【专家谈科普之六】“沧海桑田”与大陆漂移

  编者按

  一个合格的科学家并不等同于一个合格的科普工作者,科普工作者应是“活的百科全书”,是在越来越宽的知识面上知道得越来越多的人。而当那些满怀热情,又能触类旁通的专家出现时,无疑会带给大众惊喜。当专家邂逅科普,会碰撞出怎样的火花?敬请关注中国气象网“专家谈科普”系列文章,同时也欢迎各位相关领域的科普专家不吝赐稿。

  张家诚,气象学家。湖南溆浦人(1927.7-)1951年毕业于清华大学气象系。1958年获苏联列宁各勒水文气象学院地理学副博士学位。历任中央气象台预报科副科长,国家气象局气象科学研究所所长,气象科学研究院副院长、研究员,中国气象学会第十九至二十一届理事。主要从事长期天气预报和气候变迁的研究。主持完成的中国历史气候普迁规律的研究,1982年获国家自然科学奖四等奖。

  

  全球气候演变的历史说明,地球的温暖期很漫长,约占历史长度的90%,但有过几次大冰期。这种大冰期与温暖期的交替出现,形成环境变化长达亿万年的周期性,影响到生物种类之发生爆发性的灭绝与新生。对此有许多不同的学说,海陆分布的变化也是其中之一。

  相传我国古代神话人物麻姑同几个神仙偶谈时,说过自己有几次看见东海干涸,变成桑田的往事。于是”沧海桑田”就一直在我国流传。麻姑的话只是一个神话。但却是人们关于大陆漂移的最早想象。

  在20世纪早期,德国气象学家魏根纳看到世界地图上大西洋两岸的海岸线互相吻合,他产生一个想法,也许两边大陆原来联成一块,后来才各自分开的。为此,他进行了长期地质学与生物学的考察,终于证明了自己的想法,正是各块陆地各自分流,在其间产生了大西洋与其它水面。这个学说也就在客观上发挥了论证”沧海桑田”的作用。

  但是,这个学说一经问世,立即在地质学界引起轩然大波,大陆漂移学说终于因论据不足,而未能为地学界广泛接受。一直到20世纪中叶出现了一系列新的学说,都同大陆漂移学说互相印证,这个学说终于为学术界接收,并引起地学理论大变革,使地学各门学科都发生面目一新的巨大革命性的变化。

  在新学说中,人们发现在大洋中央都有隆起的海岭,其中大西洋中线海岭尤其显著。在这条海岭的中线更有一条深谷。据考察,地幔就是从这条深谷流出,并向两边分流。考察结果,离海岭越近的地层,海底的地质年龄越新。对称按序地排列在海岭的两侧。根据古地磁的研究考证,还能确切描绘出各大洲在各个地质时代的地理坐标,并能连成移动轨迹。人们提出海底扩张学说。古地磁学的更具体研究了,各大陆如何从亿万年前联接一起而逐渐分移到现在的位置的证据,从而弄清它们的移动轨迹。

  后来,人们进一步认识到,地球表层是由几大板块篏接起来的。各个板块都有各自的移向与移速,在两个板块互相碰撞的地带就是山脉隆起与地震活跃带。多种研究互相印证,大陆漂移学说终于得到承认。

  大陆漂移学说不但说明了陆地位置因时而异,更重要的是,传送热量的洋流也因陆地移动而发生变化。特别是,当洋流能够把热带的热量无阻拦地输向高纬度的寒冷地区时,那里得到大量热量的补给后,就不会结冰。相反,如果陆地阻拦了由热带向寒带的洋流,就会引起那里冰天雪地,而且常年不能融化。于是,大陆漂移移就能同冰河期的出现联系起来。

  地球冰河期与温暖期的形成有许多解释,但说服力十分有限。但把陆地的分布联系到冰河期的形成,就使人则比较合乎情理。因此,这就为揭露冰河期与温暖期或间冰期的出现与巨大气候变化的形成提出了一个说服力较强的解释。更何况根据这个学说,就能顺理成章地解释几亿年来的气候变化与生物的进化。所以意义极其重要。

  根据地质研究的结果,在过去几亿年里,虽然温暖时期约占有气候史的90%以上的时期。冰河期为期比温暖期短得多,但大冰期也有千万年以上的时间尺度。大冰期的出现有如给出一个时代标志,使气候演变史呈现了温暖期与冰河期交替出现的周期性,这就给地质时代的气候变化赋予了一个明确的时间概念。

  所谓温暖期是以地球表层不存在冰雪为指标的,不仅夏季,在冬季也没有冰雪。冰河期则是冰雪很多的时期,这时,不但两极与高纬度地区与高山为冰雪覆盖,而且中纬度地区的平原上也变成冰雪世界。

  人们对温暖期与冰河期出现提出众多学说,但其中说服力最强的还是大陆漂移学说。当大陆的位置有利于热带洋流流向高纬度地区时,高纬地区就能得到充足的热量,冰雪就不会出现,这就是温暖期。相反,当陆地的位置阻挡了南北洋流时,高纬地区就得不到热量的补充,不但冬季结冰,而且冰雪巨大的反射能力与凝结热,使高纬度地区的太阳辐射远不足以融化那里的冰雪,为永冻区与冰雪区持续增大或长久维持创造了有利条件。

  从此,大陆漂移学说不但使地理学与地质学面目一新,而且也为地质时代的气候,生物等历史变迁提供了理论解释。因而有着极其重要的科学价值。

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