地球的小秘密

苏 弥 编著 小秘密地球 的 目录 CONTENTS 科学阅读营 1 地球内部是一个“大熔炉” 4 地球的神奇“外衣”——大气层 6 为什么会发生地震？ 地震来临我不慌 8 沧海如何变桑田？ 浪淘沙·白居易 10 火山是如何喷发的？ 12 地球“发烧”了 15 地球历史的记录者——化石 世界第一活化石——银杏 银杏叶大变身 18 地球生命的摇篮——海洋 20 哇，你所不知道的地球 历史上的科学家 22 著名地质学家李四光 诗说科学 26 早发白帝城 “千里江陵”究竟能不能一日还？ 语文课本里的科学秘密 30 昆虫里的霸王——独角仙 小实验 大科学 32 不起雾的玻璃 数字里的地球之最 世界上最小的国家是梵蒂冈， 国土面积小得令人称奇，只有0.44平 方千米，相当于北京天安门广场的 大小。 一条舌头重达 吨 蓝鲸是目前世界上最大、最 重的动物，仅一条舌头就重达2 吨，可以容纳约50个人站在上面。 可达 米 生长在印度尼西亚的大王花是 世界上最大的花。大王花有5个花 瓣，直径可达1.4米，重达15千克。 花瓣中央大约可以储存10瓶500毫升 的矿泉水。 游速可达 千米/时 在所有鱼类中，游速最快的 要属旗鱼了，它的游速可达120千 米/时，比轮船还要快。 国 土 面 积 平方千米 象龟是陆生龟类中最大的一 种，重200~300千克，高0.8米，龟 壳长达1.5米，能驮两个人行走。 象 龟 壳 长达 米 直 径 0.44 1.4 1.5 120 2 地球内部是一个“大熔炉” 地球是一个球体，如果切开来看的话，内部为一系列同心圈 层构造。最外面一圈是坚固的岩石外壳，也就是地壳（ｑｉàｏ）， 地壳下面依次是地幔和地核。如果将地球比作一个煮熟的鸡 蛋，那么蛋壳就相当于地壳，蛋白就相当于地幔，而里面的蛋 黄则相当于地核。 地壳 在地壳和上地幔顶部 有大量坚硬的岩石， 被称为岩石圈。 地幔 地幔上半部分 有大量炽热的 岩浆，被称为 软流圈。 地核 内核 外核 上地幔 下地幔 软流圈 岩石圈 1 地核位于地球最深处，压力最大，温度 也最高，可达6600℃，比太阳表面的温度还 要高。地球内部为什么会这么热呢？ 科学家认为，地球内部的温度如此高， 主要源于三个方面。     1.地球形成之初就是个“大火球”。那时候 地球表面温度就高达两三千摄氏度，虽然后来地 球降温了，但还是有一部分热量留存在了内部。     2.地球引力使地球上的物质给地心一个很大 的压力，越往内部产生的压力越大，地球内部的 物质相互挤压碰撞，也会产生极大的热量。     3.地球内部有很多放射性元素，能够释放出 粒子或射线，同时释放出能量，产生极大的热。 因为地壳和地幔非常厚，导致这些热量很难释放 出去，日积月累，地球内部的热量越积越多，就 成了一个名副其实的大熔炉。 理论上讲可以，但随着深度的增加，地球内部温度、压力和密度都 逐渐增大。因此，钻得越深，施工难度越大。目前，世界上最深的钻井深 约 12 千米——如果把地球比作一个鸡蛋的话，这个深度还没有钻透鸡蛋 壳呢。 我们可以钻到地球里面吗？ 小 课 堂 科 学 阅 读 营 2 地核 温度高达6600℃ 温度高 压力大 南美洲巴塔哥尼亚野兔群居在地洞内，每穴最多可达 40只。 豚鼠通常隐居在岩石下面或其他动物挖掘的地洞内。 大花栗鼠可以挖出大型的地道网，它们通常在晚上出 来寻找食物。 居住在地下的小动物 3 地球的神奇“外衣”—大气层 大气层像一件轻盈、透明的外衣包裹着地球，不仅为地球保 暖，还保护着地球上的生命免受宇宙射线等有害物质的伤害。虽 然我们平时感受不到这件“外衣”的重量，但据科学家推算，它 的重量可以达到6000万亿吨。 大 气 层 以 地 面 为 底 界 ， 由下 往上 共分 五层 。 对流层离地面最近，云、风、雨、雪、雷电等天 气现象都是在这一层发生的。一些善于飞翔的鸟 类，比如斑头雁，虽然可以飞越珠穆朗玛峰（海 拔约8848米），但也无法飞出对流层。 中间层空气稀薄， 气温随高度增高 而迅速下降。 中间层 对流层 （50~80千米） （0~12千米） 科 学 阅 读 营 4 距离地面12~50千米的范围为平流层，这 里的空气以水平流动为主，非常适合飞机 飞行。 热层空气极其稀薄，我们的航天员在太空里的家，也就是中国 空间站就在这一层。这里几乎是真空地带，所有东西都会飘在 空中。 外逸层是大气层的最外层，地球妈妈离这里的空气小分 子实在太远了，管不住它们了，它们就跑到无边无际的 宇宙中玩耍啦。 想象一下： 如果你是一只鸟，最高能飞到大气层的哪一层呢？ 如果你是一名飞行员，最高能到达大气层的哪一层？ 如果你成为一名了不起的航天员，要去往中国空间站，应该飞往 哪一层呢？ 平流层 中间层 对流层 热层 外逸层 （50~80千米） （12~50千米） （80~800千米） （800~3000千米） （0~12千米） 5 为什么会发生地震？ 地壳就像一幅巨大的拼图，由许多板块组成，这些板块并不 是静止不动的，而是时刻都在以非常缓慢的速度运动着。当两个 板块相互挤压碰撞时，就会造成板块边缘及板块内部产生错位和 破裂，释放巨大能量，于是，地震就发生了。除此之外，火山活 动、石灰岩塌陷等也会引发地震。 板块运动形式 侧滑 分裂 潜没 （一个板块沉到另一个板块下面） 地震的大小 地震大小可以用震级表示。轻微的地震震级 一般小于3.5级，这种地震往往觉察不到；而7 级以上的地震破坏力相当强烈，足以使房屋倒 塌，道路和桥梁断裂。 科 学 阅 读 营 6 如果你在教室里：躲在课桌旁，听从老师的安 排，不要乱跑。 如果你在室外：找到空旷的、四周没有建筑物 的地方趴下，等待危险过去。 ◎ 全世界每年会发生超过100万次的地震，但由于大部分地 震都比较轻微，以至于你根本感觉不到。 ◎ 海底也有地震，海底地震有可能会引发海啸。海啸的破坏 力极大，摧毁堤坝、淹没陆地，甚至夺走人类的生命财产。 安全小贴士 地震来临我不慌 ◎ 躲避到厨房、洗手间等开间小而 不易塌落的空间。 ◎ 躲避到坚实的家具，如床、衣柜 旁，尽量蹲下降低身体重心。 ◎ 千万不要从楼上跳下，也不能乘 坐电梯。 如果你在家中，可以这样做： 7 沧海如何变桑田？ 小朋友，你知道“沧海桑田”这个成语吗？苍茫的大海变 成了肥沃的农田，肥沃的农田变成了无际的大海（农田代指陆 地），这变化是不是很大呀。那么，沧桑之变究竟是如何发生的呢？ 早在唐朝，诗人白居易在《浪淘沙》中就简单提到了这场演 变的原因。 浪淘沙 【唐】白居易   白浪茫茫与海连，   平沙浩浩四无边。    暮去朝来淘不住，   遂令东海变桑田。 诗的大概意思是，白浪一望无际与海相连，岸边的沙滩也望不到 边。海浪日复一日从不停歇地淘漉着沙子，让东海慢慢变成了桑田。 陆地上的河水流向海洋时，携带了大量泥沙，这些泥沙层层沉积， 长年累月，使得靠近岸边的海洋慢慢变成了陆地。当然，在流水的侵蚀作 科学释义 科 学 阅 读 营 8 黄河近百年来携带大量泥 沙填充渤海，形成一片广袤的 湿地，吸引着成千上万的鸟儿 来此栖息繁殖。目前这片美丽 的湿地仍在不断向渤海延伸。 “ ” 黄河入海口 用下，沿岸的陆地也可能慢慢变成海洋。 其实，沧桑之变还有一个更重要的原因诗人没有指出，那就是地壳运 动。地壳是不停运动的，当地壳上升时，在海陆边缘水比较浅的地方，陆 地就会露出来。反之，陆地下沉后就会变成海洋。此外，大陆板块水平移 动（大陆漂移）或火山爆发、地震等自然现象也会导致沧桑之变的发生。 虽然唐朝的诗人不可能了解地壳运动，但白居易在诗中用自然的眼光 来分析沧海变桑田的原因，指出大浪淘沙导致海陆相互演化的道理，而且 还很细致地说明了这种情况并不是瞬间发生的，而是需要“暮去朝来”的 积累，才能一点点实现。能有这种科学的眼光在当时是很不容易的。 9 火山是如何喷发的？ 在地球妈妈的孩子里，火山的“脾气”很暴躁，发起火来口 吐岩浆，烈焰滚滚，混杂着火山灰、毒气……上万吨的烟尘能冲 上几十千米的高空，飘落下来能掩埋一座城镇！虽然“脾气”暴 躁，但火山喷发会带来各种矿物质，形成各种奇妙的自然景观。 火山灰可喷射至数千米高的地球大 气中。 岩石熔化膨胀，被迫从地壳深 处沿着一条通道爬升，向地表 运动，最终喷射而出。 喷出地球表面的岩浆称为熔岩。熔岩四处 横流，层层冷却，像一支奇妙的画笔，勾 勒出各种奇特的地形地貌。 科 学 阅 读 营 10 熔 岩 温 度 能 达 到 1000℃，比烤炉可要热得多。 位于吉林省东南部的长白山天 池，就是一个著名的火山湖。 一些熔岩集聚在火山口， 经过雨水的浇灌，形成美 丽的湖泊。 海底也有火山。没想到吧！海底火山 喷发时，火山灰和水汽柱冲出海面，高度 可达数百米。现在，人们还在海底火山口 发现了虾、蚌和细菌等许多物种。 11 地球“发烧”了 最近几年，地球气温以人体可感知的速度持续上升，有的地 方甚至达到了50℃，科学家预测，之后的几年气温还会升高。那 么，为什么地球持续“高烧”呢？ 我们生活中会产生很多气体，如二氧化碳、甲烷等，这些气 体在大气层中不断积累，就像给地球扣了一个玻璃罩，一边吸收 太阳的热量，一边又隔绝外部的冷空气，把地球变成了一个大暖 房。气体浓度越高，这个玻璃罩的保温效果就越好。于是，地球 “发烧”了。地球“发烧”会有哪些症状呢？ 在北极和南极，覆盖着大量的冰川。气温升高后，冰川消融， 导致海平面上升，从而使陆地面临被淹没的危险。 冰川会融化 科 学 阅 读 营 12 很多人可能不知道，北极熊行走和捕猎要在冰川上进行。冰川 融化后，北极熊会因长时间找不到落脚的冰块而溺水。海豹要在冰 川上为幼崽建造洞穴，而海象则将浮冰作为觅食的平台。如果冰川 融化了，它们就失去了基本的生存环境，后果可想而知。 全球变暖进一步加速冰川融化，形成一个恶性循环，导致极端 天气增多，造成冬季严寒，暴风雪成灾，夏季高温不退，暴雨、台 风、洪水泛滥等。 天气会变得更极端 动物失去家园 13 退热贴 所以，我们每个人能为地球做点什么呢？ ① 绿色出行，出门乘坐公共交 通工具，或骑自行车、步行。 ④ 废弃物品回收利用， 学会垃圾分类处理。 ③ 节约用水。 ② 使用节能电器。 这些小小的行动都可以减少碳排放，保护我们的地 球家园。 科 学 阅 读 营 14 地球历史的记录者—化石 你可能在博物馆中看到过化石，但你真的了解它们吗？化石 是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹，最常见的是骨头与 贝壳等。化石像一本史书，记录着地球的发展史，揭示了生命进 化的规律。通过研究化石，科学家们可以了解哪些生物是先出现 的、哪些是后出现的；可以了解古生物的生活环境和习性，比如 恐龙是如何生存在地球上的，又为什么会灭绝等。 你知道恐龙化石是怎么形成的吗? 15 世界第一活化石——银杏 银杏最早出现在三亿年前，第四 纪冰川运动后，地球突然变冷，绝大 多数银杏类植物在世界其他地区灭 绝，唯有中国自然条件优越，银杏才 奇迹般地保存下来，成了研究古代银 杏的活教材。因此，银杏被称为植物 界的“活化石”。 一只恐龙死亡后，软体部分被食肉动 物、昆虫和细菌等吃尽、分解。 恐龙的骨骼和牙齿等坚硬部分逐渐被 河沙和淤泥掩埋。 数百万年后，层层泥沙压实硬化，变成 岩石，其中的恐龙骨骼和牙齿也成为化石。 历经沧海巨变，埋在地层中的化石随 岩石的剥蚀而露出，成为人们探知生命演 变的材料。 科 学 阅 读 营 16 银杏叶大变身 1. 将两片银杏叶叠 放在一起，一片在上， 一片在下。 2. 将叠放好的银杏叶从中间稍 微对折，再将叶脉打个结，然后 将叶片展开。 银杏树的叶子就像一把把漂亮的小扇子，每到秋风渐起，大 雁南飞，银杏树的叶子也渐渐变黄，随秋风纷纷飘落。捡拾几片 落叶，用你灵巧的小手，做一只美丽的蝴蝶吧！ 3. 用剪刀在叶片 中间剪一个三角。 4. 用马克笔在叶片 上画出好看的图案。 5. 一只树叶小蝴 蝶就做好了。 材料： 银杏叶、马克笔、剪刀 制作者：李倩 17 海洋覆盖了地球表面的71%，为人类提供了丰富的食物资源、矿产 资源和大量氧气，被称为生命的摇篮。 我们常用“石沉大海”来形容不见踪影或杳（ｙǎｏ）无音信，那大海 地球生命的摇篮—海洋 上层带（透光带） ◆浅海，阳光充足 中层带 ◆深海（广义）的起始深度 ◆大陆架到大洋的过渡区域 ◆光照微弱，物种丰富 深层带 ◆一般为海底平原、海底山脉的深度 ◆几乎一片黑暗，植物无法进行光合作用 ◆生物密度很低 200米 1000米 4000米 6000米 11000米 深渊带 ◆完全黑暗的深海地带 超深渊带 深海裂谷或海沟的深度 科 学 阅 读 营 18 究竟有多深呢？事实上，大海有数千上万米深，深到超乎我们的想象。 如果把地球上所有的陆地全部填入大海，那么陆地距离海平面仍然会 有3000多米，说大海深不见底也毫不夸张。 根据深度的不同，海洋可以垂直分为五个不同的层带。 带鱼不像其他鱼一样游 来游去，而是喜欢头向 上，身体呈垂直状静止 立在水中。 蓝鲸和帝企鹅可以下潜至 海平面以下500米。 535米是帝企鹅所能到 达的最深深度。 抹香鲸和巨型乌贼能潜至海 平面2250米以下。 我国的“深海勇士”号载人潜水 器能到达水下4500米。 19 哇，你所不知道的地球 地球每天被闪电击中超过 860万次。 地球不是圆的，地 球是一个两极略扁、赤 道略鼓的不规则球体。 地球形成至今，已经 有约46亿年的历史了。 不过在茫茫宇宙中，地球 正处于青壮年时期。 一勺泥土里的有机生物比地球上 的总人口数要多得多。 撒哈拉沙漠是世界上最大的沙 漠，因为纬度很低，日照时间长，又 没有能遮住阳光的云层，因而成了地 球上太阳光最多的地方。 地球的重量约有60万亿亿吨，而且 正在逐渐“变胖”。据估算，地球每年 会增加10 000~100 000吨的体量。 科 学 阅 读 营 20 地球上最长的河流是尼罗河，它流经11个国家。 菲律宾有一片圆锥形小山丘组 成的巧克力山，雨季是绿色的， 旱季植被干枯，变成褐色，就像一 排排巧乐力排放在大地上。 地球的自转速度有 季节性的周期变化，春天 慢一点，秋天快一点。 地球上最大、最深的洋是太 平洋。最小的海是马尔马拉海， 相当于我国4.5个太湖大小。 地表最高温度出现在利 比亚，达58℃；最低温度出 现在南极洲，为-89.2℃。 地球上没有纯黑色的花朵。 21 著名地质学家李四光 名人小档案 李四光 ：中国地质力学的创立者、中国 现代地球科学和地质工作的主要领导人 和奠基人之一。 代表作有《地质力学之基础与方法》 《地质力学概论》等。 改名的故事 1889年，李四光出生于湖北黄冈一个贫 寒人家，小时候名叫李仲揆。仲揆从小勤奋 好学、爱动脑筋，每次考试都名列前茅。有 一天，他听说省城办了一所公费的高等小学 堂，凡是学习成绩优秀的学生都可以报考， 便请求父亲为他筹借路费，只身前往省城赶 考。到了学堂，他交钱后领到一张报名单。 可能因为过于激动，他一不小心，竟在姓名 栏里填上了自己的年龄“十四”。怎么办 历 史 上 的 科 学 家 22 呢？他灵机一动，把“十”添上几笔 变成“李”。可是，叫“李四”也太 难听了！他抬头思索着，突然看到报 名大厅的正中央挂着一块横匾，上面 刻有“光被四表”几个大字。有了！ “四”字不动，后面再加一个“光” 字——李四光。四面光明，光照四 方，这不正是自己“早日成才，富强 国家”的心愿吗？李仲揆立即提起笔 来，在“四”的后面端端正正地写了 一个“光”字。从此，“李仲揆”就变成了“李四光”。 读书不忘救国 李四光被高等小学录取后，用功读书，勤奋刻苦。两年后，他 被破格选派去日本免费留学。在日本，李四光见到了伟大的革命先 行者孙中山先生，并加入了中国同盟会。孙中山十分欣赏这位有志 少年，送给他八个字“努力向学，蔚为国用”，以示勉励。 辛亥革命失败后，李四光坚定了“科学救国”的决心，去往 英国伯明翰大学继续学习深造。为了支付不断上涨的学费，李四 光常常利用假期到矿山去做工。日本和英国的留学生涯让他感受 到中国人在国外遭到的各种歧视，这些歧视激发起他强烈的民族 23 自尊心，让他更加心系祖国。学业完成后，他婉言 谢绝了英国一家矿山公司的高薪聘请，接受了北京 大学校长蔡元培先生的邀请，回到祖国，在北京大 学地质系任教，开始了毕生为国家寻找矿藏、研究 祖国地质的科学生涯。 奇怪的大石头 李四光小时候喜欢和小伙伴在草丛里玩捉迷藏 的游戏，草丛里有一块巨大的石头，每次他都藏 在这块石头后面。时间久了，他对这块大石头 产生了兴趣：这么大的一块石头是从哪儿来 的呢？如果是从天上掉下来的，为什么掉 到土地里却没有砸出大坑来？他跑去问 了老师和父亲，都没有解开谜底。 直到他长大以后学了地质学才知 道，原来冰川可以推动巨大的 石头“旅行”几百米甚至上千 米。 后来，李四光还回到家 历 史 上 的 科 学 家 24 乡专门对这块大石头进行研究。他终于弄明 白，这块石头是从遥远的秦岭被冰川带到这 里来的。经过进一步的考察，他发现在长江 流域有大量第四冰川活动的遗迹。这一研究 成果震惊了全世界。 石迹耿千秋 李四光一生热爱地质工作，从事科学研究一丝不苟，即便是 走路，也养成了每步距离都相等的习惯，每迈一步都精确到0.85 米。他经常对学生说：“搞地质要到野外考察，脚步就是测量土 地、计算岩石大小的尺子。所以，每一步的长度都要相等。” 为了掌握第一手研究资料，李四光常常一身布衣、身背大 竹筐、手提沉重的地质锤到山上敲石考察，他这一生敲下来 的石头可以堆积成山。由于长期在外奔波跋涉，过度劳 累，李四光的身体越来越差，但他始终以巨大的热情 和精力投入到工作中去。几十年来，他在地质构造 上悉心研究，提出了地质力学的构造理论，并用这 个理论为祖国找到了石油、天然气和矿产等资源， 引出地下水，并预测地震，在中国地质史上写下 了光辉的一页。 ● 李四光不仅是一位杰出的科 学家，而且能诗能文，在小提 琴方面的造诣也很高。他在巴 黎谱写的《行路难》据说是中 国人创作的第一首小提琴曲。 插 图 / 葛 欣 25 注释： 发：启程。 朝：早晨。 辞：告别。 彩云间：因白帝城在白帝山上，地势高 耸，从山下江中仰望，仿佛耸入云间。 还：归；返回。 啼：鸣、叫。 住：停息。 万重山：层层叠叠的山，形容有许多。 早 发 白 帝 城 【 唐 】 李 白 朝辞白帝彩云间， 千里江陵一日还。 两岸猿声啼不住， 轻舟已过万重山。 26 诗 说 科 学 白帝城的故事 白帝城位于今重庆市奉节县的白帝山上，是三峡著名游 览胜地。这里东依夔（ｋｕí）门，三面环水，背倚高峡，气势 磅礴，是进入三峡的门户，所以成为历代兵家必争之地。 插 图 / 李 丹 李白因在安史之乱中站错了队被流放夜郎，行至白帝城时， 忽然收到被赦免的消息，他惊喜交加，即刻乘舟东下江陵。这首 诗写的就是李白从白帝城到江陵一天之内的行程情况。 清晨，李白告别高入云霄的白帝城，前往远在千里的江陵。 江陵虽远在千里，但船行只需一日时间。两岸猿声还在耳边不停 回荡，不知不觉中，小舟已穿过万重青山，马上就要到达目的地了。 这首诗主要反映了李白轻松愉悦的心情。在诗中李白没有直接抒 情，但读了他对行程的描写，自然能感受到他当时兴奋的心情。 赏析 27