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由于太阳光线分布不均匀,所以我们把地球分成5个区域或环,叫做带。赤道经过的地方就叫做热带,包含了北回归线和南回归线之间的地带。在热带区域,中午的时候,太阳一般都在最高点或者最高点附近,而太阳光线一般都是直射到地面,因此这个区域温度都很高。在赤道上,一整年中白天和黑夜都是一样长的,季节的变化并不是很明显。虽然夜里的温度也会比白天的低,但是由于每天日照时间很长,吸收的热量非常多,因此一年四季的温度变化都不会很大。
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这些地区长年阳光普照,一年四季都是夏天,花团锦簇。在这些地方,我们可以看到成片的棕榈树,树干高大粗壮,树上繁盛的叶子像撑开的伞一样,笼罩着周围矮小的灌木;还可以看到大片的鲜花争奇斗艳,在我们寒冷的国度,这样的鲜花只有在温室里才见得到。这里鸟儿的种类甚至比花儿还多,它们的羽毛色彩斑斓,非常绚烂,完全可以和昂贵的宝石、稀有金属匹敌。不仅如此,在蜂鸟的鸣声中,好像隐约可以看见绚丽的红宝石、绿宝石以及金属发出的光芒。这里的大象可以在大地上随意行走,跟其他巨型动物一样,它迈出的一小步都很可能会引起地面震动;还可以听到饥饿的狮子、老虎、黑豹发出的嘶吼声;还可以看到巨大的爬行动物,如蛇、蜥蜴,它们能在密密麻麻的草地上挖出洞来,到最后树木可能都会被连根拔起。在这样一个动植物主宰的地方,生活在那里的人类显得很渺小。这儿的气候很不宜人,人们都懒洋洋的。在这么大的太阳下,不适合活动,也不适合思考。
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热带两边的地带被称为温带,一边是北温带,一边是南温带,中间被热带隔开,北温带位于北回归线和北极圈之间,南温带则位于南回归线和南极圈之间。温带是不受太阳直射的,因而太阳光都是斜照到这部分区域,只是冬天光线的倾斜度会比夏天的大,因此温带的温度会比热带的低。在每个温带,一年中日照时间最长的一天的长度取决于这个地方与赤道的距离——从14到24个小时不等。
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在日长夜短的季节,由于夜晚时间太短,白天吸收的热量并不会完全耗尽,未耗尽的热量就会慢慢累积下来,所以夏季越近,温度就越高。可是,随着冬天的逼近,情况就相反了,夜晚越来越长,白天越来越短,由于夜晚时间长,所以温度就会降很多,这让白天的温度也在逐渐下降。从以上两个原因我们可以知道:因为太阳光线倾斜度的不同,白天和黑夜长短的不同,温带地区最热和最冷季节时的温度有很大的差异。
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就是这样的不同才有了季节的划分:春天微风徐徐,百花盛开;夏天有着金黄色稻田;秋天是丰收的季节;冬天是所有植物休眠的时刻。虽然温带的物产没有热带的那么丰盛,那么多样化,但是对于我们来说却更有价值。小麦、葡萄还有最有价值的家禽都适合生存在温带。而且,只有在这样的气候下,人类才可以发挥最大的干劲和聪明才智,创造出艺术、科学以及工业的伟大奇迹。法国跟温带地区的其他国家一样,被认为是最适合人居住的地方。
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越过南北极圈线,直到两极,还有两个地带,被称作寒带。在寒带,太阳光线的倾斜度以及白天和黑夜的时间差都比其他地带的要大。在北极圈上,最长的白天有24小时;在南极圈上,最长的夜晚有24小时。从北极圈往北,白天的时间越来越长,而在极点处将有6个月一直都是白天;从南极圈往南,夜晚的时间也会越来越长,而极点处将会有6个月一直都是夜晚。因为在两极有半年时间太阳光线都不会被挡住,而另外半年时间,则完全接受不到太阳的照射,所以在两极,有半年是白天,半年是黑夜。在那些白天很长的时期,太阳不会落下去,半夜跟中午一样也可以看到太阳。有些地方,这样的日子会有好几天,有些可能会长达几周,甚至会持续好几个月。即使太阳光线不是那么的强,其长期下来也是让人受不了的。航海家们已经发现:受到太阳的持续照射,有些隐蔽海湾的船上的焦油已经融化消散了。
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但是,当冬天来临时,就变成一天24小时都是黑夜,而且连续6个月都是这样的,天气异常寒冷。在这样严峻的天气下度过冬天的少数探险家告诉我们:体温计里的水银都被冻结了。也就是说那里的温度至少在零下40摄氏度。据说,葡萄酒、啤酒等放在木桶里的发酵酒都变成了冰块;杯子中的水一泼出去就会变成冰块落下来;从鼻子呼出来的气,会结成针形的霜;还有如果拿金属块时,稍微不注意也很容易伤到皮肤。除了上面所讲的,海也会结成冰,干燥的大地,一眼望去,到处都是雪,到处都是冰。
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连续几个星期,太阳都不会出现在地平线上,只有黑夜,没有白天,中午和夜晚都是一样的暗。不过当天放晴时,也不完全是黑的,因为还有星星和月亮,在白雪的反射下,发出了足可以照明的光。此外,北极的天空在绚烂的北极光的影响下,还时不时发出光芒。北极光是指光与天顶发生碰撞产生的一种电学现象,就像大烟花一样。在狗拉着的雪橇的帮助下,这些荒凉地区的人类去捕捉那些长着白色厚皮毛的动物,这在当地是很重要的商业活动。
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在这种恶劣气候下生活的人类大部分的时间都用来打猎和捕鱼。打猎是为了解决温暖问题,捕鱼是为了填饱肚子。半腐烂的干鱼,有臭味的鲸油,这些在我们看来很恶心的东西,却是他们的三餐。通过捕鱼,还可以获得生火的燃料,比如鱼骨和鲸脂片。事实上,几乎没有树木可以在这里生存,不管有多么坚固,都难以抵挡如此恶劣的冬天。在很北的拉普兰,只有矮小的灌木丛和大麦这样坚强的农作物可以生存。在拉普兰以北,连灌木丛也没有,只有在隐蔽的岩石缝里能看到稀疏的杂草在快速成长,播撒种子。更北的地方,夏天也很少能看到一整片融化掉的雪,整片土地几乎都被冰覆盖,根本不可能有植物生存。
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大地记 第六章 地球的两极是扁平的
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把一根绳子牢牢地拴在装有半杯水的杯子上,然后按照图12那样,绕着圆圈甩起来。在这种情况下,杯子有时候是倒着的,有时候是斜着的,但是只要转得足够快,不管它转到什么位置,杯子里的水都不会洒出来,水就好像受到什么压力一样,压着杯底。但是,如果杯子脱离了原来的轨道,稍微停留在某个倒立或倾斜的位置,那么很显然,水肯定会洒出来。因此可以说,是快速的旋转运动使得杯子里的水一直压着杯底,不会洒出来。
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图12
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用一根绳子系着一块石头,然后也让它快速旋转,当速度越来越快时,你有感觉绳子越来越紧绷吗?在确保旁边没有人的情况下,让它旋转得更快一点。当加到一定速度时,你会听到砰的一声,绳子断了,石头也飞出去了。在快速旋转的过程中,石头用力拉着绳子,试图脱离你的手所划的圈,就是这个拉力拉伸了绳子。当拉力足够大时,就会超越绳子的极限,最后绳子就断了。同样,任何绕着某个中心做圆周运动的物体都会受到推力的作用,迫使它脱离它的运动轨迹。这个推力就叫做离心力,会随着物体运动速度的增加而增加。正是这个离心力压住了杯子里的水,所以当杯子转到倾斜或倒着的位置时,水不会洒出来。同样,也是离心力把系在绳子上的石头往外推,最后,当速度太快时,绳子受到的力太大,所以就断了。
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离心力会使绕自身转轴转动的球体发生变形:假如球体很软,那么它就可能承受不住外来的压力,球体就会在赤道处膨胀,自然而然地,两极就会变平。我们可以用实验来证明这个结论,但是要找到一个柔软度适合的球体着实很难,不过这个问题是可以克服的,现在我来解释给你们听。把油倒入水中,油会漂在水面上,而倒入酒精中,就会沉下去。这是因为油比水轻,比酒精重。不过如果把水和酒精按照一定的比例混合,那么油就会悬浮在这种混合液体的中间,而如果油的数量够多,它就会变成跟苹果一样大小的完美球体。如图13所示。
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图13
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周围的液体产生了一股向上的力支撑着这油滴,这让我们想起地球也是像这样悬浮在太空中的。现在让我们假设从这油滴中心穿一根长长的有发条装置的指针,然后让油滴绕着假想出来的指针快速旋转。轻微触碰产生的摩擦力使得油滴转动起来,直到油滴和指针的运动完全重合。这时我们会发现,指针刺穿的两个地方,也就是油滴的两端(两极)开始有点变平,而中间的地方(赤道)开始膨胀起来。如图14所示。另外,速度越快,两极和赤道的变形就越厉害。假如是一种非常坚固的物质,那么就不会出现这样的情况,因为物体太硬完全可以承受离心力,除非这个离心力大到超出我们的想象。
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图14
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绕着自身的轴转动的液体球体为什么会变形,这个很容易解释。赤道附近的地方转得最快,是因为它们的运动轨迹最长,而在两极附近的运动轨迹最短,所以就转得最慢。因此,赤道的离心力最强,而两极的是最弱的。由于受到离心力的作用,赤道部分被迫产生更大的转圈,所以它的运动轨迹就会向外延伸,自然而然就会产生一部分空隙,而这些空隙只有靠它附近的物质去填补,所以,受离心力影响最弱的两极就会向里凹陷。
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确实,地球并不是像油滴一样全部由液体组成的。地球表面的3/4是被海洋覆盖的,所以刚刚所讲的离心力对地球的海洋部分是适用的。所以,我们能够理解液体这部分,由于地球的自转,海洋失去了原来的形状,两极变平,赤道膨胀,然后在离心力的作用下,保持在一定的位置。
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