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图20
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经过物理学证明,到处都存在着大气压力,而且这种压力能够支撑起试管里10米的水柱。为了更清楚点,我们假设短的那一头有1米,长的那一头有3米。大气压力作用水槽里的水,把它们往开口A输送,这个压力可以支撑起10米高的水柱;但是,这里的水柱只有1米,还有可以支撑9米水柱的压力没有被释放。同样,C口处的大气压力也可以支撑起10米高的水柱,但是这里只有3米,还有可以支撑7米水柱的压力没有被释放。所以,在这个假设的实验中,A口处有可以支撑9米水柱的压力没有被释放,C口处只有7米,在两个不同的压力下,虹吸管里的水没办法保持静止,所以就从长的那一头流出,也就是压力比较小的那一头,很快从它这边流出的水会比水槽里剩下的水多,直到短的那一头快要离开水面。那么,显然,当虹吸管里面充满液体时,不管怎样,由于两头压力不均衡,液体都会从短的那头流向长的那头。
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现在,来看图21,假设在某座山的深处有这样一个洞穴,渗进去的水聚集在这个洞穴,而这个洞穴通过类似虹吸管的裂缝ABC与外界相通;假设,在某个时间,从裂缝流出的水比洞穴吸收的水更多,只要虚线在短的那头的下面,水就不会流出去,直到洞穴里的水再一次没过虚线时,大气压力才会把水从短的那头压出去,等充满整根管后,水就会从长的那头流出去。不过,水流出的速度比注入的速度快,因而水槽的水位就会下降到图中的AG线处,也就是与短的那头的最低点持平。这时候,水会停止流出,短的那头会逐渐离开水面。但是水的注入是源源不断的,很快水位又会上升到B点,喷泉就又开始了,当水位再下降到AG时,又停止,如此这样反复。现在,你们看,间歇泉也不是那么神秘吧。
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图21
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石灰性的土壤里的水在溶解的时候会有碳酸石灰。如果水再闷一会儿,那么碳酸石灰就会沉积,直到在容器内部形成一种很难弄掉的土质涂层。有时候,喷泉管就会被这种石灰水的水垢堵住。某些喷泉里面充满了石灰,就硬化了,从外面看,会看到水带着某种东西喷出来。克莱蒙费郎地区的圣阿尔妮瑞的喷泉就是这种喷泉。几天之内,鸟巢、水果篮和其他暴露在它喷出的水下的所有东西,外面都裹上了一层很漂亮的石状的外衣。裹上了这层外衣,这些东西就像雕刻家在石头上刻出来的一样。
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有些喷泉喷出的水有药物特性。最有名的就是气体喷泉、铁质泉和硫黄泉。第一种喷出带有轻微酸味的碳酸气体,还会像苹果酒或其他的白酒那样冒泡。普鲁士省的海瑟-拿索上的尼德-瑟尔特斯、法国阿利埃河部落的维希都有这种喷泉。铁质泉溶解后,里面包含铁,这种铁有类似墨水的味儿。如果往里面扔些五倍子,马上就会变黑。巴黎附近的森尼-因弗瑞尔斯的福吉斯、比利时的斯帕都有这样的喷泉。最后,硫黄喷泉,就是在它的溶解水里有硫黄混合物在里面。这种硫黄有臭鸡蛋的气味,会把银变黑。
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温泉是指那些泉水是温的或热的泉水,位置不同,温度也不同,有些水温甚至达到了水的沸点——100摄氏度。你们已经知温泉的热度来源于地球内部的热量。大部分的温泉也是矿泉;也就是说,它们的溶解质里含有各种各样的矿物质。
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大地记 第二十二章 大海
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大海!一听到这个词,就会想起海浪的声音,又白又好看的珍珠贝壳,还有潮水拍打着被海草缠绕的海岸。也许,还会想起无边无际的海水,今天像镜子一样平静,像天空一样蓝;明天黑得可怕,而且巨浪此起彼伏,过了一会儿,又溅起冒白色泡沫的浪花,拍打着悬崖。或者不会引起任何联想,因为你从未见过海。那么,让我来告诉你我所知道的和看到的。
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世界上海洋的总面积是陆地总面积的3倍。经过对许多地方的探测得知,海底跟陆地一样,是很不均匀的。有些部位被深处的沟壑切碎,这些沟壑在很深的地方,铅垂都没办法达到;而其他的部分则被山脉环绕,这些山脉的顶峰在海平面上,因而形成岛屿。还有其他地方是很大的平原或宽阔的高原。除去覆盖在它上面的水,它就跟无限延伸的干地没什么两样,自然而然地,由于地下力量的作用,它会在这片干地上形成峡谷,一座座的山脉堆砌在上面。大海,虽然很浩瀚无穷,但是与巨大的地球比起来,不过就是一个小泥潭。地球内部之火对海底产生的作用形成的褶皱,并不会少于在地面所形成的。现在的陆地曾经也是海底的一小块土地。地球外壳的变化,使得陆地露出水面,但是这些变化也可能把它们推回原来的地方,然后从另外一个地方再升起一块陆地。因此,海底的不均匀是和陆地一样的,所以不同地方不同深度的海底肯定是有很大不同的,随着相对应海底的变化,山脉、峡谷、平原和高原也都不尽相同。
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为了测量,我们用一根很长的绳子系着一个铅球,然后把它扔进水里。被展开的绳子显示的就是铅球到达的深度。地中海最深的地方好像在非洲和希腊之间,在还未到达底部时,扔进去的铅垂绳子已经有4到5千米了。在大西洋,还有比这更深的地方。纽芬兰的南边的大浅滩,有8千米深。而在陆地很少的南极,海都非常深,有些地方有14000~15000千米深。在这些海中央的深海处,海浪拍打着海岸的沙滩,可以找到所有中级深度的海,根据海底的特性,有些是很浅的,有些是陡变的。有时候海岸不远处的海会突然变得很深。而有时候海岸不远处的海的深度还很浅,所以要走很远的距离才能到差不多深的地方。在那种情况下,海底就是一个不会消失在水面下的平原,几乎没有什么陡坡。
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海洋的平均深度有6~7千米;如果海洋的底部是像脸盆的底部一样是平的,那么海水在保持表面面积不变的情况下,就有六七千米厚。这样,就可以大概计算出海水的水量,也就是差不多3000万平方米。让我们把这个大数字翻译成文字,这样你们可能就会比较清楚。假设所有的海水都被排掉,假设存在这样一条取之不尽的大川,让它往所有海集合的盆里注水,直到注满为止。如果你觉得可以,我们就把法国最大的河流——罗纳河,假设成这条河。它在里昂每秒钟的流量是600平方米,有时候会增加到4000平方米甚至更多。让我们把它定为是每秒钟5000平方米,假设它是永不停息的。那么,这条河流之王,每分每秒都以最大的流量在流动,经过20年,注入海盆里的水也就只有现在海洋里的水的千分之一。如果你看过罗纳河,你就可以想象出海洋是多么的浩瀚。现在,我现在必须把刚刚说的收回;没有人可以想象得出所有的海洋集合在一起是多么庞大。谁会自以为他能够抓住那惊人的巨大的水体?即使可以,也不过是创造者无穷资源的一滴而已。
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海平面会改变吗?它会上升或下降吗?经常听说它退下去,新陆地就会出现;或者会吞没陆地。海水真的会在某一天退去,然后在第二天又涨上来吗?不是的。
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水位都是统一的,这是静水力学的基本定律。不管它延伸到多远,水体表面没有一个地方是永远在平均水位下面的;只要有平衡,就不会出现这样的情况,由于水的流动性,它会自然而然地回归原来的水位。只有水量的增加或减少才会影响水位的高低。但是要注意,这种上升和下降是受条件限制的,而不是自然的。如果水量不变,而水位发生变化,那肯定是墙壁或底部发生变形,盆地的总容量还是保持不变的。
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自从有历史记载以来,有成千上万个地方的海水水位从未变过。地理书上记载:很久以前,这样那样的暗礁、岩石总是被海水刚好没过。如今还是一样没变。这种测量水位的自然方式告诉我们,至少经过了1400年,海水的总量基本上没改变。这是经过时代见证的一个不争的事实。“他”环绕地球一周,用腰带把海洋围起来,数了海洋里的每一滴水,一滴也不少,一滴也不多。
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如果陆地的形成和海盆的形成没有变化,应该就可以发现所有地方的水位都跟第一次看到的和记录的一样。但是海洋和海盆都经历了很大的变化,陆地和海洋的分界线已经发生了移动。海水退回去的地方,就会露出很大一片海岸,很快这个新形成的海岸上就会长满植物。而海水涨起来的地方,大片的土地,连同建筑、森林和粮食都会被淹没。
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但是表面现象总是会骗人的。用证据来证明,就会得出与感觉相反的结论。从表面上看,地球在太空中是保持静止的,而事实告诉我们它是动的。从表面上看,海洋里的水一直在变化,时起时伏,有时候一下子就把一个城镇淹没,然后又退回去。但是事实告诉我们,海洋的总体水位是没变的;而陆地又被错认为是固定不变的,实际上是不稳定的。地球外壳上这些固体物质的变化都源于流动的海洋。海水并没有改变水位,而是装载着它的容器发生了改变,从而使水位发生明显的变化。回想一下,我刚刚讲的关于这个话题的例子——我们这个时代里,瑞典海岸的慢慢上升以及智利陆地面积的扩大。
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岩石海岸是固定的,而冲刷它的海洋是变化的,这两个概念都是错误的。自土地和水形成以来,海浪到处翻滚着,但是它的水位从来没有变;而所谓的陆地,会上升,会下降,也会破裂,等等。
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海水中的物质溶解后会产生各种各样的物质,同时释放出非常难闻的气味,使得海水没办法成为生活用水。这些物质中最多的是食盐,它的作用是防止水里丰富的植物和动物腐烂,更不用说河流带进去的脏物了,这些净化机制对陆地非常重要。海水的盐度有很大不同,特别是淡水河流,和水蒸发很快的地方。1升里海的水包含大约6克盐分,黑海的大约是18克,大西洋的大约32克,地中海的大约是44克。死海是一个特例,每升死海的水包含400克盐分。海水中溶解的盐对航海有很大的帮助:它能够使海水变重,从而增加它的承受力。人可以漂浮在死海上。
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尽可能去估算海洋和大海中盐的总量,其结果是值得我们注意的。如果所有的海洋和大海都被晒干,那么留下的盐可以堆起一座至少1500米高的山,它的底部与整个北美的面积一样大;或者,用其他的术语来说,如果把这些盐洒满整个地球表面,那么它的厚度将有10米。
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少量的水是看不出它的颜色的,但是如果大量的水聚集在一起,就会呈现出绿蓝色。因此,海是蓝中带点绿色,而且海洋中部的颜色比海岸附近的深。但是这个颜色会根据水表面状态的不同而显现出差异,即光的照射和天空的透明度。在太阳的照射下,平静的海面会呈现天蓝色或靛蓝色;如果是暴风雨的天气,就会呈现深绿色,逐渐变为黑色。古老的海洋还会有其他的颜色,但是这只不过是局部的,例如,有颜色的沙、微生物、微小藻类在海底形成厚厚的一层。由于红海里面有大量的紫色微小藻类,所以它的某个部分呈现出血色。由于红色微生物的存在,所以加利福尼亚附近的海洋的某个部分呈现血红色。
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