暴雨时，龙卷风却也频频发生，这就不能不让人深感事情的复杂了。
而且龙卷风还有一些“古怪行为”使人难以捉摸：它席卷城镇，捣毁房屋，把碗橱从一个地方搬到另一个地方，却没有打碎碗橱里的一个碗；被它吓呆的人们常常被它抬向高空，然后，又被它平平安安地送回地上，大气漩风在它经过的路线上，总是准确地把房屋的房顶刮到两三百公尺以外，然后抛在地上，然而房内的一切却保存得完整无损。有时它只拔去一只鸡一侧的毛，而另一侧却完好无损，它将百年古松吹倒并捻成纽带状，而近旁的小杨树连一根枝条都未受到折损。
龙卷风之谜至今仍有待人们不懈地去探索。
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