作者：张恩台
出版社：汕头大学出版社
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自然：大自然的小卫士试读：
前言
科学探索是认识世界的天梯，具有巨大的前进力量。随着科学的萌芽，迎来了人类文明的曙光。随着科学技术的发展，推动了人类社会的进步。随着知识的积累，人类利用自然、改造自然的的能力越来越强，科学越来越广泛而深入地渗透到人们的工作、生产、生活和思维等方面，科学技术成为人类文明程度的主要标志，科学的光芒照耀着我们前进的方向。
因此，我们只有通过科学探索，在未知的及已知的领域重新发现，才能创造崭新的天地，才能不断推进人类文明向前发展，才能从必然王国走向自由王国。
但是，我们生存世界的奥秘，几乎是无穷无尽，从太空到地球，从宇宙到海洋，真是无奇不有，怪事迭起，奥妙无穷，神秘莫测，许许多多的难解之谜简直不可思议，使我们对自己的生命现象和生存环境捉摸不透。破解这些谜团，有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。
其实，宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜，使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术的发展日新月异，达到了很高程度，但对于那些奥秘还是难以圆满解答。尽管经过古今中外许许多多科学先驱不断奋斗，一个个奥秘被不断解开，推进了科学技术大发展，但随之又发现了许多新的奥秘，又不得不向新问题发起挑战。
宇宙世界是无限的，科学探索也是无限的，我们只有不断拓展更加广阔的生存空间，破解更多的奥秘现象，才能使之造福于我们人类，我们人类社会才能不断获得发展。
为了普及科学知识，激励广大青少年认识和探索宇宙世界的无穷奥妙，根据中外最新研究成果，编辑了这套《青少年科学探索营》，主要包括基础科学、奥秘世界、未解之谜、神奇探索、科学发现等内容，具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。
本套作品知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大青少年读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
大自然的物理现象
自燃可燃物在空气中没有外来火源的作用，靠自热或外热而发生燃烧的现象，称为自燃。可分为两种情况：由于外来热源的作用而发生的自燃叫做受热自燃；某些可燃物在没有外来热源作用的情况下，由于其本身内部进行的生物、物理或化学过程而产生热，这些热在条件适合时足以使物质自动燃烧起来，这叫做本身自燃。影子
由于物体遮住了光线，光线在同种均匀介质中沿直线传播，不能穿过不透明物体所形成的较暗区域，就形成了投影也就是我们常说的影子。影子的形成要有光和不透明物体两个必要条件，影子可分为本影和半影两种。仔细观察电灯光下的影子，还会发现影子中部特别黑暗，四周稍浅。影子中部特别黑暗的部分叫本影，四周灰暗的部分叫半影。
如果在茶叶筒旁点燃两支蜡烛，就会形成两个相叠而不重合的影子。两影相叠部分完全没有光线射到是全黑的，这就是本影；本影旁边只有一支蜡烛可照到的地方，就是半明半暗的半影。如果点燃三支甚至四支蜡烛，本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现很多层次。音障
音障一种物理现象。当物体的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆。电光火球
又叫球状闪电。电光火球与雷电是截然不同的，它是独立存在的有一定稳定性的等离子态发光体，不是高压放电现象。内部没有电流的存在，其光亮柔和而不刺眼，在运动中无声无息，只是在消失时往往伴随着爆裂，并产生刺鼻臭氧和亚硝酸气味。
电光火球出现时常漂浮在离地面不远的空中，接触地面后常反弹起来，被接触的物质会被烧焦。科学家们从150年前就开始研究这种罕见的自然现象，但在理论上至今也不能很好地加以解释。流体状态
流体在运动的过程中，各质点完全沿着管轴方向直线运动，质点之间互不掺混、互不干扰的流动状态称为层状流动，简称为层流。如果运动着的质点不仅沿着管轴方向进行直线运动，还伴有横向扰动，质点之间彼此混杂，流线杂乱无章，这种流动状态称为紊流。锅炉中，实际流体如水、烟气、空气等的流动状态都是紊流。只有黏性较大的液体，如重油、润滑油在低速流动中才会出现层状流动。
液体的流动状态，在不同场合会有不同的利与弊。如流体在紊流状态时，由于分子间扰动强烈，对增强传热有利，但由于是紊流，必然要增大流动阻力而导致能量损失增大。光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传播，通常简称为光的直线传播。它是几何光学的重要基础，利用它可以简明地解释成像问题。人眼就是根据光的直线传播来确定物体或像的位置的，这是物理光学中的一部分。我们的祖先制造了圭表和日晷，测量日影的长短和方位，就是利用光的直线传播这一原理。延伸阅读我们身边的物理现象：从高处落下的薄纸片，即使无风，纸片下落的路线也曲折多变；冰冻的肉在水中比在同温度的空气中解冻得快；有雪的路面撒些食盐融化得快；打雷时，先看到闪电，后听到雷声。
大自然的地理现象
海潮海潮是由于月球和太阳的引潮力作用，使海洋水面发生的周期性涨落现象。例如，当月亮、太阳与地球成一条直线时，月亮和太阳对地球的引潮力加在一起，引起不同寻常的海潮，这种海潮称为大潮；当月球和地球的连线与太阳和地球这两条的连线相交成直角时，引潮力较弱，这种潮叫做小潮。温泉温泉是一种由地下自然涌出的泉水，其水温高于周围环境。形成温泉必须具备地底有热源存在、岩层中具备裂隙让温泉涌出、地层中有储存热水的空间三个条件。地下虹吸
这是地下暗河的一种特殊现象。水流在特定位置遇到河道突然变小，水流下泄受阻，产生快速水流。这种情况下水流的动能很大。科研人员在科学考察过程中有时会遇到这种自然现象。遇到这种情况时，不能强行进入，否则会被强劲、快速的水流吸入地下深处，危及生命。虹吸是一种流体力学现象，可以不借助泵而抽吸液体。中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管，在中国古代称“注子”“偏提”“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒，也是应用了虹吸的物理现象。
虹吸原理可以运用到方方面面，大到水利工程，小到家居排水。许多水利建设者运用虹吸原理将河、湖等内的水排出，节约了机械设备的使用量与电能的消耗，十分有效的解决了很多问题。青海沙漠怪圈
2011年8月22日，在我国青海省德令哈地区出现一个巨型“沙漠怪圈”。据当地目击者称，一夜之间在沙化的牧场上突然出现了一个直径近2000米的巨型圆环图案，怪圈不但是规则的圆形，其中还有复杂对称的图案，图案的边缘相当的精准。
此怪圈比一般40米至200米直径的“麦田怪圈”要大很多，也更为壮观。目前，怪圈事件还无法得出一个合理的解释，但我们相信，随着科技的发展在不久的将来一定会解开怪圈之谜。
17世纪以来，麦田怪圈的起源争论就不绝于耳。近日，媒体报道俄罗斯又出现麦田怪圈，这是全球每年出现的250个麦田圈中的最新发现，再次引起关注。科学家已经证实，80%的麦田怪圈是人为制造的。尼拉贡戈熔岩湖
尼拉贡戈熔岩湖是由溢出的熔岩在火山口或火山口洼地内长期保持液态而成的湖。由于结晶缓慢，岩石结晶程度明显增高，下部与火山通道相连，岩石可达全晶质。多为流动性较强的玄武质岩石组成，面积一般不大。尼拉贡戈火山口深处沸腾的熔岩湖是世界上最大的熔岩湖，湖深约396米，是非洲大陆最令人惊异的自然奇观之一。
尼拉贡戈熔岩湖作为世界上最大的熔岩湖，被称为“地球的魔鬼肚脐眼”。地下湖
又称暗湖，指在天然洞穴中，具有开阔自由水面的比较平静的地下水体。它往往和地下河相连通，或在地下河的基础上局部扩大而成，起着储存和调节地下水的作用。如云南六郎洞、广西都安的安苏地下河。欧洲最大的地下湖维也纳地下湖是奥地利游览胜地之一，被誉为“地下童话王国”，坐落于距离维也纳市西部约17千米的亨特尔布旅村附近的维也纳森林中，面积为6200平方米。每年都吸引约15万游客来此参观。
该地下湖共分3层，以石灰岩为主要成分。这种灰红的石灰矿在1848年至1912年间用来当做农业肥料。在第二次世界大战中，德国法西斯曾把这里用作地下飞机制造厂。濒海荒漠
一些濒海地区因常年受到副热带高气压带控制，盛行下沉气流，空气增温干燥。同时，盛行风从陆地吹向海洋，水汽很少，云雨难以形成，由此形成濒海荒漠。
此外，沿岸海洋中有寒流经过，降温减湿，进一步加剧了气候的干旱程度，使荒漠区一直延伸到海岸边。其中最典型的是南美洲的智利北部和秘鲁沿海地区，荒漠区随强大的秘鲁寒流向北延伸至赤道附近，成为一大自然奇观。赤道雪山
位于赤道附近的非洲坦桑尼亚的海拔5895米的乞力马扎罗山、位于肯尼亚中部的海拔5199米的巴迪安峰等，因终年白雪皑皑，被称为赤道雪山。由于地势每升高1000米，气温要下降6℃，海拔近6000米的乞力马扎罗山顶部气温要比山脚低近30℃，因而山上形成终年积雪。近年来因气候变暖，乞力马扎罗山顶积雪融化严重。环境专家预测，乞力马扎罗山顶积雪可能在2015年至2020年间彻底消失。极圈花园
北欧的冰岛虽然位于北极圈附近，但并不是一个终年冰天雪地和气候奇寒的国度，实际上全国仅有10%左右的面积为冰川所覆盖。由于受北大西洋暖流的影响，冰岛气候相对比较温和湿润，夏季凉爽宜人，冬季则比较暖和，所以冰岛被称为“极地花园”。
冰岛是世界温泉最多的国家，所以又被称为“冰火之国”。
全岛约有250个碱性温泉，最大的温泉每秒可产生200升的泉水。冰岛多喷泉、瀑布、湖泊和湍急河流，最大河流锡尤尔骚河长227千米。
冰岛属寒温带海洋性气候，天气变化无常。因受北大西洋暖流影响，较同纬度的其他地方温和。夏季日照长，冬季日照极短，秋季和冬初可见极光。寒暖流交汇的大渔场
寒流和暖流交汇的海区，冷海水上泛处，海水中含有丰富的营养盐类，有利于浮游生物繁殖。浮游生物的滋长，成为鱼类丰富的饵料。同时，暖水性鱼类和冷水性鱼类都滞留在那里，所以渔业资源丰富。
世界上主要的大渔场都位于这些海区，如纽芬兰渔场、北海道渔场、北海渔场、秘鲁渔场及我国的舟山渔场等。回归沙漠带上的绿洲
地球上南北回归线附近地区，由于处在副热带高气压带或信风带控制下，盛行热带大陆气团，降水量小而蒸发量大，所以气候干旱。世界上的沙漠多分布在这里，故称为“回归沙漠带”。我国华南地区也处于北回归线上，却形成了典型的季风气候。每年夏季风和台风从海洋上带来大量水汽，行成丰沛的降水，因此这里气候温暖湿润，植被繁茂，赢得了“回归沙漠带上的绿洲”之美誉。动物迁徙
我们每年都会在空中看到迁徙的鸟群，春天会看到蟾蜍急急忙忙赶往它们的产卵地。到底是什么诱使动物做出如此令人惊叹的迁徙活动？
动物迁徙是指动物由于繁殖、觅食、气候变化等原因而进行一定距离的迁移。候鸟因季节和繁殖每年春季返回繁殖地，秋季迁往越冬地。鸟类的迁徙路线比较固定，一般常沿食物丰富的近水地区迁移。鱼类迁徙可分为生殖洄游、稚鱼洄游、觅食洄游、季节洄游。
哺乳动物也因季节、繁殖和觅食等原因做周期性迁移，如北方驯鹿冬季南迁至针叶林带，春季则返回食物丰富的北方苔原带。石河
由寒冻风化产生的岩块、岩屑，在重力作用下汇集到斜坡下的沟槽内，碎石沿沟槽缓缓向下移动，形成一条用石头填满的小河，故名石河。石河的运动速度很小，通常年运动速度0.2米至2米，运动的结果是使岩块搬运至山麓堆积下来。岩崩
就是岩石崩塌，是指陡峻斜坡上的岩石体在重力作用下，脱离母岩，突然而猛烈地由高处崩落下来，堆积在坡脚的地质现象。岩崩灾害广泛发生在各种坚硬岩石中。结构破碎或有软弱夹层的碳酸盐岩、碎屑岩、变质岩尤其容易发生岩崩。大规模岩崩可以摧毁矿山、破坏房屋建筑、阻断交通，造成严重人员伤亡和财产损失。延伸阅读湖中湖：加拿大安大略州的休伦湖中，有一大岛，叫马尼图林岛。岛上又有个面积达106.42平方公里的马尼里湖，是世界上最大的湖中湖。
大自然的化学现象
流泪的咸鸭蛋有时候，剥开的咸鸭蛋会流油。这是因为鸭蛋不但含有丰富的蛋白质，而且也含有许多脂肪。整个鸭蛋中，脂肪约占16%。这些脂肪除了微不足道的一点点存在于蛋白中以外，99%以上都“居住”在蛋黄里。因此对蛋黄来说，脂肪的含量竟高达31%左右。也就是说，整个鸭蛋的蛋黄，几乎三分之一是由脂肪组成的。蛋白质是一种乳化剂，它能够把蛋黄中的脂肪分散成很小的油滴。盐和蛋白质是死对头。盐能降低蛋白质在水中的溶解度，使蛋白质沉淀出来，这个作用化学家称之为“盐析”。作为乳化剂的蛋白质被盐析以后，乳浊液被破坏了，那些原来分散成极小的油滴，彼此就互相聚集起来，变成大油液。由于蛋黄中脂肪的含量高达31%左右，因此一煮熟以后，就使得整个蛋黄变成油滋滋的，甚至流出油来了。厨房里的催泪弹
切洋葱会释放出蒜苷酶，它可以将洋葱所含的部分有机分子转化成次磺酸。次磺酸又自然地重新组合，形成可以引起流泪的化学物质合丙烷硫醛和硫氧化物。丰富的神经末梢能够发现角膜接触到的合丙烷硫醛和硫氧化物并引起睫状神经的活动，中枢神经系统将其解释为一种灼烧的感觉，而且此种化合物的浓度越高，灼烧感就越强烈。
神经活动通过反射的方式刺激自主神经纤维，自主神经纤维又将信号带回眼睛，命令泪腺分泌泪液将刺激性物质冲走。避免切洋葱时流泪的方法：将洋葱冷冻一段时间，或者把洋葱放在水里浸一下再切，也可把刀放在水里浸一下再切。神秘的鬼火
夏天的夜晚，在墓地常会出现一种青绿色火焰，被人们称作“鬼火”。这是由于人与动物身体中有很多磷，死后尸体腐烂生成一种叫磷化氢的气体。这种气体冒出地面，遇到空气后会自燃。这种火非常小，发出的是一种青绿色的冷光，只有火焰，没有热量。夏天的温度高，易达到磷化氢气体的着火点而出现“鬼火”。
燃烧的磷化氢可以随风飘动，所以，还会出现“鬼火”跟人走动的现象。绿色的天空
蓝天白云一直是人们脑海里的美丽景象，可是有这样一幅画，却把天空画成了绿色。这是由于当时画家们绘画所使用的蓝色颜料，是一种叫铜蓝的矿石。这种矿石时间长了，发生了化学反应，就变成了绿色。铜蓝是铜矿石矿物，因呈靛蓝色而得名，它的化学成分是硫化铜，可以和空气中的水、氧气发生化学反应，生成浅绿色的硫酸铜。因此，用这种颜料画成的图画，时间久了天空就变成了绿色的。啤酒泡沫
啤酒倒进杯子里会生出许多的泡沫，这种泡沫被人们叫做啤酒花。啤酒泡沫的产生和一种叫做二氧化碳的气体有关。啤酒生产酿造过程中，需要把二氧化碳加以压缩，使它溶解在酒液中，然后装瓶加盖。当喝啤酒时，由于瓶内的压力比瓶外大，一打开瓶盖二氧化碳就纷纷鼓动往外冒，产生许多气泡；把啤酒倒进杯子，气泡会冒得更多。每升啤酒都会有5克左右的二氧化碳，二氧化碳不达标的啤酒口味会很差。红色的青苹果
还没有到成熟季节时，市场上就有鲜红诱人的苹果、黄灿灿的香蕉……你知道这是怎么回事吗？其实这些苹果刚从树上摘下来的时候都是青绿色的，有些商贩为了卖得好，就在水果上喷了一种能够催熟着色的的气体——乙烯，让青苹果变成红色。乙烯是一种植物生长调节剂，除可以催熟果实外，还是石化工业原料，主要用于制造塑料、合成纤维、有机溶剂等。黄铜竟然变黑了
加工好的黄铜零件，完工时本来是金光闪闪的，可放几天后都变成黑乎乎的了，这是怎么回事呢？其实这是铜是与空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳反应后生成了一种新的物质氢氧化铜，就是铜锈。避免的方法很简单，只要保持空气干燥，或者隔绝空气，铜就不易生锈了。延伸阅读不粘锅：其之所以不粘食物，是因为锅底涂上了一层特殊物质“特富隆”，其化学名叫聚四氟乙烯，俗名叫塑料王。由于这种化合物具有耐高温、自润滑等优点，故被广泛用于不粘炊具。
大自然的天文现象
日食指太阳被月球全部或部分掩遮的天文景象。日食主要有日全食、日偏食及日环食三种。无论哪种日食，时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限，这是因为月球比较小，它的本影也比较小而短。日全食
日食的一种，即太阳被月亮全部遮住的天文现象。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱，太阳面被圆的黑影遮住，天色转暗，全部遮住时，天空中可以看到最亮的恒星和行星。几分钟后，从月球黑影边缘逐渐露出阳光，开始生光、复圆。由于月球比地球小，只有在月影中的人们才能看到日全食。日偏食
当月球运行到地球与太阳之间，地球运行到月球的半影区时，地球会出现一部分被月球阴影外侧的半影覆盖的地区，在此地区所见到的太阳有一部分会被月球挡住，此种天文现象就叫日偏食。日偏食是一种常见的天文现象。
观看日偏食时，要戴上专门观测太阳的眼镜。即使有专门观测太阳的眼镜，也不宜长时间观测太阳。
在看日偏食时，应该一次观测10秒钟左右，休息三四分钟再继续观测，尽量保护眼睛。
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