第4章 我们的地球：它的特点 规律和情况(1)

古代的人们深信：“地球是一个小小的暗色物体，孤悬在宇宙间。”

事实上，它不是严格意义上的“圆球体”，而是一个“椭圆体”，它与圆球的形状相似，但它是两极稍扁的球体。什么是“两极”呢？将一根毛衣针笔直地从苹果或者橘子的中间穿过，毛衣针穿入和穿出的地方就是该物体的“两极”。地球的一个极点位于深海的中间（北极），另一个极点位于高原的峰尖（南极）。

至于两极部位的“扁平”问题，你大可忽略不计，因为两极间的长度只比赤道直径短三百分之一。换句话说，如果有一个直径为三英尺的大地球仪（一般这样巨大的地球仪在商店中是买不到的，博物馆中才有），你会发现，它的轴只比它的赤道直径短八分之一英寸，这样小的差距几乎是看不出来的，除非其做工特别的精细。

虽然这个差距使那些极地探险者和地理学研究者产生了很大的兴趣，但对于本书的读者而言，知道这些就足够了。你的物理老师的实验室里也许有个仪器会向你展示，哪怕是一粒微尘在沿着它的轴自转，它的两极也会变得自然扁平。去请教你的老师吧，让他给你作一次演示，这样会省得你亲自到两极作实地考察。

我们都知道，地球是一个行星（planet）。“planet”这个词是从希腊人那里流传来的。他们很早就观察到（或者他们以为自己观察到），有些星星不停地在天际中运转，而有的则静止不动。于是，他们称前者为“行星”（planets），或者“游星”（wanderers），称后者为“恒星”（fixed stars），由于当时希腊人没有望远镜，不可能观察到恒星的运行。至于“星星”（star）这个词的来源也许与梵语的一个词根“点缀”有关：点点繁星就像点缀天空的小火苗。现已无从考证，但这个比喻确实相当美丽而贴切。

地球绕着太阳运转，从太阳那儿摄取光与热。太阳的体积是太阳系其他所有行星总和的700倍还要多，其表面温度接近6 000℃，所以它给予地球的只是微不足道的一点点光和热，我们也不必为了获得的这点微乎其微的恩惠而心怀愧疚。

宇宙在古代，人们相信地球就是宇宙的中心，是一块被汪洋大海包围着的干燥陆地，就像穆罕默德的木棺或者断线的风筝一样，是完全悬在空中的。对于这种说法，只有少数几个敢于挑战真理的希腊天文学家和数学家（他们是第一批自己去思考问题的人）提出质疑。经过几个世纪艰苦而执著的探索，那些先驱得出结论：地球不是扁平的圆盘，而是一个球体；它不是静止地悬在空中，也不是整个宇宙的中心，而是以相当快的速度围绕着一个更大的叫做太阳的球体在不停地运转。

与此同时，他们指出，那些与所谓静止的恒星相对而言在运动着的星星并不是在围绕地球运转。实际上，这些发光的小天体和地球一样，是共同围绕太阳运转的行星。它们与地球一样同属于太阳系家族，遵循着同一种运行规律（这种规律决定着我们的日常作息，包括何时起床、何时入睡），沿着各自既定的轨道运行，如果偏离了这个轨道，就会毁灭。

那几个小点就是我们所知的宇宙的全部在罗马帝国的最后200年里，知识阶层已经把这假说当成颠扑不破的真理，因为它是令人信服的，但是在四五世纪教会日益强大后，谁再宣扬这样的观点就极端危险了。如果有谁宣扬地球是圆形的，他就性命难保了。但是，我们不应该因此而过于苛责教会，因为那些教会最早的皈依者，大都是来自当时社会中的蒙昧的一些阶层，他们坚定地相信：世界末日即将到来，耶稣将为了自己的子民回到他当初受难的地方，重审人间善恶，荣耀地重返尘世。这些基督徒坚信这是世界上唯一的真理。如果事情是这样的话，那么地球就是平的；否则，耶稣就得两次重返尘世，一次到西半球，一次到东半球。这样的事情简直荒谬绝伦，亵渎神灵。因此，地球绝不可能是个圆球。

教会用了近千年的时间不遗余力地教导他的信徒：地球是个平的圆盘，是宇宙的中心。当时的知识分子，在那些在修道院里的学者和新兴城市中的天文学家中，他们并没有放弃古希腊的地圆学说，只是他们并不敢公开谈论这个话题。因为他们明白，公开讨论这个话题只会打破数以百万的蒙昧市民的平静生活，而且还无济于事。

但是，自此之后，基督徒们，除了个别的顽固者，还是逐渐地、不得不接受了地圆学说。到了15世纪末，古希腊的这个学说已经获得了社会的普遍认同。它是建立在如下的观察基础之上的：

首先，当我们靠近一座大山或者一艘大船时，我们首先看到的是它们的顶部，然后才逐渐看到它们的全貌。这是毋庸置疑的事实。

其次，不管我们身处何地，我们的视野范围总是圆形的。无论观察陆地还是海洋，我们的视线总是在平行地移动，而当我们乘坐热气球升到空中或者站在高塔之上时，我们的视野就会很开阔，我们视野的那个圆形也就扩大了。假如地球是圆的，我们就会发现自己置身于一个椭圆的视野圈的中心。当然，如果它是方形的或者三角形的，地平线也应呈现出方形或者三角形。

第三，当发生部分月食的时候，地球反映在月球上的阴影是圆形的，而只有球形的物体才会有圆形的阴影。

第四，既然别的行星和恒星都是球体，那么为什么在几十亿的星球中唯有地球是个例外？

第五，麦哲伦的船队向西航行了很久以后又回到了他们原来的出发地，库克船长也有同样的经历，他带领探险队从西向东航行，坚持到底的人也终于回到了自己的祖国。

最后，当我们往北向着北极前进时，那些熟悉的星座（古人称作黄道十二宫星座）就会越来越低，直至一个接一个地从地平线上消失，而当我们回到赤道地区的过程中，这些星座又会越来越高。

所有这些无可辩驳的事实充分证明了我们所居住的地球是一个球体。如果这些证据还让你感觉不够充分，你可以去找某个德高望重的物理学家，他会拿一块石头从高处坠落，以此来演示重力定律，这就无可辩驳地证明地球是个球体。如果他能耐心细致地只有球形的物体才会有圆形的阴影讲解，我想你会理解其中道理，并且学到比我更多的物理学和数学的知识。

我还可以列举许多科学数据来证实这一点，或许你会从中受益，但是它们对于普通人（包括我），这种运算总是不大适应。以光为例，光的运行速度是每秒18.6万英里，只是一瞬间的工夫它已经围绕地球运行七圈了。太阳光只用八分钟就可以将它的光送到我们这里，而木星只需三分钟就可以把它的光送到地球上。离我们最近的恒星（比邻星）的光要在四年零三个月后才能照到地球，而在航海中发挥极其重要作用的北极星的光从400多年前就开始出发了。

我们试着想象一下这个距离，一光年有多长，也就是一束光线在一年中所走过的距离：365×24×60×60×18.6万英里。我想，大多数人都会被这个天文数字搞得很茫然。

我可以以我们都熟悉的火车为例，来说明这个问题：

地球在宇宙中的运行速度比最快的炮弹还快一列普通旅客列车，日夜不停地运行，将要花260天的时间才能到达月球，而到达太阳需要300年。假如列车从现在（1932年）出发，它将在2232年到达目的地。到达海王星需要8 300年，这还不算漫长，因为地球到太阳系外最近的恒星需要7500万年，而从地球到北极星则需7亿年。这真是一次极其漫长的旅行。如果以人类平均寿命70年（这还是一个过高的估计）作为标准，等到7亿年这列火车才抵达终点时，地球上已经有1000万代人相继出生和死去。

而且，我们现在谈论的还只是宇宙中我们所观察到的这一部分。比起伽利略时代的天文学家利用的观测天空的简陋的仪器，今天的望远镜有了很大的改进，即便如此，它仍然有许多不完善的地方，只有等我们将镜头再扩大1000倍，我们才在天文学研究中真正取得了长足进展。由此可见，我们所谈论的宇宙实乃“人类用肉眼或者借助光学仪器观察到的那浩瀚宇宙中的那一小部分”。至于宇宙的其他部分，那些尚未观察到的世界，我们还对它一无所知，甚至不能作出任何猜测。

在地球附近的数以万计的天体中，我们有两个近邻，它们都在直接而显著地影响着人类的生存，那就是太阳和月亮。太阳给我们提供光和热。距离我们最近的月球则影响着海洋活动，帮助海洋产生一种人们称之为“潮汐”的奇异的水流现象。

虽然月球的体积比太阳小得多（如果把太阳比作一个直径为3英尺的圆球，那么地球就只是一粒青豆，而月球就只能算是个针尖），但是由于月球离我们很近，所以月球对地球的引力要大于太阳对地球的引力。

潮汐

如果地球全部是由固体物质组成的，月球的引力就很难觉察。然而，地球四分之三的面积被海洋覆盖，海水也会追随着围绕地球运转的月球产生潮起潮落，就像纸上的铁屑会跟随从上面晃过的吸铁石左右移动一样。

就这样，一条宽广的几百英里的水面在月光的引导下日日夜夜奔腾不息。当它流向海湾、港口或者河口时，海面就会紧缩，水流就会狂暴不已，激起20英尺、30英尺，甚至40英尺高的潮汐。在这样的水面航行是十分危险的。当月球与太阳恰好在地球的同一边时，对海水的引力就会更加强大，产生所谓的“满潮”。在世界上的许多地方，满潮就如同一次小型的洪水泛滥。

大气层地球四周被一层大约300英里厚的氮气和氧气围裹着，这层氮氧混合物构成的大气层就是我们所说的“空气”。空气与地球就像橙皮与它包裹着的橙肉，密不可分。

大约一年前（1931年），一位瑞士教授乘坐一只特制的热气球升到10英里高的地方，这是人类首次进入大气层的这一部分。诚然，这是一次伟大的创举，但是地球还有290英里厚的大气层等待着我们去探索。

大气层与地表及海洋构成了一个实验室，各种气候，风、雪、雨、干旱均在这里产生。由于天气在时时刻刻影响着人类的生活，我们就应该对此进行详细的讨论。

影响气候（climate）变化的三个因素是地表的温度、盛行风和空气的湿度。“climate”的原意是指“地表的斜坡”。古希腊人很早就注意到地面越靠近极点就越“倾斜”，相应地其温度和湿度也在发生变化，后来“climate”这个词就用来表示某一地区的气候状况，而不是特指一个地理位置。今天我们说到一个国家或地区的“气候”时，我们是指在一年四季中这里主导的天气状况。

风首先，我要讲一讲在人类文明的进程中发挥着重要的作用的神秘的风（wind）。如果没有热带海洋盛行的有规律的信风，美洲大陆的发现就得推迟到蒸汽船发明的时代了；如果没有带来湿润的和风，加利福尼亚地区和地中海沿岸的国家就绝不可能有现在的繁荣，以至于远远超过了它们东部和北部的邻居。更不要说那随风横扫的飞沙走石，它们就像一张巨大的无形的砂纸，在几百万年后，就可以把地球上最雄伟的山脉磨平。

“wind”原意是指“蜿蜒而盘旋地前进”，而风就是一股从一处“蜿蜒”前进到另一处的气流。那么，气流为什么要从一处蜿蜒前进到另一处呢？这是因为一些地方的空气温度比其他地方的温度要高，因此这些地区的空气比其他地区的空气要轻，所以这些地区的空气就会不断地向高空升起。温度高且轻的空气上升，下面就会产生一个真空带，这时较冷较重的空气就会代替它。

它们就像毛毯一样温暖我们我们都知道如何在房间里制造热空气——生只火炉就可以了。对于宇宙里的茫茫星星来说，太阳就是一只火炉，各行星就是等待加热的房间。地球上最热的地方当然是最靠近“火炉”的地区——赤道，而最冷的地方则是距离“火炉”最远的地方——南极和北极。“火炉”使“房间”里的空气发生剧烈振荡，产生一种循环往复的运动。空气受热后不断上升，一直升到“房屋顶层”（大气层的上方），但同时也渐渐远离热源，使温度不断地下降。冷却的气流逐渐变重，又回落到地面上。随着冷空气接近地面，它又离“火炉”越来越近了，于是，它再次变得又热又轻，重新向上升去。如此周而复始，直至“火炉”熄灭。但是吸收了大量热量的“房间的墙壁”可以保持“房间”的温度，保温时间的长短，就要看“墙体”的材料了。

太阳为地球提供热量这些“墙壁”就是我们所居住的地表。沙子和岩石与潮湿的沼泽相比，吸热更快，散热也快。这样，沙漠在太阳落山后很快就会寒气逼人，而森林则在深夜降临几个小时后仍然温暖舒适。

水是名副其实的储存热量的仓库。因此，临海的国家和岛国比起大陆深处的国家，气候更温和、更稳定。