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第三篇离奇的科学未解之谜
天文学家普遍认为，太阳系是由古代的原始星云形成的。原始星云是非常稀薄的大片气体云，因受到某种扰动影响，再加上引力的作用而向中心收缩。经过漫长的演化，中心部分物质的气温越来越高，密度也越来越大，最后达到了可以引发热核反应的程度，从而演变成了太阳。太阳周围的残余气体，慢慢形成了一个旋转的盘状气体层，经过收缩、碰撞等复杂的过程，在气体层中凝聚成固体颗粒、微行星、原始行星，最后形成了一个完整的太阳系天体。
大家知道，如果要测量物体直线运动的快慢，应该用速度来表示，但是如何来衡量物体旋转的状况呢？有一种办法就是用“角动量”。一个绕定点转动的物体，它的角动量就是质量乘以速度，再乘以该物体与定点的距离。物理学中有一条非常重要的角动量守恒定律，就是说，一个转动的物体，只要不受外力作用，它的角动量就不会因物体形状的变化而发生变化。例如一个芭蕾舞演员，当他在旋转的时候突然把手臂收起来（质心与定点的距离变小），他的旋转速度就会自然而然地加快，因为这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中有非常重要的作用。
原始星云原本就带有角动量，在形成太阳系之后，它的角动量仍然不会损失，但已经发生了重新分布，各个星体在漫长的演变过程中都从原始星云中得到了各自的角动量。由于角动量守恒，行星在收缩的过程中转速也将越来越快。地球也是这样，它获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转、地月系统的相互绕转以及地球的自转中。
我们很容易产生错觉，常常以为地球的运动是匀速运动，否则每一日的长短也会改变。物理学家牛顿就这样认为，他把宇宙天体的运动看成是上好发条的钟，认为它们的运行准确无误。而实际上地球的运动也是在变化的，而且非常不稳定。有人研究“古生物钟”（研究保存有反映周期性生长变化的饰纹等特征的化石，如珊瑚、双壳类、叠层石等。可利用它们计算生物的年龄，研究地球自转速率的变化等）时发现，地球的自转速度逐年变慢。距今4.4亿年前的晚奥陶纪，地球公转一个周期需要412天；而到了4.2亿年前的中志留纪，每年只有400天；到了3.7亿年前的中泥盆纪，一年为398天；到了1亿年前的晚石炭纪，每年大约是385天；到了6500万年前的白垩纪，每年是376天；而现在一年是365.25天。科学家认为，产生这种现象的原因，是由于月球和太阳对地球潮汐作用的结果。
在地球上，面向月球及其相反方向的海面会因潮汐力而发生涨潮现象，面向月球一侧的涨潮是因月球的引力大于离心力之故，而相反一侧则是因为离心力大于引力的缘故。当发生潮汐时，海水与海底产生摩擦，使得海面发生变化需要一段时间，因而对地球的自转产生牵制作用。这种牵制力会使地球自转减慢。
由于人类发明了石英钟，便可以更准确地测量和记录时间。通过一系列观测和研究发现，在一年内，地球自转存在着时快时慢的周期性变化：春季自转比较缓慢，秋季则加快。科学家认为，这种周期性变化的原因，与地球上大气和冰的季节性变化有关。另外，地球内部物质的运动，如重元素下沉，轻元素上浮等，都会影响到地球的自转速度。
除此之外，地球公转也不是匀速运动。地球公转的轨道是椭圆形的，最远点与最近点相差大约500万千米的距离。当地球由远日点向近日点运动，离太阳近的时候，受太阳引力的作用就会加强，速度也就变快。由近日点到远日点时则相反，地球的运行速度会减慢。
另外，地球自转轴与公转轨道并不是垂直的，地轴也并不是稳定的，而是像陀螺一样在地球轨道面上作圆锥状旋转。地轴的两端也不是始终指向天空中的某一个方向，而是围绕着一点不规则地画圆。地轴指向的不规则，是地球运动所造成的。
由此可知，地球的公转和自转包括了许多复杂的因素，并不只是简单的线速或角速运动所能概括的。
地球还同太阳系一起围绕银河系运动，并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息，这种奔波可能在它形成时便开始了。地球仍然在运动着，它的加速、减速与太阳、月亮以及太阳系其他行星的引力有关。那么，地球最初是怎么运动起来的呢？是否存在所谓的第一推动力呢？17世纪，意大利科学家伽利略发现了惯性定律：一个运动的物体，只要不再受到外力的作用，惯性就会使它保持着原来的速度和方向一直运动下去。后来，物理学家牛顿在发现了三大运动定律和万有引力定律之后，曾用他后半生的全部精力来研究和探索第一推动力。他得出了这样的结论：上帝设计并塑造了这完美的宇宙运动机制，且给予了第一次动力，使它们运动起来，但这显然与现代科学格格不入。
那么，地球运动的能量又从何而来？假如地球运动不需要消耗能量的话，那么它是“永动机”吗？这些问题现在都还没有答案。
追寻地球的年龄
我们知道，树有年轮，一棵树生长的年数会在树干横切面上的圆圈数上显示出来，层与层之间的界线非常清晰。与此类似，地球也有“年轮”。科学家通过对地球上岩层的性质和变化的研究，测定地球至少有46亿岁了。地球形成以后，在其不断运动、变化和发展的演变中留下了许多痕迹。组成岩层的主要成分火成岩、沉积岩和变质岩等，其来历都各不相同。通过对各种岩层的探测，人们就可以知道一些地方的地质历史。
20世纪放射性元素和其衰变成的同位素的发现，使人们找到了一个比较精确计算岩石年龄的方法。
根据科学方法鉴定出，在格陵兰岛西部地区发现的阿米佐克片麻岩是地球上最古老的岩石。英国牛津大学的研究人员使用铷-锶放射性同位素法，测定它已有38亿岁。不久前，科学家把放射性年代测定法运用到对陨星碎块年龄的测定中，发现太阳系碎屑的年龄大都在45亿～47亿岁间。他们认为，在同一时期，太阳系的成员大多形成了，因此也可以推测地球大约有多少岁了。
近年来，澳大利亚地质学家在澳大利亚西部的纳耶山沙石中发现了4块岩石晶粒，它们是锆石碎块或锆的硅酸盐。探测研究表明，这些锆石大多是地球原始表壳的碎块。人们使用离子探针谱分析法，测定了这些矿物样品中铀和铅的同位素离子的相对度，从而对这些岩石的年代做出了判断。这种岩石晶粒至少已有41亿～42亿年的历史，它比格陵兰西部岩石还要早3亿年。
根据这一发现，地质学家们认为，早在46亿年前地球就同太阳系的其他行星和月球一起形成了，而且地球在它起源以后一直受到陨石的重力冲击，时间至少长达5亿年，从而使得地球原始表壳的全部形迹遭到毁坏。
在发展过程中，地壳形成了各个不同年代的地层，保存在各种地层中的各种岩石从低等走向高等，从简单走向复杂。
地质学家把地球的历史分成太古代、元古代、古生代、中生代和新生代五个时期：
太古代：从距今约40亿年前到25亿年前。那时，地球上是一片汪洋，海面散布着一些火山岛；陆地面积还很小，上面尽是些秃山。地球上的生命刚刚孕育发生，原始细菌开始繁衍发展。
元古代：距今25亿～5.7亿年前。这个时候大片陆地出现，在海洋中海洋藻类和无脊椎动物开始繁衍。
古生代：距今5.7亿～2.5亿年前。地壳运动剧烈，亚欧和北美大陆已形成雏形。最早出现的三叶虫兴盛一时，随后大批鱼类繁殖起来。两栖动物作为陆上脊椎动物之一，已成为当时最高级的动物，爬行类动物和有翅昆虫也出现了。
中生代：距今2.5亿～0.65亿年前。大陆轮廓基本形成，太平洋地带地壳运动剧烈，大山系和丰富矿藏开始形成。那时候是爬行动物的时代，以恐龙为盛。原始的哺乳动物和鸟类也开始出现了。
新生代：6500万年前到现在。地球上出现规模巨大的喜马拉雅造山运动，使得地球上海陆面貌同现在基本相似了。新生代的第三纪哺乳动物开始大量繁殖，第四纪则是人类起源和发展的时代。
随着科技的进步，人类一定能更加准确地测定地球的年龄。
地球未来大揭秘
近年来，据日本东京技术学院的一项研究，在10亿年之后地球的海洋将会完全干涸，地球表面一切生物都会灭绝，地球将会有与火星一样的命运。
在研究报告中这项研究的责任人、东京技术学院地球及自然科学教授村山成德指出，大地板块与海洋正逐渐向地幔处下沉。地幔位于地球高热核心（地核）的外层，是地壳中的疏松岩石。村山教授说：“依据当前水分消失速度加快的情形来看，约在今后10亿年内地球表面的水将会消失殆尽。”
村山说，这项研究报告是建立在测量地表下温度的实验以及2000项以计算沉积岩生成时间为目的的学术工作的基础之上所得出的有关结论。他指出，由于地心逐渐冷却，使地表下100千米深的岩浆降温收缩，每年被抽进地壳的水超过11亿吨，但重新被释放出来的只有2.3亿吨。
报告指出，大量海水自7.5亿年前就已经开始从外围向地幔方向流动，导致今天大陆露出水面。报告还称，这样就为为何大部分大陆在7.5亿年前还在海底沉睡带来了新的解释。
倘若上述理论正确，那么关于那段时期大气中氧的含量急速增加的原因就可以得到进一步的解释了。报告称，生活在石头上的制氧浮游生物，因为大陆露出水面而在空气中暴露，把大量氧气释放进大气层，不同的生命形态也逐渐被充沛的氧气所孕育。
但是村山指出，自此地面的水量不断减少，这种情形意味着最终这个星球上的生物将会成为历史。
村山指出，在每一个拥有水源的星球上存活的生命体，都将会一遍又一遍地上演在水分完全消失后的“灭绝”的历史，无可避免。他指出，在火星上早已发生过这种情况。科学家们推测火星上曾经有河流流动，但一直找不到水源消失的原因。
不过，村山所指出的地球终会“干涸”的预言并不可以说明地球人类将会面临所谓的“世界末日”。第一，对人类而言10亿年实在太漫长了，漫长到令世人没有办法去想象；第二，以地球人类的智慧，相较于10亿年而言，在不到弹指一挥间人类即能找到在地球以外的新的定居点。人类目前所掌握的空间技术就已经对这一蓝图进行勾画。因此，哪怕真有那么一天地球不再适合人类居住，人类也早就在其他的地方繁衍、进化、生息。
地球内部的奥秘
一直以来，人们力图探寻地球内部的奥秘。18世纪，人们计算出地球的平均密度后发现：地球内部的平均密度为5.52克/厘米3，而地球表面岩石的平均密度是2.67克/厘米3，两者相差1倍多。这说明地球内部一定存在着某种重物质。
19世纪中期以后，人类开始大规模地探索地球内部的奥秘。地球物理学家通过地震仪测量发现，每当发生巨大地震时，受到强烈冲击的地下岩石会产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波就是地震波。地震波分为纵波（P波）和横波（S波）。纵波可以通过固体、液体和气体传播，且传播速度较快；横波只能通过固体传播，传播速度较慢。由此可知，随着所通过物质性质的变化，纵波和横波的传播速度也会发生变化。
1909年10月8日，萨格勒布地区发生了一次强烈地震，南斯拉夫的地震学家莫霍洛维奇经过研究发现，地震波在传到地面下33千米处发生了折射现象，于是他认为这个发生折射的地带正是地壳和地壳下面物质的分界面。1914年，在一次地震中，美国地震学家古登堡又发现在地表下面2900千米处，纵波的传播突然急剧变慢，横波则完全消失了，这说明存在着另一个不同物质的分界面。后来，人们为纪念他们，将以上两个不同的界面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”。
地球内部以莫霍面和古登堡面为分界，分为地壳、地幔和地核3个圈层。地壳是地球的最外层，指从地面到莫霍面之间很薄的一层固体外壳。地壳主要由各种岩石组成，高低不平，平均厚度为17千米。其中，大陆部分远比海洋部分厚，平均厚度为35千米，高山、高原地区甚至厚达60～80千米；海洋地壳平均厚度仅有6千米。
地幔位于地壳和地核之间，是从莫霍面以下到古登堡面以上的一层固体物质。这一层的主要成分是铁镁的硅酸盐类，其含量由上而下逐渐增加。这一层分为上地幔和下地幔，深度为从地下5～70千米以下到地下2900千米以上，从莫霍面到1000千米深处是上地幔，地下50～250千米是上地幔顶部，这里存在一个软流层，岩浆可能就是发源于此。地下1000～2900千米深处是下地幔，其温度、压力和密度都比上地幔大，物质状态可能不再是固体，而是可塑性固体。
地核是地球的中心部分，位于地球的最里层。1936年，丹麦地质学家莱曼通过对地核中传播的地震波速度的测量，发现地核又可分为外核和内核两部分。外核在2900～5000千米深处，物质状态接近液体。内核又叫“铁镍核心”，在5000千米以下深处，其温度、压力和密度更高了，物质成分近似于铁镍陨石。
美国科学家做了大量的模拟试验后发现：地核温度从内到外温度逐渐降低，地球中心的温度大约是6880℃；内外核相交面的温度是6590℃，略低于地球中心；外核与地幔的相交面的温度更低，是4780℃。除此之外，科学家还发现，地球内核的压力极大，每6.5平方厘米为2200万千克，是海平面的地球大气压的330万倍。
地球从内到外依次分为地核、地幔和地壳三层。
近年来，借助大型计算机，研究人员从地面上3000个监测站收集到了大量的地震观察情报，并对之进行了综合分析，描成一张总图，结果发现：地核表面布满“山头”和凹凸不平的地带，结构与海洋相似，充满了低密度流体。
20世纪90年代，在中欧的一个小城温迪施埃中巴赤，人们钻探出了一个直径22厘米、深14千米的世界上最深的洞。这个地区地理情况十分特殊，这里的岩石有30千米厚，并向地表突出。历史上古老的欧洲板块和非洲板块在这里相互碰撞，彼此推挤和啮合。正是由于这种地理情况的存在，地质学家们打算用管状的、中空的特殊钻孔器旋出岩心，把这些岩心提取上来，但这次努力最后还是以失败而告终。
经过多次的失败，人们不得不暂时承认，肉眼不能直接看到地球内部的情景。但是我们相信，总有一天人类能够揭开地球内部的奥秘。
地球磁场为什么会“翻跟头”
为什么指南针会始终指向南方，这在古代曾是一个无法解答的谜，一直到1600年才由英国宫廷医生吉尔伯给出科学的解释。原来地球本身就是一个大磁场，北磁极（N极）在地球的南端，南磁极（S极）在地球的北端。正是这个大磁场，吸引着磁针始终指向南方。
但是，法国科学家布容1906年在法国司马夫中央山脉地区对这里的火山岩进行考察时，却意外地发现那里的岩石的磁性与磁场的方向相反。此后，这一类现象被越来越多地发现，对它的研究也越来越深入。人们终于发现，地球的磁场并非永恒不变的，现在位于南端的北磁极会转到北端去，而位于地球北端的南磁极则会转到南端去。这就是物理上所称的“磁极倒转”。
在研究中科学家还发现磁极倒转的现象曾在地球的历史上发生过许多次。据统计，仅在最近的450万年里，就可以划分出4个极性相异的时期，地磁场的方向从现在到69万年前称为“布容正向期”，基本和目前一样；从69万年到253万年前，称为“松山反向期”，地磁场方向和现在恰好相反；从253万年到332万年前，称为“高斯正向期”，地磁场方向又与现在相同；从332万年到450万年前，称为“吉尔伯反向期”，地磁场又同现在相反。
但是，地磁场方向在每一个磁性时期里，也并不是始终如一的，有时会发生被人们称为“磁性事件”的短暂的极性倒转的现象，例如，在布容正向期里，就发生过被称为“V带”和“X带”的反向事件；在松山反向期中，则发生过“吉尔赛”、“贾拉米洛”等正向事件。
当然，在更古老的地质历史时期里也同样存在着地球磁场的这种“翻跟头”式的变化，只不过是时间太过久远，我们还没有办法对其变化的具体时限进行确定。
那么为什么地磁场会发生变化呢？有人认为，这可能是地球被巨大的陨石猛烈撞击后导致的结果，因为猛烈的撞击能促使地球内部的磁场身不由己地翻转一个跟头；也有人认为，这与地球追随太阳在银河系里漫游相关，因为银河系自身也带有一个磁场，这个更大的磁场会对地球的磁场产生影响，从而促使地球的磁性会像罗盘中的指南针一样，随着银河系磁场的方向而不断地变化；还有人认为，由于地球本身的演变导致了磁极倒转的发生。总之，关于地磁场变化的原因，至今仍众说纷纭，莫衷一是。
氧气是否会被耗尽
氧是构成生命的重要元素之一，它是以气体形式存在于自然界中的合成物—氧气是地球上大多数生命进行各种活动所必需的物质之一。不过，也有人担心氧气会被耗尽，那么，这种担心是不是真的像“杞人忧天”那样毫无根据呢？
在空气中氧气占21%，我们和其他生物呼吸空气中的氧，释放出二氧化碳，即体内废气。一个健康的成人每天大约需吸入500升的氧气，呼出约400升的二氧化碳；除人类外大部分其他生物同样也吸收氧而释放二氧化碳。通常，大气中的水蒸气和二氧化碳的含量是不变的。一般二氧化碳含量为百万分之三，但是生产的发展使煤、石油、天然气等含碳燃料被大量使用，造成了大气中的二氧化碳逐年增加。美国世界观察研究所公布了一份报告统计，100年前全世界每年进入大气的二氧化碳仅为9600万吨，而目前则达到50亿吨，预计在最近10年将递增到80亿吨，增长速度惊人。
早在100多年前，就已有人为二氧化碳含量的增加而担心了。1898年，英国物理学家凯尔文曾指出：随着工业的发展和人口的增多，这种情况十分让人担心。地球上的氧气500年后将全部被消耗光，只剩下日益增多的二氧化碳。
二氧化碳增多的直接后果是地球的“温室效应”。同时，它还使地球的温度上升，冰川融化。据科学家预测，如果南极大陆的冰川因高温而融化，其增加的水量则可使美国的摩天大楼淹没20层，并淹没掉荷兰等一些地势较低的国家，使它们不复存在。那时的陆地面积很可能只占地表面积的5%～10%。在更为狭小的陆地上将生存全世界60～70亿的人口，人类恐怕也会逐渐灭绝。
那些和凯尔文一样担心氧气将会被耗尽的人们，只看到了问题的一个方面。事实上，除了绿色植物在消耗二氧化碳外，科学家们还发现在二氧化碳和水的作用下，岩石中所含的碳酸钙会变成酸式碳酸钙，这种形式的碳酸钙可以溶解在水中。据分析，每年由于岩石风化耗掉大约40亿～70亿吨二氧化碳，这些风化的岩石随着江河流入大海，它再与石灰化合并重新形成石灰石，并以新的岩石的形式沉入海底。
当然不必担心氧气会被耗尽的主要理由是，地球上生长着种类丰富、数量众多的绿色植物。世界上大量的绿色植物在光合作用中会吸收大量的二氧化碳，同时排出氧气。据科学家们实验分析，三棵大桉树每天吸收的二氧化碳，相当于一个人每天所呼出的二氧化碳的量。因而一些人乐观地认为，地球不会变成二氧化碳的世界，但二氧化碳的含量也会略有增加。各国科学家积极探索一些新途径，希望能减少二氧化碳的排放量，并尽可能将其再生利用，但是却没有更好的方法增加氧气的生成。专家们认为，减少森林面积的流失、保护绿色植物就是人类最好的保护氧气的方法。这些大量的绿色植物生产了我们人类赖以生存的氧气。
我们可以想象，如果有一天地球上的氧气被消耗殆尽的话，将会出现多么恐怖的场景。而地球上的氧气是否真的会耗尽，则取决于人类的努力程度。如果人类不加克制地乱砍乱伐林木，破坏生态平衡，势必会造成氧气生成机制的阻碍，那么我们真的可能会在某一天面临缺乏氧气的危机。反之，若人类能未雨绸缪，尽早地采取相应措施，就有可能避免氧气被耗尽的窘境。一切都取决于我们人类自身的行为。
探秘大陆漂移说
在世界地图被绘制出来之前，几乎没有人对我们生活于其中的这个星球的海陆分布状况产生过疑问，人们对大陆形状的兴趣产生于第一张世界地图产生之后。在对现有海陆分布情况做出解释的各种学说中，“大陆漂移说”影响最大，也最具争议。那么，“大陆漂移说”到底成不成立呢？
麦卡托是一名荷兰学者，他于16世纪末结合人类长期积累的地理资料，依据地理大发现，绘制出人类第一张世界地图。由此，人们对地球表面的基本地理状况有了比较准确的了解，许多人还因此对大陆状况产生了兴趣。科学家在19世纪末发现了一种蚯蚓，叫做“正蚯蚓”，它在欧亚大陆与美洲东海岸广泛分布，但在美洲西部却没有。这显然说明，正蚯蚓很可能是从大西洋彼岸的欧亚大陆“迁徙”到了美洲东海岸。这一发现令当时的许多科学家百思不得其解。
魏格纳是一名德国气象学家，1910年，30岁的他曾因病住院。有一天他躺在床上出神，床对面墙上有一幅世界地图。突然他从地图上获得了某种灵感，发觉大西洋两岸的轮廓非常吻合，他还发现非洲一边的海岸线与南美洲一边的海岸线看上去就像一张被撕成两半的报纸，凹凸相对。他认为美洲与非洲原来是连在一起的，但这个念头一闪而过，并没有深究。
1911年秋天，魏格纳读到了密卡尔逊写的关于蚯蚓奇怪分布的书。读后魏格纳不禁想到他在一年多以前注意到的那个奇怪现象，即非洲的西海岸与南美洲的东海岸中一个大陆的凸出部分正好与隔海相望的大陆的凹入部分相似，且遥相呼应。他不由地猜测，本来就是一整块的大西洋两岸大陆后来破裂漂移开来，成为现今的东西两个海岸线。如果是这样，蚯蚓就不是横渡大洋了。沿着这个思路，他又进行了许多研究。魏格纳在1912年发表了一篇论文，在论文中他提出了“大陆漂移说”。1915年他出版了一本轰动世界地质界的著作，书名叫《大陆与海洋的起源》。他认为，地球在远古的时候只有一块陆地，这块陆地叫做“泛古陆”；一个统一的大洋包围着这块泛古陆，这个大洋叫做“泛大洋”。大约2亿年前，地球上发生了一次重大的变化，泛古陆在这次变化中开始发生破裂。
破裂了的大陆在地球自转和天体引力的影响下向外漂移，像航行在水面上的船舶一样。这些漂移的大陆在距今约两三百万年前，终于漂到了今天的位置，形成了七大洲、四大洋，即现代地球版图的基本面貌。
许多人对大陆漂移说持怀疑态度，因为人们不相信庞大的大陆可以在水中漂移。另外，限于当时的研究水平，魏格纳的理论也存在着许多破绽和缺陷。1930年，在第四次前往格陵兰考察时，魏格纳不幸遇难，大陆漂移说也因此沉寂下来。这一学说一度几乎被人们完全遗忘。
随着海洋地质研究的深入，古地磁研究所总结的大量资料，魏格纳的大陆漂移学说在20多年后，又在新的理论基础上重新获得了生命力。
英国物理学家布莱克特是专门研究古代地磁学的专家。1954年，他找到了大陆漂移的直接证据。1961年英国人赫兹依据沿大洋海岭对称分布有磁性条带这一新发现，提出了地幔对流和海底扩张说。他设想新地壳的诞生处是大洋的海岭，地幔中的物质不断从海岭当中的裂缝中流出来，并凝结在海岭两边，造成海岭不断向外扩张，并以一浪接一浪、后浪推前浪的方式运动。赫兹认为，迄今这种运动仍然在持续进行。
1968年，法国人勒皮雄提出板块构造理论。这种理论认为地球的外壳由二十几个大板块组成，其中最基本的是太平洋板块、印度洋板块、美洲板块、欧亚板块、非洲板块、南极洲板块等6大板块。根据他的板块构造理论，地壳不断发生变化，在整个地质时代载着大陆的板块都在运动着，地球大陆在漫长的年代里实际上被“撕裂”过若干次。新的海洋就在它们被撕裂时形成了，但有时大陆在板块相互碰撞的情况下又粘接在一起，原来的海洋地带就变成了陆地，在别的地方又撕裂成了新的海洋。
通过大洋海岭的扩张，海底也同样不断扩张，这一点成功地解释了目前地球海陆的分布状态。板块学说是一种全新的地理学观念，它指出：大陆和海洋都有分有合，有生有灭，并非永恒不变。
随着更多的观测事实的积累，20世纪60年代以后，大陆漂移论又在新的理论基础上复活。现在通过人造卫星的精密测量，人们已经证实：大西洋在以每年1.5厘米的速度扩展，太平洋上的夏威夷群岛与南美大陆和北美大陆相互靠近的速度是平均每年5.1厘米，澳洲与美洲大陆分离的速度则达到了每年1厘米。但是，这并不意味着这一学说已经被所有的人无条件地接受了。
时至今日，人们仍不太相信这个理论。一些科学家就认为“大陆漂移说”的前提是地球体积和地表总面积固定不变，这是从对地壳变动的认识来分析问题的，因而有许多疑点无法解释。他们认为相似的“板块构造说”也是如此。但勒皮雄关于大陆本来连在一起的思想启发了许多研究者，包括后来怀疑、反对他的研究者。
关于大陆漂移说成立与否的争论还在继续，许多新的学说还在不断涌现，到底孰是孰非，尚无定论。但是可以肯定的是，随着对该问题探讨的深入，人类对它的认识必将日益接近真相。
东非大裂谷的未来
从北面的叙利亚到南面的莫桑比克，东非大裂谷穿越20个国家，延绵6700多千米，差不多是地球圆周的1/5。这道裂口宽达100多千米，从周围高原到谷底的峭壁高达450～800米。东非大裂谷气势宏伟，景色壮观，是世界上最大的裂谷带，有人形象地将其称为“地球表皮上的一条大伤痕”。
东非大裂谷其实并不是谷，因为在整条裂谷中，既有崇山，也有高原，而且在伊索比亚南部更分成两支，直到坦桑尼亚与乌干达边界的维多利亚湖地区才重合起来。在这个地球上最长而不间断的裂口内，可以找到地球的最低点、世界最高的火山、地球上最大的湖泊。
东非大裂谷起自叙利亚，形成约旦河谷与死海。死海海面比平均海平面低400米，是各大洲中的最低点。这个地区气温很高，水分迅速蒸发，含盐量约为30%，是海水的10倍，就是不会游泳的人也能轻易浮在水面上。
距东非大裂谷起始点约800千米处，海水侵入，这道口子沿着亚喀巴湾和红海延伸，到伊索比亚宽阔的扇形达纳基勒洼地才转入非洲大陆。这片平原曾被盐度与死海相当的盐水淹没过，有些部分在海平面150多米以下。所有水蒸发后，留下了一层盐层，有些地方的盐层有5000米厚。
在沿东非大裂谷形成的湖泊中，坦噶尼喀湖、马拉维湖和维多利亚等淡水湖泊由于四周有干旱荒漠阻隔，湖水里生活着数百种其他地方没有的鱼。
三个湖中最浅的维多利亚深100米，这个湖也是形成最晚的，只有近75万年的历史。此湖形成时，西面的土地隆起，把数条河流的河道截断，结果河道加深加宽，成为小湖。维多利亚湖本身也经历变迁，在泛滥时会把原来与外界隔绝水体中的生物接收过来，在干旱期，湖中生物又会回到与世隔绝的生活。
形成裂谷的地方都位于地壳的“热点”上，温差与密度的差别令熔岩升向地壳表面，沿着裂谷的轴线火山活动频繁。非洲大陆上的最高峰——乞力马扎罗山与肯亚山就在裂谷的轴线上，第三大火山坦桑尼亚北部的恩戈罗山已坍塌的火山口成为非洲最佳野生动物保护区，火山口内有一个天然灌溉系统，全年水分充足。西面的塞伦盖蒂平原可容下比恩戈罗多100倍的动物。
古往今来，东非大裂谷一直引人注目；当今世界，东非大裂谷的未来命运，更是举世关注。
美国地理学家约翰·乔治，曾在1893年对裂谷进行了5个星期的实地调查。他推测：东非裂谷不是由河流冲刷而成，而是因为地壳下沉，形成了一个两边峭壁相夹的沟谷凹地。现在，越来越多的科学家试图通过勘测东非大裂谷，寻找板块分离的答案。大陆漂移说和板块构造说的拥护者在研究肯尼亚裂谷带时注意到，两侧断层和火山岩的年龄，随着离开裂谷轴部的距离的增加而不断增大，因此他们认为这里是一起大陆扩张的中心。2003年1月，来自美国、欧洲国家和埃塞俄比亚的72位科学家协作完成非洲历史上最大的地震勘测。科学家们推测，火山活动频繁的东非大裂谷的“伤口”将越来越大，最终将变成海洋。但是，反对板块理论的人则认为这些都是危言耸听。他们认为大陆和大洋的相对位置无论过去和将来都不会有重大改变，地壳活动主要是作上下的垂直运动，裂谷不过是目前的沉降区而已，将来它也可能转向上升运动，隆起成高山而不是沉降为大洋。
东非大裂谷未来的命运究竟如何，人类只有拭目以待。
红海是怎样形成的
亚洲阿拉伯半岛与非洲东北部海岸之间有一个狭长的内海，那就是红海。红海所处的地理位置极为重要，它是沟通欧亚两大洲、连接印度洋与地中海的天然水道，每年都会从这里通过成千上万艘船只。但是，你知道红海是怎样形成的吗？
大陆漂移与板块学说诞生以后，我们可以从一个全新的角度解释红海的形成。科学家们认为，大约在4000万年以前，红海并不存在。那时非洲与阿拉伯半岛并未分开。后来，地壳在今天红海的位置上发生了断裂，阿拉伯半岛的陆地不断北移，红海各地不断拓宽；通过曼德海峡，印度洋的海水灌了进来，今天的红海才得以形成。
板块学说认为，先前陆地分裂并不断移向两侧才形成了如今的大洋。世界海洋的发育历史被这一学说分成若干阶段。比如，大西洋发育正旺盛，叫壮年海；太平洋正处在发育后期，叫老年海；地中海在不断变小，叫残留海；而红海则刚刚开始发育，称为幼年海。
据科学家研究，目前红海正在“发育”，每年向两侧扩张大约2厘米。
那么，红海有没有变成大洋的可能呢？
板块学说认为，只要红海不停止扩张，随着时间的推移，红海最终一定会变成一个名副其实的大洋。但也有人持有另一种观点，他们认为，即使红海今天的扩张运动一直在进行，但却并不是海底扩张会一直持续下去的有力保证。据现在所知的材料介绍，在以往漫长的地壳发展过程中，有的板块移动不止，最后有大洋形成；有的板块则在移动过程中，由于其他板块的阻挡，移动中途停止，并未有大洋形成。
那么，红海会不会变成大洋呢？结果尚未可知，我们只能等待时间的证明。
地震为何难以预测
1976年7月28日深夜，位于中国华北地区的唐山市万籁俱寂，夜晚的凉爽使饱受白天酷暑困扰的市民们安然入睡。突然，空中划过一道诡异的光亮，紧接着响起十分刺耳的噪音。刹那间，地动山摇，地面轰轰裂陷，房倒屋塌，黑水从地下汩汩冒出，一座美丽的城市在顷刻间化为一片废墟。这就是震惊中外的唐山大地震。在那次地震中，共死亡20多万人，它的惨烈程度令世人震惊。
地震是一种自然灾害，它的破坏力十分强大，让人谈之色变，使居住在地球上的人们缺乏安全感。许久以来，人类一直渴望能找到一种可以准确预报地震的方法，以减少和预防地震带来的损失。但直到现在，这个愿望仍没能真正地实现。
地震的形成有两种原因，一是火山爆发，一是地下岩石运动。一些地震发生在地下至少10～20千米的岩石圈中，有的甚至深达数百千米，这种深度大的地震和坚硬的岩石圈给人类的观测造成了一定难度。更何况，地震是由多种因素引起的，人们很难一一预测到。所以，想要预测地震是件很困难的事，尤其是临震预报和近期预报。有许多历史资料记载了从自古至今的许多重大的地震的情况和损失，但少有说到抗灾防灾、预防地震的。
现在，科学家们终于找到了一种新的预测地震的方法——运用卫星预测地震，科学家们借助卫星遥感技术进一步了解和观测气象活动。
科学家们发现，当情况异常时，地表温度就会比周围正常温度高2℃～6℃。这与地震的发生关系密切，因为，在地震将要发生的地区，地壳会先产生很大的力，挤压震中周围的岩石。这些岩石由于受挤压就会变形而产生裂缝，顺着这些裂缝会释放出二氧化碳、氢气、氮气和甲烷等气体。由此可知，如果一个地方将要发生地震，那么在震前，这个地方的低空大气会局部升温。又因为热物体向外辐射红外线（红外电磁波）时，它的强度大小是受物体温度影响的。所以，当一个地方产生热红外异常现象时，那肯定是因为这个地方的低空大气升温，而卫星上的红外探测器就是专门帮助科学家们探测并及时捕捉地球表面温度瞬间变化的。这样，就可以及时掌握地震前发出的信息，从而很好地预测地震。
当然，只有这种热红外地震前兆信息是不够的。地震专家还要结合地质构造、地震带分布以及气象等情况进行全面分析，这样才能准确预测地震发生的时间、地点和震级。
现在，这种新的预测方法已得到了实际的运用，并取得了初步的成效。例如，1997年，地震工作者对日本列岛做过7次预报，除了1次失误，其余6次都是比较准确的。
在对“卫星热红外图像震兆”的研究中，地震工作者已经取得了引人注目的成就，虽然仍有许多难题没有解决，但地震预测技术必将日益完善。
地球上的水来自何处
从太空中看地球，它是一个大部分为蓝色的圆球，那些蓝色的部分便是水。在太阳系中，地球是唯一拥有液态水的天体。
地球上有多少水？联合国统计资料显示，地球上总共有约138.6亿立方米的水。
长久以来，人们对地球上水的来源问题一直争论不休。对此，有两种完全相反的看法，一种观点认为水是从天上（降水）掉下来的；另一种观点认为，雨雪是地面上的水蒸发后才到了天上的。
有些科学家说，太阳风导致了水的产生，地球水是太阳风带来的，是太阳风的杰作。首先提出这一观点的科学家是托维利，他认为太阳风是太阳外层大气向外逸散出来的粒子流，电子和氢原子核——质子是其主要成分。根据计算，托维利得出这样一个结论：从地球形成到今天，地球已从太阳风中吸收的氢的总量达1.70×1023克。我们知道，氢和氧结合就会产生水，如果把这些氢全部和地球上的氧结合，就可产生1.53×1024克的水，现在地球水的总量与这个数字是较为接近的。更重要的是，地球水中的氢与氚含量之比为6700:1，这同太阳表面的氢氚比也是十分接近的。因此托维利认为，根据这些计算和成分对比，可以充分说明地球水来自太阳风。
研究地球物质成分和内部构造的科学家认为，地球上的水其实是从地球内部挤压出来的，地球表面原本是没有水的。水最早是从星云物质中带来的，在地球形成时，通过地球的演化，后来不断从地球深处释放出来。几乎在每次火山喷发时总会喷出大量气体，水蒸气要占到75%以上。地下深处的岩浆中有水分，即使是由岩浆凝固结晶而成的火成岩，水也以结晶水的形式存在其中。
但是，随着人们对火山现象研究的深入，上述观点被推翻。人们发现同火山活动有关的水，是地球现有水循环的一部分，并不是什么从深部释放出来的“新生水”。
科学家克莱因分析了世界各火山活动区与火山有关的热水中的氚，证明它们与当地的地面水是相同的，从而确认它们是渗入地下的地面水，在火山热力的作用下重新变为水蒸气上升。
后来，科学家根据对某些地区火山热力所导致的氚进行分析，发现人工爆炸能够导致氚含量的升高，这就进一步说明其实是新近渗入地下的雨水变成了火山热水。这些研究成果使那些主张地球水来自“娘胎”的研究者修正了对火山水的看法。
水的来源并无定论，美国衣阿华大学的弗兰克等科学家还提出了一个引人注目的新理论：太空中由冰组成的彗星才是地球上水的来源。
原来，科学家发现，大气中水蒸气分子在太阳紫外线的作用下，会分解成氢原子和氧原子。氢原子向外飘扬，当它到达80～100千米气体稀薄的高热层中时，氢原子的运动速度会超过宇宙速度，能摆脱地球引力离开大气层从而进入太空。这样一来，地球表面的水就流失到了太空。人们经过计算发现，飞离地球表面的水量差不多等同于进入地球表面的水量。可是，有一个奇怪的现象似乎不符合这种说法，那就是地质学家发现，2万年来，世界海洋的水位涨高了大约100米。地球表面水面为什么不断增高呢？这至今还是个谜。
自1918年以来，弗兰克等人通过对从人造卫星发回的几千幅地球大气紫外辐射图像仔细研究，发现总有一些小黑斑出现在圆盘形状的地球图像上。每个小黑斑面积约有2000平方千米，大约存在2～3分钟。经过仔细研究和检测分析后，弗兰克等人发现这些黑斑是由一些肉眼看不见的由冰块组成的小彗星，撞进地球大气层，融化成水蒸气造成的。这些小彗星频繁地坠入大气层，每5分钟大约有20颗平均直径为10米的这种冰球进入大气层，每颗融化后能变成100吨左右的水，地球因此每年可增加约10亿吨水。地球从形成到今天，大约有46.5亿年的历史，照此计算，这种冰球一共为地球提供了460亿吨水，比现在地球水体总量还多。
关于地球水的来源有许多各不相同的认识，各有各的道理，但真相究竟如何，还有待科学家们收集更多的客观证据，以揭开这个谜。
巨雹是怎样形成的
从春末到夏季，是冰雹经常出现的季节。但是按常理来说，只有在冬天那种寒冷的天气里才会结冰，可为什么在炎热的夏天也能形成冰？这实在令人费解。
中国面积辽阔，各地的气候条件各具特点，有些地方就常常发生冰雹灾害。冰雹的分布有这样一个特点：西部多，东部少；山区多，平原少。冰雹在中国东南部地区很少见，常常几年、几十年也遇不到一次；而青藏高原则是冰雹常光顾的地区，局部地区每年下冰雹的次数超过20次，个别年份达50次以上。唐古拉山的黑河一带是中国冰雹最多的地方，平均每年下冰雹34次之多。
冰雹的类型和结构
从冰雹云中降落的冰雹，按照其大小、软硬程度、结构形式等特点，大体可以分为4种类型：
冰雹：直径在5毫米以上的冰块，比较硬，落地会反弹。它由内部不透明的核心和外部层层不透明和透明交替出现的冰层组成，是危害性最大的冰雹。
软雹：结构比较松散，重量较轻，着地容易破碎。这种冰雹多在高纬度或者高原地区出现，危害较小。有人认为利用高空爆炸的方式，可以将冰雹变成软雹。
冰丸：直径在5毫米以内的冰块或者冰球，结构比较硬，落地会反弹，它所造成的危害仅次于冰雹。
霰：白色或乳白色不透明颗粒状冰球，直径2～5毫米，结构松软，着地易破碎，常呈球形或圆锥形。
冰雹的内部结构很不均匀，中间有一个雹核，主要由霰粒或软雹构成，也有的是由大水滴冻结而成的透明冰核。雹核的外面包裹着透明和不透明的冰层，这些冰层最多有30多层，在各冰层中还夹杂着大小不同的气泡。
世界上冰雹最多的地方则是肯尼亚的克里省和南蒂地区，那里一年365天中有130天左右下冰雹。
1928年7月6日，在美国内布拉斯加州的博达，下了一次规模较大的冰雹，冰雹堆积有3～4.6米高，其中最大的一个冰雹周长431.8毫米，重680克，是当时世界上最重的冰雹块。
1968年3月，在印度比哈尔邦降下的冰雹中，有一块重1000克，一头小牛被当场砸死。这是人类历史上一次严重的冰雹灾害，十分罕见。
那冰雹是怎么产生的呢？它为什么会在夏天出现呢？
原来，在夏天，大量水汽在强烈的阳光照射下，急剧上升，到高空遇冷迅速凝结成小冰晶往下落，一路上碰上小水滴，掺合在一起变成雪珠。雪珠在下降过程中被新的不断上升的热气流带回高空。就这样，雪珠在云层内上下翻滚，裹上了层层冰外衣，越变越大，也越来越重，终于从空中落下，成为冰雹。冰雹小如黄豆，大如鸡蛋，最大的像砖块那么大。冰雹形状并不规则，多数呈球状，有时呈块状或圆锥状。冰雹内部构造很不均匀，中间有一个核，叫雹核，主要是由霰粒或软雹构成，也有由大水滴冻结而成透明冰核的。雹核的外面交替地包裹着几层透明和不透明的冰层，有的冰雹多达十几层甚至30层，在冰层中还夹杂着大小不同的气泡。
1894年5月11日下午，在美国的博文纳一带下了一场大冰雹。人们发现其中有一块冰雹直径竟然长达15.2～20.3厘米。仔细观察后发现，冰雹里居然有一只乌龟，外面才是层层厚冰。原来，在博文纳，那天正刮着旋风，这只不幸的乌龟被旋风卷上天空，直上云霄，在云海里被当做核，被冰晶层层包裹，等到超过上升气流的承托力时，才坠落到了地面。
有趣的是，有时一场冰雹过后，人们会发现一些特大的冰雹，有的重几十千克，足有面盆大；有的竟有汽车那么大。如1957年，中国内蒙古自治区的伊克昭盟伊金霍洛旗下了一场冰雹，人们在山谷中发现了一块像一辆吉普车那么大的巨雹。更令人惊奇的是，1973年6月13日，在中国甘肃华池县山庄桥发现的一块巨雹比房屋还高。
这些巨雹真是从天上降落下来的吗？但上升空气是托不住一个重10千克的巨雹的，所以巨雹来自天空的可能性微乎其微。那它又来自何方呢？
由于没有足够的证据，科学家只能对巨雹之谜进行推测。他们认为，在降雹过程中，冰雹云后部受到干冷空气的侵袭，结果降落到地面的雨滴仍保持着冷却性，随风飘下的雨滴聚集在某一冷的物体侧面上，边冻结，边增厚，形成棱形的巨雹。因此，它的原料来自于天上，成品却是在地面上加工形成的。这种推测有一定的道理，但目前也只是推测。
巨雹究竟是怎么回事？我们只能寄希望于气象学家的研究。相信有一天，这个谜会被解开。
在空中飘荡的幽灵
风是一种常见的自然现象，但是，大自然也造出了许多怪风，它就像在空中飘荡的幽灵，给人类的生产、生活带来了危害。
有一句俗语—“清明前后刮‘鬼风’”，这种所谓的“鬼风”能转着圈跟着人走。世界上当然是没有鬼的，这种风其实是一种尘卷风，它一旦遇到障碍物，便会改变前进的方向，在一个地方打转，有时它还挟带着泥沙、纸屑旋转上升。
有一种叫“焚风”的风可以把东西点燃，在干燥季节能使树叶、杂草等着火，引起火灾；冬季，这种风可以使积雪在很短时间里融化，造成雪崩。焚风最早是指气流越过阿尔卑斯山后在德国、奥地利和瑞士山谷的一种热而干燥的风。实际上在世界其他地区也有焚风，如北美的落基山、中亚西亚山地、高加索山、中国新疆维吾尔自治区的吐鲁番盆地。这种风主要是因为受到山脉阻挡时沿着山坡上升而形成的。
一般来说，空气流动遇山受阻时会出现爬坡或绕流。气流在迎风坡上升时，温度会随之降低。空气上升到一定高度时，水汽遇冷出现凝结，以雨雪形式降落。空气到达山脊附近后，变得干燥，然后在背风坡一侧顺坡下降，并以干绝热率增温。因此，空气沿着高山峻岭沉降到山麓的时候，气温常有大幅度的升高，从而形成焚风。焚风常造成农作物和林木干枯，也易引起森林火灾，遇特定地形，还会引起局地风灾，造成人员伤亡和经济损失。阿尔卑斯山脉在刮焚风的日子里，白天温度可突然升高20℃以上，初春的天气会变得像盛夏一样，不仅热，而且十分干燥，经常发生火灾。2002年11月14日夜间，时速高达每小时160千米的焚风风暴开始袭击奥地利西部和南部部分地区，数百栋民房屋顶被风刮跑，300公顷森林的大树被连根拔起或折断。风暴还造成一些地区电力供应和电话通讯中断，公路铁路交通受阻。
在怪风家族里，不仅有可以点燃东西的焚风，还有无比寒冷的布拉风。约100年前，俄国黑海舰队的四艘舰艇停在海岸边，忽然刮来一阵狂风，卷起千层巨浪，刹那间船被冻成了一座冰山，最后全部沉没。布拉风是一种具有飓风力量的极冷的风。2002年12月，海测艇和辅助船“北冰圈”号由于没有及时进入公海，被布拉风吹得冰冻起来并沉入海底。人们经过研究发现，这种可怕的风是因为陆地上空控制的冷空气团和不断上升的海上热空气之间的气压差而形成的。这种风的风力可以达到12级，甚至超过12级，具有极强的摧毁力与破坏力，在这种风的袭击下，一切事物都可被摧毁。
上面说的这些风虽然很奇怪，但要说对人类危害最大的还得算台风。
台风是一种形成于热带海洋上的风暴，太阳的照射使海面上的空气急剧变热、上升，冷空气从四面八方迅速赶拢来，热空气不断上升，直到到达高空变为冷空气为止。这些热空气冷凝后，立即变为暴雨，四面八方冲来的冷空气夹着狂风暴雨形成了一个大旋涡，从而形成台风。台风对人类危害极大，它有时会把大树连根拔起，会把房顶掀掉，伴随狂风而来的瓢泼大雨还会淹没庄稼、中断交通。海面上，台风的破坏力更是惊人，它掀起滔天巨浪，威胁着海上作业人员和海上航行船只的安全。如果台风在空中产生带有垂直转轴的旋涡，就会形成龙卷风，这是一种强烈的小范围旋风，其破坏力远远大于台风。上海浦东地区曾受到过龙卷风的袭击，那场风把一只11万吨重的储油罐轻而易举地抛到了120米以外。
海面上一股湿热气流在台风中上升。干燥气流顺着风眼下沉，风眼处呈现出一派风和日丽的天气假象。风眼周围，大片的积雨云高耸入大气层，带来强降雨和雷电。
台风理所当然是一种恐怖的怪风，然而怪风家族里的一些微风也具有一定的破坏力。一个晴朗的夏夜，一座70米高的铁塔在一声巨响中全部倒塌了。当时除了阵阵微风外，没有任何异常情况，当时人们不知道铁塔为何而塌。后来，人们才发现当气流贴着物体流动时，会形成一个个小旋涡，这旋涡会产生一种使物体左右摇摆的力，从而危及建筑物。建筑物的设计师们只注意到大风，却没有注意到这种微风的破坏力，前边讲的那座铁塔就是被这微风吹倒的。
怪风虽怪，但如果我们巧妙地加以利用，有些怪风也可以为人类造福。比如，人们利用焚风带来的热量，在经常出现焚风的地方种植一些作物和果树，便可利用焚风带来的热量来促进植物的生长，从而使当地也可种植一些原本要栽在南方的植物。同时，作物和水果的品质也得到了改善。只要我们能够认识它们，就一定会找到办法兴利避害，让怪风为人类服务。
海上怪火之谜
不知你有没有听说过海火现象，但在现实生活中，确实多次出现过海火现象。
1933年3月3日凌晨，日本发生三陆海啸时，人们看到，当波浪从釜石湾口附近的灯塔涌进海湾中央时，三四个像草帽般的圆形发光物在浪头底下出现，它们色泽青紫，横排着前进，像探照灯那样向四面八方照去，光亮可以使人看到波浪中的破船碎块。一会儿，这圆形发光物被互相撞击的浪花搅碎，然后发光物就消失了。
1975年9月2日傍晚，在江苏省近海朗家沙一带，海面上有微微的光亮随着波浪的起伏跳跃，就像燃烧的火焰那样不断跳动，这种现象一直到天亮才逐渐消失。第2天夜晚，再次出现亮光，而且更加光亮。以后逐日加强，到第7天，人们看到有很多泡沫在海面上涌现，当渔船驶过时，激起的水流异常明亮，水中还有珍珠般闪闪发光的颗粒，好像灯光照耀一般。几个小时以后，这里有地震发生。1976年7月28日唐山大地震的前一天晚上，在北戴河、秦皇岛一带的海面上，人们也曾看到过这种发光现象。在秦皇岛的码头，人们看到有一条火龙似的明亮光带在海的中间。
1985年6月的一天，天空晴朗，太平洋洋面平静如镜，满载货物的50艘巴西船正在航行。突然，船队发现一片大火在前边的海面上忽然燃起，凶猛的火向船队扑来。全体船员奋力协作，终使船队逃脱厄运，才没有发生大的损失。可是令人不解的是，在浩渺无际的海面上，在没有其他船只、人员和任何燃火物的情况下，大火是怎么突然燃起的呢？
1986年和1987年，在大西洋和印度洋的海面上美国船队和日本船队也分别同类似的海上怪火相遇。
联合国曾组织有关地质学家和海洋专家调查过海火现象。调查报告有以下3种解释：第一，由于有难以计数的可燃发光微生物群在海底聚集，随着生殖繁衍其群体日益增多乃至涌出水面，在加上光照和空气中的氧气等条件，怪火就可能酿成；第二，由于恰是可燃气体如沼气等的气源在海底，气源膨胀后可燃气体从水面冲出，与空气摩擦燃着成为怪火；第三，由于海洋波涛汹涌，巨浪互相撞击，如条件合适，水中氢氧元素便会被分开，在强光的照耀下，怪火便会发生。
一些学者认为，怪火的出现与地震关系紧密。美国科学家曾对圆柱形的花岗岩、煤、玄武岩、大理石岩等多种岩石试样进行压缩破裂试验，结果发现当有足够大的压力时，这些试样便会爆炸性地碎裂，在几毫秒内会有一股电子流释放出。周围的气体分子正是在这股电子流的激发下发出微弱的光亮。这些样品若被放在水中，水也会因它碎裂时产生的电子流发出亮光。因此，当发生强烈地震时，很多的岩石破裂，破裂过程中释放的电子流足以产生让人感到眩目的光亮。
但怪火现象极为复杂，可能是因为不同的原因造成的，所以海火也具有不同的特征。但海火现象确实存在，且其形成机制我们尚未完全弄清，有待继续探索。
龙卷风成因探秘
在美国俄克拉何马州阿得莫尔市曾经发生过这样一件怪事：两匹马拉着一辆大车在路上行走，车夫坐在车上，由于天气闷热，他打起了瞌睡，突然一声巨响把他惊醒。睁眼一看，两匹马和一根车辕都已经无影无踪了，而自己和车子却是安然无恙。
俄克拉荷马州的一对夫妇也遭到过这种厄运。在1950年的一个晴朗的夏日，他们躺在床上休息。一声刺耳的巨响将他们惊醒，他们俩起来看一看什么也没有发现，以为这声音是梦中听到的，于是重新又躺了下来。但是，他们忽然发现他们的床已被弄到荒无人烟的旷野，周围没有房子，没有任何建筑物，也没有牲畜。只有一只椅子还留在他们的旁边，折叠好的衣服仍好端端地摆在上面！人们事后才得知，这件怪事的罪魁祸首是龙卷风。
龙卷风是云层底部下垂的漏斗状的云柱及其伴随的非常强烈的旋风。文献上记载的下降银币雨、青蛙雨、黄豆雨、铁雨、虾雨，还有血淋淋的牛头从天而降等现象，都是龙卷风把地面或水中的物体吸上天空，带到远处，随雨降落造成的。龙卷风中心气压极低，中心附近气压梯度极大，产生强大的吮吸作用。当漏斗伸到陆地表面时，把大量沙尘等物质吸到空中，形成尘柱，称陆龙卷；当漏斗伸到海面时，便吸起高大的水柱，称水龙卷或海龙卷。龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。
在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。龙卷风的强大气流还能把上万吨的车厢卷入空中，把上千吨的轮船由海面抛到岸上。在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。1925年3月18日，一次有名的“三州旋风”遍及美国密苏里、伊利诺伊和印第安那三个州，损失达4000万美元，死亡695人，重伤2027人；1967年3月26日，上海地区出现的一次强龙卷，毁坏房屋1万多间，拔起或扭折22座抗风力为12级大风两倍的高压电线铁塔；1970年5月27日，一个龙卷风在湖南形成后经过沣水，在沣水的江心卷起的水柱有30米高、几十平方米大，河底的水都被吸干了。
龙卷风在世界各地都曾出现过，中国龙卷风不多见，而在美国、英国、新西兰、澳大利亚、意大利、日本出现的次数却很多。龙卷风在美国又叫旋风，是常见的自然现象。1879年5月30日下午4时，在堪萨斯州北方的上空有两块又黑又浓的乌云合并在一起，15分钟后在云层下端产生了旋涡。旋涡迅速增长，变成一根顶天立地的巨大风柱，在3个小时内像一条孽龙似的在整个州内胡作非为，所到之处无一幸免。龙卷风旋涡竟然将一座新造的75米长的铁路桥从石桥墩上“拔”起，把它扭了几扭然后抛到水中。事后专家们认为，这次龙卷风旋涡壁气流的速度已高于音速，威力巨大。
把高于音速的龙卷风比喻为一个魔术师一点也不为过。1896年，美国圣路易市发生过一次龙卷风，使一根松树棍竟轻易穿透了一块一厘米左右的钢板。在美国明尼苏达州，1919年也发生了一次龙卷风，使一根细草茎刺穿一块厚木板，而一片三叶草的叶子竟像模子一样，被深深嵌入了泥墙中。更让人不解的是一次龙卷风将坐在家中的一对夫妇和他们的大儿子和小儿子吹到一条沟里，而她的次子则被刮走不见影踪，直到第二天才在另一个市被找到。尽管他吓得魂不附体，但丝毫未受损伤。令人奇怪的是，他不是顺着风向被吹走的，而是逆着风被吹到那个市的。
尽管人们早就知道龙卷风是在很强的热力不稳定的大气中形成的，但对它形成的物理机制，至今仍没有确切的了解。有的学者提出了内引力-热过程的龙卷成因新理论，可是用它也无法解说冬季和夜间没有强对流或雷电云时发生的龙卷风。龙卷风有时席卷一切，而有时在它的中心范围内的东西却完好无损；有时它可将一匹骏马吹到数千米以外，而有时却只吹断一棵树干；有时把一只鸡的一侧鸡毛拔完，而另一侧鸡毛却完好无缺，龙卷风造成的这些奇怪现象的原因至今都不清楚。
龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间短，只有几分钟，最多几个小时。作用面积很小，一般直径只有25～100米，在极少数的情况下直径才达到1000米以上，以至于现有的探测仪器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后再被雷达接收。如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。为了制服龙卷风，预测龙卷风，人们正努力探索龙卷风形成的规律，以解开这个自然之谜。
球形闪电之谜
夏天，雷电交加的晚上雷声隆隆，火花在天空中闪亮，一道道明亮刺眼的闪电划破寂静的夜空。闪电是人们司空见惯的一种自然现象。专家计算过，全世界平均每秒钟就要发生100次闪电。人们常常见到的闪电大多是分杈的枝条状而非平直的线条状，科学家对此有着不同的解释。
荷兰科学家曼努埃尔·艾里亚斯解释说，大气放电过程中存在两种媒介，即中性气体和一个充斥着电离气体的“通道”，“通道”在一定的时机会成为一个导体，放电时电流进行自由的流动，而电离气体和中性气体由于界限的不稳定就会出现交融，因而出现了分岔的枝条状现象。
科学家还解释说，分枝现象是否出现取决于电场的强度。如果电场强度大，也有可能使阴极和阳极气体迅速形成“枝繁叶茂”的闪电现象。
除了树枝状的闪电以外，还有一种球形闪电也是多年来科学家研究探索的焦点之一。几乎所有的报道都表明，球状闪电出现在雷暴天气，且尾随于一次普通闪电之后。它出现时常飘浮在离地面不远的空中，接触地面后常反弹起来，而被接触的物质通常会被烧焦，目前，国内外有很多关于球形闪电的报道。
10多年前，出现在德国的球状闪电却很奇特。人们看到一个大火球自天而降，击在一棵大树顶上，当即分散成10多个小火球，纷纷落地，消失了，犹如天女散花一样。
在前苏联的一个农庄，两个孩子在牛棚的屋檐下躲雨。突然，屋前的白杨树上滚落下一个橙黄色的火球，直向他们逼来。慌乱中一个孩子踢了它一脚，轰隆一声，奇怪的火球爆炸了，两个孩子被震倒在地，但没有受伤。事后，人们才知道那个火球是罕见的球状闪电。
在美国一个叫龙尼昂威尔的小城里曾发生过一件怪事：一位主妇清楚地记得，她放进冰箱的食品是生的，可是在她从市场回到家里，打开电冰箱一看，发现所有的食品都成了熟食。后来，经过科学家的研究才明白，这是球状闪电开的玩笑。不知怎么搞的，它钻到电冰箱里把冰箱变成了电炉，奇怪的是，冰箱竟没有损坏！
一位名叫德莱金格的奥地利医生，在钱包被盗的当天晚上，被请去为一个遭雷击的人看病，他发现那个人的脚上印着两个“b”字，同自己丢失的钱包上的“b”字大小相同，结果钱包就在这个人的口袋里。
1962年7月22日傍晚，我国科学工作者在泰山顶上对雷暴进行研究时，亲眼目睹了一次奇怪的球状闪电。随着一声巨响，在窗外冒雨工作的科学工作者发现一个直径约15厘米的红色火球从西边窗户的缝中窜入室内，大约几秒钟后，又从烟囱里飘出。在离开烟囱口的瞬间，发生了爆炸，火球也消失了。桌子上的热水瓶、油灯都被震碎，烟囱也被震坏。火球所经过的床单上，留下了10厘米长的焦痕。
1979年1月6日，在我国吉林市，有人曾经看到一个落地球状闪电在气象站办公室转了数圈，然后又腾空而起，往东方飞去。它像个大探照灯，一路照得通亮，最后落入松花江里消失了。
1981年7月9日，随着一声惊雷，人们看到两个橘红色的大火球，带着刺耳的呼啸声，从乌云中滚滚而下，坠落在上海浦东高桥汽车站。两个火球在地面相撞，发生一声巨响，消失了。
1993年9月16日晚大约19时45分，江苏省滨海县城天气异常闷热，气压很低，突然一条红火龙从该县东坎镇东村东园组的村东向西飞来，飞到杨某家周围上空时，变为一只火球窜进屋内，紧接着一声巨响，一人遭雷击身亡，身上衣服头发均被烧光，还有二人被击昏在地，身上多处烧伤，后经抢救脱险。
球状闪电这种罕见的自然现象给充满好奇心的人类带来了无尽的遐想。古人在很长一段时间只能借想象来解释它。把它描绘成骑着火团的矮精灵，或者是口吐火焰、兴风作浪的怪物。
在19世纪初，科学家们开始了对球状闪电的漫长的探索。球状闪电虽然罕见，但两个世纪来，人们还是得到了大量的直观资料，其中包括一些科学家的目击纪录。球状闪电是一种奇特的闪电，但它的形成原因至今尚未弄清。有人认为它是一团涡旋状的高温等离子体；有人认为它本身就是一种特殊形式的大气放电等。
在雷雨云内部，水和冰的微粒相撞使正负电荷不断积累，当电荷之差达到足够大的程度时，就开始通过闪电的形式释放电荷。
最新的科学进展导致了一些科学家将分形理论引入球状闪电的研究，提出分形球状闪电模型：在普通闪电的一次放电瞬间产生的颗粒极小的高温微尘与周围介质碰撞并粘结成一种错综复杂的网状结构—一种分子形结构。它有相对稳定的形状，但密度极小，绝大部分体积是空隙。正是这些空隙储存了球形闪电的能量，它是一种化学能，可能通过一个链式的化学反应来释放能量。
从人类已掌握的自然规律出发，科学家们已提出了几十种模型，他们都能不同程度地解释球状闪电的一部分性质。然而，因为不能在实验室中对球状闪电直接研究，无法获得充分的数据，而目击报告中许多现象又似乎矛盾重重，所以，能得到普遍认可的模型至今还没出现。200年已经过去，自然界仍在炫耀它天才的创造，它里面究竟隐藏着什么奥秘？相信总有一天人类能够解开这其中的谜团。
神奇的极光
那是在1950年的一个夜晚，淡红和淡绿色的光弧在莫斯科北方的夜空上闪耀，所有在那晚见过北极光的人至今都能回想起当时的盛况。它时而像在空中舞动的彩带，时而像在空中燃烧的火焰，时而像悬在天边的巨伞。它绚丽多姿，不断变幻着自己的颜色，一会儿红，一会儿蓝，一会儿绿，一会儿紫，就这样轻盈地在夜空中飘荡了好几个小时。
而这一美丽的奇景也曾在中国的黑龙江漠河、呼玛一带出现过。1957年3月2日夜晚7点左右，忽然一团灿烂的红霞腾起，瞬间化为一条弧形光带，停留在夜空中长达45分钟之久。同年，中国北纬40°以北的广大地区也出现了同样的现象。其实，极光是非常罕见的自然现象，中国历史上有记载的极光现象，公元前30年至1975年只有53次。
1960年，在俄罗斯的列宁格勒也出现过罕见的北极光。那晚，北极光异常强烈，光弧发出白、红、绿的光辉，升上高空，越来越耀眼，直上万里。
在极光刚开始出现在夜空时，人们先是看到一条中等亮度的均匀的光弧以直线或稍弯曲的形状横过天空伸展开去（长度达几百千米，甚至几千千米，宽十多千米或几十千米）。光弧的上端大概离地950千米左右，而下端则离地100千米左右。它往返扫动的速度达每秒几十千米，只需几分钟其高度就可以增加到1000倍。
1988年8月25日21时，在中国黑龙江省漠河县、呼中区、新林区又出现了极光。刚开始时，在地平线上出现了一个亮点。紧接着，它沿着W形的曲线以近似螺旋的轨迹上升。亮点在不断地升高、移动，面积也在不断地扩大，而亮点的尾部留下了像火烧云似的美丽光带。在这时亮点开始出现了一个淡蓝色的圆底盘，接着，圆底盘从淡蓝色变成了乳白色。亮点射下一束扇状的光面，闪了几下便消失了。西方低空中的光带向上扩展所形成的淡蓝色的云团正在这个时候，就像一个倒放着的烟斗。这条橙黄色带和淡蓝色的云团持续了40分钟左右才逐渐消失。
然而，这绚丽壮观的极光却有极强的破坏力。极光给通讯、交通都会带来严重的影响，它能干扰电离层，影响短波无线电信号的传播。在极光强烈活动的影响下，远在美国阿拉斯加的出租车司机竟然可以收到来自本土东部的新泽西州调度员的命令。极光的不断变化也可能会使电话线、输油管道和输电线等细长的导体中产生感应电流，使输油管道被严重腐蚀。1972年，在美国的缅因州至得克萨斯州的一条高压输电线跳闸，加拿大哥伦比亚的一台23万伏变压器被炸毁，这一切突发事件的“主谋罪犯”就是奇特而瑰丽的极光。千百年来，人们一直在研究、寻找极光形成的真正原因。很早以前就有人观察到了这一大奇景，可对于它的“横空出世”，至今还是没有人能够给出科学的解释。
在古代，极光被爱斯基摩人误认为是火炬；而又有一些人把极光描绘成上帝神灵点的灯，鬼神用它引导死者的灵魂上天堂；而在罗马，极光被说成是黎明女神奥罗拉在夜空中翩翩飞舞，迎接黎明的到来。
前苏联科学家罗蒙诺索夫曾经做过这样一个实验：在一个接近真空的球内制造人工放电现象。结果在空气极其稀薄的玻璃球内，随着放电，不断发现闪光。他得出结论：极光是空气稀薄的高空大气层里的大气放电所造成的。后来，这个实验被不断地重复验证，结果是完全相同的。极光是一种放电现象的观点得到证实。但极光仍然有很多谜。比如，高空空气发光是怎样引起的？为什么极光就像万花筒一样可以变幻成千奇百怪的形状，并且在不断变化中从来都是不相同的？极光为什么多发生在两极？
后来科学研究证实，极光的产生来源于太阳的活动。太阳不断放出光和热，它的表面和内部都在不断地进行着各种各样的化学元素的核反应，产生出强大的含大量带电粒子的带电微粒流；这些带电微粒射向空间，会和地球外80～120千米高空的稀薄气体的分子发生碰撞，由于这个速度太快，因而就会发出光来。太阳活动高潮的周期性大约是11年1次。在高峰期，太阳黑子会呈旋涡状出现，且很大很多。这时的极光因为太阳异常也会比平时更瑰奇壮丽。由此可看出，太阳活动控制着极光活动的频率。有人发现，当一个“大黑子”出现在太阳中心的子午线时，在20～40小时后，极光就会在地球上露脸。因此，是太阳发出的电造就了极光。
极光现象为什么只出现在南北两极呢？因为地球就像是一个以南北两极为地磁两极的大磁石，而从太阳处来的粒子流就是指南针，它飞向两极的运动方式是螺旋形的。事实上，磁极不能控制所有的带电粒子流，在太阳非常强烈地喷发带电粒子流的年份里，人们也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。不同气体可分成如氧、氮、氯、氖等，空气成分非常复杂，而这些成分在带电微粒流的作用下，产生不同色彩的光，所以极光才能如此美丽多姿。
有人从地球磁层的角度去研究极光。地球磁层把地球紧紧包住，就如同地球的“保护网”，使地球不受很大的太阳风辐射粒子的侵袭。可是这张“保护网”在南北极上空就不如别的地方密实，这里有许多大的“间隙”，因此一部分太阳风辐射粒子就乘机进入地球磁层。这一点从卫星上看得分外清楚：当太阳耀斑开始爆发时，有些电子就加速沿磁力线从极区进入地球大气层。这就在两极上空形成一个恒定的环形光晕，即极光椭圆环。极光都有圆环并不是一成不变的，其大、小、亮、暗都随着带电粒子的涌入量而变化。由于南北极上空有那些“间隙”，所以极光只出现在两极地区的上空。
现在还有一个疑问是，太阳风进入星际空间的行动是连续的，太阳风会进入地球极区“通道”，但为什么南、北极的极光并不是时刻可见呢？难道说太阳风所经过的那些“间隙”中还设有“关卡”吗？关于这一点，有一个很合理的假设：太阳风带电粒子进入这些“间隙”后，并不是一下子就爆发的。地球磁力线有一种能力，可以把这些带电粒子先藏起来，只有在一些特定因素如太阳黑子强烈活动的影响下，地球磁力线才把带电粒子放出来，于是就有了极光。
可是，这些假设都不能解释地面附近出现的极光现象。有人说这些地面极光是地面附近的静电放电所致，因此，极光会出现在离地面1～3米的地方。
又因为许多彗星明亮的尾巴与极光有很多相似的地方，这使人很自然地将这两种现象联系起来。除此之外，还有很多观点，但都未能得到普遍认可。科学家们对太阳风的研究监测还在紧张地进行，他们希望通过观察确定太阳风的各种参数是如何变化的，来最终确定极光的成因。
地球的磁场扩展到宇宙中很远的地方，形成一个“磁泡”环绕在地球周围。这个磁性区域保护地球不受太阳风从太阳吹出的高速带电微粒的损害。一些微粒陷入地球附近的范艾伦辐射带的区域，其他则落向磁极，照亮天空，形成极光。
海市蜃楼
19世纪时，欧洲的许多探险队进入非洲撒哈拉大沙漠进行探险。探险队进入沙漠后，所携带的饮用水一天比一天少。有一天，他们忽然发现在前方不远的地方有一个很大的湖泊，湖水在刺眼的烈日照耀下波光粼粼，湖边还映着大树的倒影。探险队员看到这一幅景象，喜出望外，欢呼雀跃地拿着水桶兴奋地向湖边跑去。但跑了很久，也未能靠近那片湖泊。
英国探险家李温士敦在非洲卡拉哈里沙漠旅行时也曾被这种现象欺骗过。当时，他正在沙漠中行走，忽然发现前面出现一个湖泊，干渴难耐的他于是朝湖的方向奔去，结果可想而知，他根本无法接近那片湖泊。
20世纪80年代人们在叙利亚沙漠地区还见到过更奇怪的景观。当时，雨季刚过，夏季即将来临。火红的太阳还悬在天空中，乌云飘过后，天空洒下一阵急雨。这时在天际突然出现一弯彩虹，与虹影相辉映的是，在它下面隐现出一座市镇，蓝色的湖水、绿色的树木、白色的房屋。这些奇景是怎么回事呢？
古代人将这些奇异的现象称为“海市蜃楼”。传说蜃是一种会吐一股股气柱的蛟龙，它吐出的气柱仿佛海上“城市”中的幢幢楼台亭阁，远远看去，若有若无。
其实，海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的。在沙漠中，由于强烈的太阳光照射在沙地上，接近地面的空气被迅速加热，因此其密度比上层空气的密度小，折射率也就小。从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒影，仿佛是从水面反射出来一样。沙漠中的行者就常常被这种景象所迷惑。
在海面上也会出现这样的奇景。夏季，海上的上层空气在阳光的强烈照射下，空气密度小，而贴近海面的空气受较冷的海水影响变得较冷，空气密度大，就出现下层空气凉而密，上层空气暖而稀的差异。从两层密度悬殊的空气穿越而过的光线由于短距离内温度相差7℃～8℃时，在平直的海面上或海岸，就会出现风景、岛屿、人群和帆船等平时难得一见的奇景。这是为什么呢？其实，岛屿等虽然位于地平线下，但岛屿等反射出来的光线会在密度大的气层射向密度稀的气层时发生全反射，又折回到下层密度大的空气层中来。上层密度小的空气层会使远处的物体形象经过折射后投进人们的眼中，而人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，从而出现“海市蜃楼”的奇景。
蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系，不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。柏油马路因路面颜色深，夏天在灼热阳光下吸收能力强，同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征，所以也会形成蜃景。
对于这种奇异的景象，长久以来，人们迷惑不解，以致闹出了不少笑话。
1798年，拿破仑率领大军攻打埃及，军队在沙漠中行进时，茫茫沙漠中突然出现一个大湖，顷刻间又消失了。不久又出现一片棕榈树林，转眼间又变成荒草的叶子。士兵们被弄糊涂了，以为世界末日来临，纷纷跪下祈求上帝来拯救自己。
第一次世界大战时，在一次会战中，德军潜艇已达美国东海岸之外，从潜望镜内向海上窥探的艇长却惊讶地发现纽约市就在自己头上，他以为自己指挥的潜艇走错了航线，进入美国海域，赶紧下令撤退。
“温室效应”的争议
近年来，全球气候逐渐变暖，科学家们根据长期观测得到的大量数据分析指出，全球气候在20世纪明显变暖，跟20世纪初相比，现在的平均气温上升了0.5℃，这种现象是过去600年里从未有过的。
全球气候在整个20世纪确实一直在变暖，但气候变暖是不是因为“温室效应”呢？会不会持续变暖呢？对此，众说纷纭。
有些科学家认为，20世纪气候变暖是“小冰期”气温回升的延续，是自然演变的结果，跟“温室效应”无关。在地球存在的46亿年中，气候始终在变化，并且是以不同尺度和周期冷暖交替变化的，也就是说，20世纪气候变暖是正常的自然现象，人们不必恐慌，到了一定的时期气温自然会变冷。科学家经研究发现：第四纪也就是距今250万年前，地球上出现了多个不同尺度的冷暖变化。周期越长，气温变化幅度也越大。周期为10万年左右的冰期，气温变化了10℃；周期为2万年的，气温仅变化了5℃。在近1万年中，这个规律依然在起作用：10年尺度气候变化的幅度是0.3℃～0.5℃；100年尺度气候变化的幅度为1℃～1.5℃；1000年尺度气候变化的幅度为2℃～3℃。
但还有些人反对以上观点，他们认为，全球气候变暖是因为“温室效应”，而人类是造成“温室效应”的罪魁祸首。近几十年来，发展迅速的工业制造业以及日益增多的汽车等，导致燃烧矿物燃料越来越多，人类向空气中排放的二氧化碳大大增加。加上绿色植物尤其是森林遭到了极大破坏，无法大量吸收人类排出的二氧化碳，因此，大气层中的二氧化碳浓度大大增加，阻碍了大气和地面的热交换，引发“温室效应”。大量的二氧化碳既能吸收热量，又阻止了地球散热，地球热交换因此失去了平衡，导致全球气温不断升高。
一个权威性的政府组织IPCC（政府间气候变化小组）对全球气候变暖的问题进行了大量详尽的研究，他们明确指出了大气中二氧化碳含量的增加是全球变暖的主要原因。IPCC的科学家们利用电脑收集了大量的技术发展预测、人口增长预测、经济增长预测等相关资料，再根据对未来100年里排放到大气中的二氧化碳数量的35种估计值，做出了7种不同模型来预测全球气候，最终的结论是气温在未来100年内可能增加1.4℃～5.8℃。
如果这种预测变成现实，地球将会发生一场大灾难。农业将遭到毁灭性打击；海平面将上升，淹没更多陆地，并导致淡水危机；各种自然灾害将轮番发生，生态平衡将遭到破坏。据英国《观察家报》2004年1月11日报道，由多国科学家组成的国际研究小组在最新一期英国《自然》杂志上发表研究报告称，全球变暖将导致世界上1/4的陆地动植物、即100多万个物种将在未来50年之内灭绝，这必将对人类的生存造成灾难性的影响。为此，英国多位著名气候专家在剑桥大学召开会议，商讨防止地球继续变暖的办法。
尽管“温室效应”论十分盛行，但也有不同的声音。不少科学家认为目前地球正朝低温湿润化方向发展。他们认为，尽管20世纪的气温总体上呈上升趋势，但二氧化碳浓度变化与气温曲线变化并非完全一致，20世纪的40～80年代，有过降温的过程。这种看法也不无道理，他们从两个方面提出证据支持自己的观点。
首先，他们认为，气候变化受地球自身反馈机制的影响。一方面，由于大气与海水间存在着热交换，气温升高时，热交换增强，海水吸收热量升温后，对二氧化碳的溶解度也会增加。不仅如此，气温的升高还会增加地球上的生物总量，寒冷地带由于变热，生长在那里的植物生长期变长，植物带也在高温的作用下移向高纬度的地方，二氧化碳被森林吸收后，要经过更长的时间才能回到大气层。另一方面，由于空气极度湿润，植物残体在这种情况下不能充分分解，以泥炭的形式储存到地壳，这正是碳元素从生物圈到地圈的转化过程。
大气中的二氧化碳或其他气体所起的作用像温室的玻璃一样，它允许太阳光照射进来，却把热量挡住，不让它以辐射的形式跑向大气层。
其次，气温上升过程中产生的水蒸气也能起到一定程度的缓解作用。气温升高导致蒸发加剧，大气含水量增加，形成一些云，大量的太阳辐射会被这些云反射、散射掉，从而缓解气温的上升。
气象系统是十分复杂的，无论地球变暖是否是因为“温室效应”，我们都应该加以关注。相信总有一天我们会弄明白地球变暖的来龙去脉，从而改善环境，造福人类。
臭氧层真的会消失殆尽吗
我们头上20～48千米处，是环绕着地球的臭氧层。空气里的大部分氧分子（O 2）由两个氧原子组成，而每个臭氧分子（O 3）内包含3个氧原子。
阳光对于臭氧的形成起到了重要的作用。阳光里的紫外线在穿过大气层的过程中使普通的氧分子分解。自由的氧气单原子与邻近的氧分子（O 2）结合，就形成了臭氧分子（O 3）。
臭氧层的臭氧浓度极低，如果将延伸30千米的臭氧分子集中到一起压缩为固体层的话，厚度仅为3毫米。
在地面附近也会存在臭氧。阳光会与汽车尾气或工厂排出的烟中的化学物质发生反应生成臭氧。地面附近的臭氧含量会在闷热的烟雾天里达到警戒水平。吸进臭氧分子对身体是有害的，因为臭氧分子会对肺部形成伤害。练习长跑的人如果过多地吸入含有臭氧分子的污染的空气，会感到肺部疼痛，呼吸困难。生长在公路两侧的树木和其他植物往往会因为臭氧污染而生长缓慢。
但是我们头上几十千米处的臭氧层不但不会对我们的健康构成威胁，相反还保卫了我们人类的健康。臭氧会吸收来自宇宙中的紫外线：紫外线会使我们的皮肤颜色变深；如果接受了过多的紫外线照射，我们的皮肤会被灼伤，甚至患上皮肤癌。
从20世纪70年代起，科学家们一直关注臭氧层的变化。他们发现氯氟烃（CFCs）会破坏臭氧层，而氯氟烃是一种温室气体，被广泛地应用于冰箱、空调和气溶胶罐中。每次使用发胶、摩丝、空气清新剂时，或者当冰箱和空调被送去维修或报废时，都会有部分氯氟烃气体泄漏进入空气。
科学家认为，氯氟烃气体在空气中会慢慢地向上飘，最终进入臭氧层。在太阳辐射的作用下，氯氟烃会放出氯原子。氯原子会夺去臭氧中的一个氧原子，使臭氧变成普通的氧气分子，从而使臭氧层遭到破坏。如果这种反应不停地进行下去，臭氧层终究有一天会从地球上永远消失！
在1985年的时候，一位英国科学家公布了一个重大的发现：南极洲的上空出现了一个巨大的臭氧层空洞。这个臭氧层空洞的面积相当于整个美国的大小，每年春天都会出现。当季节改变，风向发生变化时，周围的臭氧分子会被吹过来填补这个臭氧层空洞，但与此同时周围地区的臭氧水平就会显著下降。1992年冬天，欧洲和加拿大部分地区上空的臭氧含量下降了20%。
研究人员在南极洲的上空还同时发现了大量含氯的一氧化物，这是一种在氯气分解臭氧反应过程中释放出的化学物质。由此可见，日常生活里广泛应用的氯氟烃的确是一大隐患。
据估计，臭氧含量每下降1%，到达地面的紫外线就会上升2%，同时皮肤癌的发病率会上升3%～6%。紫外线对人体的免疫系统也会造成伤害，使人们更容易患上疟疾一类的疾病。此外，紫外线还会破坏植物细胞，使植物生长受阻。
科学家们还担心臭氧层变薄会导致全球范围内的气候变化，而此后的一系列结果将不堪设想。臭氧层有保温作用，而随着臭氧层逐渐变薄，臭氧层附近的空气温度下降，会导致全球风模式的变化，从而导致气候变化。随之而来的可能是长期干旱、庄稼歉收、粮食短缺，甚至大饥荒。
据科学家计算，即使全世界人民都行动起来，采取一切可行的措施阻止破坏臭氧层的活动，使臭氧水平恢复到从前的水平也需要一百多年的努力。
探寻沙漠的成因
辽阔的大漠给人以壮美的感觉，但也吞噬了无数美好的生命。如今，沙漠正以非常快的速度向人类的生存地带延伸，人类的未来面临着严峻挑战。人们在治理沙漠的同时，也在思索着沙漠的形成原因。
从地球上沙漠的分布来看，沙漠是地球上干旱气候的产物。然而，并不是所有沙漠的成因都能用这一观点来解释。例如，塔尔沙漠在平时上空总是湿润多云，而当西南季风来临时，空气中的水汽含量几乎可与热带雨林区相比，即使如此这里仍然形成了一片沙漠。
经过研究，科学家们认为形成沙漠的主要原因是尘埃。塔尔沙漠上空平均每平方千米飘浮着1吨半多的尘埃，是芝加哥上空的好几倍，而且尘埃分布高度也较高。塔尔沙漠没有降雨的条件，也没有成露的条件：白天尘层增温，空气因地面缺少加热而不能上升；夜间，尘埃以散热冷却为主，空气下沉使地面散热减弱。尘埃使空气变得十分干燥，地面只能形成沙漠。
那么，这么多的尘埃又源于何处呢？有的学者指出，人类是破坏生态环境、制造沙漠的真正凶手。
世界上最大的沙漠——撒哈拉沙漠的演变进一步证实了这一观点。谁能想到，在远古时代，撒哈拉的大部分地区曾经是一片植物茂盛的肥沃土地。然而，人类常常为了眼前的利益，乱砍乱伐，大肆破坏自然，造成了土地的严重沙化，从而加快了沙漠化的进程。
也有人反驳说，有些沙漠产生时，地球上还没有人类。人类不适当地开发自然，固然会使丰美的草原、森林退化成沙漠，但沙漠本身作为一种生态类型，早在人类出现以前就存在了。
到底是人类还是气候制造了沙漠？或是二者共同制造了沙漠？人们对这个问题仍然争论不休。但有一点是无需争论的，那就是为了人类的将来，当务之急应抓紧治理沙漠，大面积植树造林，努力保护我们的地球家园。
撒旦的诅咒
——厄尔尼诺
厄尔尼诺在20世纪频频光顾地球，给人类造成了极大的危害。每次发生厄尔尼诺现象时，都会造成或大或小的灾难。为了解厄尔尼诺的形成，气象学家进行了细致而广泛的研究，但是，至今仍众说纷纭，尚无定论。
1982～1983年，在全球范围内发生了严重的厄尔尼诺事件。在这次厄尔尼诺事件中，许多地方都遭受了灾难。特大飓风袭击了夏威夷群岛，多处房倒屋塌；印度尼西亚、澳大利亚出现严重干旱和森林火灾；巴西北旱南涝；北美洲大陆热浪与暴雨交替出现，当地居民处于“水深火热”之中；欧洲酷暑难熬；非洲由于干旱发生了灾荒；中国北旱南涝，冬天到来时，以严寒著称的东北地区气候温暖，一向温暖的华南、西南地区却奇冷无比。
1986～1987年，厄尔尼诺再次横行全球。巴西东北部、美国、南亚及非洲北部发生了严重干旱；秘鲁、苏丹、孟加拉国暴雨成灾；时速高达320千米的强烈飓风袭击了加勒比海。
20世纪90年代，厄尔尼诺像常客一样频频光顾地球，几乎一年一次。这一时期，全世界连续发生4次厄尔尼诺事件，分别是1991年5月至1992年8月、1993年4月至1994年1月、1994年10月至1995年6月、1997年4月至1998年7月。这种情况是前所未有的。其中，1997年的厄尔尼诺现象最为强烈，危害也最大。厄尔尼诺导致澳大利亚发生了山林火灾，相当于2个英格兰面积的地区被烧得一干二净；非洲暴发洪水，淹死牛群，毁坏庄稼；美国南部遭到了龙卷风的猛烈袭击，海浪侵蚀了整个西海岸。这些灾害导致超过7000人死亡，并造成超过100亿美元的经济损失。
厄尔尼诺现象最早是被南美洲秘鲁和厄瓜多尔沿岸的居民发现的。当时，每到圣诞节前后，世界著名的秘鲁渔场鱼产量就会锐减。这种奇怪的现象引起了人们的注意，经过长期观察，人们发现，原来南美西海岸附近海域的海水温度，每到圣诞节前后就会升高。生活在这一带的浮游生物和鱼类适应了冷水环境，水温升高会导致鱼类大量死亡，渔场因此而减产。由于科技的落后，当时的人不明白海面水温为什么会升高，以为是“圣婴”降临了，“圣婴”在西班牙语中的发音刚好是“厄尔尼诺”。厄尔尼诺最初仅仅是指秘鲁沿岸海水温度异常变化的现象，而不像现在这样是灾难的代名词。
世界各国的科学家联合起来为厄尔尼诺做出了一个基本的定义：如果赤道东段和中段一带太平洋大范围的海水水温异常升高，持续时间超过3个月，月平均海表温度上升0.5℃，就称为一次“厄尔尼诺事件”。
厄尔尼诺究竟是怎样发生的呢？毫无疑问，海水异常升温即便不是引发厄尔尼诺的关键因素，也会加剧厄尔尼诺现象。这样一来，弄清海水异常升温的原因就变得非常必要了。科学家们对此进行了广泛的研究，较为成熟的有以下3种观点。
第一，地球内部因子论。科学家认为，既然海底火山爆发、海底地震等都可能引发厄尔尼诺现象，那就应从地球内部找原因，是地球内部的变化导致了厄尔尼诺的发生。
第二，天文因子论。附着在地表的海水和大气随地球快速向东旋转，有时，地球自转会突然减慢，出现“刹车效应”，在惯性力的作用下，赤道地区自东向西的海水和气流减弱，于是便发生了一次厄尔尼诺事件。
第三，大气因子论。目前大多数人都持这种观点。由于信风的影响，赤道太平洋形成了海温和水位东低西高的形势，与此同时，在赤道太平洋东侧的下沉气流和西侧的上升气流的影响下，信风会加强，一旦信风减弱，太平洋西侧的海水就会向东回流，太平洋位于赤道东段和中段的水温会异常升高，这也就导致了厄尔尼诺事件的发生。
除此之外，人们不禁会发出这样的疑问：厄尔尼诺现象是孤立的吗？其他地球自然灾害和它有没有关系呢？我们已经知道，它本身会对海洋渔业造成危害。而事实则更为严重，自20世纪60年代以来，全球范围内的厄尔尼诺现象已发生了11次，而且每一次都伴随着其他或大或小的自然灾害。人们由此受到启发，尽力寻找各种看似毫不相干的自然灾害与厄尔尼诺之间的联系。
为了解答上述问题，科学家们对厄尔尼诺现象进行了跟踪研究。气象学家已证实，世界上一些地区气候异常及气象灾害，如洪涝、干旱、森林大火、沙尘暴等，确实是由厄尔尼诺引起的。因为厄尔尼诺发生时，海洋表面温度大大升高，热带太平洋因此而海表热力异常，干扰了地球大气的正常环流，导致全球气候异常，自然灾害频繁，地球陆地生态系统因此受到破坏。人们最初以为厄尔尼诺只是个“小捣蛋”，但随着研究的深入，人们不得不遗憾地承认它其实是个“大元凶”，许多灾难都由它引发。因此，海洋学家和气象学家非常关注这样一个问题，那就是能否利用海洋中各种要素的变化规律，来预测厄尔尼诺的发生。
在过去的几十年中，随着科技的发展和科学家经验的积累，厄尔尼诺研究的进展十分迅速。美国国家大气和海洋管理局的科学家麦克法丹说过这么一句话：“厄尔尼诺现象自从1982～1983年以后有了彻底的改变。1997～1998年的厄尔尼诺规模极大，远远超过了1982～1983年那次，可是前一次直到接近尾声时，我们才知道发生了厄尔尼诺。而在1997～1998年的厄尔尼诺现象中，每天都发生了些什么，我们一清二楚。”科学家们利用了两件新武器——装有仪器的卫星和浮标，才做到了这一点。有了这些仪器，科学家便能对海洋的“风吹草动”了如指掌。
1997年9月，科学家们依据气象监测卫星收集到的大量数据做出了图像，发现了一项异常情况：一片广阔水域的水面竟然比正常情况高出33厘米。温暖的热带海水在肆虐的贸易风的推动下剧烈运动造就了这一奇景。它是一次正在进行中的剧烈的厄尔尼诺现象的反映。果然，在随后的几个月中，全球地区几乎全都受到了厄尔尼诺的袭击。这次预测也表明，在短短10多年里，人类分析预测厄尔尼诺现象的能力已大大提高。
厄尔尼诺是指太平洋洋流间或出现的逆转现象。在正常情况下，表面洋流向西流动，为东南亚地区带来湿热的气候，营养丰富的海水沿秘鲁海岸南下，畅流无阻。在厄尔尼诺期间，温暖的洋流向东流动，造成美洲洪涝灾害频繁，东南亚地区干旱少雨。
随着对厄尔尼诺研究的加深，科学家们力图找出过去几十年内厄尔尼诺频繁发生和破坏力加大的原因。
在20世纪的百年中，厄尔尼诺经常发生，其中有两个厄尔尼诺多发时代。第一次是在20世纪20～30年代，美国南部地区出现周期性干旱，俄克拉荷马和北德克萨斯的数百家农场毁于这场灾难。20世纪80～90年代是第二个厄尔尼诺多发期，其影响比以前更广泛，也更恶劣。
有人认为，自然界气候变化的规律性重复，导致了20世纪最后20年中厄尔尼诺现象频繁发生。但由于20世纪70年代之前一直没有关于厄尔尼诺现象的记录数据，所以无法确定这种观点是否正确，同时也无法确定厄尔尼诺的发生周期。
也有人认为，厄尔尼诺之所以频繁发生，是因为太平洋变暖的缘故。这种看法也有一定的道理。
科学家们为了更好地搜集厄尔尼诺的资料，以记录和预测它的发生，部署了一些强有力的新工具。1998年，美国航空航天局戈达德空间飞行中心将一台十分先进的加强型克雷超级计算机用于处理有关厄尔尼诺的资料。克雷机最大的优点是可以尽可能多地利用资料，改进预报模型，全面处理有关厄尔尼诺的浮标和卫星数据。在上海天文台，中国科学院也利用前所未有的先进空间天文学手段，预测到了即将发生的厄尔尼诺现象。
今天，人类利用先进的科技，越来越多地了解了厄尔尼诺现象，但大自然依然不愿对我们坦露所有真相，许多疑团还是没有解开。我们已经清楚，大洋暖水流大范围运动是厄尔尼诺现象和反厄尔尼诺现象的主因。南太平洋中有逆时针大洋环流，北太平洋则有顺时针大洋环流，这些与暖水流运动有什么联系？厄尔尼诺带来的暖水来自何方？其热源又在哪里？
大自然给我们留下了一个又一个谜团，要解开它，只能依靠人类的聪明才智和刻苦努力。厄尔尼诺之谜总有一天会被解开，到时候，人们不再只是被动地接受，而是能反客为主，利用各种方式控制它，引导它向有利于人类的方向发展。
深海海沟中的秘密
长期以来，由于技术水平的限制，人们对大海的深处知之甚少，总以为大海的底部是平坦的，后来人们才发现海洋的底部与大陆一样，有宽广的海底“平原”和“高原”，也有纵横相交的海底山脉，甚至还有深达万米的海沟。
海沟被称为“倒过来的山脉”，是海洋底部最深凹的地方，它是一种地质形态构造。深海沟大多位于大洋的边缘，是大陆与海洋过渡的最外边的一种地质构造单元，它具有特殊的形状（代表大陆、大洋两种不同地壳的接缝）和极大的深度（约为6000～10000米），比一般洋底要深3000～5000米。
近年来，科学家们对海沟地形做了大量勘测。他们对大量勘测结果进行分析后发现：世界大洋中深度超过7000米的海沟有19条分布在太平洋，只有4条分布在其他的海洋中。
世界最著名的一些海沟，如日本海沟、马里亚纳海沟、菲律宾海沟和汤加海沟等就位于太平洋西部边缘的岛屿外侧。这些海沟的横截面均呈“V”形，由于松散物的堆积，海沟最深处或海沟底部总有一段平坦的地形。可能由于海沟运动缓慢，这种海沟平底又并不是完全水平的，而是稍微向岛弧方向倾斜。
从阿拉斯加沿岸起有一连串的岛弧山脉直达新西兰海沟，这些岛弧的结构并不单一，大陆一侧的内弧多为火山弧，而位于大洋一侧的外弧则多为非火山弧。
这些神秘的海沟是怎样形成的呢？
大量的历史资料表明，海沟众多的太平洋地震带位于太平洋边缘地区。1876年1月，伴随着斐济-克马德克群岛间海沟的8级强震，这里发生了大规模的地面变形、断裂和崩塌等现象。1891年10月，日本横滨的地面裂开了一条长达160千米的裂缝。1899年，阿拉斯加大地震使许多岩块离开原位置10～15米，它还使岸边森林也陷入海中。
随着20世纪60年代地震学的发展，一些人开始从地震机理入手研究海沟形成的原因。地幔下面温度高的部分发生热膨胀后就会产生热对流，形成地球内部的物质对流，就像锅中经过反复加热的水会发生膨胀，水的体积增加，密度变小变轻，锅底较热的部分上升，相反表面上的冷水就会下降。于是，科学家们推测：海沟形成的原理也与此相似。
后来，科学家们据此模拟了海沟的形成过程：大洋中央海岭顶部异常大的地热流，在张力作用下，与从海岭下方上升的地幔热对流，为地震提供能量来源，就是这种对流和地幔上升的张力，造成了大洋海岭中央部位的裂谷带和断裂带。到达大洋边缘部位的地幔流与大陆相碰撞，然后就在那里沉潜。地壳被下降的地幔流带动而发生凹陷，于是在大陆边缘部位就产生了像深海沟那样的凹地。
但是，让科学家们感到棘手的是，地幔对流说看似简单，实则不然。至今他们仍不能证实大规模的地幔对流的存在；即使存在，也无法证实它能在地壳之下沿着大洋底部横向流动。科学家们仍在努力探索着，以期早日破译海沟的秘密。
神秘的“多个太阳”
在“后羿射日”的古老神话中，天空曾出现过10个太阳。虽然这只是一个美丽的传说，但天空中出现多个“太阳”却是有史书记载的。
相传赵匡胤陈桥兵变时，天上就出现了两个太阳。赵匡胤借此天体异象发动兵变，黄袍加身，创下了宋朝百年基业。
1933年8月24日上午9时45分，在中国四川省峨眉山的上空，太阳的左面和右面，分别有一个太阳，人们对此惊奇不已。
1934年1月22日和23日，上午11时至下午4时，古城西安也出现了3个太阳并排在天空的奇景。
1965年5月7日下午16时25分和6月2日晨6时，在南京浦口盘诚集的上空，连续两次出现了3个太阳并排在空中的景观。
彼得堡学者洛维茨在1970年夏季曾见到这样的奇观：有两个虹彩的光圈在太阳的周围。一个大，一个小。在它们的上面和下面各有一个发出亮光的半弧，就像两个宽大的牛角与光圈上下相连。一条与地平线平行的白色光带从太阳和虹彩光圈中间穿过，在蓝天上环绕。有两个光彩夺目的幻日出现在白色光带与小光圈交叉的地方。幻日面向太阳的一侧为红色，而背离太阳的一侧则拉着一条很长的发光的尾部。在白色光带上能看见3个同样的光斑正对着太阳。在太阳上面的小圆环上第6个耀眼的斑点在不停地闪烁着。这一复杂的光晕现象在天空中持续了5个小时之久。
太阳系中只有一个太阳，这是不容置疑的事实，那这种“多个太阳”现象到底是怎么回事呢？
幻日是一种自然界的光学现象。原来，地球上空被浓厚的大气包围，其中也有水蒸气和小冰晶。它们在一定的条件下，可变成非常小的柱状或片状的雨滴或水汽，从高空徐徐下降，因受日光或月光的照射而产生折射。因日光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，由于不同色光的折射率不同，被柱状或汽状的雨滴或冰晶折射后，偏转的角度也不同，这样形成的内红外紫的彩色光环，叫晕。由于水滴的形状、大小不同便产生两种不同的晕，其中汽状水滴所形成的是光较强的内晕，最小偏向角约为22°；而穿过汽状水滴所形成的是半径较大的彩色光环，这就是外晕，其最小偏向角约为46°。只有在满足最小偏向角的条件下观察，才能形成晕。
在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光照射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象。
在冬季，当高空的水滴凝结成细小的六棱形冰柱时，如果太阳光从侧面进入冰柱，而且能满足最小偏向角的条件，在内、外晕之间，靠近太阳两旁，与当地太阳同一高度的地方就会出现幻日景象。出现幻日的多少、暗明、大小随着高空小冰柱的分布情况而异。光学原理造成了这一让世人惊奇不已的自然现象，其实真正的太阳只有一个，其余的都是虚幻的影子罢了。
在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状冰晶体，它们有时会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时，从冰柱出来的三路光线射到人的眼睛中，在人们的眼中，就会看到多个太阳。
第三章生命探奇
地球生命来自何处
地球上有各种各样的自然现象，其中最美丽、最动人的要数生命现象了：小到昆虫，大到体形庞大的鲸鱼；从最简单的单细胞生物，到最复杂、进化程度最高的人类，无一不绽放着生命的光芒。然而，生命是怎样产生的呢？
几千年来，人类一直渴望揭开这个秘密，并为此付出了努力。可直到今天，人们仍没有找到这个问题的答案。生命之谜太神奇了。
科学家们进行了许多艰苦的探索和实验，希望能科学地解释生命的起源，并提出了各种各样的假说和理论。其中“自然发生说”就是最古老的假说之一。
公元前4世纪，亚里士多德就认为从非生命的物质中，生命可以自然地产生出来。按照他的说法，蜜蜂、萤火虫或蠕虫这样的生物可能是由黏液和早晨的露水或粪土的混合物形成的。一直到13世纪，人们还相信亚里士多德的这种观点，认为从树上能长出小羊来。更有趣的是，17世纪的比利时医生范·赫尔蒙特还开了一个药方子，说是照方子中的办法就可以生出小老鼠来。方法很简单，就是把破衬衣用人体汗水浸透，然后和小麦放在一起，塞进一个瓶子里，等到它们发酵以后，小老鼠就会从发酵的破衬衣和小麦中长出来。这个荒谬的方子自然是不会成功的。
1864年，法国化学家巴斯德进行了著名的“曲颈瓶”实验：他把肉煮好捞起来扔掉，只留下煮沸的肉汤，再把肉汤倒入烧瓶里，然后把烧瓶的瓶颈弄成S形，以便通入新鲜空气，同时阻止任何细菌或微生物随空气飘入瓶子里。实验结果表明，即使在这样S形的长颈瓶子里，连最简单的生命——微生物都不会自然发生。这个实验说明了自然发生说的荒谬性，人们只能另寻解释生命产生的途径。
此外，还有一种观点是“宇宙发生说”。这种观点认为生命来源于太空，运载生命种子来到地球的“飞船”就是陨石，陨石通过撞击地球的方式，把生命种子播撒到地球上。由于地球的环境条件适宜生命活动，所以来自宇宙的生命就生存发展起来。
19世纪70年代，霍伊尔、维克拉玛辛等科学家在遥远的恒星周围的尘粒中发现了一些奇怪的物质，他们猜测这些物质是生命的遗痕。由此，他们做出以下推断：
一颗与太阳相仿的不知名的恒星，其轨道中运行着一颗体积极小的彗星。在这颗微小的彗星体内，有一个只能在显微镜下才能看到的孢子，它就是外星生命的“种子”。孢子正静静地躺着，处于休眠期。过了若干年，恒星的引力突然发生了变化，导致这颗彗星从原轨道上脱离出来，飞向太空。在后来长达1亿多年的时间中，它独自遨游在广漠、寂静而冰冷的宇宙空间里，直到它偶然闯进了太阳系。几颗巨大的气体状行星快速划过它身边，然后，一颗庞大的、夹杂着片片褐色的蓝色星球离它越来越近，这个蓝色的星球就是地球。这颗彗星与无数陨星碎片夹杂在一起，猛烈地撞击在地球上，彗星被撞得碎裂开来。在彗星体内休眠了几亿年的孢子被抛进了地球表面温暖的海洋中。这颗珍贵的生命种子，受到了某种催化作用，在经过了一系列化学反应和生物反应之后，形成了最原始的生命。从此，地球上有了生命。
这种生命的原始起源大约发生在33亿年前，地球上从此开始了一个全新的、有生命的时代，从一个无生命的星球变成了生机勃勃的行星，并且越来越美丽。
射电天文学和宇宙化学的迅速发展为人类研究生命起源提供了契机。20世纪60年代，科学家们发现在宇宙空间中有大量的有机分子，同时也在那些落入地球的陨石中发现了近20种氨基酸和10多种烃类物质。但是，宇宙发生说只解释了生命是从宇宙空间移居到地球上来的，并没有揭示出生命起源的真正原因。1953年，美国化学家米勒做了一个关于生命起源的实验，从而彻底否定了维克拉玛辛和霍伊尔等人的假说。
斯担利·米勒是美国圣迭戈大学的一位科学家，他于1953年进行了一个有趣的化学实验。他先把氨气、甲烷、氢气和水蒸气等气体，按照“地球原始状态”时的组成比例混合在一起，装入一个玻璃瓶中。然后，他用电流模拟闪电，轰击这些气体。闪电是今天常见的气候现象，同时它也很古老，它在地球最原始时期就存在了。一个星期后，米勒惊喜地发现，在玻璃瓶中出现了一种橘黄色气体，这是以前没有的。米勒对这种气体进行了测定，测出大量氨基酸等有机物质存在于这一气体中。此后，德国的科学家格罗茨和维森霍夫也进行了与米勒相类似的实验，他们先按照“地球原始状态”配置气体，然后用紫外线长时间照射这些气体，结果也得到了氨基酸。
在20世纪60年代，科学家奥罗利用氰化氢等物质，成功地合成了生命物质腺嘌呤，它是核酸的重要组成成分之一。1963年，波兰的佩鲁马等科学家利用紫外线照射，得到了一种在生命体中用于传输能量的重要物质ATP。这些实验有力地证明：在一定的能量条件和物质条件下，无机物转化为有机物、简单的有机物转化为复杂的生命物质的进化过程，即使没有生物酶的作用，也完全有可能在地球上实现。
就这样，一种新的学说——化学进化说，开始被越来越多的人接受。
这个学说认为，早期地球的大气中存在着大量有机分子，这些有机分子在漫长的时间里逐渐产生了一种相互关联的结构，这种结构能临时组合在一起。又过了许久，这种分子周围出现一层黏稠状的东西，它能随着外界环境的变化，排放出一部分有机分子，也能接受另一类有机分子。这种复合化的分子被看做是最初的生命形式，它已经具备了最简单的代谢和繁殖功能，形成了生命的基本特性。这种最低级的生命形式结构极其简单，连今天最简单的微生物都比它复杂许多，但它们已经具备了生命的基本特征，能靠自然选择来进化成各种各样的高级生物体。
但是地球生命诞生的奥秘仍没有解开。科学家们发现，在太阳系的八大行星中，木星、土星、海王星和天王星的大气成分主要是氨气、甲烷，而火星、金星等类地行星的大气，则主要是二氧化碳。于是，有人提出了这样的问题：为什么就可以断定“原始状态”时的地球大气中，一定含有甲烷而不是二氧化碳呢？
德国和法国的两位科学家在格陵兰38亿年前形成的古老的石英岩层中，发现了单细胞有机物的内含物。这种细胞外观上呈椭圆形或是丝状体，一般具有鞘。它的内含物由生命物质组成；它的细胞壁和鞘的结构以及繁殖方式，与现代的酵母菌几乎相同。这样的单细胞有机物大约需要5亿年时间才能形成。因此可以推测，生命应该在43亿年前才开始形成。
根据最新的考察结果，人们认识到生命的出现与行星的诞生几乎是在同一时期实现的。
美国科学家经研究发现，在其所含有的能量的作用下，普通的泥土也可以合成氨基酸等生命物质。科学家还发现，地球上凡是有深而大的断裂带的地方总会有许多大型油气藏。这表明在地球内部曾经发生过有机物的大规模合成。
虽然地球生命诞生的奥秘目前仍无法解开，但是我们有理由相信，终有一天人类将解开生命起源之谜。
恐龙灭绝之谜
依据达尔文的进化论，一些科学家认为恐龙自身种族的老化，以及在与新兴哺乳动物的进化竞争中的失败导致恐龙最终灭绝。
还有一些观点则认为慢性食物中毒导致了恐龙的灭绝。原来，曾在中生代遍布全球的苏铁、羊齿等裸子植物，为了保护自身的生存和繁衍，在自己体内产生了一些有毒的生物碱，如尼古丁、吗啡、番木硷等，一些食草恐龙吞入这些植物，也就相当于吞下了“毒药”，在食物链的作用下，食肉恐龙也间接中毒。这样恶性循环下去，毒素在恐龙体内越积越多，由于毒素侵袭，恐龙神经变得麻木，直到最后导致了整个种群都消失灭绝。
另外类似的观点，还有氧气过量说、便秘说等。但这些观点都是纯粹基于生物学角度来看问题。现代科学家们认为，这些观点的不足之处在于：生物学意义上的物种灭绝是需要一个极为漫长的过程的，而人们目前已经掌握的资料显示，恐龙是在距今大约6500万年“很短”的一段时期内突然灭绝的。因此，这些生物学假设现在受到很大质疑。
现在，支持宇宙天体物理变化导致恐龙灭绝这种观点的科学家越来越多。1979年，美国加州大学伯克利分校著名物理学家、诺贝尔奖获得者路易斯·阿尔瓦雷兹提出了著名的“小行星撞击说”，为人类开辟了一条探讨恐龙灭绝之谜的新道路。
1983年，根据各自的研究，美国物理学家理查德·马勒、天文学家马克·戴维斯、古生物学家戴维·罗普和约翰·塞考斯基以及轨道动力学专家皮埃·哈特等人，共同提出了“生物周期性大灭绝假说”，也叫“尼米西斯假说”。他们的观点是，地球上类似恐龙消失这种生物大灭绝是具有周期性的，在地球上大约以2600万年为一个周期。其原因在于银河系中的大多数恒星都属于双星系统，太阳当然也不例外，它有一颗人类从未见过的神秘伴星——“尼米西斯星”。“尼米西斯星”在太阳系的外围，大约每隔2600万～3000万年运转一周。在其影响下，冥王星外飘荡着的近10亿颗彗星和小行星就会脱离原来的轨道，组成流星雨进入太阳系，其中难免有一两颗不幸撞击或者落在地球上，而也许正是这几率极小的偶然，使一些生物遭到灭顶之灾。
还有一些科学家认为，太阳系在银河系中的“死亡穿行”是恐龙灭绝的主要原因。众所周知，八大行星在太阳系中围绕着太阳旋转，而太阳系则又以银河系为中心旋转，旋转一周需要2.5亿年。在受从中心释放出的强烈放射性物质的影响下，一块“死亡地带”在银河系的一部分地区形成了。距今6500万～7000万年前，太阳系刚好在这个“死亡地带”中穿行，放射性射线袭击了所有的地球生物，恐龙也在这次灾难中惨遭灭顶之灾。
另外一些科学家的观点是，6500万年前这场灾难的罪魁祸首是人们根本无法看见的宇宙射线。前苏联科学家西科罗夫斯基称，太阳系附近一颗超新星的爆发导致了恐龙的灭绝。据科学家们推算，在距今7000万年前，一颗非常罕见的超新星在距太阳系仅32光年的地方爆发。爆发释放出的巨大能量和许多宇宙射线向整个宇宙发散，包括地球在内的整个太阳系都未能幸免于难。强烈的辐射把地球的臭氧层和电磁层完全摧毁了，地球上大多数生物都没能幸免于这场“飞来横祸”。在宇宙射线的侵蚀下，就连庞大的恐龙都几乎完全丧失了自我防御的能力，只能在眼看着自己的身躯慢慢坏死的恐惧中痛苦地死去。那些躲在洞穴或地下的小型爬行动物和哺乳动物，作为幸存者而生存了下来。
此外还有一些观点认为，地球本身的改变造成了这场灾难。科学家们发现，大约每20万年地球上就会有一次地磁磁极反转的现象发生。在这可能长达1万年的漫长岁月中，地球会暂时得不到磁场的保护，这时宇宙放射性射线就会袭击地球，从而成为恐龙这样的地球生物纷纷灭绝的原因。
最近的科学研究发现，恐龙的灭绝实际上也是一个持续了几十万年的过程，与此同时，恐龙至少经历了两次大规模的死亡。因此，所谓恐龙突然灭绝的这个突然不是绝对意义上的。而对地球产生短期影响的“飞来横祸”和地球自身的突变，不可能持续几万年，甚至几十万年。看来，这些观点都无法成为解答恐龙灭绝之谜的完满答案，因此人类暂时还无法证实或推翻这些科学的“推断”和“假设”。
寻找鸟类的祖先
目前，从对世界各地的化石研究发现，科学家普遍认为恐龙是鸟类的祖先。把鸟类称为“活着的恐龙”或是“会飞的恐龙”。但是恐龙如何脱离地面演化成蓝天中的精灵—鸟类？演化的具体环节是什么？这些问题却一直是个谜。
目前，关于鸟类起源的化石资料并不是很多。因为鸟类的骨骼脆弱，又是在天空飞的，形成化石的机会很少。世界上已发现的原始鸟类的化石只有5例。这5例原始鸟类化石距现在已有1.5亿年了，都是在德国巴伐利亚州的石灰岩层中发现的。这些化石被证明为始祖鸟。这些化石有与现代鸟类相似的特征。如在化石上有清晰的羽毛印痕，而且分为初级和次级飞羽，还有尾羽。它的前肢进化成飞行的翅膀，后足有4个趾，三前一后；锁骨愈合成叉骨，耻骨向后伸长，等等。但奇怪的是，化石上还具有和爬行类极为相似的特征，它的嘴里长着牙齿，翅膀尖上长着3个指爪；掌骨和趾骨都是分离的，还有一条由许多节分离的尾椎骨构成的长尾巴。经研究证明，它是爬行类向鸟类过渡的中间阶段的代表，所以被称为“始祖鸟”。据测定，始祖鸟最小飞行速度是每秒7.6米，它可以鼓翼飞行，但不能持久。
始祖鸟是怎样从地栖生活转变为飞翔生活的呢？
对于这个谜，100多年来，学术界一直存在着两大推论：树栖说和地栖说。树栖说认为飞翔是由栖息在树上的生物借助重力，经过一个滑翔阶段形成的；而地栖说则认为，居住在地面上的生物在用力奔跑的过程中学会了飞翔。
一直以来，与树栖说相比，地栖说得到了更广泛的认可，更容易被人接受，在学术界占有主导地位。美国蒙大拿大学生物飞行实验室的肯·戴乐教授发现一些幼鸟在爬坡时拍打翅膀，帮助它们向上爬。基于这一发现，他推测鸟类的祖先在奔跑的同时拍打翅膀，从而学会了飞翔。
为什么有些鸟飞不起来
有一些“发福”的飞鸟失去了飞行的能力，例如臃肿的企鹅和鸵鸟都曾在天空中翱翔过，而现在只能在地面上仰望天空。企鹅在很久很久以前一直生活在澳大利亚、新西兰和南极大陆，由于长期倾情于蔚蓝的大海，它们逐渐把翅膀进化成蹼，获得了高超的游泳能力，而牺牲了飞翔的本领。现在企鹅还属于鸟类，但是这个南极大陆的绅士，优雅而肥胖的身姿已经不可能像其他海鸟一样出现在天空中了。鸵鸟是存活在地球上的鸟类中体型最大的一种，也是家族历史非常悠久的一种。它的祖先可以追溯到恐龙时代的鸟类。经过漫长的自然演化，鸵鸟的翅膀变得很小，其作用主要是在高速奔跑中保持身体的平衡。相反，鸵鸟奔跑能力非常突出，速度最高可以达到70千米/小时。另外，它的跳跃能力也比较优秀，可以轻松跳过2米的高度。
中国科学院古脊椎古人类研究所的徐星博士认为，从逻辑上来讲，戴乐教授所支持的地栖说是较为合理的。他说：“对恐龙的行为研究表明，恐龙是典型的生活在地面上的奔跑型动物。通过对化石的研究，我们可以推测恐龙在奔跑的过程中演化出飞行需要的一切结构，并且能够达到起飞所需要的速度。有很好的模型和数据可以描述这一过程。”
但是，他又说：“戴乐教授的推测是很冒险的。我们是在用现代的眼光来推测古代的行为。古代行为产生的原因可能有很多，我们并不知道。（地栖说）从生物力学的角度来说是可行的。”
虽然大家都赞成鸟类是从恐龙演化而来的，有人预测一些恐龙长着羽毛，但是在此之前从来没有人发现过化石证据。相反，许多化石证明恐龙长着鳞片，像爬行动物一样。世界上已经命名的恐龙一共有1200多个属，但其中很多是无效的，目前得到认可的恐龙大约有300～400属。在中国，除了海南、福建和港澳台地区外，其他地区都发现过恐龙化石，从化石的数量和种类上看，云南、四川、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、辽宁的恐龙化石资源最为丰富。尤其是近年来在辽宁大量发现的化石正在使我国成为世界恐龙研究的中心。1996年以来，在辽西连续发现了“中华龙鸟”、“原始祖鸟”、尾羽龙、北漂龙、中国鸟龙、小盗龙等恐龙化石，这些化石都表明恐龙长着羽毛，有的是原始羽毛，有的是现代羽毛。
相对于地栖说，树栖说也有自己的优势。与滑翔或飞行相关的动物几乎都生活在树上，比如蝙蝠。一般来说，飞行动物祖先的身体结构还不会完全适应飞行，因此飞行最初借助重力更容易。徐博士和同事们认为，鸟类的祖先最先利用重力学会了滑翔，然后才有了鸟类的拍打飞行。从恐龙前后肢上羽毛的形态和排列方式来看，它们与鸟类的翅膀完全相同。
加州大学伯克利分校的帕丁教授评论说：“这一发现的潜在重要性和始祖鸟一样。”英国利兹大学的进化生物学家瑞讷博士称，四翼恐龙是始祖鸟之后在鸟类演化研究领域最重要的发现，但是，现在只有顾氏小盗龙一种恐龙可以证明四个翅膀的滑翔阶段是向鸟类进化的必经阶段，要想在演化树上代表一种必经阶段，还需要有其他的恐龙化石予以佐证。
也有些科学家提出四翼恐龙化石可以用其他方式进行解释，也就是说，4个翅膀不一定是恐龙向鸟进化的必经阶段，也许只是进化过程中的一个旁支。
但并不是所有的科学家都对徐星等人所做出的推论表示认同。美国芝加哥大学的保罗·塞里诺教授认为只有找到腿上长有羽毛的其他恐龙的化石之后才能肯定小盗龙（中国四翼恐龙）代表了鸟类进化过程中的必经阶段。
推测和事实相比，我们更加相信事实。从上述的内容中，我们可以知道，尽管科学家们目前认为恐龙是鸟类的祖先，但是还没有足够的证据来证明这一点。鸟类的祖先是否为恐龙还有待推敲。
“魔鬼巨鳄”生存之谜
美国国家地理协会在2001年10月26日声称，世界上最大的古鳄鱼化石，史前最恐怖的地球动物——“魔鬼巨鳄”已经被他们发现，这种鳄鱼比现存最大的鳄鱼大许多，可以说是继恐龙之后，史前动物考古中最惊人的消息了。
1997年和2000年，古生物学家保罗·赛罗诺率领的科研队伍除了挖掘到3具成年和3具未成年的鳄鱼的骨骼化石之外，还发掘出此种神秘古生物的头盖骨、脊椎、股骨和一段长达30厘米的甲壳状的鳞片化石。保罗和同伴们凭借这些化石拼出大半个神秘史前生物的形状，在考古小组的面前浮现出的是“魔鬼巨鳄”狰狞的面孔。
在位于非洲中西部的尼泊尔的Tenere大沙漠，古生物学家们找到了长达12米、重约10吨的化石。据研究人员声称，这种现代鳄鱼的远亲生活在1亿年前，在印度地区发现的马来鳄和它有很近的亲属关系；但是马来鳄没有古鳄鱼那么庞大。古鳄鱼是恐龙家族最大的敌人。
专家们为此种鳄鱼命名为Sarcosuchus，它除了惹人注目的庞大体形外，引起专家兴趣的还有巨大的球形的嘴部末端——据说，这也是鳄鱼长寿的特征。
赛罗诺教授声称，这么庞大的爬行动物，也许是世界上真正的“食肉之王”。普通的鳄鱼在湖边或海边生活，而Sarcosuchus通常在河流附近生活——如果有恐龙去喝水，很可能就成为它的美餐了。科研人员推断，Sarcosuchus不仅以吃鱼为生，恐龙也是它的猎物。
令现代人感到十分恐怖的“魔鬼巨鳄”生活在史前白垩纪中期的非洲大陆上。
根据保罗的最初论证，“魔鬼巨鳄”生活在水中的时间占多数，以水下伏击捕食为生。在水中捕食的时候，“魔鬼巨鳄”可把整个身体埋在水中，但浮在水面上的却正好是眼睛部位，时刻能观察岸边的猎物的动静。“魔鬼巨鳄”的顶部长着圆形的大疱状的东西。研究人员认为这可增强“魔鬼巨鳄”的嗅觉，甚至有利于发出叫声。
成年“魔鬼巨鳄”窄且长的吻内分布着大小100多颗非常尖利的牙齿，拉尔森称这样的牙齿为“铁道路镐”。牙齿分布的特点可以证明，“魔鬼鳄鱼”不光食鱼类，它还吃小恐龙和其他的动物，例如巨型乌龟。
“魔鬼巨鳄”的鳞片从头到尾包着，厚厚的如同装甲。“魔鬼巨鳄”鳞片上的花纹和树的年轮一样，据推测，“魔鬼巨鳄”有50～60年的寿命。
“魔鬼巨鳄”化石可以说是地球史前生物考古史上稍逊于恐龙化石的发现。美国哥伦比亚州立大学古生物学家戴维·斯科威默尔声称：“这一重大的发现弥补了地球生物进化史上鳄类的一段历史空白，有助于帮助人类对地球生物的进化史做更进一步的了解。”
人类起源之谜
你知道我们人类是从哪里来的吗？到目前为止，除了一些美丽的传说和各种未经证实的推测之外，并没有一个真正的答案。它与宇宙的起源、地球的起源并列为三大起源之谜。
关于人类的起源在我国流传着这样的神话故事：盘古开天辟地之后，不知道过了多久，忽然在天地间出现了女娲。女娲在荒凉的天地中无依无靠，十分寂寞，她来到水边，看见自己的倒影，突发奇想，就照自己的形体用水边的泥巴捏出泥偶，放在地上，迎风一吹便活了，后来女娲给他起名为“人”。
埃及同中国一样，也是一个文明古国，它们关于人类起源的说法则更为奇特。据《埃及神话》的说法，人类是神呼唤出来的。埃及人认为全能的神“努”在埃及、在世界出现之前就已存在，他创造了天地的一切，他呼唤“泰富那”，就有了雨；呼唤“苏比”，就有了风；呼唤“哈比”，尼罗河就流过非洲大地。他一次次地呼唤，世界便因此丰富起来，最后，他喊出“男人和女人”，转眼间，就出现了许多人，这些人又创建了埃及。造物工作完成，努就将自己变成男人外形，统治大地与人类，成为埃及第一位法老。
“露西”是南方古猿阿法种，1974年发现于埃塞俄比亚。她的身材要比现代女子小，虽然还未真正进化成人，但她的站姿和手已体现出人的特征。