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谁在呵护地球和人类?

2005-12-16 00:00:00   来源:   关注:

 谁在呵护地球和人类

澳门葡京娱乐场官网_澳门新葡京娱乐场网址  吕羡平

我们居住的地球处在一个比较稳定和安全的宇宙环境中,它是如此的完美:

——地球选择了与太阳的最佳距离,于是地球接受了最适宜的光照,并且以最佳的旋转动态来使这个光照均匀地普照在地表上,使地球表面的平均气温为15℃,这正好有利于生命过程的发生和发展。

——地球拥有非常合适的质量和引力,既没有大到让浓浊的气体遮天蔽日,又没有小到一点气体都留不住(比如像月球)。

——地球的热核在旋转中产生了磁场,与大气层一起把来自太阳的所有的高速带电粒子的威胁都屏蔽在外。

我们可以设想一下,如果地球距离太阳太近(比如近10%),地球表面的温度将过高,由于热扰动(无规则运动)太强,原子根本不可能结合在一起,也就不可能形成分子,更不用说复杂的生命物质了。如果地球距离太阳太远(比如远10%),地球表面的温度将过低,分子将牢牢地聚集在一起,只能以固态和晶体存在,生物同样也不可能生存,复杂的生命也绝不会诞生。

从这个角度讲,地球到太阳的距离是如此合适,这简直就是大自然的造化。

大自然是如此的精彩绝伦,从各个角度呵护着地球和人类。

行星对地球的呵护

在太阳系中,地球有很多邻居。如果没有作为邻居的这些星球,地球的轨道可能就不会这样稳定,而太阳系的大量“垃圾”就会有更多的可能落在地球身上——至少是极大地减小了50亿年来地球在宇宙中应该受到来自太阳系的天体打击的概率。《宇宙与人》

地球附近的行星际空间,大、小行星绕日的公转方向都是一致的,而且绕日公转轨道面几乎都在一个平面上。在这个平面上,大、小行星各行其道,互不干扰,没有“越轨”行为,使地球处于一种比较安全的宇宙环境之中。

离我们最近的行星应该是月球。月球绕地球一周只需约29天,与整个太阳系的时空尺度相比,月球如同快速转动的飞轮一般,恰似一道动态的天然护卫圈,就像巡逻兵一样拦住了大量的扑向地球的不速之客。当然,月球不可能把来自四面八方的天体碰撞都拦住,但是,它位于地球的赤道平面上,而太阳系一般的运动物体也都在这个平面上,所以月球拦截地外天体的效率还是挺高的。从月球背面满目疮痍的环形山来看,它作为“地盾”的功劳是显而易见的。月球背面的累累瘢痕,正记载了它护卫地球以及地球上生命的赫赫功勋。月球就像一个奋不顾身的忠实卫士,抵挡天外不速之客的来袭,“保护”地球免受更多小天体的撞击。从这个意义上讲,月球在一定程度上为地球上的生命提供了一个安全的屏障,月球忠实地呵护着地球。《宇宙与人》

地磁场对地球的呵护

从太阳或其他星体上,时刻都有大量的高能粒子流放出,称为宇宙射线。由于地球有较强的磁场,这些高能粒子流,在进入地球上空时,其中带电的高能粒子流会受到地磁场的作用而偏转,通常在510个地球半径外的距离就被拦截,从而减少或避免了它对地球上生物的危害,当然也就保护了整个人类。由磁场对运动电荷的作用力(即洛伦兹力)的特点可知,从宇宙中各个方向射向地心的所有宇宙射线中,平行于地磁场方向的高能带电粒子流将不受洛伦兹力作用,运动轨迹几乎没有弯曲,它们将会到达较低的区域,和空气分子作用,形成美丽的极光,甚至到达地球表面形成危害。从地磁场的形状可知,只有在地球的南极和北极才可能出现这样的情形,所以地球上遭受宇宙射线侵害较为严重的地区应该是南极和北极。我国处于中、低纬度区,地面上空的磁场方向和从太阳射来的带电粒子流的方向几乎垂直,绝大多数带电粒子会在洛伦兹力作用下发生偏转,不能到达地面。也就是说,我国上空的地磁场对带电粒子流的屏蔽能力是较强的,而北美和北欧则相对较弱。

太阳和其它恒星由于核聚变会放出大量的高速带电粒子——这些带电粒子的集群叫做“太阳风”。太阳风能像风一样产生推力——这种推力足以推动气体状态的物质。这种太阳风甚至把太阳附近的行星上的气体全部给吹走了。而地球之所以没有遭到太阳风的袭击,是因为地球有一个比较强大的磁场,这个磁场正好像一个电子盾牌,把太阳风中的带电粒子屏蔽掉了。

正是因为地球有一个磁场,才使带电粒子几乎无法侵入到地球表面,这再一次保护了地球上的生命。

大气对地球的呵护

地球的质量和体积是如此适中,其引力可以使大量气体聚集在地球的周围,形成包围地球的厚厚的大气层。

早期的大气缺少氧,主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨组成。经过漫长的大气演化过程,逐渐形成了以氮和氧为主的适合生物呼吸的大气。

贴近地面的大气层叫对流层,约12千米高,是大气的最低层,约占大气质量的3/4和几乎全部的水汽、固体杂质。人类就生活在对流层的底部。

自对流层顶至5055千米高度范围的是平流层。

平流层顶以上的大气,叫高层大气,其气压很低,空气密度很小。

20003000千米的高空,大气的密度已与星际空间的密度非常接近。这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间中去,这个高度就可以看作是地球大气的上界了。

1)大气对太阳辐射有削弱作用

投射到地球上的太阳辐射,主要包括三部分:可见光区(波长在0.40.76μm之间),占太阳辐射总能量的50%;紫外线区(波长小于0.4μm),占太阳辐射总能量的7%;红外线区(波长大于0.76μm),占太阳辐射总能量的43%。这些辐射要穿过大气层才能到达地球表面。由于大气对太阳辐射的吸收、反射和散射作用,从而削弱了到达地面的太阳辐射。但大气对太阳辐射的吸收是有选择性的:

平流层中的臭氧,主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。臭氧层对紫外线的这种较强的吸收作用,很好地保护了地面生物免受强烈紫外线的伤害。

对流层中的水汽和二氧化碳等,主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。

大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收的很少,大部分可见光能够透过大气层射到地面上来。

2)大气的保温效应

大气是热的不良导体,由于它对地面的隔热作用,地球上昼夜的温差才很小,而不像月球一样温差会达到300多度。

3)传播声音

大气能传播声波,得以使人类相互交流。而大气外的真空则不能传播声波,这使得宇宙中的各种噪声(包括爆炸声)没能传到地球,人类才有了相对宁静的世外桃源。

4)避免外来陨石落到地面

星际空间环境不是一无所有的绝对真空,而是存在着一些碎小的固体物质。有人作过概略的估计,每天24小时降落到地球上来的地外物质约有1001000吨。稠密的大气使得外来陨石在高速进入地球时由于摩擦生热而烧毁,使人类避免了祸从天降的噩运。只有那些很大的、数量极少的陨石才没有被完全烧毁而落到了地面上。

5)输送水分

正是由于有了大气,才有了大气的水循环,才有了风霜雨雪、江河奔腾。当然人类也就有了淡水——大气是天然的海水淡化器,也是输送器。

正是由于大气的阻力,雨滴的下落才不是自由落体运动。由于空气阻力随速度的增大而增大,所以雨滴做的是加速度逐渐减小的变加速运动,最后匀速落到地面上。如果没有大气,就不会形成雨。如果没有阻力,从十几公里高处自由下落的雨滴,将会以比子弹还要大的速度落到地面,落到人身上,岂不把人打成马蜂窝。

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