作者：潘秀英
出版社：安徽美术出版社
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宇宙现象：神秘莫测的大自然试读：
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。
在新的世纪，随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。
对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使广大读者了解当今科技发展的现状，而且可以使我们树立崇高的理想：学好科学知识，为人类文明作出自己应有的贡献。
为此，我们特别编辑了这套丛书，知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，通俗易懂，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。
奇妙的探矿植物
1934年，当时的捷克斯洛伐克有两位科学家研究某地种植的玉米的化学成分时，发现把玉米烧成灰后，每吨灰中含有10克黄金，以后他们还在长那种玉米的地方找到了金矿。
现在人们已经知道，不同的植物指示不同的矿藏。例如，生长针茅的地方可能有镍矿，生长三色薹的地方可能有锌矿，生长海州香薷的地方可能有铜矿，生长灰毛紫志槐的地方可能有铅矿，生长喇叭花的地方可能有铀矿，生长羊栖菜的地方可能有硼矿，生长开蓝花的羽扇豆的地方可能有锰矿，生长紫云英的地方可能有硒矿……
这些植物人们叫它为“探矿植物”为什么这些植物会指示矿藏呢？
其实，道理并不复杂。正如人有各种性格一样，植物也有其各自不同的习性。这些探矿植物在生长过程中特别喜欢某种矿物，在某种矿物含量较丰富的地方，生长得也特别好。
此外，还有一种情况：有些植物在一般的土壤中可以生长得很好，但在含有某种矿物质较多的土壤中，或是不大适应，或是产生一种生理变化，改变了形状、颜色等。如在含硼较多的地方，猪毛草的枝叶膨大而扭曲，蒿会长得特别矮小；在铜含量多的地方，野玫瑰花朵呈蓝色；镍会使花瓣失去色泽；锰几乎会使所有的花儿变成红色……因此也可以利用植物的形态或颜色的变异情况来探矿。
人们不但利用植物寻找矿藏，而且还利用植物“开采”矿藏。
北美洲有个地方叫“有去无回”，因为这个山谷的地层和土壤中含有大量的硒，而人和牲畜如果食用含有大量硒元素的食物，就会中毒以致死亡。人们决定开采“有去无回”山谷里的硒矿，种植了大量紫云英。紫云英在这样的环境里生长得很快，一年可以收割好几次。人们把紫云英收割后，晒干烧成灰烬，再从灰烬中提取硒，据说每公顷紫云英可提取2.5千克硒，这真是一种“开采”矿藏的好办法。
植物地震预报员
地震，在目前可以说是自然灾害中比较大的一种。人们如果能够得到震前的预报，就可以减轻地震灾害造成的损失。如何预知地震已引起了有关科学家的重视，并被作为重大的科研课题来研究。
地震仪可以探测到地震预兆，并向人们发出地震预报。据研究发现，有些植物也具有预报地震的本领。如在印度尼西亚爪哇岛的一座火山的斜坡上，遍地生长着一种花，它能准确地预报火山爆发和地震的发生。人们观察发现，如果这种花开得不是时候，那就是告诉人们，这一地区将有大灾降临，不是将有火山爆发，就是又有地震发生。据说，其准确率高达90%以上，故这种花被人们称之为“地震花”。
日本东京女子大学岛山教授经过长期不断的观察研究，对合欢树进行了多年生物电位测定，经分析发现，合欢树能预测地震。如在1978年6月10～11日白天，合欢树发出了异常大的电流，特别是在12日上午10时左右观测到更大的电流后，下午5时14分，在宫城海域就发生了7.4级地震。1983年5月26日中午，日本海中部发生了7.7级地震，在震前20小时，岛山教授就观测到合欢树的异常电流变化，并预先发出了警告。
在“植物王国”里，能够预报地震的植物还有对气候变化极为敏感的含羞草。在日本发生过一次强地震，地震前一天清晨，含羞草的小叶突然全部张开，到上午10时小叶全部闭合，临震前数小时在半夜零点，含羞草的小叶又突然全部张开，不久就发生了地震。
一些植物可以感知到地震，这已被科学家的研究所证实。那么，植物为什么能够感知到地震，它们又是怎样预先感知到地震信息的呢？据前苏联的一位教授观察，“地震花”开得不合时令，是因为火山爆发或地震出现的先兆——高频超声波而引起的。这种异常出现的超声波振动促使“地震花”的新陈代谢发生突变，于是花就开了，向人们发出了将有火山爆发或地震发生的预报。合欢花能在震前两天作出反应，这是由于它的根部能敏感地捕捉到震前的地球物候变化和磁场变化信息的缘故。
有些植物震前的异常变化可以提供地震预报信息，但对如何通过植物在震前发生的异常变化，比较准确地判断出地震发生的时间、地点，这还需要科学家们的进一步研究才能得知。
“绿色医院”是怎么回事
有病到医院里去求医治疗，这是人所皆知的事。可你知道绿色的森林也能治疗某些疾病吗？这就是目前在国外比较盛行的一种“绿色疗法”。
森林中的绿色植物在进行光合作用时，能吸收二氧化碳，放出氧气，满足人类的需要，使大气中的碳氧循环保持平衡，而且还能吸收环境中的有毒气体，杀死空气中的细菌，有利于人类的健康。据科学家测定：1万平方米的树木每天可吸收1吨的二氧化碳，放出730千克的氧气。如果有10平方米的树，就可以把一个人呼出的二氧化碳全部吸收掉。树木还可以吸收有毒气体，每1万平方米的垂柳在生长季节，每天可吸收10千克二氧化硫；1万平方米刺槐，每天可吸收氯气40千克；加拿大杨、桂香柳等树还能吸收醛、酮、醇、醚和致癌物质安息毗琳等毒气；松树、榆树、桧柏等树木能分泌出一种挥发性的植物杀菌素，可以杀死空气中的细菌。据研究，1万平方米松柏林，1天能分泌出60千克杀菌素，故有“天然防疫站”之称。
森林同时会产生一种对人体极为有益的带电负离子。负离子具有调节神经系统和改进血液循环的功能，可以镇咳、止痉、镇痛、镇静、制汗和利尿，所以人们把它誉为空气中的“维生素”。如果有烧伤病人在做过手术后到林区里呼吸负离子空气，就可以加速伤口的愈合。患有气喘病、流感、高血压、风湿性关节炎、神经性皮炎等疾病的人，到林区里进行疗养，可以收到比吃药、打针还要好的效果。
森林中的树木分泌出的一种植物杀菌素，可以杀死结核、伤寒、痢疾、霍乱、白喉等病菌，所以，森林可以作为治疗结核病和肺气肿病的“医院”。病人在这里只要每天清晨和傍晚到林中呼吸1～2个小时带有杀菌素的空气，就可以起到治疗的作用，坚持数月，病情会大有好转以至痊愈。
这种“绿色医院”具有不需要设备、成本低、疗效好、没有副作用等优点，所以这种疗法在欧美和日本一些国家被采用后，很受人们的欢迎。
植物——“绿色吸尘器”
粉尘有害人体健康，这是大家都知道的，但是，你知道社会发展到今天空气中的粉尘之多，危害之大吗？你又知道那神奇的“吸尘器”是什么吗？
在古代，空气中的粉尘主要是来自地面上的细小尘土。到了工业不断发展的今天，在空气中的粉尘，除了尘土之外，更多的是各种各样的金属和矿物质的微小颗粒。特别是工业使用煤和石油燃料在燃烧时放出的烟尘，卷入到空气中的数量大得惊人。据测试，每燃烧1吨煤至少有3千克粉尘上天，多的可达11千克。这些粉尘中只有10%比较大的颗粒沉降到地面，而有3%的小颗粒在空中飘游。如果发生一次大的火山爆发，就会有1亿立方米的细小颗粒喷出。据载，全世界每年大约向空中排放1亿多吨烟尘，1500万吨二氧化硫。全世界每年因发生火灾而使约66.7公顷的森林被烧毁。燃烧100千克干柴，排入大气中的粉尘约为二千克，那么，约66.7公顷的森林火灾，就有5亿吨粉尘进入大气中。
这些粉尘在空中分布也不均匀。一些工业集中的城市，空气中的粉尘可多达30～40种，每年光是沉落地面的粉尘，在每平方千米的面积内就有500～1000吨，多的地方可达5000吨。如果把大气中飘游的粉尘平铺在地球表面上，厚度约达0.5厘米。飘游在空气中的这些粉尘，多是对人体有害的。如果空气中飘游的粉尘的浓度达到每立方米含100微克的时候，儿童呼吸道受感染的人数就会显著增加；含200微克的时候，慢性呼吸道疾病的死亡率就会显著增高；含300微克时，呼吸道疾病和心脏病死亡者就会突增。这些粉尘同其他有毒气体混合一起，在阳光照射下，能形成毒性很强的光化学烟雾，容易引起各种癌症，直接危害人的生命。如何控制这些有害人体健康的粉尘对环境的污染，方法有很多，而大量植树造林则是一种重要的措施。
据研究人员测试，约0.2公顷杉树林，每年可阻留粉尘22吨；约0.2公顷松树林，每年可以阻留粉尘26吨。在城市里，绿化的地方比不栽树的地方粉尘降落量要少23%～25%，空中飘尘量要少37%～60%。就连树木在落叶的冬天，其枝干也能使空中的粉尘降低18%以上。树木和其他一切绿色植物所以有吸尘能力，主要在于它们有着庞大的表面积。约0.2公顷正常生长的草地，它的叶片和茎表面，可达占地面积的22～38倍；一株生长多年的松树，它的针叶连接起来，约有200千米长，加上树的枝干表面，总面积在900平方米以上；0.2公顷生长繁茂的阔叶树林，仅叶面积就有占地面积的75～80倍。树木等绿色植物同空间有着这样大的接触，就好像一张张的嘴巴，伸向空中，把粉尘吸了进去。
树木吸收粉尘的第二个绝技是“抓俘虏”。粉尘在空中飘游需要借助风的力量。粉尘颗粒的大小不同，所需要的风力也不一样。如直径0.03毫米的粉尘移动时，所需要的风速是每秒0.25米，而直径1毫米以上的粉尘移动时，则需要每秒11米以上的风速。没有相应的风力，粉尘是无法飘游的。树木有降低风速的“魔力”，当粉尘经过树木时，突然失去飘游的动力，只好被迫降落，于是便成为了树木的“俘虏”。
绿色植物吸收粉尘的第三个绝技是它有特殊的捕捉粉尘的工具。这种工具就是它那叶面上许许多多的绒毛和大量的粘液，多数树叶的叶面，每平方厘米的面积长有绒毛约1000～2000根，分布的粘液有0.1～0.2毫克，只要粉尘落上就别想逃走。它虽不能把粉尘吞下吃掉，但可以把大量粉尘收集起来，待下雨时借助雨水把粉尘送到地面。粉尘落入林内，如同掉进了万丈深渊，再也不能回到空中到处飘游，污染环境。
每时每刻，绿色植物都在默默地过滤着空气中的粉尘，净化着人类的生存环境，故被称为“绿色吸尘器”。
死而复生的草
你听说过有一种能死而复生的植物吗？蕨类植物中的卷柏就有这种本领。将采到的卷柏存放起来，叶子因干燥而卷缩成拳状，猛一看，似乎已经死了。可是，一旦遇到水分，它又可以还阳“复活”，卷缩的叶子又重新展开。如果把它栽在花盆里，过一段时间又可长出新叶。
卷柏并不大，高不过5～10厘米。主茎短而直立，顶端丛生小枝，地下长有须根，扎入石缝中间，远远看去很像一个个小小的莲座。卷柏为什么具有死而复生的本领呢？
由于生活在干燥岩石缝里的卷柏，很难得到充足的水分，因此它们具有体内含水量极低的特点。即使体内的含水量降到5%以下，它们照样可以生活。卷柏遇到干旱的季节，枝条便卷缩成团，不再伸展。雨季一到，卷枝即刻展开，又可继续生长。经科学家研究发现，卷柏细胞的原生质耐干燥，脱水的性能比其它植物强。一般的植物经不起长期干旱，细胞的原生质长期脱水而无法恢复原状，细胞就因此而干死。卷柏则不同于一般植物，干燥时枝条卷缩，体内含水量降低，获水以后原生质又可恢复正常活动，于是，枝条重新展开，再显出生机勃勃的样子来。
接受太空信号的植物
1971年10月的一天，美国一位电子工程师乔治·劳伦斯和他的一位助手来到加利福尼亚州南方特梅库拉村附近的橡树林公园，这是一个类似沙漠一样荒凉的地方，他们的目的是为了记录野生橡树、仙人掌和丝兰发出的信号。
他们选好了位置，放好了仪器，便坐在离仪器约9米远的地方休息，吃点东西。当劳伦斯咬了一口肉肠后，发现仪器上那种稳定的哨音声被一系列清晰的脉冲干扰了。起初他以为，这信号可能是由于他杀死了香肠中的某些细胞而引起的，可马上又想到，肉肠中的细胞早已死了。劳伦斯对此感到非常惊奇，这种声音信号继续发出清晰的、连续不断地脉冲，长达一个半小时以上，一直到机器原来的哨音恢复，表明再没有收到什么才停下来。信号肯定来自什么地方，因为他的仪器始终向着天空。他怀疑这可能是某种东西或某人从外层空间发出的信号。
劳伦斯为想到这一问题而激动不已，在接下来的几个月时间里，他改进了他的仪器，名之曰“用于接收星际间信号生物动力站”。1972年4月，他把他那台精良的仪器，又对准了那次嚼香肠时对准的方向——大熊星座，做进一步的试验。打开发声信号几分钟以后，仪器开始收到一种虽短促但可找到规律的信号。劳伦斯说，在他监测天空的一个单一的地方时，大约每隔3-10分钟就可收到一次一系列迅速的脉冲，一直延续好几个小时。他不明白这种信号是从什么地方发来的，又是谁发出的。但是他认为极有可能是星际间的飘流物，为它们原来的星体执行什么任务。他说：“这些信号可能是在天体赤道上绕行，这个赤道上有稠密的星球。我们可以从这一星域获得某些东西，而不是从大熊星座。”
劳伦斯在莫洽维沙漠证实了他的第一次观测之后，又继续在他的实验室里做试验，将他的仪器指向同一坐标，让它日夜不停地监测。劳伦斯一等就是几个星期，有时几个月。终于收到了一种地球上发不出来的信号。
劳伦斯相信，总有一天人们能用电脑分析出录下的信号，可为它的性质提供更多的线索。因为信号发出极快，人手无法摘引其数据。但即使是使用电脑分析，也未必能获得什么乐观的结果，因为“这些信息具有某种属于个人的性质，当代电脑技术不能破译它们。”就连利用热能、环境压力、静电场以及重力变化的机械装置也不能承担截取来自外层空间信号的任务。劳伦斯设想，根据植物的特有属性，也许能承担这项任务。因此，劳伦斯正在努力研制一种生物型的监测器，与外层空间进行联络。
劳伦斯认为，从长远的观点看，与外层星系的生命进行接触是十分重要的，如果这一目标能够实现，那么，植物王国里的许多谜团都会被解开。
劳伦斯的研究逐渐得到了社会的承认。1973年6月5日，圣贝纳迪诺一家学院的研究部宣称，在劳伦斯的指导下，创办了世界上第一个生物体星际沟通联络的观察所。劳伦斯制定了他称之为“天体学”的新的信号接收联络系统。这个学院的院长爱德华·约翰逊说，由于无线电天文学不能察知来自空间的信号，学院支持劳伦斯的主张。无线电联络已经过时，以生物信号联系联络的方法应予以试验。
劳伦斯认为，也许植物是真正的与外星生物联络的媒介，因为是它们将早期的矿物世界转变为适于人类生存的栖息地。我们现在所要做的是消除任何神秘主义，要使植物作出反应，包括沟通联系，不应死抱着保守的物理学不放。我们的仪器制造应反应出这方面的行动。
如果劳伦斯的路子是对的，那么人们热情向往的制造出金属运载工具邀游广袤太空的设想，也将像哥伦布的“圣玛丽亚”号一样成为历史陈迹。劳伦斯指出，有智能的生物能够在顷刻间超过数百万光年的距离进行联络，我们可以不用太空船，而是用专门的“电话号码”去接触它们。尽管这项工作仍处于探索阶段，但它的生物动力野外站已经迈出了第一步。植物将作为美好、愉快和有效的合作者，去接通通向宇宙的电源开关。
改变性别的植物
在生物世界中，有雌雄异体，也有雌雄同体的，变化现象并不稀奇。动物有变性的，黄鳝的一生中，先是雌的，后来又变成了雄的。红鲷鱼只能由雌性变成雄性，而雄性却不能变换成为雌性。
植物会不会变性呢？有的，但为数不多。印度天南星就是一个例子。
印度天南星是多年生草本，生长在温带和亚热带地区潮湿的林下或小溪旁。植株有雄株、雌株和无性别的中性株三种类型。有趣的是，这些不同性别的植株可以互相转变，而动物只能变性一次。
科学家长期研究和观察后发现，印度天南星的变性同植株体型大小密切相关，植株高度值以398毫米为界，超过这高度的植株，多数为雌株；小于这个高度值的植株，多数为雄株。还发现，植株的高度值在100～700毫米间，都可能发生变性，而380毫米却是雌株变为雄株的最佳高度。
这是为什么呢？原来，植物在开花结实时，需要消耗大量营养物质，只有高大的植株才能满足这种需要，所以大型植株都为雌性。同样原因，小型植株多为雄株了。前一年为雌株（大体型）的，由于结实消耗了大量营养，第二年便变成了雄株（小体型）。雄株变雌株的道理相同。中性植株的存在也是由营养条件决定的，当它不能变成雌株时，就暂时以中性株存在。
不久前，美国波士顿大学植物学家发现，北美洲的一种最普通的树木——红枫树，有异乎寻常的性变情况。根据传统的情况，红枫树有时呈雌性，有时呈雄性，有时却雌雄同株。他们在7年中共考察了麻省的79株红枫树，记录了每年每株树的性别与开花的数量。
考察结果表明，大多数红枫树（55株）一直为雄性。有4株雄性红枫树会开出一些雌性的花序。另外18株雌性红枫树中的6株却会开出少量雄性的花序。还有几株红枫却是雌雄难辨，它们每年在雌性与雄性之间发生扑朔迷离的变化。
红枫这种性转变意味着什么呢？波士顿大学植物学家认为，红枫性变的机制如果同前面说的三叶天南星那样，这种雌雄同株植物的个体应该大于性别正常的植物，因为它们需要更多的能量来产生性变。可是，事情却不是这样，雌雄同株红枫树的个体并非很大，一般情况下反而小于其他植物。他们推测，这种性别上自相矛盾的树木，可能经历了一个不正常的性发展过程。至于为什么会产生这种现象，有待今后进一步的探索。
难以解释的奇异水柱
1960年12月4日，“马尔模”号在地中海海域航行时，船长和船员们看到一个奇异的、好像白色积云的柱状体从海面垂直升起，但几秒种后就消失了。几秒种后，它又再次出现。于是船员们用望远镜观察，发现它是一个有着很规则的周期间隔的升入空中的水柱，每次喷射的时间约持续7秒种左右，然后消失；大约2分20秒后又重新出现。用六分仪测得水柱高度为150.6米。
这股奇异的水柱是怎样形成的？科学界争论不休。有人认为它是“海龙卷”。威力巨大的龙卷风经过海面上空时，会从海洋中吸起一股水柱，形成所谓的“海龙卷”。
但“海龙卷”应成漏斗状，这与船员们观察到的情况不同。而且从有关的气象资料来看，当时似乎无形成“海龙卷”的条件。于是，有人提出水柱的产生是火山喷气作用的结果。
其理由是地中海是一个有着众多的现代活火山的地区，但在水柱产生的海域却又没有发现火山活动的记录。而且“马尔模”号的船员们在看到水柱时，也没听到任何爆炸的声音。再者，如果确是水下火山喷发，周围的海域也不会如些平静。
因此，有人推测，这是一次人为的水下爆炸所造成的。但水柱周期性间歇喷发的特征和当时没有爆炸声，也似乎排斥了这种可能。
因此“马尔模”船员的发现给人们留下了一个难解之谜。
岩石的形成之谜
地球上的岩石千姿百态，五彩缤纷，它们是怎样形成的呢？
自古以来，科学家们都在探索这一奥秘。科学界还有过一场激烈的争论，持不同观点的科学家互不相让，有人称这场争论为“水火之争”。
1775年德国的地质学家魏格纳，提出了这样的观点：花岗岩和各种金属矿物都是从原始海水中沉淀而成的。人们称他的观点为“水成派”。后来，以英国的地质学家詹姆士·赫顿为代表的一些科学家，针锋相对地提出相反意见。他们认为花岗岩等不可能是在水里产生的，而是岩浆冷却后形成的。人们称这种观点为“火成派”。“水成派”与“火成派”一直争论了几十年，两派之间的斗争十分激烈。现在看来，由于受当时科学水平的限制，这两派观点都带有不同程度的片面性。不过，他们的争论使地质学又向前推进了一步。
现在，科学家们借助于先进的设备，已摸清了岩石的来龙去脉。
如果按质量计算，在地壳中约有3/4的岩石是由地球内部的岩浆冷却后凝结而成的，人们称它为“岩浆岩”或者“火成岩”。花岗岩就是属于岩浆岩。在地球上，目前还可以看到火山爆发后喷出的温度高达1000℃以上的液态的岩浆，经过冷却后形成的坚硬岩石。岩浆岩在地下形成，因此，它分布于地表的不多，一般都埋藏在比较深的地下。
有少数的岩石是泥沙、矿物质和生物遗体等长期沉积在江湖和海洋底下，经过长期紧压胶结，以及在地球内部热力的作用下，变成了岩石，人们称它为“沉积岩”，如砂岩、页岩和石灰岩等。沉积岩尽管所占的比例不多，可它多数分布在地表面，因此，我们平时容易见到。
岩浆岩和沉积岩形成之后，受地壳内部的高温高压的作用，改变了性质和结构，就形成了另一种岩石——变质岩，如石英岩、大理石岩等。
岩浆岩、沉积岩、变质岩这3种岩石之间还可以互相转化，比如，埋在地下的变质岩可以被地壳运动推到地表面，在地表面再形成新的沉积岩。因此，著名生物学家林奈说过：“坚硬的岩石不是原始的，而是时间的女儿。”
的确，岩石正是经过长期的各种条件的作用，由其他物质转变而成的。
月亮与地震有关吗
月亮对地球的引力，会造成地球上的海洋潮起潮伏。大海有规律地起伏着，就像在进行着一呼一吸的生命运动。然而人们并不清楚在海水涨落起伏之时，固体的陆地也会受月亮的影响，做着相应的起伏运动。
1933年，美国海军观察站的测量员，发现圣地亚哥和首都华盛顿之间的距离与7年前测定的数据相差了15米。这在讲究分毫不差的大地测量学上是一个巨大的数字。后来研究者才发现，月球把40万千米下面的“固体”地球拉起来了，地面就形成了凸起，因此，两端距离缩短。这一定会对已经积累了巨大压力的地壳中某个部位起到导火索的作用，从而使地球上发生地震。
美国科学家发现，在南加里福尼亚州的一个狭窄的地区内，地震的发生与12小时、半月和18.6年的月球周期有着密切的关系。
我国自1966年以来，在河北平原发生了4次6级以上的大地震，全部发生在初一或十五的前后，并且与附近塘沽港海潮的高潮时刻相接近。
科学家们发现，在月亮形状为逆、望、上弦、下弦前后的日子，地震发生的机率比其他日期发生的要高。
月亮是怎样诱发地震的呢？这还有待于科学家们继续研究。
地震的成因之谜
一提起天灾人祸，人们就会想到巨大的破坏、恐怖的伤亡，因为天灾人祸确实给人们带来了巨大的痛苦。而其中又尤其以天灾因其不可预测性令人感到畏惧。
说到天灾，我们熟悉的有火山爆发、地震、海啸、龙卷风等等。为了避免这些天灾所带来的损失，尽量减少人员的伤亡，科学家们对这些天灾形成的原因，进行了大量而艰苦的研究工作。但由于各方面的限制，现在仍有许多未解之谜在困扰着科学家们，其中地震的成因之谜就是一个。
我们都知道，地震的破坏性是十分巨大的。大地震如果在陆地上发生，顷刻间就会颠覆成千上万的高楼大厦、农舍田庄，会破坏道路、良田、工厂、矿山，造成惨重的人畜伤亡；地震如果在海底爆发，刹那间就会引起海啸，吞没船只，席卷海滨；地震如果在山川发生，又会震得山崩地裂、江河断流、堤坝崩溃；另外，地震还会诱发火灾、水灾，最终给人类带来更大的灾难。
1976年7月28日3时42分，我国唐山发生了一场大地震，整个唐山市在一夜之间化为废墟，许多市民是在酣睡中葬身于瓦砾之中的。
地震给人类造成了巨大的损失，如何预测它的发生以减少损失呢？这首先要搞清楚地震是怎么回事，它又是怎么发生的。在古代，科学还不够发达，人们对地震的认识很幼稚。对于地震有以下一些说法，像什么“巨鳌翻身”、“地牛打滚”。当然，这都是当时人们对于地震产生原因的种种可笑的说法。
随着自然科学的发展，自19世纪后半叶起，人们开始对地震时观测到的种种现象进行分析，得出这样一个结论，就是地震是地壳运动引起的。但围绕地壳运动的问题又出现了形形色色的各种观点，我国著名地质学家李四光将之归结为六种观点。
一种观点认为：地球是一团热质冷却固结而成的，冷却的次序是先外后里。在这个冷却过程中，地球体积逐渐缩小，以致首先形成一个壳子，而且到处发生褶皱、断裂，因而引起地壳运动。打个比方说吧，这就像一个瘦子穿上一件胖子穿的衣服后，衣服会发生褶皱一样。
然而，这个论点还存在着漏洞，那就是按照这种说法发生的这种褶皱和断裂，应该是杂乱无章的，但事实并非如此。地壳中的这种情况是有一定方向的。而且由于地球内含有大量的放射性元素，它们会不断蜕变产生热量，这不仅可以抵消地球失去的热量，而且可能大于失去的热量，因而这种由于地球冷却收缩而引起地壳运动的观点就说不通了。
与这个观点相反，还有一种观点认为是由于地球不断膨胀才引起了地壳运动，但这样的话，地球的表面应该出现无数不规则的裂口，然而这又与事实相悖。
后来有人认为是太阳和月亮对地球的吸引力引起的固体潮使得地壳发生运动；第四种观点又认为这是因为地壳的内部物质不断发生对流；第五种观点认为这是地壳均衡运动的结果。
以上五种观点有的和事实不够相符，有的是仅仅限于假定，有的论证不够充分，因此都被科学家们一一否定了。
后来，在20世纪20年代初，又产生了大陆漂移的假说。大陆漂移假说认为：地层产生褶皱并不需要收缩，当大陆移动时，前缘如果受到阻力就会发生褶皱，就好像船在水上行驶时，在船头产生波浪那样。向西推进的南北美大陆，一方面在其东面形成了大西洋，另一方面在其西岸形成连绵不断的落基山脉和安第斯山脉。另外，向北推动的印度大陆和亚洲大陆相撞就形成了喜马拉雅山。
在20世纪30年代，经过激烈的辩论之后，大陆漂移说又宣告破产。它破产的原因有三个：一是缺少对大陆漂移原动力的说明；二是认为地球不是坚硬的；三是根据高温起源说，地球在很久以前才是软的，如果发生大陆漂移的话，也应是在地球形成的初期。
20世纪50年代末，古地磁研究证实，南北磁极的位置始终在移动。照理这样的移动线路应该只有一条，但奇怪的是，在北美和欧洲大陆上分别测定的北磁极迁移路线却有两条，它们不相重合，但形状相似，处处平行。要使它们合并成一条，除非把北美大陆向东移动3000千米。然而这样就挤走了大西洋的位置，并使北美大陆和欧洲大陆连在了一起，这正与大陆漂移说不谋而合。因此，大陆漂移说因这一发现而活跃起来。
然而，由于地球磁极的问题一直没有定论，大陆漂移说在解释一些实际问题的时候也碰到了困难。
20世纪60年代，又有人提出了“海底扩张”的假说，持此种观点的科学家认为，由于海底的不断更新和扩张，造成古磁场和年龄数据的对称分布。而当扩张的大洋地壳到达火山边缘时，便使俯冲到大陆壳下的地幔逐渐熔化而消亡，因而无法找到古老的大洋地壳。
这个假说经过充分的观测研究证明是可信的，而到了20世纪70年代，在大陆漂移说和海底扩张说的基础上，又产生了“板块构造”学说。
板块构造说强调全球岩石图并非一块整体，而是由欧亚、非洲、美洲、太平洋、印度洋和南极洲六大板块组成。这些板块驮在地幔顶部的软流层上，随着地幔的对流而不停漂移。板块内部地壳比较稳定，板块交界处是地壳活动较多的地带；大地构造活动的基本原因是几个巨大的岩石层板块相互作用引起的。由于地震是大地构造活动的表现之一，所以板块的相互作用也是地震的基本成因。
板块构造说是一门新学说，它为地震成因提出了一个新的研究方向。但是，板块构造说毕竟也是一种假说，还有诸如地质力学等多种学派对地壳运动进行的其他解释。因此，地震发生的原因迄今仍是一个谜，人们尚未能找到最终的答案。我们有理由相信，随着科学的高速发展，破解地震成因之谜的那天终会到来。
地震前有地光闪耀之谜
1976年7月28日，子夜已过，表针指向了凌晨3点钟。我国北方工业重镇唐山处于极度沉闷空气的笼罩之中。这时在室外乘凉的人们看见东北方向一道道五彩缤纷的光束升了起来，就像强大的信号灯一样，把大地照得亮如白昼。这些光束形态，有的呈片状散开，有的如彩虹飞架，有的似光柱冲天而起，有的像圆球飘忽不定。光束的颜色七彩纷呈，尤其是像银蓝色、白紫色等平时罕见的复合色令人眼花缭乱。高度众说不一，持续时间有长有短。这种火球曾在唐山市郊区引燃成患，烧焦了农田的稻谷。一些小学生见此情景，以为是天亮了，背起书包就往学校走，结果弄了一场笑话。光焰散去，大地开始颤动，几秒钟后，唐山变成了一片废墟。
这是为什么呢？
原来，这是一种强烈地震的前兆，被称为地光。
许多强烈地震都伴随有发光现象。这种特殊的令人毛骨悚然的自然现象，早在几千年前就已经被人们注意到了。我国是世界上记载地光最早的国家，古书《诗经小雅·十月之交》里就曾记述了2800年前陕西岐山地震时奇异的声光现象。书中写道，“烨烨震电，不宁不令。百川沸腾，山家萃崩。高岸为谷，深谷为陵。”其中的“烨烨震电”之语，就是指的闪闪的地光。因为书中所写的十月系周历，相当于现在的农历八月，这时岐山、宝鸡一带雷暴季节已过，“十月雷电”显然是误传，应该是地震前的地光现象。后来在其他史料中，也有不少关于地光的记载，如“碧光闪烁如是”、“夜半天明如昼”、“夜半天忽通红”、“红光追邑”、“天上红光如匹练”等，多得数不胜数。
在国外，地光也引起了人们的广泛注意。这种记载最早见于罗马历史学家塔西伦的《编年史》，它记述的是公元17年小亚细亚发生了强烈地震。书中说地震前有人曾看到天空火光闪闪。日本的地光记载也很早，据日本地震学家安井丰推测，日本最早的地光记录可以追溯到1500年前，可惜这种推测查无实据。真正书录在案的是公元869年的《三代实录》，书中在记述陆奥地区的地震海啸时，曾提到过发光现象，距今已有1100多年。
人们在很早以前就知道利用地光现象来预测地震，我国古人总结的六条地震前兆，其中有一条讲的就是地光。“夜半晦黑，天忽开朗，光明照耀，无异日中，势必地震。”这类描述曾在不少书中出现过。但地光作为一种奇异的自然现象，被人们进行科学探索，则是18世纪以后的事。据《日本地震史料》记载，1703年12月5日元禄8.2级大地震前，有一位学者在研究了当地天空中奇异的发光现象以后，曾向幕府官员发出警告说，夜里将有强烈雷暴和地震发生。他在当时就注意到了地震与发光的关系，这是难能可贵的。18世纪中叶，当时的英国和北欧一带频繁地发生地震，并屡次伴随有地光的闪烁。在英国皇家学会开会讨论这个问题的时候，英国学者威廉·斯图克雷第一次试图用地表电流来解释地光产生的原因，自然，他的认识是错误的。20世纪初，意大利学者里佐率先对地震发光现象进行特别详细的调查，他对意大利1905年9月8日卡拉布里亚地震的发光现象进行了广泛研究。在他的影响下，另一位学者加里也广泛收集了欧洲148例地震发光资料，在1910年的《意大利地震学会汇报》中发表了研究论文。
20世纪30年代以后，地震发光的研究进入了全面发展的阶段，人们对于地光的真实存在不再感到怀疑了，并开始出现了解释这种现象的理论假说。在这些研究中尤以日本领先。1965年以后，日本学者安井与近藤五郎、栗林亨等利用地磁仪、回转集电器等进行了观测研究，并拍摄了世界上第一张地光照片。1974年，我国学者马宗晋在研究了邢台地震以来历次较大地震的临震宏观现象以后，提出了“地光不仅仅是地震派生的结果，而应看作是临震共同发展的统一过程”。这就是说，应把地光同与它同时出现的其他现象联系起来考虑。随着地光现象资料的不断积累，人们从地光的复杂形态中领悟到它的成因也并非是单一的。由于地光发生的时间短促，机会难逢，过去的地光资料也常常缺少详细确切的说明，尤其是直到今天，还未解决仪器观测技术问题，因此地震中地光成因的研究还没有确切结果，仍然处于假说阶段。
地光是由岩块相对摩擦产生的。米尔恩是一位长年工作在野外的地质学家，有一天，他在野外采集岩石、矿物标本，手中的锤子落在坚硬的岩石上时，点点火星迸溅出来。米尔恩从这种现象中得到了启发，第一个提出了地光是地震时岩块相对运动发生摩擦而产生的发光现象。1954年，前苏联学者邦奇科夫斯基也把地震发光比喻为马蹄与石头道路撞击而产生的火花。
这种说法是探索地光成因的一次有益尝试，但它的解释只是对某种形态的地光说得通，对地光的其他形态则难以奏效。例如，有些地光发生在半空中，似乎与地面岩石的摩擦无关；有些地光还伴随有类似日光灯的自动闪烁，这显然也无法用摩擦生光来解释。另外这种观点也很难说明在震区广阔的范围内都可观察到地光以及球形光和柱状光的缘由。因为按照岩块摩擦发光的假说，地光应该主要分布在裂隙带附近，并与裂隙的分布方向一致，发光的部位应接近地面。例如，1975年辽宁海城地震时，有人看到本县大青山菱镁矿分布区出现强烈的白色光带，它与该地大量裂隙的分布基本一致，并紧贴地面，持续2～3秒钟，没有明显闪烁，然后突然消失。这种地光可以用岩块摩擦生光观点解释，但以此来解释所有的地光，显然是不全面的。
根据水的毛细管电位理论。日本学者寺田寅彦闲来无事，对物理学中的电动现象甚感兴趣。他看到液体和固体相对运动时，常伴随有一些电现象，即在液体和固体的接触面上会出现两层异种电荷。如果液体在压力下通过一个固体毛细管，那么就会在毛细管的两端出现电位差，这就是流动电位。这位学者由此萌发了水的毛细管电位理论，试图能在地光成因问题上一显身手。他认为，一场强烈地震所影响的深度可与地面波及的范围相当。在地震影响的深度范围内，地下水受到挤压，便通过岩石的孔隙向上移动，产生流动电位。寺田推测，地下水所受到的压力，相当于100千米厚的岩柱所产生的压力。根据计算，它所产生的电位差可达到300万伏。显然，这样巨大的电位差足以导致产生高空放电，形成地光。寺田的理论得到了日本部分学者的支持，但国际上多数学者对这理论提出了质疑。尤其是美国学者麦克唐纳对寺田计算出来的300万伏电位差表示怀疑。这位美国人设想了地球内部产生电位差的各种可能原因，研究了地下核爆炸时所产生的压力对地下水流经岩石和土壤中孔隙的流动电位的影响，结果发现，在300多米的深度范围内，能产生的最大电位差仅有几百毫伏。即使地震的影响能达到100千米的深度，所产生的电位差也不过几百伏，远比寺田所说的小得多。这样小的电位差，是不可能引起大气发光的。
这个水的毛细管电位理论，就这样夭折了。
石英的压电效应说。芬克尔斯坦和鲍威尔，当年曾是继美国人麦克唐纳之后水的毛细管电位理论的主要反对者。他们在推翻日本学者的理论以后，提出了石英的压电效应说，企图利用地电电位差来解释地光的形成。
1970年，芬克尔斯坦和鲍威尔首次发现了地震孕育过程中石英的压电效应。科学家们早在物理学的实验中发现，许多晶体在受到挤压或拉伸时，会在两个平面上产生相反的电荷，这种现象被称为压电效应。今天，它已被广泛应用于各种电子设备和仪器中，也被广泛应用于导弹、电子计算机、航天等尖端技术中。压电石英就是这样的一种晶体。由于石英在地壳中分布很广，地震是岩层长期受力突然破裂的表现，可以想像，在地震孕育过程中必然也有压电效应产生。两位学者推断，当石英在地壳中有规律排列时，如果沿长轴排列的石英晶体的总长度，相当于地震波的波长时，就会产生地震电效应。若地震压力的压强为30～330帕，就有可能产生500-5000伏/厘米的平均电场。这个电场足以引起类似暴风雨时的闪电那样的低空放电现象，产生地光。由于压电效应并不一定在地震发生时才有，所以在地震前的几个小时也可以看到地光。
如果按照这种理论，地光应该只发生在某些特定的分布有定向排列的大量石英晶体的区域内，然而实际上出现地光的强震区其地下岩石并非都是石英岩，而是多种多样的岩石，但无论地下岩石性质如何，都有出现地光的可能，这一实际情况与石英压电效应理论不相吻合。另外，石英压电效应理论也不能解释在一些震区观察到的极为独特的“电磁暴”现象。
更难解释的奇怪现象。1966年，前苏联塔什干大地震前几小时，塔什干上空突然发生了一场电磁暴。天空中耀眼的白光就像镁光灯一样，使人目眩。更令人奇怪的是，室内的日光灯无故自亮。科学工作者观测到电离层中电子密集度达到顶峰。
这次地光的奇异特征，显然很难用前面的几种假说解释。
1972年，日本学者安井丰等人提出了“低层大气振荡”的看法。他们认为，由于大气中含有各种正负离子，所以大地具有微弱导电性。当大气中的气体分子受到来自太空的宇宙射线和地球本身的放射性元素射线的撞击，结果使这些气体离子带电。地震区常会有以氡为主要成分的放射性物质，地壳震动把它抖入大气中，特别是在含有较多放射性物质的中、酸性岩石分布区和断层附近，大气中的氡含量将显著提高，这也将使大气离子导电性增强。这时如果地面有一个天然电场，那么就会向空中大规模放电，使地光闪烁起来。
我国地震工作者在研究了辽宁海城地震以后，发现震前氡含量明显增加，大气中电离子也明显增加，在震区上空形成电荷密集区，大气的导电率增加以后，在地面电场作用下便可能发生放电发光，大面积放电和氡蜕变放出的射线都可能产生荧光，使日光灯管闪亮。
这个低空大气发光理论，是目前比较成立的假说。不过，也有人认为日光灯管发亮的原因与地震时的高频地震波有关。
此外，最近又有人提出，黏土矿物也是地光的光源之一；还有人重新提出岩块摩擦生热与地光的关系，并考虑了电场的形成。这些观点也都不能圆满地解释地光的成因。
从现有资料看，地光是地震时有着多种成因的发光现象的总称。要想彻底揭开它的形成之谜，就必须加强对地光的科学观察，特别是要用现代的先进技术装备，及时地捕捉有关地光的各种信号，并仔细地区分不同类型，最后终将洞悉地光的秘密。
中国地球物理学家郭自强最近通过岩石压裂实验研究，得知岩石在受到压力发生破裂时，会放出强烈的电子流。地震发生之前，岩石受到地壳应力作用而破裂，也会产生强电子流，这些电子流可以通过地壳裂缝进入大气，使空气分子电离而产生地光，这是目前世界上对地光的最新解释。
地震和云彩有关系吗
1663年，《德隆县志》上有这样一段文字：“天晴日暖，碧空晴净，忽见黑云如缕，婉如长蛇，久而不散，势必地震。”可见300多年以前，我国古人就将云和地震联系在一起了。
那么，地震云真的能预报地震吗？请看下面的事例：
1978年3月6日，日本国奈良市市长健田忠三朗在举行记者招待会时，他指着北方天空里的一缕云说：“这就是地震云。不久将会有一次影响日本广大地区的强烈地震。”就在第二天，靠近日本的大海里果然发生了一次7.0级地震。也是利用地震云预报这次地震的还有我国中科院物理研究所的地震学家吕大炯。他在1978年3月3日早晨，于北京中关村上空也观测到了条带状云彩，再根据地应力和地电异常的情况，预报了震中将发生在地震云垂线所指的方向，即日本海之中，其预报时间和地震发生时间仅差48分钟，其准确度令人惊叹。1978年4月8日，吕大炯在北京通县又观察到地震云，作出了“4月12日在阿留申群岛附近将发生地震”的预报，结果4月12日在阿留申群岛以东的阿拉斯加地区果然发生了7.0级地震。
1979年7月4日凌晨五六时左右，住在北京饭店一套高级客房的日本奈良市市长健田忠三朗忽然发现天上东南方向横亘了一条较长的白色条带状的云带，这位业余地震云研究者立即通告中国有关方面，作出了近期将要发生地震，但北京不会受其影响的预报。与此同时，在日本的一些地震云研究者在不同的地点也观测到地震云，而地震云垂线的交点正交会在我国傈阳地区。一连几天，我国各地的地震观测站测到的地电、电磁都发生强烈异常现象，有些中国的地震工作者在7月2日、4日、5日也都观测到长条状云带……7月9日晚，江苏傈阳果然发生了6级地震。
那么，以上这些事例仅仅是一种巧合吗？如果不是，那么地震与天上的云彩有什么关系呢？地震云与普通云彩又有什么区别呢？地震云又是怎样形成的呢？
据史料记载及人们的观察，地震云多星带状，似龙，似蛇，或似草绳，或呈辐射状、肋骨状。其颜色有白色、灰色、铁灰、橘黄、橙红等。
关于地震云的成因，人们做了种种推测：
日本九州大学真锅大党认为：由于地震之前地热的增高，加热空气，使之上升扩散到同温层，在1000米高空形成细长的稻草绳状的云带。但是持否定意见的科学家认为同温层的高度至少在1万米以上，一般上升气流不易达到，而且强烈对流上升的气流一般是蘑菇状云彩，不可能沿水平展开成长条状，也无法解释地震云的垂线方向能指示震中的道理。而我国的吕大炯等人认为：由于断裂带产生热量，可以以超高频或红外辐射的形式来加热上空的空气微粒，形成条带状地震云。由于断裂带大多垂直于震中的震波传递方向，所以，由此产生的条带状云也是垂直于来自震中的震波传递方向的。尽管这种解释比真锅大党较为完善，但仍有很大的臆想性，因为至今尚未获得确切的数据，如断裂带上应力在震前究竟增加了多少，达到什么程度才会产生地震云等。
此外，还有一些学者提出断裂带中可能会有大量高能带电粒子溢出，或者震源在震前形成的静电场使得高空形成条带状地震云……这些推测还都是一种假说，有待证实。人们期待着这些谜能早日揭开，对地震这一灾害能防患于未然。
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
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