地球转动之谜及其它

转自《中华少儿网》
http://www.zhsew.com/a/a1/a13/200107/2776.html
    众所周知，地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转，同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转，地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而，是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢？地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢？
    人们最容易产生的错觉是认为地球的运动是一种标准的匀速运动，否则，一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动，看成是上好发条的机械，准确无误，完善无缺。
    其实，地球的运动是在变化着，而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现，地球和自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪，地球公转一周要412天；到4.2亿年前的中志留纪，每年只有400天；3.7亿年前的中泥盆纪，一年为398天。
    到了亿年前的晚石炭纪，每年约为385天；6500万年前的白垩纪，每年约为376天；而现在一年只有365.25天。据天体物理学的计算，证明了地球自转速度正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用引起的。
    石英钟的发明，使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动，发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化：春季自转变慢，秋季加快。
    科学家经过长期观测认为，引起这种周期性变化的原因是与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外，地球内部物质的运动，如重元素下沉，向地心集中，轻元素上浮、岩浆喷发等，都会影响地球的自转速度。
     除了地球的自转外，地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆，最远点与最近点相差约500万千米。当地球从远日点向近日点运动时，离太阳越近，受太阳引力的作用越强，速度越快。由近日点到远日点时则相反，运行速度减慢。     
    还有，地球自动轴与公转轨道并不垂直；地轴也并不稳定，而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向，如北极点，而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则，是地球的运动所造成的。科学家还发现，地球运动时，地轴向天空划的圆圈并不规整。就是说地轴在天空上的轨迹根本就不是在圆周上的移动，而是在圆周以外作周期性的摆动，摆幅为9″。
     由此可以看出，地球的公转和自转是许多复杂运动的组合，而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人，一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着，一边又颤颤巍巍地自己旋转着。地球还随太阳系一道围绕银河系运动，并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息，这种奔波可能自它形成时起便开始了。就现在地球在太阳系中的运动而言，其加速或减速都离不开太阳、月亮及太阳系其他行星的引力。人们一定会问，地球最初是如何运动起来的呢？未来将如何运动下去，其自转速度会一直变慢吗？
    也许，人们还会问，地球运动需要消耗能量吗？若是这样，地球消耗的能量又是从何而来？它若不需消耗能量，那它是“永动机”吗？最初又是什么使它开始运动的呢？存在着所谓的“第一推动力”吗？
     第一推动力至今还只是一种推断。牛顿在总结发现的三大运动定律和万有引力定律之后，曾尽其后半生精力来研究、探索第三推动力。他的研究结论是：上帝设计并塑造了这完美的宇宙运动机制，且给予了第一次动力，使它们运动起来。
    现代科学的回答是否定的。那么，地球，乃至整个宇宙的运动之谜的谜底究竟是什么呢？

地球在缩小，还是在增大？
    见过火山喷发的人，都会立刻回忆起浓烟升空、火光冲天、尘埃石屑弥天而降的惊人场面。从地球深处喷射出来的大量物质中，经科学测定，含有大量的一氧化碳、甲烷、氨、氢、硫化氢等气体。惊天动地的地震之后，科学家发现大气里甲烷浓度特别高。这个现象说明地球“肚子”里的气体，乘地震之机，从地壳的裂缝里冲出来，释放于大气之中。海员们在航海途中，能看到比海啸更可怕的海水鼎沸现象，这种翻江倒海的奇观，也是地球放气的结果。
    根据地球放气的现象和地球深部物质大量外喷的事实，有人认为，地球“肚子”越来越瘪了，地球的体积自然要缩小了。但是，不久前苏联科学家公布说，地球自诞生以来，其半径比原来增长了1/3。理由是各大洋底部在不断扩展。这种扩展是沿着从北极到南极，环绕地球的大洋中部山脊进行的。经查明，太平洋底部的长度和宽度，每年扩展速度达到了几厘米。这种扩展由地球深处的大量物质向上涌溢，推展洋底地壳，使地心密度变小，地球的体积就增大了。

大洋过陆桥之谜
    早在19世纪，人们就曾注意到，远隔重洋的两大陆有着非常相似甚至是完全相同的生物种属。根据同一个物种有着同一起源的观点，这些既不会飞又不会游的生物是如何渡过重洋来到大洋彼岸的呢?
    20世纪初曾盛行一种“陆桥说”。该学说认为，大洋中曾存在一些狭窄的好像桥一般的陆地，称为“陆桥”，生物正是通过这种陆桥从一块大陆来到另一块大陆的。后来，地壳变动，陆桥被海水淹盖，但我们仍然可以根据一些分散的小岛和水下高脊发现它们的踪迹。
    德国学者魏格纳提出的大陆漂移说则持有与此完全相反的观点。他认为这些生物并不是通过什么陆桥迁移，而是驮载在漂移的大陆之上，从这里漂到那里的。大陆漂移说或许有一些道理。19世纪50年代，美国哈佛大学的著名植物学家阿瑟·格雷，在研究了大量的东亚植物标本，并对照了北美的植物后，产生了一个极大的疑问，为什么亚洲东部的植物种类与远隔太平洋的北美西部植物十分相似，而比较接近的北美东部植物与北美西部植物的相似程度反而不及前者，这是什么原因呢? 不久，日本东京大学的前川文夫根据大陆漂移学说提出，由于以前北美西部和亚洲东部紧紧相连，彼此的植物种类当然也就完全相同。后来虽然经过漂移运动远远离开，中间相隔一个太平洋，但它们都具有共同的植物祖先。所以，北美西部与亚洲东部植物如此相接近，而北美东部植物与北美西部植物的相似之处则很少。60年代以来，“板块构造”学说的兴起，使魏格纳的大陆漂移说得到了广泛的支持。因此，曾经风靡一时的陆桥说便渐渐为人们所遗忘。
    大洋陆桥果真不存在吗?不久前，我国学者刘时藩对此提出了新的见解。他指出，尽管大陆漂移说今天已获得了许多重要的证据，但陆桥说也并不是完全没有道理。特别是新生代以来的一些生物化石，所以能在不同的大陆出现，就是通过陆桥迁移的。如我国、日本和北美等地都产有相同的新生代淡水鱼类，这显然无法用大陆漂移说来解释。因为据大陆漂移学说，新生代以来大陆早已在相互漂离，所以这些淡水鱼的扩散只有假定陆桥的存在，才能做出较合理的解释。
　　他又指出，虽然早期设想的“陆桥”并不存在，但今天各大洲都有些浅海区相连，如亚洲东北部与北美洲之间的白令海峡，最深处只有52.1米，最浅处不过10多米；亚洲大陆与苏门答腊岛之间的马六甲海峡，最深处是113米，但绝大多数地区水深不过几十米；澳大利亚与新西兰之间的托雷斯海峡最浅处仅5米。因此，只要海水面比现在下降100米，这些陆块之间便会出现陆桥。人们早就推测，在第四纪冰期最盛期，由于大量的水变成冰，海平面很有可能出现比现在低100米的局面。因此，不难设想，在第四纪冰期最盛期，除南极洲外，地球上各大洲均可连成一片，相互沟通。当然，历史事实是否果真如此，还无法证实。

地球冷热变化之谜
   在地球形成的地质年代中，曾经发生过近百次冷与热的交替。地球最冷时，极地冰川可能延伸到某些较低纬度地区，在我国南部的亚热带地区也曾有过山谷冰川的发育；地球热时能使南、北极地冰川融化，在极地不仅发现有代表湿热气候的石碳二迭系煤层，并有热带的动、植物化石存在。
    众所周知，地球的光和热主要源于太阳，探究地球的冷热变化，不能不涉及太阳。于是研究太阳、探索地球的演变，就成了人类千百年来追溯地球冷热变化的谜云。
　　20世纪下半叶以来，随着科学的高速发展，天文学家们经研究确认：在地球生成的40多亿年中，太阳没有发生过明显的忽冷忽热变化，在未来的50亿年中，太阳也不会发生这种变化。太阳只存在着11年为一个周期的黑子变化，这种变化是强磁场产生的粒子辐射现象，虽然对地球的气候有周期性小波动影响，但决不会构成地球长期的大规模冷热变化。既然太阳不会暴冷暴热，可是地球为什么在某些地质年代会变得寒冷，而在某些地质年代又变得炎热呢?极地的热带气候究竟是如何形成，热带冰川又是怎样发育的呢?围绕这些地球之谜，科学界曾引起过许多学说的争鸣。
    争论结果大致认为：（一）地球大规模的冰进与冰退，即地质年代中冰期与间冰期冷和热的交替，显然不能归结于太阳的冷热变化；（二）并不是地球旋转轴发生位移，造成地球90°大倾斜，而导致了极地和赤道的位置互换；（三）更不是源于宇宙物质--宇宙尘、彗星、小行星等对地球的影响。
    从地球近日寒冬、远日反而是酷夏这一现象看，也说明地球发生冷热变化主要在于地球的偏转运动。因此可以认定：太阳的能量是不变的，地球的冷热变化主要在于本身变化。地球自身气候变暖的原因一般认为有三种：（1）地球内热；（2）火山喷发；（3）人为热。这些因素确实也能给地球增加一些热量。可是“地热”、“火山”是局部或短期存在的，不能导致全球长期变热，而“人为热”又不能解释地球史上变热的原因，因为在恐龙生存的年代并没有人类存在，也产生过白垩纪炎热气候。所以地热、火山、人为热不足以解释地球变热，当然更无法解释地球变冷的原因。
    20世纪以来，随着高纬度冰川退缩，地球气温明显升高，大多数人确认人为因素导致了地球变热。理由是近一个世纪以来，随着现代工业和运输业的迅猛发展，大量的煤炭、石油等化石燃料被燃烧，数以万吨的二氧化碳被释放到大气中去，严重干扰了大气中二氧化碳循环的动态平衡；另一方面，近年来乱砍滥伐森林现象日益加剧，使森林面积逐年减少，光合作用固定的二氧化碳的数量大幅度下降，结果使大气中的二氧化碳连年增加。由此地球产生“温室效应”而导致全球变热。
    持有不同意见的人认为：人为因素对整个地球来说微不足道，在没有任何人为因素的上万年前，大气中二氧化碳含量也具有与今相同的级量，地球变热的原因其责任不完全在人，也有自然因素存在。科学家们为提供有力依据，查找几十年、几百年甚至上千年的气候史，结果发现，近几十年地球温度虽有升高，但不是均衡有规律地持续性上升，而是暖中有冷。大气中二氧化碳确有所增加(主要表现在城市上空)，但不是按每年烧掉的煤、石油、天然气、甲烷、木材等应有量增加，大量二氧化碳却不知哪里去了。美国气象卫星对大气测定十多年的结果表明：高空大气并没有变暖，高空中二氧化碳含量也没增加。
    据上所述，地球变暖的因素主要表现在低层大气中，而低层大气最大温室气体是水蒸汽。如果二氧化碳形成的“温室效应”增强，必然会蒸发更多海水，产生更多的云，而云量增多、增厚又会吸收和反射太阳光辐射，行成“阳伞效应”，使高空变热、地表面变冷，这显然与气象卫星观测的情况不符。同时云量增加又会导致更多的阴雨气候，这显然与地球多年来干旱、水荒、气温上升情况恰恰相反。因此二氧化碳是否是造成地球变暖的元凶，还是个未解之谜。