爱华网论天、地、人
(即人与自然)的辩证关系上
前 言
一部人类史是人类认识自然、改造自然的历史。在长达数千年的人类历史长河中，凭借考古资料和史书记载可以看出，这部历史是由人类对未来深深的忧虑和充满着希望交织而成的。古往今来,人类在改造自然的无数次实践中，悟出了一条真理，那就是“物极必反”或者是“欲速则不达”。人们的失误往往在于主客观相脱离，然而，吃一堑，长一智，人类正变得越来越聪明，逐渐摸熟了自然的脾性,掌握了更多的自然发展规律，把地球（大自然）装点得更加美丽，更加适应人类居住、生活、发展。这是一条曲折的道路，也是一条光明的道路。
20世纪50年代以来，一个相对安定的世界，促进了世界的繁荣、社会的发展、人口的剧增。由于人类应用了现代科学技术，向自然过多地索取，地球的负荷过重了，给世界带来了深重的生态危机、粮食危机、能源危机、土壤危机、环境危机、水荒……人类在改造自然过程中由于遭到了挫折，有的对大自然的未来忧心忡忡，提出了“零”的增长的悲观论点，有的则不然，持乐观的态度。
从人类历史上看，对人类的未来，历来存在着悲观和乐观两种对立的观点，表现为消极和积极两种态度。不少学者认为：人类的前途是光明的，人类既然能够改造地球，也就有能力拯救世界。新技术革命的兴起，科学的迅猛发展，特别是由于人类对人与自然的关系的认识加深，给了人们以拯救世界的“锦囊妙计”。建立一个持续、协调发展的人类社会这个全人类的共同大业是大有希望的。人类前途灿烂光明。
而要建立一个持续协调发展的人类社会，需要人们更好地认识自然，特别要处理好人和自然的关系。
本文着重介绍人与自然的各种基本要素,诸如水、火、气、土、金、木以及动物、微生物乃至宇宙等的辩证关系，并将生动的历史事实加以理论概括，从而给人们以科学知识,扩大知识面,增强环境意识,为今后能更好地认识世界，改造世界打好基础。
目 录
一、我们周围的自然界
1、元素——万物之源
2、天体的来龙去脉
3、地球的沧桑之变
4、生命的生生不息
二、人与水
1、奇妙的水
2、最早的江河湖海是怎样形成的？
3、大自然有个水轮
4、水的两重性
5、不让江水白白流
6、调水济干旱
7、开发海洋，前景灿烂
8、人类将饮极地冰山之水
9、管好人间最宝贵的水资源
三、人与火
1、宇宙中的火
2、怕火——爱火——取火
3、火是什么？
4、采地火
5、擒天火
6、人类正在征服火山
四、人与气
1、地球的外衣——大气
2、大气的组成和由来
3、天气异常的1980年
4、大气中的魔影
5、讨厌的酸雨
6、地球寒暑变化的人为原因
7、人们关心着地球未来的气候
五、人与土
1、社稷坛
2、土能生万物
3、沃土得来不易
4、土壤的丧失
5、黄河流的是血
6、土壤的贫瘠化
7、存得方寸地，留与子孙耕
8、保护土壤，开源节流
六、人与金
1、从石器到铁器
2、金属与人体健康
3、帮助金属克服疲劳
4、联合国官员的悲观，估计大可不必
5、可上“九天”采矿
七、人与木
1、地球何时披上绿装？
2、一棵树的价值
3、森林是城市的“肺”
4、绿色工程好
5、救救森林
6、大灭绝并没有结束
7、让森林拥抱地球
八、人与动物
1、人类离不开动物
2、拜动物为“师”
3、动物特异功能的利用
4、北美大草原的毁灭及其启示
5、人们为昆虫树碑立传
6、巧妙的食物链
九、人与微生物
1、庞杂的家族
2、微生物的起源
3、无时不有，无处不在的微生物
4、是人类的朋友，又是可怕的仇敌
5、广阔的前景
十、人与宇宙
1、人类向宇宙迈出了一大步
2、月球——太空之门
3、再造几个月球
4、向太空移民的尝试
5、把金星改造成又一个地球
6、让火星重又春意盎然
7、太空工厂
8、开发宇宙是人类的艰巨使命
十一、人类与自然的辩证关系
1、有限与无限
2、破坏与重建
3、局部与整体
4、需求与可能
5、大树与小草
6、失度与过度
7、爱自然就是爱人类
一、我们周围的自然界
我们周围的自然界是个形式多样的物质世界。通常我们说的天上地下，就包含了这一切。天上有日月星辰，地下有海陆山川、草木鸟兽。人类就生活、生长在这个天地之间，这一生机勃勃的自然界里。
天和地给人以极其宽广辽阔的空间。白天，一轮红日高挂在万里晴空，普照大地，哺育万物生长；夜晚，繁星点点，月光如洗，直泻人间。人们登高望远，远处，天连地，地连天；如果我们在大海畔远眺，那就是天水一片景色。
“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”正因为人类生活在这个天地之中，人们对理应十分熟悉的周围自然界却是十分陌生的。天是从哪里来的？地又是从哪里来的？地球上的生物、人类又是从哪里来的？……这对于人们来说，都是一个个一时难以回答的问题。至今，天体的来龙去脉、地球的沧桑之变、生命的生生不息，人类的继往开来，还只是一种假说，宇宙到底有没有边际也是众说纷纭。
七月流火，流星划破长空，酷暑雷暴，闪电放出火花；人间鸟语花香，花团锦簇，风调雨顺，五谷丰登。这一切都是人类生存的物质基础，恩格斯曾说过：“我们连同肉、血和脑都是属于自然并存在于其中的。”人是大自然的产物。作为万物之灵的人，对自己赖以生存的自然界应该有透彻的了解和认识。只有这样，人类才能掌握大自然发展的规律，和大自然和谐相处，共生共荣。
我们周围的自然界，还是一个不断变化、不断发展的世界。元素在发展着，恒星在发展着，变形虫在发展着，猿猴在发展着，就是人也是在不断地发展着。正如恩格斯所说的：“整个自然界，从最小的东西到最大的东西，从沙粒到太阳，从原生生物到人，都处于永恒的产生和消灭中，处于不断的流动中，处于无休止的运动和变化中。”因此，天体、大地、生物，一切都在发展着，永远不会停止在一个水平上。
■1、元素——万物之源
元素是宇宙万物之源，是自然界的基石。无论是无机物或是有机物，是砂粒还是太阳，是变形虫还是人类都是由元素构成的。
早在古希腊时代，德谟克利特就曾提出，万物皆由原子构成，并把原子称为“元素”。在我国古代则有把金木水火土作为“基本元素”的五行说。
那么，什么是元素？人们对元素的科学认识是很早的。英国化学家波义耳曾在1661年给元素下了个比较科学的定义：元素是指“某种原始的，简单的，一点也没有搀杂的物体。元素不能用任何其它物体造成，也不能彼此互相造成。混和的物体由它们组成并且最终分解成它们。”人类对元素的认识是从波义耳而始的，到了19世纪初，英国化学家、物理学家道尔顿把原子量概念引入化学，确立了化学元素和原子量之间的联系，明确了原子是元素存在的具体形式，各种元素以一定的原子量作为特征。这时，人们对元素的认识已经建立在定量的科学基础上了。现在，人们又有了新的认识，元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。
当打开化学元素周期表时，有这样的一个问题出现在人们的脑际，表中所列的109种元素，这些元素在我们宇宙之中每种都有一定的丰度。那么，这109种元素又是怎么来的？元素也和任何一种物质一样，并不是生而有之的，它们也都处在不断的生灭演化之中。对于元素的起源、变化和消亡的历史对人类来说尚是个谜。这个谜长期以来激励着一代又一代的科学家为之废寝忘食地探索，有的甚至献出了毕生的精力。在不同的历史时期，在不同的自然科学发展水平上，对元素的起源曾有过不同的解释。古代炼金士曾经设想改变元素性质去改变物质本身，从而达到变贱金属为贵金属元素的目的。最后被实践所否定了。19世纪末，电子和放射性的发现使人们开始认识到原子可分，元素会变。科学实验也证明了确实有些元素如氦和铅在不断地产生，有些元素如铀、镭、钍在不断地消亡。还有些元素如锝、砹和钫在地球上已不复存在了……不久，科学家们发现元素的变化是通过原子核反应而实现的.古代炼金士的梦想已由现代原子核物理学家实现了。1941年美国哈佛大学的肯尼士·奔布利芝用中子轰击汞核（80Hg），把汞原子变成金原子（79Au），实现了变“汞”为“金”的夙愿。从此，人们对元素的起源提高到核反应的认识基础之上。
揭开元素起源之谜首先应归功于核物理学家关于核反应的探索和天文学家关于恒星演化的研究，这两方面的研究成果的综合给人们以请示：大部分元素是在恒星演化过程里所发生的核反应中生成的，也就是说今日宇宙中的元素至少是经历了几百万年乃至数十亿年的漫长时间，它们都是由各种各样的核反应产生的。
当1932年的中子发现后，科学家意识到，由于中子不带电，这是一把可以用来打开原子核大门的钥匙。不久，人们用中子轰击铀235（92U）时，实现了重核裂变，同时释放出很大的能量。1938年德国美籍天文物理学家贝蒂曾计算过：当4个氢核聚变成一个氮核的核反应时所放出的能量是十分巨大的。太阳中的氢原子所进行的核反应足以使太阳发光发热数十亿年而不衰，太阳中的氢核反应是这样的：
4H→He+能量
根据这一结果，贝蒂提出：太阳及其它恒星之所以能持久地产生极其巨大的能量是由于氢核的聚变。宏观的恒星演化和微观的核反应两者有着密切的关系，人类作为生物有机体中的万物之灵，他的组成结构处在原子和恒星中间的有利位置，因此他既可以利用对一方观察、实验所得的知识作为研究另一方的参考，又可以利用研究成果来验证其是否正确。这就请示了人们，局限于地球之中是寻找不到元素起源的真谛所在的，就元素起源去寻根究源也不得要领，探索元素起源的途径，一是要延伸到茫茫宇宙太空恒星演化中去追索，要和天体演化研究横向结合；二是要从微观世界核反应中去探秘，和核物理学横向结合。
现代天文学的研究成果告诉我们：宇宙中的元素分布存在着一定的规律，丰度最大的是氢，其次是氦，再次为碳、氧、氮……。元素越重，量越少。
现代核物理学的研究成果告诉我们：太阳之所以数十亿年如一日地发出炽热的光和热，是太阳内部热核聚变的结果，它目前正处壮年，大量的氢核聚变成氦核，而当氢核燃烧殆尽时，将由氦核聚变成碳核来替代，产生氧元素，在碳、氧结合中释放出能量，同时释放出α粒子，生成镁、锶、钙、钛等元素，在燃烧温度高达40亿度时，碳、氧元素聚变生成钒、铬、锰、铁、钴、镍。此外，有些轻元素连续俘获中子，不断生成重元素，有些元素通过质子俘获生成铝、硼等元素。
今日宇宙中元素分布的态势，完全是恒星演化的产物。“窥一斑而知全豹”。自然界的元素大致就是这样产生的。
人们正是用种种实验手段和现代天文观测的方法跟踪、追溯、重现了元素起源的历史过程。一些元素产生了，一些元素消失了，一些元素变化了。这就是元素演化的历史。如今科学家们在解决了元素从何而来的难题后，又正在以浓厚的兴趣探索着元素向何而去。总之，随着人类对核结构、核反应和恒星演化规律的研究的深入，人们对元素起源和演化的画面将会看得更加清晰。元素的未来亦将展现在我们面前。
元素构成了宏观的天体，同时也缔造了微观的分子、原子。元素的演化既造就了行星，诸如地球的内部物质的分异和圈层的形成，又通过其化学演化，进一步发展到生物化学进化，缔造了有机物、生物，直到万物之灵——人类。
如果我们纵观从元素到人的演化的全过程，可以看到：从元素到行星、恒星、太阳系、银河系，从元素、化学分子、生物到人，它们这两个系列的演化过程是彼此紧密联系、相互制约着的。而元素的起源和演化则是我们这个物质世界演化的无穷链条上的一个重要环节。
■2、天体的来龙去脉
我们生活在地上，还是在天上？
这看来是个奇怪的问题，一般说来，我们生活在地球上，当然是生活在地上。然而，天和地是相对立而存在的，没有天，就无所谓地。如果将来人类到月球上去生活了，那么，对于居住在月球上的人来说，月球就成了“地”，而地球就成了他们举头仰望的“天”了。因为，地球本身也就是一个天体——一颗围绕着恒星太阳回旋的行星。只是目前在人类所能认识的限度内，只有地球这个天体上生活着人，于是我们站在地球的角度上说，我们是生活在地上。
我们一般说的天体是指卫星、行星、恒星、彗星、流星、星系、星团等。这些天体又是怎样来的？将来又向何处去呢？这既是个古老的亘古之谜，又是个当代科学亟待解决的基本理论问题。
人类具有好奇心。代复一代，人们在思考、探索这个问题，力图弄清它的来龙去脉，然而，直到现在，这一个谜还没有揭开，只是找到了认识和走向这一迷宫的一把把钥匙，提出了一个个有待于后人进一步用科学、靠实践去最后证实它的“假说”。就让我们由近及远，先从我们生活的地球所在的太阳系说起吧！
最早提出太阳系起源的科学假说的是法国的一位博物学家布丰。公元1745年，布丰提出一个设想，他从牛顿的著作中得到启示，认为地球是产生于彗星和太阳的碰撞。当太阳在银河系中运行之际，一颗彗星迎面飞来，和太阳迎面相撞。于是一场太空“车祸”发生了。彗星质量远远小于太阳，它对太阳的猛烈撞击，只是从太阳身上撞下一些碎片而已，而这些被撞下来的碎片就凝聚在一起，受到太阳巨大的引力围绕太阳回旋，于是就慢慢地形成了围绕太阳旋转的九大行星、小行星，卫星、流星……。
这一大胆的设想是人类探索太阳系之始，尽管不完善，可它开创了科学探索天体起源的良好开端。布丰这一由太空“车祸”引起的太阳系起源的学说，也被称为“灾变说”。
公元1755年，德国年轻的哲学家康德又提出了一种新的学说。他假设在遥远的过去，宇宙空间存在着分散的、细小的物质微粒，它们大小不等，密度不一，散布在宇宙空间，这种弥漫的物质微粒叫做“星云”。在万有引力的作用下，星云中质点较大较密的部分不断吸引质点较小较稀的部分，逐渐形成了一个中心密实，周围稀疏，缓慢转动的星云体。以后这个星云体的中心部分又通过质点的不断集结，形成一个巨大的球体，这就是原始太阳。与此同时，由于斥力的作用，使环绕原始太阳作圆周运动的物质微粒向原始太阳的赤道而集中，而后又通过质点的碰撞、凝聚，渐渐形成环绕太阳旋转的行星，地球就是其中的一个。
康德这一学说由于种种原因，当时没有被人们所重视。半个世纪以后，公元1796年法国大数学家拉普拉斯也提出了一种类似康德的太阳系起源学说。人们把他俩假说中的精华部分合在一起，称其为太阳系起源的康德——拉普拉斯星云学说。
星云学说的提出，受到了全世界科学家的重视。恩格斯曾给这一学说予以很高的评价。它的伟大意义在于：一个人类开始摆脱了神的桎梏，开始用自然力来解释自然界的形成；二是这学说的基点是坚固的，它把地球、太阳系都看成是“物质”，康德曾说过一句名言：“给我物质，我将创造出一个世界来。”打破了种种唯心论的假说；三是这一学说把地球和太阳系的形成的动因看作在于天体本身内部的引力和斥力，这一对矛盾的斗争统一，不是信手拈来一个神秘的外力；四是道出了世界上万事万物都有始有终，地球、太阳系是由星云物质变化而来的，将来还将归宿为茫茫太空中的星云。正因为这一学说建立在唯物和辩证的基点上，尽管200多年过去了，人类探测天体的手段有了长足的进步，但是，对于这一地球、太阳系的起源学说，仍被科学家们普遍承认，经得起实践的检验，说明它具有很强的生命力。
地球和太阳系的起源，也可推及到其它星系的起源。那么，作为太阳系的核心——恒星太阳又是怎样起源和演化的呢？这个问题一直到20世纪，人们从光谱分析中发现了太阳内部主要是氢和氦原子以后，才有点眉目。
本世纪30年代末，美国天文物理学家贝蒂开始研究太阳和恒星的产能机制，提出了氢、氦聚变的热核反应，揭示了氢和氦聚变的热核反应产生的核能是恒星辐射的辐射能源。他认为，恒星的一生经历了4个阶段，那就是：由氢原子为主的气体组成的星际弥漫物质的原恒星阶段；恒星形成后的壮年阶段；恒星的晚年阶段；恒星的衰亡阶段。在整个恒星演化过程之中，始终有着两股力量在对峙、斗争着，一股是恒星的自身引力，它始终吸引着物质向着中心，另一股则是与相对立的微观粒子的热运动造成的气体压力，以及电磁辐射产生的辐射力，向着相反的方向。
恒星起源于尘埃构成的星际物质，最后以黑洞、或中子星、白矮星等形式又回归到茫茫太空中去，循环往复。恒星在它的历史发展中也具有周期性，任何恒星都有形成、发展和衰亡之阶段，就如人有诞生、成长、死亡的阶段一样。恒星起源于星云，星云收缩、吸引、升温慢慢形成恒星，进入恒星的童年期。恒星的童年是红外星。由于内部温度不够高，只能发射不可见的红外线或红光。恒星的成年期是主序星阶段，此时，恒星的氦核已经消耗完毕，能量释放大大减少。恒星发生急剧膨胀，体积增大，密度缩小，温度下降，变成温度很低、体积很大的红巨星，有气无力地发射生命的余热。恒星的临终期是白矮星或中子星，红巨星死亡前会发生回光返照，进行剧烈的爆炸，发生极大的光和热，这就是超新星爆炸，变成光度强、密度大、体积小的白矮星，进入了恒星生命的终点，而它爆炸散发出去的物质重新成为星云，在宇宙空间重新参加到新的宇宙循环中去，开始新的恒星的发生发展史。
宇宙中恒星与行星组成了千千万万个恒星系，恒星系又组成了银河系，银河系又组成了河外星系、星团、总星系。那么，人们不禁要问：这无所不包的宇宙又是来自何方的呢？这就是宇宙起源。
宇宙起源是个更为复杂的难题。但人类是有好胜心的，再难也会去探索。
宇宙起源有过许多假说，其中目前在西方最为流行的，也被较多学者普遍接受的是“宇宙大爆炸”学说。
宇宙大爆炸学说，最早是由比利时科学家勒梅特在本世纪初提出来的。他认为：宇宙起源于一个密度极大的、温度很高的原始火球。这个火球一旦爆炸，就急剧地降温，并不断地膨胀，直到现在。他的根据是人们观测到在我们可见的许多星系都在远离地球而它去，这说明了宇宙是在不断膨胀。
勒梅特的原始火球理论被美国科学家加莫夫接受并加以发展，认为现在的宇宙起源于很久很久以前的一次宇宙大爆炸，大爆炸以后，宇宙不断膨胀，产生元素，产生恒星，产生地球。他预言，人们将能在宇宙空间找到宇宙爆炸遗留下来的痕迹，那就是我们的宇宙太空各个方位都能测到3K（K=绝对温度-273℃）的背景辐射。这个学说提出后，人们感到新奇又普遍存疑。
1965年，美国两位专门从事无线电天线研究的年轻物理学家、贝尔电话公司的威尔逊和彭齐亚斯在一次调试天线时偶然发现，在排除种种人为因素之外，在我们地球的各个位相都能测到3K的宇宙背景辐射。这一发现给宇宙大爆炸学说找到了强有力的科学根据。威尔逊、彭齐亚斯因此获得了诺贝尔物理学奖，而加莫夫的宇宙大爆炸学说由此声名大振，更多的学者开始接受这一假说。英国天文物理学家、科普作家约翰·格里宾给我们通俗地描绘了混沌初开，大爆炸的情景：“我们所处的宇宙其空间、时间和物质是在约150亿年前在一个超密火流星中同时形成的，我们称这一火流星为‘大爆炸’”。随着宇宙的不断膨胀和冷却，宇宙物质扩散开来，越趋稀薄，直到巨大的氢气云开始集聚、分裂并向内坍缩，最后形成了星体和星系。到约100亿年前，由数十亿星体组成的星系，如我们的银河系，构成了宇宙的基本单位。在各星系内，星体不断地形成、发展并消亡，它们沿着各自漫长的轨道围绕着星系的中心旋转，而随着宇宙的继续膨胀，星系之间也越离越远。
我们的太阳和太阳系是银河环境的典型产物，但太阳并不是在宇宙夜空中闪耀的第一批星体。那些最早的星体只含有氢和少量的氦，所有的其他元素均系通过星体内部的核反应产生的，并随着最早一批星体的爆炸而扩散到宇宙空间。因此，太阳在45亿多年前形成时是由一团氢气云组成的，并夹杂着一些其它的物质，诸如铁、碳、氧和氮。这些物质的坍缩的气态云之外集聚，形成了行星。
太阳系的行星之所以各不相同，主要是由于它们与太阳的距离不同。那些离正在形成的幼年太阳最近的行星由于处在高温之中因而使许多轻物质扩散到空间。水星、金星、地球和火星之所以很小，而且是岩石结构，其原因就在这里。然而在离太阳这个火炉很远的地方，甚至连那些很轻的气体，诸如甲烷和氨，也会被正在形成的行星留住。因此，诸如木星、土星、天王星和海王星等这些巨大的行星，也可能含有与地球同样多的岩石，不过这些岩石是被深埋在它们厚厚的大气层之下罢了。在这里，我们无意探讨这一问题。但是，把我们的空间家园（行星地球）与距离我们最近的邻居金星和火星作一些比较却是非常有趣的，也是颇有教益的。
据天文观测，目前宇宙还在膨胀之中，然而，它的膨胀也不是无穷无尽的，膨胀到一定阶段，宇宙复将重新收缩，收缩到极限，复又成为一个新的原始火球，于是宇宙大爆炸又将再一次发生。也就是说，宇宙的膨胀和坍缩也是交替进行的。从这点而言，宇宙的起源、演化是呈周期性变化的，宇宙有着多次开端，也有多次“末”日。然而，物质不灭，宇宙永存。
诚然，不论是地球和太阳系的起源，还是恒星的演化和宇宙大爆炸，这都是人类现阶段对天体演化的认识。这些学说，言之有理，但也还有许多漏洞和不可解释之处，然而，人们对天体的来龙去脉总是在不断加深认识，宇宙、天体以及我们周围的自然界都是在发展着的，人类的认识也在发展，永远不会完结。这一切都有待于我们年轻一代不断继承前者，发展现有的理论和假说，不断作新的探索，不断加深对天体来龙去脉的认识。
■3、地球的沧桑之变
我们居住的地球是不断发展的。原始地球和今天的地球相比面目全非。刚从星云脱胎出来的地球雏形可能主要是由硅化物、氧化铁和氧化镁组成的，所有其它元素，包括那些对生命非常重要的元素均为数甚少。
随着地球逐渐成形，它的温度也不断升高。起初是宇宙空间的粒子、碎片像骤雨般地冲击着地球，在地球表面上撞击出无数的坑坑洼洼（陨石坑）。因为经过长达几十亿年的地质时期以及人类长期的活动，大都湮没了，只有当我们登上航天器或在宇宙飞船上仔细观察和测量时，才可发现此类陨石坑。据统计直径10公里以上的就有百来个。我们在今天的月球上能看到昔日地球上的情景，那布满月球表面的“海”就是星际物质撞击月球所留下的伤痕。
星际物质撞击地球，诱发地球上的火山喷发，使它不断增温；此外，正在形成的行星核内的放射性元素在蜕变为稳定元素的过程中，也使地球加热。后一过程，直到今天尚在以很慢的速度进行着。它不断烧热着地球这口大“热锅”。
由于地球的增温，含铁丰富的地球成了个大熔炉，产生了重者下沉，轻者上浮的圈层分化。其结果是呈熔化状态的小铁珠穿过软轻的岩石物质沉入地核，构成铁镍核心，而那些较轻的岩石物质则浮留在上面，在地壳冷却后，形成了坚硬的外壳。
地壳含铁6%，整个地球则含铁35%，整个地球的硅含量仅为15%，地壳却占28%，并与氧结合成硅酸盐岩。最轻的岩石，主要是花岗岩，它是陆地的主体，洋底则由较重的玄武岩组成。
经过分化，形成圈层的地球，从表面到中心，像洋葱一样，层层分布，更像一个煮熟了的鸡蛋，大致可分为三层，最轻的一层地壳物质好似蛋壳在最外面，密度最大的物质则似蛋黄在核心。这一分离过程大约在39亿年前，即地球形成后的6亿年间完成的。地球物理学家根据对地壳最古老岩石的残留物进行了放射性测量，较为精确地确定了这个年代。
除此以外，科学家们还以种种方法探索地球内部的奥秘，其中方法之一就是地震。20世纪初，俄国地震学家B·B·戈里崔恩曾说过这样一句名言：“可以把任何一次地震比作一盏灯，它照亮了地球内部，让我们看清楚里面是些什么，这盏灯目前虽然很暗淡，我相信以后一定会明亮起来。”
事实果然如此。就在戈里崔恩预言不久，南斯拉夫学者莫霍洛维奇在整理公元1909年10月8日~10日发生在萨格勒布市的强烈地震记录时发现，在地表以下35公里~70公里处地震波传播速度有一个明显的不连续面。这一发现说明了地震波在穿过不同岩层时会发生弯曲的异常现象。显然，35公里上下的岩层是不一样的。于是人们首先划出这一见面来，为了纪念发现者的功绩，称其为莫霍洛维奇不连续面，简称莫霍。接着公元1914年，美籍德国科学家戈登堡又发现地震波在地下2900公里处传播速度突然跌落，复又划出了戈登堡面。于是，地球内部的地壳、地幔、地核的3个圈层大致明白了。
根据测量，我们人类居住在一个岩石球之上，平均半径为6372公里，两极稍显扁平。外层（即地壳）仅占地球体积的0.6%。地壳的厚度为5公里到35公里不等，地壳下面有一条明显的界线，即莫霍。这条界线是地幔的最上层。地幔向下深达2900公里，占地球体积的82%。地幔的最上层有一部分处于熔化状态，既像很稠的粥，又像泥浆或半融化的冰。这一薄弱地带叫做岩流圈，它之所以很重要，是因为地壳能够在上面移动，使各大陆环绕地球自由漂移。地幔下面是地核，其外层厚2100公里，内层地核位于地球中心，半径为1370公里。地核的外层是液态铁地带，地球的磁场即产生于此。
在原始地球上，起初是没有大气的，只有在火山活动频繁，喷发出大量二氧化碳和水蒸气之后，使产生的气体从地球内部逸出，进入周围的空间。原始大气中的水蒸气随着温度的下降，冷凝成雨，降落到地球表面，水在低洼的地方积聚，形成原始海洋，于是地球上形成了最初的江、河、湖、海，从此有了原始的水圈。在原始地球激烈变动的初期，地球初步分化成岩石圈、大气圈、水圈。这些为生命的诞生，生物的演化，以至人类的出现创造了条件。
地球经过翻天覆地的变化，逐渐形成了三个圈层，就进入相对稳定的地质时期。这个时期中，地球也在不断发展着，不断进行沧海桑田的变化。这个时期中，地球也在不断发展着，不断进行沧海桑田的变化。现在的撒哈拉沙漠是一片沙海，在古代却曾是波涛汹涌的海洋。人们今天在沙漠的地层中发现了许多古代海洋鱼类、贝类的化石，证明这里曾经是海洋生物的世界。人们还在撒哈拉沙漠中的恩阿哲尔高地发现了众多的壁画，壁画中画的是成群的牧畜，丰美的草原，这说明，撒哈拉由海成陆时，它曾是水草丰美的草原。是炎热、潮湿的气候造就了一派繁茂的热带风光。至今人们还能在山谷溪流中找到目前只在地中海两岸生长的橄榄树。这些孑遗的橄榄树又为撒哈拉沙漠沧桑之变作了明证。横空出世、高耸云霄的喜马拉雅山，在遥远的古代曾经是海洋，考古学家们曾在喜马拉雅山上发现了中生代鱼龙的化石，而鱼龙只能在海洋中才能生存。
地球一刻不停地进行着垂直升降运动，使高山沦落为沧海，使沧海拔起成陆地。同时地壳还进行着水平的漂移，不断改变着陆地和海洋的位置。3亿多年前的古生代石炭纪以前，地球上只有一块完整的大陆（原始大陆），其余都是沄荒大洋，称作原大洋。后来，由于日月的引潮力和地球自转的离心力，更主要的是由于海底扩张的缘故，原始大陆四分五裂了，分成了几块，破裂了的大陆彼此间逐渐分离漂移，今天的海洋与大陆的分布，是大陆漂移的结果。美国东部沿海的一种圆庭蜗牛与欧洲西部海岸的蜗牛是同一品种，不会飞的鸵鸟在美洲、亚洲、非洲、澳洲都有自己的兄弟，在非洲、澳洲、美洲、亚洲的沙漠中都有一种特殊的肺鱼，这从生物学上给大陆漂移提供了佐证。大西洋两岸的海岸线有吻合的轮廓，有相同的地层和层序，有相同的山系、相同的矿产、相同的化石乃至相同的绝对年龄。这些证据又从地质地貌学上有力地证明，大陆是漂移的，大陆是发展变化的。用现代的激光技术精密测量和宇宙飞船的测量表明，大陆现在还在漂移，美洲和亚洲每年以几厘米的距离在扩展着。非洲的大裂谷和红海也在扩展着，它可能成为未来的海洋，大裂谷两岸的非洲大地，一分为二成为两个新的大陆。
地球周围的大气圈也在发展变化着，最原始的地球没有大气圈，大气圈是高温时期地球物质激烈反应放出气体的结果。原始大气的性质是还原性的，如：二氧化碳、一氧化碳、氮气、甲烷、水汽，这时还没有游离状态的氧。后来生命出现以后，逐渐形成了绿色植物，绿色植物进行光合作用，不断吸收二氧化碳，放出氧气，使大气层发生了根本的变化。
地球上的气候也是发展变化的。地球上出现过三次剧烈的气候变化，曾有过三次大冰期的寒冷时期和两次间冰期的相对温暖的时期，在300万年前，距今最近的第四纪冰期发生时，全世界32%的面积为冰川所覆盖，冰川流动一直到北纬38°左右的山区。在我国历史上，气候也曾有过多次的变化，据记载，古代北方曾种过桔子，延安的地下有竹子的化石，说明古代北方也有温暖的气候。汉代和唐代是近5000年中气候温暖的时期，汉唐时期农业生产十分发达，可能与温暖的气候有关。历史上南方也有寒冷的时代。据历史记载：公元225年淮河曾结过很厚的冰，公元336年，渤海3年结冰，冰面可行马车。公元12世纪，太湖湖面全部结冰，冰面上行人往来。公元1650~1700年，汉水、淮河结冰4次，洞庭湖结冰3次，使江西的柑桔全部冻死。
即使是仿佛亘古不变的时间，也在发展变化着。据美国普林斯顿大学和科罗拉达州立大学的科学家对鹦鹉螺类化石的研究，提出4.2亿年前地球和月球间的距离还不到现在的一半，即20万公里，当时的地球自转要比今天快得多，一个月只有9天。鹦鹉螺类属软体动物足纲，在古代海洋中极多。目前在菲律宾到新喀里多尼亚岛的南太平洋海底仍有它们的化石。这种鹦鹉螺有卷曲的碳酸钙壳，内部有由膈膜间的生长线数目大致在30条左右，一般误差不超过2条，这个数字恰与一个朔望月（29天）相近，因此，生长线可能1日生长1条，膈膜则每月生长1个。研究表明，不同年代的鹦鹉螺，气室和生长线数相应不同。2850万年前为26条，7000万年前为22条，1.8亿年前为18条，3.1亿年前为15条，4.2亿年前则只有9条。同时还发现，同时代生长的鹦鹉螺，即使产地和种类不同，每个气室的生长线数目则大体一致。如果对鹦鹉螺的气室和生长线的假设是正确的话，那么4.2亿年前的一个月就是9天，同时还可以推断，以后一个月的天数将慢慢变多，地球与月球的距离则渐渐地越离越远。700亿年后，地球上的一昼夜将等于现在的47天，月球绕地球旋转一周也等于47天。这时，潮汐作用就消失。
总之，天在变，地在变，自然界在变。今天的地球是历史发展的结果，今天的气候也是地球历史发展中的某个阶段。它们还在不断地发展变化着。正如一位古代哲学家所说的：“万物变化兮，固无休息。”
■4、生命生生不息
无机的自然界是不断发展的，有机的生物界也同样是不断发展变化的。
地球上原来没有生物。生物是无机自然界发展的结果。原始地球没有鸟语，没有蛙鸣，没有红花，没有绿叶，没有生命的踪迹，除了大海就是光秃秃的大陆，死一般的静寂。但是，太阳的紫外线不受阻挡地射到地球表面，地球内部的放射性元素也不断地产生热量，原始大气中剧烈地发生着闪电雷鸣，这些都为无机物的发展变化提供了能量。大气中的无机元素在高温的作用下生成了简单有机物，进一步生成了复杂有机物，如氨基酸、单糖、核苷酸等。氨基酸又进一步聚变为蛋白质，核苷酸进一步聚变为核酸。在原始海洋中，又经过了长期的复杂化学反应，终于诞生了地球上最原始的生命。这些在化学进化第一阶段中形成的生命物质不宜在空中生存，随着一场场倾盆大雨，纷纷降落地面，流入海洋，沉到海洋中部，这些生命物质避免了紫外光的直接照射和海底放射物的放射，得到了保护，又不被氧分解掉，因为那时在地球上还未出现生命，化学进化就能在这好似消毒过的无菌、无氧的地球上，长年累月地将生命物质越积越多。再加上地球的温度又高，原始海洋就成了进一步进行化学演化的理想的反应锅。
今天，科学家们在非洲南部前寒武纪的海相地层中，发现了一种类似于杆菌的微生物化石。它的绝对年龄在距今32亿年前。这种化石可能是最原始的生命之一。原始生命诞生后，地球历史揭开了崭新的一页。
原始生命是十分低级的。它们还没有一定的细胞形态，没有独立的营养能力，只能依靠周围环境中所积存的各种有机物进行生活。但是，原始生命虽然幼小，却是地球上各种生物的始祖。
原始生命在发展过程中逐渐产生了组织结构的分化，产生了原始的细胞器，形成了生命的细胞形态。细胞形态生命的出现是生命进化史上的一次大飞跃，它使生命有了独立的结构，开始与无机自然界有了较明显的区分。
原始细胞诞生后，它又继续进化。原始细胞虽然内部有了核酸和蛋白质，也有了简单的霉，但是却没有细胞核。经过10亿年的漫长进化过程，原始细胞终于形成了真核细胞，有了较完整的遗传机制，为生物的有性生殖和大发展创造了条件。真核细胞的发展，使生物界进入了一个生机勃勃的新境界。原始的生物是无性的，没有雌雄之分，牝牡之别。它们繁衍后代依靠无性的细胞分裂。在进化过程中，营养细胞与生殖细胞逐渐分化，机体的大多数细胞发育成营养细胞，少数发展成生殖细胞。生殖细胞数量减少，质量改善，有利于繁殖强壮的后代。生殖细胞又进一步发生分化，有了性别的差别，生物开始依靠雄性细胞和雌性细胞的结合来繁殖后代。
有性生殖使生物进化的速度大大加快。生物在无性生殖的历史发展阶段中，由于无性生殖是母体的复制，基因变化的机率很少，因此，生物世世代代像母体一样，进化的速度十分缓慢。有性生殖产生以后，父体与母体的性细胞结合后，才能形成后代，从而为基因结合提供了千千万万种可能性，这种可能几乎是无限的。这样，大自然能挑选最优的个体，生物进化的步伐就大大加快了。
原始单细胞生物既非动物，又非植物，既像动物，又像植物。那时，动物和植物还没有分家。后来，由于原始海洋中原生生物日益增多，现成的有机物的消耗量越来越大，争夺食物的斗争日趋激烈，生物开始出现了大分化。一部分生物提高运动摄食能力，开始分化出“伪足”、“口”之类的动物性器官的雏形，专门猎取现成食物，这一支以后发展成动物。另一支细胞的形成构造变得越来越不适于运动，它们进行光合作用，自己制造养料，自养能力日益发达，这一支成为绿色植物的始祖。原始的鞭毛藻是植物和动物的共同祖先，在进化过程中，鞭毛断离，保留叶绿体的原始鞭毛藻，便逐渐演变成植物。
原始的生物是单细胞的，在漫长的进化历程中，单细胞不断向多细胞发展。细胞在分裂过程中，形成由几个细胞结合在一起的群体，它们互相联系，形态上产生分化。逐渐演变为结构复杂、组织严密的多细胞生物。在这个基础上，逐渐演化出了各种器官和系统，使生物机体的构造越来越复杂，功能也越来越多样。由单细胞向多细胞发展的历史过程至今还十分相似地反映在高等生物的胚胎发育过程中。人和高等动物的胚胎发育，就是从一个受精细胞开始，不断分裂分化，经过桑椹期、原肠期、三胚层期，进而成为一个具有五脏六腑的高等动物体。这个过程，正是单细胞向多细胞发展的历史的缩影。
生物生活的领域也是不断扩展的。从30多亿年前生物诞生到5亿年前的古生代，无论是植物还是动物，都是水生的。江湖河海是生物的故乡，它们在水中生、水中长。水中尽管熙来攘往，热闹非凡，但是在荒凉的陆地，却没有绿色的原野，没有鸟语花香、桃红柳绿，没有走兽的活动，陆地上到处是光山秃岭，没有一点生气。
生物发展到古生代的志留纪——泥盆纪，由于地球上的沧桑之变，海洋崛起成陆。地壳剧烈升降、褶皱，海洋缩小，大陆扩大了，不少海洋生物或者被囿于浅滩，或者被困于沼泽，首批上陆的动物全部灭绝，因为它们不能自己制造养料。而一部分植物则在陆地上扎下根，依靠叶绿素制造养料，成了生物上陆的先驱者，成了改造陆地的拓荒者。
水生植物上陆之后，水生昆虫也上了岸，因为植物为昆虫的上岸提供了条件。紧接着，总鳍鱼也上陆了。在陆上生存斗争中，它们的鳍逐渐变成了足，鳃逐渐变成了肺，从此，由两栖动物进化到爬行动物，由爬行动物进化成哺乳动物和鸟类，揭开了动物进化的新篇章。
中生代侏罗纪鸟类诞生后，在生物开始向天空进化的过程中，爬行类的一支长出了翅膀、羽毛、生物从树顶向天空发展。在进化过程中，鸟类的飞翔能力越来越强，天鹅能飞过世界屋脊的喜马拉雅山，许多鸟能长途飞行，横渡大海，有的鸟甚至能从南极飞到北极。
哺乳动物也是发展的。它的一支进入天空，成为蝙蝠一类动物，一支钻入地下，成为老鼠一类动物，另有一支爬上了树，发展成为灵长类动物。灵长类动物生活在树、地、空的交界处、结合部。这里信息特别丰富，树上食物众多，它又杂食为生，因此灵长类动物得天独厚，智能比较发达。灵长类由低等猴类发展到高等猴类，由高等猴类发展到猿类，自然界有了猿类，生物界达到了它的最高阶段。于是人类诞生的条件具备了。而一旦从猿到人的历史进程完成，人类就以主人翁的姿态出现在地球上，能动地改造自然，在改造自然中认识自然，和自然构成了一对既对立又统一的永恒的矛盾。在这太阳系中唯一有人生存的星球上写下了一篇篇改造山河，改造自己的史诗，留下了一个个不可磨灭的痕迹，这就是全部人与自然的历史。
二、人与水
水是地球上最可宝贵的财富，是人类必不可少的自然资源。在太阳系的九大行星中，唯独地球有三态的水，唯独地球上有生命和人。人与水共生同存，一开始就结下了不解之缘。
■1、奇妙的水
水是人们常见的一种物质，它是氢和氧的化合物，在地球上并存着气、液、固三种形态的水。就地球表面而言，有70.8%被碧波湛蓝的海水覆盖着，其余29.2%的陆地上也是江河交织，湖泊棋布，至于大气中的水汽，埋藏在地表以下的地下水，固囚在两极和高山雪线之上的固体水（冰）以及动植物体内的水更是比比皆是。在我们呼吸的空气中，在我们行走的陆地上，到处都有水，它是生命的源泉和车轮，没有水，动植物都不能生存，没有水，地球上就没有生态……
任何生命体都离不开水。人体中的水约占65%，大象占70%，马铃薯占80%，西红柿则更多，高达95%。水给地球带来勃勃生机，为生物群落创造了生生不息、繁衍发展的基本条件，为人类继往开来提供了必不可少的条件。
水的奇妙在于它具有特殊的两重性。它既为人类所用，是人类的奴仆，又主宰了人类赖以生存的自然界，是人类的主人。它调节全球的气候，在太阳的热力推动下，蒸腾、降水，在山间形成冲沟、小溪、潺潺细流；在平原汇成名川大江，汹涌澎湃；在河口冲积成肥沃的河口三角洲平原，一马平川；在源头跌落成气势磅礴的瀑布。即使在那干燥酷似一把利刃，雕刻着人类居住的大地，最后归于大海，然后，继续蒸腾、降水……形成了水的循环。水——这一大自然无比庞大的水轮一刻不停地运转着，永不休止。
人们用水来洗涤、饮用、烹饪和开展游泳、划船、冲浪、航海等体育娱乐活动。流水冲洗了人类生活的污泥浊水和废弃物，灌溉种植作物的田野。它还被用来治疗某些疾病，温泉沐浴已为众人所接受，目前，一种古老的水浸疗法也正强烈地吸引着人们。水还用于各种工业生产。自古以来，人类社会的一切自然再生产和社会再生产过程都离不开水，水资源是促进生产力发展的决定因素之一。人们把水称为：“生命之源”，称为白“金”，其珍贵可见一斑。在现代社会中，水和能源、交通、信息等被相提并论，是地区经济开发中诸要素中最重要的非生物因素，也是一种极其重要的经济资源。
爱水，这是人类的天性。阿拉伯人的谚语说：“一场口渴苦，十层火狱罪。”这也许是地处沙漠干燥地区人们的普遍心声吧！人类须臾离不开水，这是因为人类本身就是从水中诞生的。
水也造就了人类的文明。中国、埃及、印度、古巴比伦这世界四大文明古国光辉灿烂的文化艺术都是分别起源于这四大古国的黄河、尼罗河、恒河及底格里斯河和幼发拉底河流域，至今人们还可以在这些大河流域追溯古文明的起源。中国把黄河称做中华民族的摇篮，那是考古学家在黄土高原找到了我们祖先的足迹，找到了我们先民在6000多年前生活聚居的半坡村遗址；埃及人把尼罗河尊称母亲，是因为流经在两大沙漠之间的尼罗河的清泉酷似乳汁一样哺育了古埃及人民，至今在尼罗河上游两岸还分布着具有悠久历史的路卡索神殿；印度人则传说，恒河是女神下凡，这是条从天而降的“圣”河；恒河水能教人聪明，给人智慧，还能洗涤一生的罪孽，于是在恒河上游的贝勒那斯城畔，天天都有成百上千的印度教信徒在河水中虔诚地祈祷、沐浴。他们以一生中能去圣河一次看作是终生的大幸；两河流域则被圣经创世纪写成是世外桃源的“伊甸园”所在地，按照圣经教义，人类就是在伊甸园中诞生的。
水还和高山、大海联系在一起，大河都发源于高山，归宿于大海，大海也是由水汇聚而成的，水还和土、木联系在一起……
我国古代的圣贤孔子曾写过：“智者乐水，仁者乐山”的词句。水的确给人聪明和智慧。历代曾有多少画家文人为水而泼墨作画，挥毫成书，诗人曾把庐山瀑布比作落地银河，文学家还把滔滔长江写成“黄金水道”。
人类认识自然、改造自然，也往往是和水紧紧联系在一起的。生活在长江上游的人们，日复一日看着大江东去，久而久之悟出了水流的自然规律，于是以这一规律性的认识来指导建水库、修水闸、挖运河，利用水力来灌溉、发电、航运……；生活在大海沿岸的人经过长期观察，认识了引潮力和月球的圆缺有关，掌握了潮汐起落的规律，潮涨出海，远航捕鱼；潮落下滩，拾贝捉蟹，顺潮行船，让潮水推磨，用潮汐发电。水能载舟，给人交通舟楫之便，到了近代，大海已不再是人类交往的屏障，而是廉价的水运通道了。目前世界各国许多大城市都位于海岸线上，据联合国教科文组织统计，世界上经济和文化发达地区大都集中在世界各国的沿海地带，在距海岸200公里的地区集中了全球1/2以上的人口，根据联合国的统计：世界上百万以上人口的大城市共有99座，其中72座分布在海岸带上，世界渔业有2/3依赖于沿海浅滩地带。
人类爱水，但又怕水。水能兴邦，又能灭国。一座座繁荣昌盛的城堡，沿大河流域崛起。从历史上看，一条清清的黄河千百年来曾经哺育了中华民族的先民，在她流经之地，一座座历史名城崛起，兰州、西安、洛阳、郑州、开封……，然而当黄水变浊，灾害频频之际，它又吞噬了多少良田沃野，埋葬了多少城堡，北宋古都汴梁，至今还深深地埋葬在今日开封城的8米之下。今天，人们又在徐州的地下发现了被黄水吞噬了的徐州古城。在一部人类文明史上，始终交织着这种对水的复杂的感情。那晶莹澄碧的水，曾经给人们带来丰收的喜悦，也曾给人们带来灭顶之灾。这一滴滴晶莹的水中包含着多少人类的喜悦和苦难，企求和希望，映照着人类同自然界斗争的一幕幕雄壮的画面。
■2、最早的江河湖海是怎样形成的？
地球是个水球。而那么多的水又是从哪里来的呢？气势磅礴的名川大江，波涛翻腾的瀛瀛大洋、沧海，平静如镜的大小湖泊，又是怎样形成的呢？对水的起源人们也早已开始了探索。
“君不见，黄河之水天上来，奔流到海不复回”。这是李白的绝唱。古代人从直观的朴素观念出发，确认水是从天上来的，暴雨滂沱，洪水突发，不就是天公发怒，地倾天漏了吗？人们不认识水，又无力驾驭水，于是就有人杜撰了“龙王”、“河伯”之类的神话。
到了近代，各门自然科学一起揭晓了地球上的水来自地球中间，是从原始地球火山喷发时带出来的。
近代科学研究告诉我们：地球上的水是从地球内部分异挤压出来的。火山学家从现代火山活动中可以看到大量气体喷出，其中以水蒸气为主，约占75%以上，这说明在地壳深部确有大量原始水源存在。地质学家分析了地下深处的岩浆从其成分来看，无不含有水分，并且越深形成的岩浆含水量也越高。矿物学家分析了岩浆凝固结晶而成的火成岩，虽然这些都是坚硬的石头，但经化验表明仍然含有一定数量的结晶水，并且常见有原始水的包裹体。天文学家从构成地球的原始物质——球粒陨石的成分分析来看，同样也含有一定水分。
我们可以推断：地球刚诞生时，它的表面既没有涓涓细流，绵绵江水，更没有汪洋大海，整个地球混沌一体，似一团火球。这时的地球外层空间也没有厚层的大气包围着，来自太空的陨星可长驱直入，不断轰击着脆弱的地壳，并诱发一次次猛烈的地震和频繁的火山喷发。地球上遍地烽火，到处浓烟滚滚，火光闪闪。俗话说：“水火不相容”。然而，水、火虽然对立，但仍有统一之处，正是禁锢在地壳深处火山岩浆中的水，随着火山喷发脱颖而出了。从现代火山喷发测得的数据可知，火山喷发物中，除各种气体、岩浆、岩尘外，主要成分是水蒸气。水蒸气也就成了第二代地球大气的主要成员。它活跃地参加了化学演化的第一阶段，首先是被紫外线分解成氢和氧，然后又重新结合成水降落到地表，而地表上的高温又使刚降下的水或者尚未落地就冷化成水蒸气复上青天。如此循环不息，周而复始，地表一次次降温，一直到地表的温度降到沸点以下，液态的水也就在地表保存，在地球表面的坑坑洼洼里，充满了积水，这就是地球上江河湖海的雏形。
原始海洋远没有今天四大洋的规模。据估算，它只有现代海洋的10%，后来由于地球内部结构水的不断加入，海水才逐渐递增，形成了今日之大洋大海。当地球一旦穿上这件珍贵的“水衣”，那么地球上就发生了巨大的变化。30多亿年前产生的生命，有了低等植物，到了约300万年前出现了人类。
■3、大自然有个水轮
自从地球穿上了“江河湖海”这件珍贵的“水衣”之后，地球就变了样，可是大自然恩赐给人类的水并不全是淡水。目前分布在地球上的极大部分是又咸又苦的海水，适合人类和动植物生长需要的淡水只占地球总水量的1%。人们要问，有限的淡水又是怎样千秋万代地供应全球人类和大部分动植物生存的呢？这是因为地球上的水是活水，有一个人们看不见的大自然水轮永不休止地转动着，使有限的淡水循环不已，给人类和动植物提供了源源不断的淡水。这个水轮是由光明炽热的太阳发出的热力，推动着大自然的水轮不断地运转——蒸发、降雨、渗透、径流（指流入地面灌溉或土壤内的那一部分水）、百川归大海，复又蒸发，进行着周而复始的循环。如果没有这一水的大循环，地球上的江河湖海也只能是一潭死水，人类和陆上的动植物就没有足够的洁净的淡水可用，只是这个大自然的水轮运转所获得的极小部分的洁净淡水，才使我们地球上极其复杂的生命机制得以维系，生命得以生生不息，人类才能继往开来。
那么我们这个大自然的水轮又是怎样运转的呢？
那是由地球在太阳系中所处的位置所决定的。我们人类居住的地球距太阳1.5亿公里，这是一个极其奇妙的距离。科学家计算表明：假使地球离太阳不足1.34亿公里，那么灼热的阳光将使地球上的水全部蒸发掉。如果，地球轨道远离太阳超过1.66亿公里就得不到太阳足够的光和热，地球上将终年寒冬，四季飘雪，整个地球将是一个银装素裹的雪球，冰河解冻遥遥无期。
正因为我们地球在太阳系中的位置恰到好处，尽管地球所得到的热量仅仅是太阳的1/20亿，但其绝对能量已是相当可观了。地球上每分钟从太阳那里得到的辐射能是2.473×1018卡，相当于燃烧3.3亿吨煤所发出的热量，这一巨大的热能正好推动地球上的大自然水轮不断运转，并使地球保持一个适当的温度。大自然的水轮又是怎样运转，使地球的水分进行不断循环的呢？
太阳的照射，使海面、淡水湖泊、水库、溪流和含有大量水分的植物叶面的水，蒸发和蒸腾。
这些化为气态的水，一般说来是看不见的，只有当它升入高空遇上适宜的温度条件形成云层，才能飘浮在海洋和陆地的上空。如果这些云层在飘浮过程中遇到山脉抬升，或者接触到来自北方的冷气团，那么云层中的水分子会凝聚在一起不再飘移，当它凝聚到一定量时，在地球引力作用下，以雨雪、冰雹的形态落到地表，这就是降水。通过这一蒸腾、凝结而复又下降的水其盐分被析出，污染被自净，成了可供人畜食用的洁净淡水。这些降水有的渗入地下，有的汇聚成溪流大河，有的被植物吸收，动物食用。这些水流即使流入地下，并不因此就永远脱离了在世界水循环中环流的水体，因为地下水也是流动的，无论流得多慢，但总会回归大海，也可能流入湖泊，在那里气化后升空，也可能以泉水的形式流出地面，汇入小溪，在陆地上并入河川，又参加到循环的环流中。
大自然的水轮永不疲倦地不断运转着。地球上水的总量是不变的，今天地球上的水同过去的一样多，明天地球上的水也不会减少。据估计，海洋每年要蒸发掉505000千立方米海水。然而，每年复有458000千立方米的海水又变为雨水直接降落于大海，这点水对想获得淡水的人类来说是用不上的。只有其中12万千立方米的水降雨落到大陆，才能为人类所用，而这仅仅占地面径流水的总量的1%和地下水的0.001%。这些水是今天我们这个星球上人类得以生存的源泉，它湿润着为农业生产所必不可少的土壤耕作层，保护着森林、草原，使地表常青郁葱；它增加着地下水的储量，为将近1/5的世界人口提供洁净的饮用水。因为没有淡水，文明的产生，人口的增长，从原始传统的农业到先进的电子工业等各个领域的发展均不可能。虽然目前人类已经依靠先进技术发展海水淡化，废水脱盐、净化、回收等方面取得伟大成就。但是人类基本上还是依靠自然界的大水轮为生。古往今来人们十分珍惜自然界大水轮给人们普降的甘露水。印度洋上的斯里兰卡是个有翡翠岛国之称的大洋中的岛国，800多年前的一位国王说过这样一句话：“降落到本岛的雨水若未服务于人类，一滴也不让流入海洋。”这一名言充分说明了古往今来人类对大自然的水都是十分珍惜的。
■4、水的两重性
水是一种难以对付的自然资源。少了不行，会引起干旱，造成赤地千里、饿殍遍地的大旱灾。近十年来，非洲连续干旱，大地生烟，田地龟裂，河井枯竭，人畜渴死……每年因缺水和喝不洁净的水致死的孩子何止成千上万，加纳、布基纳法索、毛里塔尼亚、津巴布韦、埃塞俄比亚、莫桑比克、乍得、尼日尔、马里、塞内加尔、安哥拉等11个国家是非洲受旱灾最严重的国家，其中布基纳法索（即上沃尔特）自1968年以来将近20年，一直受到干旱和沙漠化的严重影响，1981年是近30年来降水量最少的一年，1983年又是一个极干旱的年头，他们深为缺水所苦。
在科威特、沙特阿拉伯、阿拉伯联合酋长国等，那里几乎储存着全球一半以上的石油资源，尽管石油流成河，可是淡水却贵似油，不得不用昂贵的石油来蒸腾海水取得淡水，甚至计划不惜工本不远万里去南极洲拖运冰山，用远水来解近渴。
在那终年不雨的戈壁沙漠之中，水就是生命。人们追逐着水，动物追逐着水。哪里有水，哪怕只是点点滴滴，哪里就有青葱的树木、绿洲，哪里就生机勃勃。美国加里福尼亚州的莫哈维沙漠中竟发生了那么一件趣闻：1955年8月23日傍晚，下了一场滂沱大雨之后，积水的低洼沼地里，竟然有数以百万计的淡水虾生蹦活跳起来，原来这场透雨把25年前“休眠着”的虾卵浇醒了。
水滋润浇灌了沙漠，沙漠就能变成鲜花盛开的田野。百年前，遍地荒漠的加里福尼亚州尽管地处美国南部阳光地带，阳光普照，土壤肥沃，可是没有水，一切都像死一样的静寂。然而，当全美运河在帝国谷地中凿通通过长达900公里之后，科罗拉多的河水源源不断地引进到这干渴的沙漠，实现了美国的北水南调，给久旱的耕地带来了源源不断的甘露，大大发展了当地的绿洲农业。奇迹发生了，加里福尼亚州的瓜果、蔬菜、粮食、花卉得到丰收，成了美国最富饶、最美丽的一个州。
在那雨量丰富、江河交织的水乡地区，水给人类带来了丰收美景。水是显得那么清澈柔和，故有“温柔如水”之说。可是有时水多了，也不行。暴雨滂沱、山洪突发、江湖泛溢、海潮倒灌的洪涝灾害，吞噬万顷良田，造成遍地泽国、人为鱼鳖的悲惨局面，因而人们又把洪水和猛兽联在一起，编成“洪水猛兽”一词。
古往今来，人类一直在用水，也一直在驯水。历史上凡是在治水上卓有业绩的帝王贤哲一概都被人民尊为神明，载入史册，古今中外概莫能外。在世界各国的古老神话乃至宗教经典之中，无不有涉及水的传说和内容。中国的精卫填海、大禹治水，西方圣经的创世纪中的摩西洪水、诺亚方舟等诸如此类的有趣故事已人所皆知了。
治水，历来是人类和大自然斗争的一件大事。它关系到人民的生命安危和财富的得失。敬爱的周恩来同志生前曾经为我国水利建设操尽了心，他曾谆谆教导水利工作者，要十分重视水利工作。他说：“水利搞得不好就会变成水害。江水汹涌澎湃，关系到千百万人民生命财产和安全，我对这个问题始终是‘若临深渊、如履薄冰’，是慎之又慎。”
我们要时刻记住周恩来同志的遗训，努力学会治水，努力管好这世界上最为珍贵的自然资源之一——水。
■5、不让江水白白流
水尽管难以对付，然而人却能知难而上。中国是大禹的故乡，堪称为世界上开发水利资源、治理江河的最早国家之一。千百年来，历代治水的英雄辈出，他们建立的业绩我们享受至今。打开浩瀚的史书我们即可看到，有史可查的著名水利工程即有：公元前600年前后建成的安丰塘灌区，公元前420年前后的引漳12渠，公元前250年李冰父子修建的都江堰灌渠，公元前246年的郑国渠，公元前219年沟通湘江、漓江水系的越岭运河——灵渠……这些上千年前的水利工程至今仍造福于我们后辈。至于黄河大堤、钱塘江海塘工程、京杭大运河更是规模宏伟，得利千年。
到了近年，水力发电崛起之后，水力更被人们看作一种取之不尽，用之不竭的能源，有“白金”之称。在当今世界性的能源危机频频告急，环境危机日趋严重之际，水电作为一种无污染的再生性能源更受人们重视。在我国千山万水之中，山区小型水电站宛若满天星斗。但我国对高水头的大型水电站开发建立还是相当落后的。长江这一世界大河，全长6300公里，入海径流量1万亿立方米，河源到河口的总落差5400米，这个大“富矿”至今尚未得到开发利用。正如中央领导同志视察了长江三峡后不无感叹地所说：“问君能有几多愁，眼看一江春水白白向东流。”人们的忧愁是有理由的，先不提长江，只以长江的一条支流乌江而言，乌江全长1037公里，流经贵州和四川两省，河流天然落差达2100多米，是水力资源极为丰富的一条大河，可开发的装机容量为846万千瓦。全流域可建起10座梯级电站，考察过这一河流的中外专家都认为：乌江酷似田纳西河，而论开发条件又优于田纳西河。田纳西河是美国密西西比河的一条支流，在未开发前水旱灾害频繁，自1933年起，美国对田纳西河作了主流域开发后，田纳西河变害为利，不仅为美国国防工业包括原子弹氢弹的制造提供了巨大的能源，而且被充分开发来发展航运，进行灌溉，养殖水产，发展旅游，昔日灾害连年的田纳西，一改前貌成了美丽富饶的田纳西。乌江的全流域开发在即，中国的“田纳西”也一定会出现在川贵交界的乌江流域。
乌江要开发，长江更急需开发。国家已经对三峡水利工程作了周密的部署、计划，正在组织全国的专家、学者进行周密的论证。当高达180米的高坝在三峡崛起时，“高峡出平湖”的奇迹也将出现在长江上游，将给全国提供1600万千瓦的廉价电力。长江的综合开发包含着众多的内容，诸如：交通、航运、灌溉、防洪、水力发电、淡水养殖、海洋捕捞、城市供水、工业布局等等，关系到我们国家经济发展的全局。当长江得到全国综合开发之后，长江流域将成为一条工业走廊，整个国家将会改变面貌。
除了长江我国水利专家对黄河上游也作了详尽的勘测。一致认为，黄河上游从青海源头到内蒙古河口镇河段，其中从龙羊峡到青铜峡1023公里河段，峡谷多、落差大、水流急，适宜建立水电站和水利枢纽。尽管多年来计划兴建梯级水电站15座以外（总装机容量194.4万千瓦，年发电量97.6亿度），尚待开发的还有拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡等10座水电站，其潜力也是相当可观的。
可以预料，当蕴藏在长江、黄河之中的“白金”被统统开发出来之日，也将是我国长江、黄河两条巨龙苏醒腾越之时。中国人民驯水将达到很高的水平，一江春水再也不白白流失了。
■6、调水济干旱
在我们这个星球上，降水在时间和空间的分布上极不平衡，在同一时期，不同空间，往往是水灾和旱灾同时发生。印度阿萨密邦的乞拉朋齐，由于来自印度洋湿热的季风和喜马拉雅山高山的屏障，几乎天天大雨滂沱，年降水量高达28000毫米，有世界雨极之称，印度人得时时提防洪涝灾害；而离印度不远的中东的阿拉伯沙漠则往往终年不雨，年年时时处在干旱之中，即使不是沙漠的拉丁美洲，太平洋沿岸地区也很少降水，秘鲁的利马还有不雨城之称。那里的人们千方百计的寻找水以求缓和干旱，在秘鲁、智利、厄瓜多尔都高耸着一些稀奇古怪的高大金刚石状结构的雾水收集器。这种装置利用“热转化”的作用，将这一带海岸地区的雾气也点滴不放过，全部拦截到容器中来，凝缩成水。这一装置的每个八面体结构每天可产生近200公升水。
在澳大利亚也有类似情况，南北向的大分水岭山脉把澳洲分成很不对称的两大片，山的东侧是狭长的太平洋沿岸，这一带土地贫瘠，可雨量特别丰富；而山的西侧是大片肥沃的大漠，却很少降雨。
我国也是个缺水的国家，按平均每人占有的径流量不到2700立方米，仅占世界人均占有径流量的1/4，居第85位。我国降水的地区分布和时间分布也是很不均匀的。从地区来看，东南沿海地区年降水量大于1600毫米，而华北、西北广大地区降水只有400毫米不到，有的地方甚至不到200毫米。雨量和径流量的分布和耕地、矿产资源的分布很不适应。长江流域和江南地区耕地占全国的38%，却占有全国径流量的82%，而黄河、淮河、海河三大流域耕地占全国的62%，径流量仅占全国的6.6%，而且这一带还集中了需要大量耗水的煤、铁、石油大矿。
要水的地域没有水，不需要太多水的地域水太多，这就是降水的空间上不平衡造成的恶果。
如何解决这一矛盾呢？在人类尚不能改变降水这种不合理的空间分布之时，最好的办法是实行跨流域调水。跨流域调水，简而言之就是把水量丰沛河流中的多余的水，通过开凿运河、沟渠，建立泵站，把它们引向缺水的地区的一种水利工程。
这种调水工程在世界上已经有了数十年的实践。苏联的北水南调，澳大利亚的东水西调，巴基斯坦的西水东调，这些巨大的调水工程都取得了很大的成功。目前世界上正在筹划中的还有“北美水利电力联盟”规划和我国把长江水调往华北平原的南水北调规划等。
“北美水利电力联盟”是一项国际性的跨流域调水设想，打算集聚北美大陆西北部高纬度，地处加拿大的径流，经过水库群、泵水站、渠道或运河、隧道组成的一个蓄水、输水网，把加拿大富裕的水南调到美国和墨西哥干旱、半干旱的缺水地区。这一工程计划投资1200亿美元，可惜，这一在技术上是可行的，经济上是有利的美好计划，直到今天还只是纸上谈兵而已。所以未能付诸实施的原因，主要是这一巨大规模调水牵涉到三个国家各自的权益。
我国南水北调的工程曾经有：东线、中线、西线三个调水方案，经过多年的筹备、选线、争议、论证，终于在1984年选择了东线方案并且正式动工了。这是经过专家论证和根据我国现有的财力情况决策的。这一方案以江苏扬州江都水利枢纽工程作为调长江水的起点，北调的水通过苏北湖泊群，沿南北大运河古道输水，目前进展顺利，已输水到山东境内。我国南水北调东线方案的实施，不仅说明了我国水利科学的进步，也是我国社会主义制度无比优越的一个明证。
跨流域调水能济干旱，但也会给调水地区带来一系列生态失调，因此，有的科学家已在设想一种“空中调水”的方案，试图通过人工影响气候，来克服目前地球上降水在空间分布的不平衡、不均匀性。本来，在地球上水有液、气、固三态，地球上的水资源不仅储之于海洋、江湖、冰川、冰山，海洋上空含有丰富气态水的大气云层也是一种“水体”，我们可以把它看作是“空中水库”。如果我们能用人工影响大气环流，使这“空中水库”用人为的办法“牵引”到干旱的内陆去降落，那么就不需要在地表搞那么多工程，也可避免生态失调的好多麻烦了。这种设想最初是由甘肃省兰州市的几位科技人员提出来的，目前国家气象局的专家们正在研究它的可行性。尽管，这一想法颇似幻想，但经过专家研究论证，认为这种想法是可取的，也许将来是能实现的。
■7、开发海洋，前景灿烂
茫茫大海，碧波万顷。地球表面的70.8%被海水覆盖着。海洋是地球上最早的一个水源，也是孕育生命的温床，从进化论的观点而言，人类就是从海洋中的原生物净化而来的。从人类的需要来说，大海是人类的衣食住行的供应者，是人类的一个聚宝盆。
今天，人类的生活已经须臾离不开海洋。首先，大海是人类的大食库，据估算，海洋中的鱼类、海洋哺乳动物和大型无脊椎动物的年再生量是8亿吨，而目前人类的年渔获量仅7000万吨。据有些海洋渔业专家研究，大海向人们每年提供1.2亿到2亿吨食品是完全可能的。俗话说得好，海洋也是“耕地”，鱼、虾、贝、藻就是粮食。除了深海捕捞，我们还可以在浅海、大陆架、滩涂、岛礁上人工养殖海生动植物。海洋捕捞和“耕”海建立海洋牧场相结合，是人类合理地开发海洋资源，建立海洋人工生态系统的一个有益常识，它有利于海洋生物的再生，也有利于海洋环境的保护。
海洋还是人类的能源库。目前已经在海底大陆架发现和开采的海底石油正日益显得其重要，英国在经济上的复苏，一定程度上依靠了北海油田。除此之外，海底还蕴藏着多种洁净而取之不尽、用之不竭的能源，其中仅潮汐能一项，即能发电30亿千瓦，其中可供开发的电能约2600亿度。还有海水温差、海流都能用来做功发电。海水中还蕴藏着40亿吨铀，如果进一步从海水中提取氘氚，那么它的能量更为惊人。
“人食五谷，孰能无病”，好在除了大陆上有许多草药和化学合成药物外，海水中还蕴藏着更多的药物。除了众所周知的氯化纳、绿化钾、氯化镁等常规药物和治蛔虫的鹧鸪菜外，药物学家正在海洋生物中寻觅治疗某些心血管病和攻克癌症的特效药，且已经取得了初步的成效。首先引起药物学家注视的是凶恶的鲨鱼。鲨鱼力大无比，从出生到死，一直以奔马般的速度在大洋中迅游，而且它从不得癌症。药物生理学家把捕获的鲨鱼移植上癌细胞，奇怪的是鲨鱼却安然无恙，癌细胞对它可以说是刀枪不入。原来鲨鱼不时分泌出一种不仅能抑制致癌细胞，而且能使癌过程逆转的物质。这种物质已经被药学家用来配制抗癌的特效药，并用于临床试验。
另一种受到医药学家注意的是栖息在海底的一种盲鳗，它好洁成癖，一旦污泥钻出来，就能自身打个结，然后又让蛇一样的身子从结中钻出来，于是沾上的污泥也就洗涤干净了，更奇的是盲鳗长有4个心脏，科学家已从盲鳗的心脏中分离出高效的强心剂，这种强心剂能迅速增加心脏的血管输送的血量，能降低心跳频率，无疑是一种难得的救心妙药。
此外，生长在夏威夷海域的一种含有剧毒物质的珊瑚，酷似高压电网，其它动物一接触它就会使动脉压骤降，呼吸紊乱，瘫痪昏厥。科学家从有毒珊瑚身上提炼出治疗降高血压的特效药。
海洋中有20万种动植物，其中不少生物是具有“特异功能”的。科学家希望从这些具有特异功能的生物中提取医治人类顽疾的特效药。人类对大海寄托着极大的期望。
大海还是当前全球交往的最廉价的通道。正因为这样，世界各国的河口、海岸、港口城市就成了人类经济发展的前沿。
大海从全球生态的角度上看，它是地球的肺。海水溶解了大量大气中的二氧化碳，通过大海的蒸腾、降水，空气洁净了，奔腾不息的河川夹带着污泥浊水回归大海，经过大海的自净，水洁净了。没有大海，人类就呼吸不到干净湿润的空气和喝不到洁净的淡水。
大海具有宽大的胸怀，它容纳了地球上95%以上的水。可惜的是，这是不能食用的咸水。在我们这个星球上，有多少浩瀚的沙漠就紧紧地濒临大海，而又有多少人畜面临着大海干涸而死。古往今来，人们在想，如果哪一天，植物可用海水浇灌，人和动物能喝海水该有多好！科学家发明了用蒸馏法制造淡水，创造了用离子交换法来淡化海水，可是这些做法成本太高了。对于成千上万居住在干旱地区的沙漠边缘的居民来说，对于亿万亩焦渴的耕地和动植物来说无疑是杯水车薪。在水荒频频到来的今日，促使了科学家大胆去设想，能直接用海水来代替淡水吗？
日本科学家首先突破了海水不能喝的戒律。从事饮用海水动物实验的医学博士久我昌南和从事漂流实验的斋腾实，各自做了试验，结论是：如果饮用1/3海水和1/3淡水的混合水，那么人就能活下来，这两位科学家已经在太平洋做了5次实验了，他们成功的试验向人类可能饮用海水迈出了一大步。试验还在继续，我们期望着会有更好的成就。苏联科学家则在着力研究直接用海水浇灌耕地，浇灌作物，阿塞拜疆加盟共和国的别赫托布夫教授在濒临里海的阿普歇伦半岛的干旱地带选了一批树木，作海水浇灌的实验，其结果表明，种植在沙地上的爱尔大松，观赏灌木红柳和石榴树，抗盐性能最佳，能在海水灌溉下生长。这位科学家还在试验田里用掺合了一半淡水的海水来浇灌农作物、蔬菜。结果，西红柿、茄子、高粱等都生长得很好，在浇灌中人们还发现：如果让这种掺了淡水的海水在浇灌前预先流过装有特有的磁装置，把磁化了的这种混合水用于浇灌，效果更佳。
如果有朝一日，人和动物都能喝海水，作物能够浇海水了，那么地球上再也不会发生淡水的水荒了。
大海还珍藏着地球许多奥秘。正是由于海水覆盖了地球的70.8%的表面，因此千百年来人类认识地球就是凭已经出露的29.2%的大陆来推断的。这显然是“瞎子摸象”。必然会影响人类对地球的全面、正确、深入的认识。历史证明，大陆漂移、海底扩张、板块构造等新地球观的发现和再认识，都是建筑在人类对海洋认识的基础上的。只有当这70.8%被海水覆盖的海底全部坦露在人类面前时，人们才可能对地球有更进一步的认识。
目前，人类正在走向海洋，深入海域，潜入海底，在海底钻探、取样，一探这“龙宫”的奇景，揭露深藏在洋底的奥秘。随着人类对大海认识的深入，人类开发海洋的前景是光辉灿烂的，人类必将会有新的飞跃，这是确信无疑的。
■8、人类将饮极地冰山之水
寻找更多的淡水资源，要作出各方面的努力，目前，人们正把兴趣集中在潜力最大的海水淡化和开发地球上唯一的淡水储备——两极地区亿万年来积雪积压库存的冰山。
在辽阔的大洋中，漂浮着为数不少的冰山。这些成形于两极地区的冰川巍峨如大山，长宽均有好几公里，露出海面的部分往往有好几百米高，而隐入水中的体积比露出海面部分的体积还要大好几倍。这些海上冰山是淡水的极好来源之一。因此，近几十年来，世界海洋学家一直在研究如何把海上冰山搬运至世界干旱缺水地区，解决淡水水源问题。
海水淡化的成本极高，而去极地拖运冰山取得淡水，不仅在经济上是合算的，而且在技术上也是可能的。冰山系极地淡水凝结而成，洁净甘美，纯度如蒸馏水，又富含矿物质。据估计，仅南极的冰帽每年以自然崩裂成冰山的形式，使10多万亿立方米的冰白白融化在大洋之中。冰山在南极和北冰洋上飘浮，还常常酿成海难。科学家认为，开发极地冰山无疑是一举两得的好事。
由于北冰洋的冰山形状大多不规则，且不稳定，拖运不易，此外，北极冰山来自格陵兰岛的山间冰川，体积不大。而南极冰山，一是体积大，二是形状规则，呈板状，像艘冰“船”，容易拖运，因此人们首先考虑去南极拖冰山。
拖运冰山首先要进行卫星拍摄和飞机勘察，选择合适的冰山。然后在确定的冰山上进行技术作业，分割冰山，使其与拖轮相连，当拖轮向前行进时，冰山也就慢慢地跟着移动。从理论上说，实际拖运作业不应有任何问题，因为现代最大拖船的牵引力为125吨，而移动一座一亿吨重的冰山所需的牵引力仅为600~700吨，因此用五六条大拖船即可进行拖运。
拖运冰山最难解决的技术问题是如何保护冰山不受各种侵蚀。拖运冰山需花费很长的时间，若以每小时1海里的最佳速度，拖运6000海里就需8~9个月的时间。在拖运过程中，要经过骄阳灼人的赤道洋面，穿越于各种暖流之中，为了尽量减少冰山的融化、蒸发、海浪的拍击及移动时与海水所产生的磨擦侵蚀，人们已提出种种办法。其中之一是用某种由反射材料制成的与软百页帘相似的细片保护冰山的边沿；四周的水下部分用由绝热材料制成的类似帘子的“下摆”来保护，而绝热体本身又靠“下摆”和冰山四周之间的冷淡水来保证其效果；冰山的底部也用一种可充气的浮体加以保护。
法国西斯洛工程运输公司则用结实的塑料薄膜包扎整个冰山，然后在薄膜上涂上一层特殊的化学物质，使灼热的太阳光对冰山起作用。冰山运到目的地后，将进行割锯，分段溶化，然后通过水管运至各地。
目前，除了靠近南极的干旱的澳大利亚对拖运冰山的兴趣极浓，正跃跃欲试外，还有远隔重洋严重水荒的非洲和中东干旱的阿拉伯石油富国也欲“远水来解近渴”。沙特阿拉伯和法国的西斯洛工程运输公司签订了一项搬运一座海上冰山的合同。根据合同，这家公司将在5年之内从大西洋把一座冰山运至沙特阿拉伯的吉达港，运输费用为9亿美元。
拖运冰山，取得淡水，无疑是解除当前水荒频频、干旱扰人困境的一个锦囊妙计，也是我们这个时代最富有创造性、最有益的事业之一。不久的将来，焦渴的人们将能饮到甘美的极地冰山之水。
■9、管好人间最宝贵的水资源
水既难对付，更难管理。当前，人类既身处着淡水资源紧缺，水质严重污染的频频水荒之中；有的又陷入洪涝灾害频繁，水土流失严重的困境。水是生命之源，水又是一种重要的经济资源，有工业之血液、农业的命脉之称，从某种意义上说：水比粮食还重要。
人类面临着淡水资源严重不足的新问题。由于人口的剧增，城市的扩大，工农业的迅速发展，人类对水的消耗与日俱增。据计算，生产一辆汽车需要10万公升水、生产一公斤钢要150公升水，生产1公升纸需要700公升水。农业生产耗水量也是很大的，每收获一吨小麦需要1500吨水，要生产1吨棉花则需1万吨水。据联合国估算，今后25年里，人类对水的需求量还要增加1倍。而我们知道，地球上水的总量是恒定的，今天地球上的水的总量同过去一样多，将来不会减少也不可能增多。但在局部地区和时间内，水又可能显得不足。如何解决这一矛盾？关键在于我们如何管好这宝贵的水资源，杜绝浪费，保持其洁净，发挥其最大的作用。
当前世界上有12亿人口生活在干旱缺水的地区，20亿男女老少难以获得充足洁净的淡水供应。第三世界农村的供水更为恶劣。正像联合国早在1977年发出的警告那样：“水将成为一项严重的社会危机”。
我国的淡水资源也是十分紧缺的，而且日趋紧张。1980年对191个城市调查，有154个城市缺少水，合计每天缺水880万立方米。每年到供水高峰季节，不少城市楼房发生水压不足或不能供水，直接影响人们正常的生活和工作。由于水源不足，有些工厂产量受到影响，产品质量下降，废品增多，甚至出现停产等水的局面。我国城市用水非常紧张的地区有大连、青岛、沈阳、天津等。1983年大连市由于河流干涸、海潮倒灌、咸水深入内陆10余公里，因缺水仅工厂产值就减少6亿元。1987年，我国又是一个枯水年，长江沿岸好多泊位水位骤降，不能泊船，武汉长江大桥桥墩出露水面。
面对水的紧缺，科学合理地有效地开发、综合利用和管理水资源，就显得更为重要了。许多表面看来严重缺水的问题可以用现代化、多目的、多单元、多级应用的先进管理办法，在不增添水源的情况下给予解决。首先是保护水的洁净，严格防止污染。水荒和水污染是叠加的，水荒使污染加剧，水污染更促成了水荒。解决水污染最根本的方法在于控制污染源，迅速加强水处理能力，采取废水复用、一水多用、重复用水等方法。本来，自然界的水就是不断地循环、重复使用的，地球上至今依然碧水长流，就是因为大自然水轮在永不休止地对水进行净化，正因为人类对水的需要、污染超过了大自然的承受和自净能力，才产生了污染和水荒。因此减轻大自然水轮净水的负担，采取节约用水、人工净水是行之有效的办法。
除节流之外，其次在于努力开辟新水源。当前世界各国都在寻觅深层地下水，发展海水淡化装置，并进一步研究直接利用咸水的可能性。
在地球深处有着大量的淡水，一直沉睡在巨大的蓄水层里。这些蓄水层在世界各大陆都有。目前在大西洋到波斯湾的辽阔沙漠地区，包括非洲大陆北部的撒哈拉大沙漠和阿拉伯半岛的地下，都已经发现好几个大地下水层。在阿拉伯利比亚的塞里尔地区已打出500口生产用水井，使5万公顷沙漠得到灌溉。沙特阿拉伯沙漠中蓄水层的深度从50米到1500米之间不等，不少钻井已打到大量的地下水。
海水淡化水建设也越来越受重视。1980年全球在建和建成的海水淡化厂已有2200于座，日产淡水757万立方米。科威特、沙特阿拉伯、日本和苏联都已建成了日产9~10万立方米的大型海水淡化厂。
人们对水掉以轻心时，也就是水起破坏作用之日，这是历史的教训。制止水土流失、洪涝灾害、筑堤建闸只是治表的一面，根本的办法在于植树造林、种草绿化，控制水土流失以保持肥土沃壤，令清水长流。
水，奔腾不息，万古长流。人类驯水、用水、管好水资源的使命也永无止境。人类认识水，利用水也没有终极。昔日水水从火中来，如今人类又能从水中取出“火”来，海水提铀已经取得成功，从水中获取氘氚，作为核聚变的原料也为期不远了。
昔日，水这把利刃雕塑了我们地球的外貌，今日，水又被人类用来当作切割的工具。我国台湾省的科学家已研制成水“刀”、水“钻”创造出一种没有污染、没有爆炸危险的“非炸药水压爆破技术”用于采矿。水，这一地球上宝贵的自然资源，孕育了人类，装点了星球，发展了生产力，推动了社会的前进，人类的发展。尽管当前世界上很多地区的水源出现由丰富向贫乏变迁的趋势，但幸运的是，水是不可毁灭的，她充满着活力，还将向人类展现出无穷的魅力。
三、人与火
火，炽热彤红的火焰，为漫漫长夜带来光明，给数九寒天送来了温暖，人类的生活离不开火，人类社会的每一步发展都需要火。
火的利用，在人类认识大自然、改造大自然中有着划时代的意义。人们由害怕火到喜爱火，保存火种，进而设法取得火。当原始人在地球上燃起第一堆篝火时，这熊熊烈火就像一盏拨亮人类智慧的明灯；有了地球上这第一堆篝火，人们才意识到火的重要，开始去保存火种，学会伐薪当柴、挖煤、采油，直至用火箭把人类送上太空，去探索那无穷无尽的宇宙空间。一部数百万年的人类史也是一部人类利用火，“驯”火的历史。
每当奥林匹克运动会启幕之际，人们总要把火炬点燃。火，象征着光明，象征着热情，象征着人类执着的追求，象征着人类对未来的希望。在我们周围的自然界中，火是既常见又神秘的一种自然现象，火对古代的贤哲和现代科学家具有着同样诱人的魅力。希腊神话中的普罗米修斯从神那里偷来了火，从而受到宙斯的惩罚，终生被铁链锁在高加索山上让凶残的鹫鹰啄食。这虽是神话，但在人类历史上确曾有成千上万个为驯火而献身的“普罗米修斯”。可以说，人类对火的认识、变革和利用，充满着坎坷艰难的历程，闪耀着人类闪光的智慧，描绘了雄壮的画面。一部绚丽多彩、气壮山河的驯火记构成了人类文明史这一美丽交响乐颇为精彩的一章。
■1、宇宙中的火
野火烧不尽。火的燃烧是自然界中壮观的景象之一。火山爆发，浓烟蔽日，熔岩横溢，所到之处一片火海；电闪雷击，金蛇狂舞，电火似剑，击到那里失灵涂炭；陨星坠地，光划寥廓，长空结花簇；草木自燃，风助火势，烈火燎原；原子弹爆炸一瞬间，它的亮度超过了1000个太阳，广岛、长崎顿时成了一堆焦土……
火具有强烈的生命力，纵经风吹雨浇，也只能使它暂时地部分地熄灭，一逢机遇，星星之火即可促成燎原之势。火又是大自然的“革命家”、“建筑师”，它不断地破旧立新，毁旧貌，换新颜。
太阳系和地球的起源都与火有关。根据宇宙大爆炸理论的科学假说，在大约150亿年至200亿年前的一阵宇宙大爆炸，才使宇宙混沌初开，列星随旋。现在在我们地球上任何一点都可以测到3°K微波宇宙背景辐射，这就是宇宙大爆炸的遗迹，也是宇宙大爆炸科学理论的重要证据之一。
太阳系和地球是由一团火球演化而来的。根据康德——拉普拉斯的星云学说，宇宙太空中的尘埃凝结成团块，块旋转了，越来越快，越来越圆，在其最大的圆周部分，由于物质的向心力和离心力相等，便分离出一个环绕中心旋转的“环”。中心部分即成了太阳，而分出的一个个环则演化成了围绕太阳回旋的九大行星。那时的地球由于旋转的动能，宇宙空间的小行星撞击，火光冲天、熔岩熊熊，原始地球酷似一个火球。正是由于火的洗礼，原始地球才进行了大分化，形成了具有圈层的地球。
地球上千姿百态的生物，也有着火的孕育之功。国际上生物学家大都承认美国学者米勒设计的一个别出心裁的著名实验。1953年，美国芝加哥大学年轻的毕业生斯唐来·米勒设计了一个特殊的玻璃仪器，先抽成真空，再用130℃高温消毒18小时，通入原始地球上存在的CH4（甲烷）、NH3（氨）、H2O（水），然后进行火花放电8天8夜，这时奇迹发生了，在这原来完全无生命的玻璃器皿中，米勒找到了多种氨基酸和其它有机物。其中有四种氨基酸与蛋白质中的氨基酸相同。这一模拟实验说明：在原始地球时期，生命物质是完全可能由无生命的H2、NH3、CH4等无机物在大气放电的条件下生成的，然后，这些生命物质随着大雨普降在地球上的原始海洋之中，慢慢进化成原始的蓝绿藻。至今，我们还能在美国黄石公园的沸泉之中找到这类最原始的蓝藻。米勒的实验轰动了全球，他为人们提供了几十亿年以前原始地球上有机物合成的生动图景。这一事实告诉我们，生命，乃至人类的诞生也与火有着千丝万缕的关系。
■2、怕火——爱火——取火
火孕育了生命，然而，奇怪的是生物包括早期的原始人类都惧怕火。豺狼虎豹尽管凶残，但一见熊熊火光就会逃之夭夭，“雷填填兮雨冥冥，猿啾啾兮狖夜鸣”，天穹的闪电雷火曾使猿猴陷于无比恐慌悲切愁困之中。人类亦然。当一场天火或是陨星焚毁了原始人的栖身的森林，大火吞噬了同胞的生命时，原始人曾视火为妖魔鬼怪，故汉字里的“災”（灾）字就把火连在一起，而波斯人更对火敬畏如神，至今仍有笃信拜火教的忠实信徒，可见其影响之深。
在与火的长期搏斗中，我们的先民偶然地发现，火对人类并不是一概有害，有时也有意想不到的好处。火可以驱走野兽，解人之危；火能去寒取暖，给饥寒交困的原始人带来温暖。更有趣的是，一场大火熄灭了，原始人在火场周围捡到了些被火烤死的动物，烤熟了的野菜，这些熟食有着诱人的香味，随口吃来，发现被火烤过的兽类、野菜、块茎格外香酥可口，吃了熟食的原始人比起尚在茹毛饮血的部落原始人明显地健壮、少疾病，于是，先民们对火的认识开始有了转变，从怕火到爱火。当他们一旦认识到火的神奇作用之后，更是把自然的天火设法引进穴居的山洞之中，并千方百计地保持这一得来不易的火种。我国考古工作者在北京猿人的发现地——北京访山县周口店的山洞中，曾经发现过好几堆灰烬，最厚的有6米，灰堆里不仅有烧灼过的石头，还发现有一粒粒烧结成块的朴树籽，一块烧焦的紫荆木炭和一层层烧成块的干土。经过研究，考古学家认为，这是山顶洞人用来保存火种留下的灰堆。这说明山顶洞人已经掌握了用火时加盖干柴，不用时铺上一层湿土以保存火种的办法。于是至少在5万年前，我们的祖先已经驯服了放荡不羁的野火，把火引到了“家”中，并保存了起来。这无疑是个伟大的创造，从此以后，地球表面的演变也就大大地加快了。
觅天然火难，而把火引进洞中保存火种更难。山顶洞人为了取火、保存火种曾经付出了高昂的代价。他们把得来不易的火种交给氏族中最有经验最有权威的老人看管，当火种因保存不慎而熄灭时，他们得重新觅火或向邻近的氏族“借火”。这一推断可以得到现实的证实。今日世界中，在南美洲大陆最南端的火地岛上，印第安人居住的窝棚里，至今还保存着永不熄灭的篝火，供断火者借用。
正由于火种保存的不便，人类又从觅天然火进而尝试进行人工取火。
科学的发现往往是偶然的。正像一场森林大火之后，原始人发现熟食的美味可口一样，先民们在制作石器之际，两石相击，常迸发出星星火花，特别是用矿石打击坚硬的燧石时，火星飞溅，有时能点燃干柴。于是，大约在20万年前，人类终于学会了磨擦（打击）取火。
据考古考察，磨擦取火的方法是钻木取火。中国古代就有燧人氏取火的传说，在古希腊和古埃及也有类似钻木取火的记载，这是一项世界性的创造，也是人类历史上第一项真正的创造发明。钻木是否能够取火曾有过一段争议。有人作了试验，把木钻透了也没有发出火花，于是提出了异议。1835年，达尔文在环球旅行时，还亲眼目睹了印第安人磨擦取火的实情，并把当时见到的情景记载在日记中。19世纪，英国还有人用钻木取火来为家畜治病的；直到20世纪70年代，菲律宾深山老林中还有一个叫塔萨克的原始部落，仍然沿用钻木取火之法。火地岛的印第安人和格陵兰岛的爱斯基摩人还应用燧石或石英打击黄铁矿来取火。
宇宙、地球、生命的起源都离不开火，生命进化成了人，而人类又掌握了取火的本领，用火来改造世界，第一次迫使某种无生命的自然力替自己服务。从此，人类最终摆脱了茹毛饮血的野蛮状态，向改造自然的漫长历程迈出了创业的第一步。
■3、火是什么？
火是一种燃烧现象，以化学而言，它是一种剧烈的氧化反应，总是伴随着热和光的释放。它一旦被人类自由利用，就成了征服自然界的重要武器，成为人类改造世界不可缺少的手段。火不仅可以烹饪食物，烧结砖瓦，给人们带来光明和温暖，火还大大开拓了人类在地球上活动的地域，给人类认识自然、改造自然提供了更广阔的天地。有了火，人们能在春夏寒冬、四季雪飘的高山、极地上生活；有了火，人们就能借此照明，涉猎深邃奇特的山洞和一窥地下矿井中的奥秘；利用火，人们将粘土烧成陶瓷，从矿石中提炼金属，从而炼铜、冶铁、铸钢，乃至把宇宙飞船送上太空，用特深钻井钻到地球深处。上天、入地、下海，无不依靠火的威力；火，几乎同各个生产领域的每一项发明、每一个进步都紧密相关；火，成了人类所掌握的“新的解放手段”。
火的广泛利用，是人们认识火的真正起点。当火成为人类生活和生产不可缺少的因素时，“火”究竟是什么？即成了人们探索的课题。这个既简单又熟悉的问题，往往会使人难以全面答复。由于火与万物都有密切联系，因而火就很自然地被看成是宇宙万物的本原。在我国古代“五行”说中的金木水火土中，有火；在古代印度“四大”说中地水火风中，有火；古希腊先哲赫拉克里特甚至把整个世界都看成是“一团永恒的活火”。对于我们人类居住的地球表面的岩石，那一块块普普通通的石头，历来也有“水成”和“火成”的两大学派之争，而火成派的近代权威赫顿，其学说的理论渊源盖出于此。总之，在哲人、科学家的眼中，火是一切事物中最积极、最活跃的因素。我们周围的自然界中，火在不断运动着、变化着。火与金、火与土、火与水、火与木、火与人类、火与城市、火与宇宙都紧紧相连，相辅相成，共同构成了一幅生机勃勃的图景。
奇妙的水，引起了古往今来的科学家们的注视。什么是火呢？17世纪，英国科学家罗伯特·波义耳做了大量实验，他把称过重量的铜、锡、铝、锌等金属放到火里去烧，结果发现，这些金属烧后都比原来的重。波义饵又把这些金属置放在密闭的容器里燃烧，结果同样。波义耳发懵了，这个增加的重量来自何处？波义儿认为是来自火。他认为火是一种具有重量的“火微粒”所构成的物质元素。由此，由斯塔尔引出了著名的“燃素说”，统治了化学界近一个世纪之久。燃素说把火看成是由无数细小而又活泼的微粒构成的物质实体。这种火的微粒既能同其他物质元素结合而形成化合物，也能以游离的方式存在。游离的火微粒大量聚集在一起，形成明显的火焰，弥散于大气之中时，就给人以热的感觉，燃素充斥于天地之间，流动于雷电风云之中，是燃烧的因缘，火之动力。
但燃素说并不能真正解释燃烧现象。经过一番曲折反复，人们发现燃烧与空气有关。法国科学家拉瓦锡通过实验证明，放在密闭容器里的金属煅烧后所增加的重量，完全来自容器里的空气。而将锻灰还原成金属后，即能释放出大量气体。经过一系列实验，拉瓦锡终于以燃烧的氧化理论更新了燃素说。氧化理论的提出，使人们对“火”的认识进了一步，原来，火是空气中的氧气和物质强烈氧化，放出光和热的一个化学反应。
氧化理论并不实人类对火的认识的终结。在我们周围的自然界中，还有着一些火并不是由空气氧化而生，无论是深深埋藏在地下的汹涌翻腾的“地”火，还是高挂晴空，烈日炎炎的“天”火，都没有氧化现象相伴，也不同于一般的燃烧现象。人类对“火”的认识还在实践中深化。
■4、采地火
在人类认识大自然的历史长河中，实践往往是打先锋的。既然我们的自然界中有着神秘莫测的“天火”、“地火”，我们就要探它个究竟。
首先，说说“地”火。
“地火”，即地下火，指的是地热。其实，地球本身就是口“大热锅”。根据地震、钻探等地质资料证实：在地壳以下的地幔层中，大多是炽热的岩浆，正是这熊熊燃烧着的岩浆，不断加热了地壳深部的岩层，加热了储存在地壳岩层之间的水，产生了大量的热蒸气，当这些高温的岩层出露地表即成了热岩，高温的热水露出地面，即成了温泉，当这些热水因受压自动间歇性喷出，就成了间歇热喷泉。美国黄石公园中有一热泉，每隔一定时间就喷发一次，很守信遵时，人们喜称它为“老实泉”。
人类对地热的利用和开发由来已久，迄今为止，人们发现最早的温泉浴池是意大利考古学者在利帕里群岛中一个小岛上发现的，它大约建于公元前1500年前的温泉引入口，引入热水的石沟以及浴池。早在公元前，我国也开发了天然的温泉。西安骊山著名的华清池温泉，就是2000多年前秦始皇时代砌成的。我国的热岩则分布更广，史书上记有：“临武县山有热石，置物其上立焦”。今天，人类开发地热取暖发电已经非常普遍了。至今，世界上已发现了数十处大型的地下热水田和热蒸气田，全球有30多个国家正在利用地下火取暖。“冰岛不冰”。冰岛这个地处高纬北极圈内的岛国所以春意盎然，鲜花盛开，并能尝到当地产的香蕉、菠萝等热带水果、蔬菜的奥秘就在于她拥有丰富的地热，而且巧妙地利用了地热。除冰岛外，南太平洋上的新西兰也是个地热丰富的国家，全国有数十个地热田和上千个温泉。我国的地热资源也很丰富，全国的温泉有2000处之多，都能开发成疗养、康复治疗的旅游胜地。位于大城市的热泉还用于工厂、宾馆、生产生活和居民用水，可大大节约能源。
地热电站在我国正处于试验阶段。1970年我国广东建成了第一座地热试验电站，接着地处世界屋脊的西藏高原的羊八井地热电站又投产运转了。最近，我国第一座地热发电站——广东丰顺县地热发电站三号机组，经过三年的科研试验性运行，已正式并入国家电网，投入生产性运行。
地球这口大热锅，烈火熊熊，岩层被烤得炽热，地下水被烧得滚烫，这里有取之不尽、用之不竭的地下火可采。根据科学家估算，整个地球大约储存着3×1030卡的热量，地球中心的温度约为5000℃，潜力极大。在不断开采地下火的过程中，人们也将对火认识得更深。
■5、擒天火
天上的闪电正如地下的温泉那样很早就吸引着人们。有人认为电是自然界的活力，“宇宙之灵魂”。美国科学家富兰克林曾对闪电作了一系列的观察研究，最后证明闪电是一种物质。为了探索闪电的实质，他做了著名的风筝实验。1752年7月里的一天，空中闪电霹雷，大家纷纷躲进房屋，富兰克林却带着他的儿子在田野里放起风筝来，风筝上装有金属丝，而在绳端拴着一个铜钥匙，突然空中亮起一道闪电，富兰克林的手感到一阵麻木，他试着把手指靠近铜钥匙，手指和钥匙间闪起了火花，这次冒着生命危险的试验成功了。富兰克林把天火引到了人间的这个理想终于实现了。从此，他以人类驯火中又一个普罗米修斯，赢得了人们千秋万代的尊敬和爱戴。
富兰克林的后继者对天火的探索在继续，并把注意力集中在——光明炽热的太阳上，光芒四射的太阳是地球上最主要的能源，“万物生长靠太阳”这一句通俗的话语高度概括了太阳的伟大，地球表面的沧桑之变，自然界生命生生不心，都赖此能源。
火球般的太阳，到底是什么物质在燃烧？这个千古之谜一直盘萦在人们的脑海之中，人们曾对太阳燃烧的机制作过许多猜测和假设：有人认为太阳在热量来自像地球那么大的煤球在燃烧；也有人认为太阳的热量来自彗星、小行星不断对太阳的撞击；更有人认为太阳的能量是它不断收缩而迸发出来的……众说纷纭，不一而足，但是都没有完全说对，都没有能经受住实践的检验，因而被一一否定了。
正在山穷水尽疑无路之际，20世纪初，光谱分析的应用，核物理科学的发展给探索太阳之迷这一难题带来了柳暗花明的前景。科学家从谱线中发现，太阳主要是由氢和氦组成的。这两种化学元素占太阳质量的95%以上，由于太阳温度特高，组成太阳的元素不能以分子状态存在，而只能以赤裸裸的原子核在太阳中到处狂奔滥跑，于是，失去了外层电子保护的氢核就容易相互结合变成氮核，一般说来4个氢核能合成一个氮核。太阳是一个核聚变的反应炉，它能每秒钟将6.57亿吨的氢原子聚变成6.53亿吨氦原子，这一变化使氢原子少了400万吨，这在核物理学上称做“质量亏损”，根据爱因斯坦著名的质能互换公式E=m×c2（E为释放出的能量，m为亏损质量，c为光速）人们终于搞清楚了，氢——氦的核聚变，出现了质量亏损，释放出了巨大的热能，这就是光明炽热的太阳源源不绝的能源之奥秘所在。于是科学家由此得到启发，能不能把这只氢氦聚变的反应炉搬到地面，人工模拟一个人造太阳？人类制造氢弹的设想由此萌发。但是地球上没有像太阳内部那样足以实现氢氦聚变的高温，二次世界大战后期，原子弹的研制成功，在引爆过程中铀裂变释放的热能为地面上实现氢氦聚变创造了前提。
1945年7月16日，美国科学家研制的第一颗原子弹在美国新墨西哥州的西北荒原上试爆成功，一道亮度数倍于正午太阳的闪光照亮了整个试验地区乃至200公里之外。这一情景使人不由想起一首古印度的圣诗，其中有一段是这样写的：
漫天奇光异彩，犹如圣灵逞威；
只有一千个太阳，才能与其争辉。
千百年来，人类梦寐以求地想把高挂晴空、光明炽热的太阳“摘到人间”的夙愿终于实现了。遗憾的是这一科学家的伟大发明，却被首先用于战争，残杀了成千上万的无辜平民。这是研制核能的核科学家事先没有想到，也是违背他们本意的。近年来核电站宛若满天星斗地在世界各国崛起，它以高能、低耗、安全、洁净争得了人们的宠爱。我国近年来开始在杭州湾畔、广东等地建设了核电站。这一个个人造小太阳、一堆堆熊熊燃烧的天火，照耀着千家万户，推动工厂机器，造福于人类。
■6、人类正在征服火山
1985年10月13日晚间11时许，位于太平洋畔的哥伦比亚境内托利马省内瓦多德尔的鲁伊斯火山突然爆发了。这座沉睡了140年之久的活火山刹那间打破了长时间的宁静，掀开了山顶，大量的火山灰、火山弹倾盆而下，高温的岩浆融化了覆盖着皑皑白雪的冰山，雪水夹着泥沙石块，汇成一股汹涌澎湃的泥石流与鲁伊斯火山旁的拉古尼亚河水合流，又形成了一场罕见的泥石流。岩浆和泥石流似洪水猛兽般地呼啸而下，摧毁房屋，席卷森林庄稼。坐落在距鲁伊斯火山山麓50公里的阿梅罗镇首当其冲，一夜间，这个镇的美丽的庄园，大片的住房连同25000人，被火山、泥石流一下给吞噬夷平了。次日清晨，救援的直升飞机从空中俯瞰，原先热闹非凡的阿梅罗镇成了一片泥石流组成的广漠河滩，其中只残留着屈指可数的几幢房屋的残迹，只有一座高约40多米的大教堂的尖顶出露在“石滩”之上，可见泥石流的厚度有40来米。与阿梅罗镇邻近的法兰、埃尔韦奥、卡萨维安卡、利瓦诺、马里基塔、莱里达、钦奇纳奇等村镇，也受到了程度不同的灾害。
这是又一场人类历史上惨不忍睹的自然灾难。不由使人想起1900多年前意大利庞贝城的覆灭。
那是公元79年8月24日午后，烈日当空，酷热灼人，随着一块浓云从维苏威火山山顶升起，突然一阵天崩地裂般的隆隆巨响，烈烟弥漫、蔽日遮宇，刹那间，炽热的灰烬夹杂着石块倾泻而下，维苏威火山喷发了，当人们从震惊中清醒过来时，一切都来不及了，伴着雷鸣般的声响，火山弹、火山灰喷射到几千米高空，顷刻，太阳失去了光辉，庞贝城上空一片漆黑，接着，滚烫的灰尘、砾石和浓烈的硫黄气体铺天盖地压了下来，不到一个小时居民尚惊魂未定，庞贝全城已被7米厚的炽热的火山灰烬深深埋葬了。连着又是一场持续2昼夜的大暴雨，从山麓冲下了巨大的泥石流。于是，这座1.8平方公里的古老、美丽、宁静的庞贝城，2万多居民被严严实实地埋葬在地下。庞贝古城在人间消失了，在地图上给抹掉了，慢慢地也从人们的记忆中消失了。
斗转星移，1700年之后，1748年当地农民在打井时偶然发现了古城的石碑和石像，人们重新想起了它，经过200多年的持续挖掘，如今，3/4的庞贝城重见了天日。由于庞贝古城是刹那间被埋葬的，顿时和空气隔绝，所以保存得出奇的好。房舍和建筑物除房顶崩塌外，墙壁、门窗依然完好，家具、器皿照旧摆设着，面包依旧，橄榄未枯，甚至橱里的熟鸡蛋、瓦缸中的小麦还依稀可辨。豪华府第墙上的精工壁画，地面的镶嵌图饰鲜艳夺目，一如既往。
今天我们从遗址中可一览庞贝古城的概貌和当时居民生活的情景。它成了一座天然的自然博物馆，是世界各国学者、游客最为向往的胜地之一。最近，还有一些居民陆续迁往这里居住，他们仍然像前庞贝人那样兴致勃勃地生活着，维苏威火山依旧不时喷吐出淡淡的轻烟，一切都是那样平和、宁静，和1900年前未被火山埋葬前一样……
然而，当人们生活在这曾经一度被火山毁灭过的古城中，或漫步在这曾经遭到火山灭顶之灾的街道上时，是决不会想到，今天在地球的南半部，哥伦比亚境内，鲁伊斯火山突然又会把阿梅罗镇埋葬，万万不会想到这一历史惨剧会在今日重演。
那么，人们不禁要问：人类对待火山灾难是否有办法加以防止呢？火山喷发前有没有预兆呢？可否使人防患于未然，尽量减少损失呢？
“月晕而风，础润而雨”。自然界万事万物都有它的发生、发展的过程，对于火山灾害在未酿成以前也总是有征兆可觅，端倪可察，规律可循的。地震可以预报，火山喷发也是可能预报的。
菲律宾有座著名的活火山——马荣火山。在马荣火山休眠时期，它是非常美丽壮观的，它造型美观，是典型的等边三角形，立在绿丛中。白天，远远望去酷似农夫戴的大斗笠；晚间，火山口上喷出的火山喷出物，又淡淡发光，宛若一把不灭的火炬，被人们喻为奇观。但马荣火山也会肆疟，可是千百年来菲律宾人民如科学家逐渐摸透了它的脾性，掌握了它的规律，当人们发现火山口的袅袅青烟越来越浓，火山喷发声不断隆隆作响之时，火山附近地面微微颤动之际，就预示着火山即将大喷发，于是人们及早撤离危险地区。在这同时，来自世界各地的火山学者带着仪器，还有那些探险旅游迷却纷至沓来，一睹马荣火山喷发之壮观。更加奇特的是，人们在观火的过程中，还发现它的喷发有这么一个规律：从本世纪以来，它大约是每10年喷发一次，只有50年代间断了一次。这为研究马荣火山的喷发积累了可贵的资料。其实，1985年鲁伊斯火山的喷发也是有迹象的。据阿梅罗镇大难不死的幸存者说：从11月13日下午4时始，终年积雪的鲁伊斯火山已开始喷射细泥沙，而且泥沙颗粒逐步增大。到晚上9点1刻，火山第一次爆发，3分钟后，第二次爆发，于是积雪迅速融化，掀起泥沙巨浪向下倾泻。火山附近村庄有人打电话把这个情况告诉阿梅罗的人，但有人却半信半疑。市长罗得里格斯和牧师奥索里奥一直劝居民们放心。牧师当天下午5点还带领大家做弥撒，说平安无事。市长到晚上11点才发表广播讲话，要大家赶快疏散，但已迟了。11点20分左右，泥沙巨流首先冲垮了变电所，全城漆黑，接着很快进入地处峡谷的阿梅罗镇，市长本人也未能幸免。亲身经历这场灾难的莱里特教堂秘书迪亚斯沉痛地说：“对大自然，凭经验和想象不行，应采取科学态度。”是的，火山喷发是突然的，但依赖科学技术是有可能预报火山喷发的，尽可能减少损失，这在目前是能够做到的。
那么，除了预报火山，减少损失，人类 有没有可能利用火山呢？
火山爆发是会给人类带来灾难的。然而，地球上有火山存在，火山又会不期而爆发，在我们这个星球上有着成百上千座火山。经过长期的考察研究，近年来科学家第一次掌握了全世界活火山的资料，它的分布是有规律的。在欧洲和非洲有3条火山带，即经过非洲西部直至冰岛的中大西洋断层火山带，非洲大裂谷火山带和从高加索延伸到法国的火山带，除法国火山带已休眠2000年之久，不知何日会突然苏醒外，前2条火山带处于活跃期，其中又有不少火山在喷发着。然而，它并没有吓跑居住在火山周围的人。恰恰相反的是，凡是火山喷发过的地区，往往是人口密集、经济繁荣之地。就以哥伦比亚的鲁伊斯火山来说吧，140年前，它一声怒吼，曾经吓跑了它周围的居民，可是当火山的硝烟刚刚熄灭，人类的足迹又一步步地向它逼近了，只是由于这次人们大意了，在火山喷发的征兆已经十分明显时，尚迟迟不愿撤离，因此酿成了这一大悲剧。
再以维苏威火山来说，那风光旖旎的那不勒斯海湾畔高耸的维苏威火山，今日复又青葱碧翠，山坡上一片片果园，一排排葡萄架，长着鲜美甘甜的水果，山麓分布着一片片农庄，1900多年来，火山多次喷发，但当火山复又宁静时，火山灰肥沃了这里的土壤，人们复又回归重整家园，这里又重新郁郁葱葱。
除了意大利，在墨西哥、日本、印度尼西亚、冰岛、菲律宾等火山国，直到目前好些火山周围，仍然繁荣得很，人口稠密，甚至还是世界著名的旅游胜地哩！
这是因为，火山喷发的火山灰是一种极好的天然肥料，是农作物生长的良壤沃土。只要气候适宜，在这里耕耘就可以得到少有的好收成。古巴、印度尼西亚的甘蔗，中美洲厄瓜多尔、菲律宾的大个香蕉，都是种植在火山灰的土壤之中的。
火山又往往是地热储量丰富的地方。火山周围温泉似点点繁星，又是人类休养治病、旅游憩息的好地方。火山口往往形成火山顶湖泊，如长白山的天池，于是更增加了对人们的诱惑力。
火山的喷出物中往往从地球深处带来地壳表面稀有的矿藏资源，于是，它又是人类寻觅稀有、珍贵宝藏的地方。世界上价值连城的金刚石，大部分产在火山地区。大颗粒的天然金刚石往往需要在高温高压的条件下才形成，而这种条件在天然的火山通道中（火山颈中）是具备的，因此人们常在死寂了的火山颈中找到颗粒特大的稀世珍宝。南非金伯利地区就是这种火山中宝藏的聚集地，南非金刚石成了世界之最。因此人们把蕴藏有金刚石的火山颈中的岩石也叫做金伯利岩。
火山还是一座巨大的天然化工厂。如北美阿拉斯加的火山——万烟谷，每年喷出氯化氢气体125万吨，氟化氢气体20万吨……
火山对人类有过，也有功。如果人类能掌握它的活动规律，防止它的危害，就能造福于人类。
在北大西洋的北极圈内有个冰岛共和国。这是个由高原和山脉组成的岛国，全国3/4的海拔在400~800米的高原。“高处不胜寒”，高纬度加高原叠加在一起使得冰岛全境13%的土地终年被冰雪覆盖着，冰岛之名盖出于此。
然而，这个面积只有10.31万平方公里的岛国上竟有300多座火山，其中1/10是活火山，也就是说全国有着30多座火山随时都可能喷发。大自然把冰山与火这极不相容的两者喜剧性地让它们在这岛国上和谐地共处着。火山、地热则给这冰之国带来了温暖、春意和干净的能源。
冰岛人不仅充分利用了天然的地热、温泉，还勇敢地在突突冒烟，即将喷发的活火山口附近，打上若干斜井，让火山蕴藏和正在积聚的热能通过多口斜井缓缓地散逸出来，通向连在火山口附近的发电厂去用以发电，这一“釜底抽薪”的绝招，既发散了火山能量，降低了“炉温”，又把这些热量用来发电，真是一举多得的良策。尽管人们对大智大勇的冰岛人这种做法抱怀疑、观望态度，甚至称他们为“玩火的冰岛人”，然而，冰岛人至今不悔，还在继续“玩火”。人们期待着他们取得更大的成功。
近年来，美国也曾采取冰岛人“釜底抽薪”的办法在太平洋夏威夷的启来火山口附近打了一口深达2000米的地热试验斜井，井口火花闪烁，发出震耳的声响，地下热被不断地引出。如果多打几口这样的斜井，那么也许能使启来火山内部的热能大大减弱，甚至可以推迟或不让其喷发。
制服活火山的另一种办法是对已经喷发的活火山，用人工方法加以引爆，让火山岩浆顺着人们事先挖好熔岩流向的沟渠，把火山岩浆引注入大海，以避免火山熔岩到处肆疟。瑞典火山学家伦特纳·阿伯施滕，1983年在意大利西西里岛的埃特纳火山曾经做过一次试验：5月10日凌晨，意大利西西里岛上的埃特纳火山喷发口不远的工地上，突然有几道亮光划破天空，紧接着响起了轰轰轰三声巨响，浓烟消散后，只见一股像刚出炉的钢水般的火山熔岩，缓慢地从爆破缺口处入人工渠道，一条“大龙”沿渠道“游”向大海。世界上首次用人工爆破法改变火山熔岩流向的大胆尝试成功了。这就使已经爆发的火山能大大减轻其对人类的危害。
事实证明，火山也不可怕。如果掌握得好，依靠现代科学技术和人类的聪明才智，火山灾难是能够避免或减轻的，火山喷发的能源还可以为人类所用。
火，在人类史上占有何等重要的地位，当原始人在地球上燃起第一堆篝火时，这烈烈的火焰就标志着人类用火武装自己的开始，把火作为改造大自然、改造自己的强大动力，从此，人类就在不断地用火、驯火、找火……由火炬照亮着前进的道路。只要大自然的火还在燃烧，人类认识火，驯服火，驾驭火的历史也不会终结，并且将会在人类的驯火记中增添新的篇章。
四、人与气
大气对于人来说是须臾不可缺少的东西。有人作过试验：一个人能10天不吃饭，5天不喝水，可5分钟不呼吸空气就不行。
大气是天气气候变化的策源地。俗话说：“天有不测风云，人有旦夕祸福。”把天气和人类的得失联系在一起是很有道理的。任意打开一本史书或地方志，总是有那么一章记录自然灾害的，称做五行志。其中不乏天气造成的灾害。1986年4月23日美国纽约市遭受了一场暴风雪的袭击，这场罕见的四月雪，不仅使庄稼遭到了很大损失，还使猝不及防的许多纽约市民得了重感冒。
天气关系到工农业生产和人民的日常生活。风调雨顺，则五谷丰登；大旱造成赤地千里，大涝则人为鱼鳖。人类遭受到的旱涝灾害大都是天气异常酿成的。
天气又和交通运输息息相关。浓雾弥漫，飞机不能起飞，轮船不能开航；大雪封山，铁路、公路都会阻塞，交通为之瘫痪。
大气在一定程度上还往往决定着战争的成败。我国古代的孙权和刘备的联军乘东风，火烧赤壁，获得了全胜；近代拿破仑进攻俄国莫斯科，突遇风雪交困，法军不战而溃。至今军队作战还十分重视气象情报。
大气还关系到生态平衡和人类的生活环境。大气被污染，空气毒化，普降酸雨、毒雪，造成严重的危害；大气严重被污染，还将影响到整个地球的寒暖变化，关系到人类的未来。
大气为什么具有这么大的作用？对于大气人们为什么来不得半点忽视？这是因为大气是紧裹在地球身上的一件外衣，它的变化往往牵动着地球的脉搏，是主宰地球沧桑之变的重要因素之一。
■1、地球的外衣——大气
在地球上，要数大海是覆盖面最广的庞扔然大物了，地球表面上3/4的海水，可是比起大气，大海也只能屈居第二，比海洋覆盖面要大得多的大气之海，笼罩着整个地球，其广阔、深厚远非大海能攀比。
我们抬头望去，那湛蓝的天穹就是紧裹着地球的大气圈所在。它大约高16公里，在这个高度里，稠密的空气能致使射到地球上的阳光散射，形成蓝天如洗的天穹。整个大气圈90%的气体分子和几乎全部水蒸气集中在这里。大气圈以地（海）面为下界，却没有明确的下界，这是因为空气的密度是随着高度增高而变得越来越稀薄，其余10%的气体分子一直可以飘逸得很高很高，有的科学家根据极光的高度来划分大气的上界。极光是经常出现在高纬度地区高空的一种瑰丽的彩色光象，它是由太阳发出的高速电粒子激发高层空气分子或原子而产生的。因此，可以推想发生极光的高度上还有稀薄的大气存在。据现在观察资料，最高的极光高度是1200公里，所以也可认为大气的上界为1200公里。
全部大气圈厚1000多公里，它的质量大约是6千万亿吨（5.7×1015吨），这个重量比起地球来说是微不足道的，只是地球重量的1/10000而已。正因为这样，大气层受到地球重力的吸引，紧紧地包裹着地球，不致于动植物的生长和人类生活。这好比地球处于离开太阳不远也不近的绝妙的位置一样，全是大自然的造化。
现在的大气圈主要成分是氧和氮，它自下至上大致能分成对流层、平流层、电离层和散逸层4个层次。接近地面的16公里以内是气体最稠密，水蒸气最多的一层，它和人类关系也最密切。这层大气中的气体分子因温度高低而对流，故称作对流层，我们耳闻目睹的雷鸣闪电、风雪雨雹等气候和气象突变都发生在这里。在对流层之上直到高于海平面的100公里的一层叫做平流层。这里的气流是沿着水平方向运动的，十分平稳，是飞机航行的理想层次。在平流层内离海面20到35公里高度内，大气中的臭氧含量相对多些，这就是臭氧层。臭氧层能吸引太阳发射的紫外线辐射的伤害，人们称其为一顶地球自然的保护伞。平流层以上的大气，因受太阳和宇宙辐射波的作用，部分气体分子发生电离作用生成带电粒子，越高电离程度越强烈，于是在地球周围形成能够导电粒子和反射无线电波的电离层，在地球磁场的控制下，形成一个无形而巨大的磁层。在通讯卫星未发射以前，世界各国的无线电报就是靠这电离层来互通信息的。
大气圈就是这样一层一层地把地球紧紧裹住，遮住了太阳的强烈辐射。如果全部太阳辐射能通行无阻地照射到大地，它的频率高达每秒100万亿亿（1022）周波，其威力足以毁灭一切生命。然而，大气圈虽然仿佛空若无物，却是一个硕大无比的空气防护伞，能阻止不利于人类的射线通过，只让一部分柔和的太阳光给人类和生物界带来生命所需要的热量和能源。这无形的大气之墙，挡住了太阳发射的包括紫外线在内的各种致命的辐射线及大部分来自太空轰击而下的宇宙射线。它又酷似一道交织严密的防空网络，把各种来自太空和小行星带陨落的流星或是拦住，或是让流星在到达地面之前大部烧毁，只有少数漏网的成为从天而降的陨石。我们的地球，随着它在的太阳系以2.6亿年的周期遨游太空，在不断回旋的“旅途”中，经常有“天外来客”和地球欢聚而撞击地球。据统计，每年经过厚厚的大气，经过磨擦锻烧后漏网降落到地球的比较大的陨石至少有500颗之多，小的更不计其数了。世界上最惊人的一次陨星跌落是1908年6月23日发生在苏联西伯利亚通古斯地区，那天一颗巨大的陨星突然穿过大气层从天而降，一团火球及速掠过天空，随后是一股猛烈的气浪，由于陨星爆炸起火，使64.36平方公里范围内的森林毁之一炬。猛烈的气浪波及169平方公里以外的人和动物，压缩的气压波在英国伦敦都能记录下来。幸好这颗陨石陨落在人烟稀少的原始森林之中，如果它再晚5个小时陨落，由于地球的自转，它正好命中当时俄国的京都彼得堡，那将是一场人间惨祸。1955年一块重一磅的小陨石落在美国阿拉巴马州，穿破林列特·霍奇斯夫人的屋顶，擦伤了她的左腹，正是祸从天降。
大气层又宛若一座天然的“玻璃”暖房，隔住了天空的严寒，可又积蓄了太阳照来的热量，使地球保持温暖。没有它，地球表面的温度就不会象现在那样宜人，而是像月球“广寒宫”中那样，寒暑是那样悬殊，中午气温高达127℃，黎明前的温度却低到零下183℃。
此外，如果没有大气层的存在，地球就会黯然失色，像现在的月球那样一片昏暗，显得那样的静寂，将看不到蔚蓝的天穹，千姿百态的云朵和金蛇狂舞的闪电。可以断言：大气掌管着人类及生物界的生杀大权，就像水控制着鱼的生命一样。一个人每天须吸入大约1.5万到2万立方分米的空气才能保证吐故纳新正常进行。断绝空气5分钟，人就会死亡。人类是须臾不能离开大气的。
■2、大气的组成和由来
大气的组成是很复杂的，它是一个多种气体的混合物。大气组成可以分成恒定的、可变的和不定的组分。恒定的组分是指大气中含有氧气20.95%，氮气78.09%，氩为0.93%，仅这三种组分共占大气总量的99.97%，此外，还有氖、氦、氪、氙、氡等稀有气体。这个比例几乎在地球表面上任何地方都是不变的。可变组分除含上述恒定组分外，还含有二氧化碳和水蒸气，在正常情况下，二氧化碳的含量为0.03%，一般说来，含有上述恒定组分的可变组分的大气，可以认为是洁净的空气。
然而，这一大气的组成并不是生来如此，一成不变的。它在漫长的地球发展史中，经历了多次变化。
在那混沌初开，地球诞生伊始之时，大气中并没有氧，更没有臭氧帷幕这顶保护伞，这时的大气主要是还原性气体和惰性气体，诸如氢、氦、氪、氖、氙、甲烷、氨等等，是宇宙大爆炸后，星云形成太阳系时的残留物。人们称其为原始大气圈，这个原始大气圈几乎是和地球同时诞生的。
以后，随着地球上火山不断喷发，一部分原来被禁锢在地球深处的易挥发气体和水蒸气随着岩浆一起喷拥而出，在原始大气中加入了农密的二氧化碳、一氧化碳、氮气。根据地质学家对几十亿年前的岩石所作的分析研究，发现它们还不曾被氧化，这说明那时大气中还没有氧。只是在火山喷出的水蒸气被紫外线辐射下光解之后，才产生了少量的氧。就是这些气体，在特殊的环境下经闪电作用构成了生命的基础——有机分子和地球水圈之源。
原始大气是比较稀薄的，有时会遭到猛烈的太阳风劲吹，它也会被狂风吹饧到宇宙太空中去，总之是极不稳定的。只是到了若干亿年之后，当地球上开始孕育了生命，并逐渐发展成最低级最原始的无氧呼吸生物之后，由于这些生物本身需要氧气，就从水分子中分解出氧气以维持其生命。这样氧气逐渐多了起来，加上一些低级植物光合作用不断放出氧气，从而使大气中氧气逐年增多，加上雷鸣电闪，促进了臭氧保护伞一变地球上的生态环境，于是大地开始披上绿装。动植物的繁茂生长并不断和大气交换着气体，直到三四亿年以前，大气圈才具有现在这样成分和形态。
从大气的由来可以看出，今日的大气是地球演化的历史产物，它是不断变化的，直到今天大气的组分还在变化。产业革命以来人类科学技术迅猛发展，人们开掘矿山，大量燃烧化石原料（石油、煤），20世纪核能的广泛应用，对大自然的开发的深度、广度也必然反映到大气的组分中来。而大气的变化又往往牵动了气候、天气的变化，大气的污染则往往直接影响了地球上的生态群落的盛衰，乃至人类的生活、地球寒暖之变。
■3、天气异常的1980年
近十年来，地球上的气候异常，且愈演愈烈，水、旱、风、涝灾害接踵而来，天气灾害酿成的惨剧一幕一幕，警报一个连着一个。借用一个国外学者的话，那就是“地球发疯了”。
就让我们看看1980年这一年的世界情景吧！首先使人惊奇的苏联和西欧出现了历史上少有的冷夏。4月间，苏联由于北极寒潮南下，高加索地区的气温骤然下降到零下3℃，纷飞的大雪覆盖了含苞待放的迎春花，可真下“六月雪”了。西欧往日夏天的酷暑也不见了，英国7月上旬的平均温度为13℃，暑不来人间，于是拥挤不堪的避暑胜地，海滨浴场变得游人可数，冷冷落落。
就在苏联、西欧遭受寒潮袭击之时，南亚的印度和北美却受到了热浪的烤灼，4月下旬，加尔各答以西地区连续出现高温，气温高达50~55℃，许多人中暑身亡。6月初，“热浪”席卷美国西南部和南部，持续1个月，气温高达45~45℃，使1000多人丧生，几百万头家畜毙命，树木干燥，在阳光曝晒下自焚，森林火灾不绝，有的地方连空中飞翔的鸟也受不了酷热而跌落下来。
一边是酷暑严寒，另一边却是风雨交加。4月中旬，蒙古人民共和国出现了一场几十年罕见的大风暴。狂风裹着大雪从西北部侵入蒙古草原，在蒙古中部形成了一股巨大的旋风，并以每小时50多公里的速度向东南横扫而去，大风暴所到之处，牧草荡然无存，2米多厚的积雪埋葬了蒙古包，在这场风暴中有50万头牲畜丧生，是30多年来未见的暴风雪。
风暴也发生在热带沿海，龙卷风更是频频发生。美国宾夕法尼亚等4个州遭受到一场龙卷风的袭击，龙卷风伴随着雷雨像发疯似地以每小时100公里速度推进，所到之处，房屋被毁，树木连根拔起，200多人伤亡，这是宾夕法尼亚州等地有史以来最大的一次龙卷风。
在南朝鲜南部沿海，由于强风暴的影响，暴雨倾盆，不到20小时，降雨量达200多毫米。印度也由于暴雨造成了恒河、印度河沿岸的洪水泛滥，夺走了170人的生命，成千上万的人为了逃避洪灾而背井离乡。联邦德国的法兰克福连续降雨29天，法国7月份降雨量为过去30年同月平均降雨量的2倍，这些地方的雨具一销而空。
面对着这么多集中的天气灾难，人们不禁会问，天气异常是怎样酿成的？一般说来，天气异常不外乎天、地、人三个方面的影响。天主要是指天体的变化、运动，譬如太阳黑子的多寡，太阳黑子能引起耀斑，一个巨大的耀斑相当于10亿颗超级氢弹所释放的能量，耀斑喷射出来的高能质子和电子有的只要几分钟就可以到达地球，这些不速之客会引起地球大气流动的反常，一般来说，太阳黑子活跃之年，往往是旱涝灾害频频发生之年。我国已故科学家竺可桢教授研究认为：太阳黑子每11年爆发一次，和其相应的长江流域水灾也是大约11年一遇。地球的因素牵涉到地球自转的速度变化以及地球上的火山、地震等都会波及大气，引起气候异常。1980年5月美国华盛顿州圣·海伦斯火山喷发，数十吨火山灰喷薄而出，逸入大气，随着气流漂移，蔽天遮日，对当年的气候产生了很大的影响。人对天气的影响是随着人类生产力的提高和科学技术的日益发展而逐渐增大的。当今人类大量开发燃烧化石燃料煤和石油，破坏了地球上原来的生态平衡，向空中放出过多的二氧化碳，造成大气温度大幅度提高，这会促使冰雪融化，使海平面升高，造成江海横溢等灾害。
天、地、人三者对气候的影响不是同步的。有时会互相抵消，化险为夷；有时也会助纣为虐，使灾害迭加。按照目前人类的科技水平尚不能控制天地这两大因素，然而，对于人类本身的行为应该是可以控制的。我们要严密注视这三者对灾害性天气的影响，自觉掌握气候变化规律，努力减轻天然灾害。我们相信，随着人类科技的发展和对大气复杂变化的认识，呼风唤雨，消灾除害时代，也将一定会到来。
■4、大气中的魔影
从本世纪30年代起，世界上各发达资本主义国家由于环境污染先后发生了8起重大公害事件。其中5大事件是大气污染引起的。人们惊呼，是谁在洁净的大气中投入了魔影？
本世纪40年代初的盛夏，阳光普照，天气闷热，傍山依海地处狭长盆地中的洛杉矶市车水马龙。当上午市内交通高峰过去后，全市250万辆汽车排出的大量碳氢化合物、氢氧化物、一氧化氢难以扩散，浓度越积越大，待到中午前后，在强烈的阳光照射下产生了一种包含臭氧在内的多种化合物，这是一种具有刺激性的浅蓝色烟雾，飘逸在近地面的空气中，经久不散。它不仅严重地危害城市人民的健康，并由城市扩散到数百公里外的城郊乡村。在洛杉矶市郊100公里外的2000米高的高山上，很多松树枯死，柑桔严重减产，受烟雾侵袭的葡萄园，葡萄结得又小又酸，果园产量下降60%以上。
这种由于汽车大量排出的废气，在阳光紫外线照射下生成二次烟雾的光化学烟雾，因首先在美国洛杉矶发现，故称洛杉矶型烟雾。类似这样的烟雾遍及美国27个州。日本的东京，澳大利亚的悉尼、意大利的热那亚和印度的孟买等大城市，都曾造成极大危害。
1952年隆冬，英国伦敦城市上空黑压压、灰蒙蒙的一片，雾气腾腾。然而，这不是往常墨西哥暖流流经英伦三岛凝成的天然大气之雾，而是大量燃烧煤所放出的煤烟形成的烟雾，它们在气压较低、雾气重重的阴霾天气郁积不散，这样的烟雾天从12月5日到12月8日，持续了4天。在这4天中，居民关窗闭户不敢外出，警察戴着口罩在街上执勤，呼吸道疾病患者剧增，4天中有4000多人丧命。英国公众为之震惊，称其为伦敦烟雾事件。
其实，烟雾事件不啻发生在英国，在世界发达国家都有发生。早在本世纪40年代，美国就发生过多次。1948年10月27日，美国宾夕法尼亚州，地处河谷的多诺拉小镇也曾由于工厂排出的烟雾郁积在河谷中扩散不出去，当地居民有接近一半得了呼吸道疾病，导致17人死亡。
洛杉矶光化学烟雾和伦敦烟雾这两大烟雾事件引起了人们的十分关注，组织了科技人员进行了研究。不久，原因查清了，结论是：是人类自己在洁净的大气中投入了魔影。我们周围的大气自古以来一直是洁净的，尽管地球上不时有火山喷发、森林火灾，每年总有不少外来的尘埃，加入到大气中去，但大气有很大的自净能力，经过自净，空气复又清新如故了。煤和石油的发现和利用是人类史上的一大进步，但它也带来了一些弊病。自从产业革命促进了人们广泛地开采煤和石油等化石燃料之后，大气的自净能力吸收不了大量的污染物，煤的燃烧会放出大量二氧化碳，一氧化氮、硫和尘埃等有害物质，这些成分进入大气，一旦形成有毒烟雾，就很难消除。据统计：每燃烧一吨煤会放出二氧化硫66公斤，其中粒径在10微米的飘尘11公斤。有人作过估算，目前全世界每年消耗煤28亿吨，如果不安装净化装置，那么每年进入大气的二氧化硫是1.84亿吨，飘尘1.1亿吨，单是美国每年排入空中的有害物质即达2亿多吨。难怪当阿波罗7号宇宙飞船的宇航员登上太空深情地向祖国一瞥之际，不无遗憾地报告地面宇航中心：“看到城市上空全是一层层厚厚的烟雾。”
今日，在煤、石油的大量燃烧之后造成的烟雾几乎无处不有。1983年3月，来自北极的报导说：北极上空有一团浓浓的烟雾。
大气的烟雾污染在世界各国普遍存在，今天的希腊、意大利尽管大海碧绿，山水秀丽，但湛蓝的天穹已难得一见了，真是大煞风景。土耳其安卡拉冬季的烟雾更加严重，我国的大气污染也有日趋严重的趋势，北京冬天的尘埃和上海郊区空气降尘量已超过标准……这些都有待于治理。
该怎样消除我们自己在大气中投入的魔影呢？人们决不会做“因噎废食”的傻事。美国人并没有因为大量使用小汽车造成光化学烟雾而把汽车砸烂，重新让马车奔驰在现代化的高速公路上，或者安步代车；英国人也没有因为燃烧煤产生烟雾而重新恢复昔日的法律：凡在伦敦市区烧煤者处以绞刑。而是依靠科学技术来解决烧煤、用油带来的弊病。
在美国，科学家们研制了耗油少、污染小的汽车，在汽车排气管上安装上催化反应器，减少污染物的排出量，乃至试制用太阳能和氢气作能源的车辆，同时在大城市加强车辆的行驶、管理，安装了大气观测系统和报警装置，光化学烟雾终于在洛杉矶等美国大城市中消失了。
1984年初夏，盛况空前的第23届世界奥林匹克运动会在美国洛杉矶召开，来自美国和世界各地的汽车之多是前所未有的。人们想起40年前同一季节曾发生过的光化学烟雾，不禁忧心忡忡，可事实上，洛杉矶是阳光灿烂，鲜花盛开，空气清新，气候宜人。
■5、讨厌的酸雨
北欧斯堪的那维亚半岛上，有着景色秀丽的3个国家，峡湾众多的挪威、森林遍布的瑞典、千湖之国的芬兰。由于300万年前全球的一次冰河期，塑造成了奇特的地形，堆积了丰厚的冰河堆积物，这里的地形复杂，湖泊棋布，森林繁茂，港湾众多，是世界上著名的游览胜地，也是人民十分富有的国家。
可是，自本世纪50年代以来，北欧这三个国家的森林大片大片枯萎，湖泊中的鱼儿成批死亡，有些古老的建筑物也被腐蚀得斑斑驳驳，人们起初大惑不解。经过几位气象学家的调查研究，终于找到了根子，是一种带有酸性的雨大量降落到地面，造成了这一严重的后果，并查清斯堪的纳维亚半岛上的酸雨有3/4来自英国和西欧，这是英国高烟囱政策“嫁祸于人”的恶果。于是一场国际争端引起了。
什么是酸雨？酸雨又是怎样形成的呢？
酸雨是由于大气中的酸性烟云形成的。巨大的发电厂、冶炼厂、化工厂等日夜释放出大量的二氧化硫和其它酸性气体；在繁华的都市里成千上万辆各种汽车，数以十万计的煤球炉也会排放出无数刺人眼鼻的酸性气体。这些气体升腾到高空，同大气层中的水蒸气，凝成酸性云随着气候变化，便形成酸雨降落下来。
由于大气中存有大量的二氧化碳，因此雨水一般呈偏酸的，人们通常用测量酸碱度的PH值来表示雨水的酸度。一般说来，PH值为7是中性，大于7呈碱性，小于7则是酸性，如果雨水的PH值小于5.6，就是酸雨了。
酸雨并不是近年来世界上突然冒出来的新现象。酸雨这个词是化学家罗伯特·史密斯在一个世纪前提出的，当时他在描写产业革命中生机勃勃但又烟雾腾腾、酸雨弥漫的纺织城曼彻斯特市时，曾用过这个词。然而，那时在整个地球上降酸雨的地方只是星星点点，并没有引起人们的注意。，
北欧和英国关于酸雨的国际纠纷引起了世界各国的普遍注意。人们仔细一查，几乎发达国家都在不同程度上存在着酸雨问题，有的已经十分严重了。酸雨的严重破坏作用首先是在湖泊和河流中发现的。在瑞典已查明的有2500个湖泊因酸化而对渔业造成危害，而在其它6500个湖泊中也已发现酸化现象；在挪威南部的5000个湖泊中已有1750个湖泊里的鱼类全部绝迹，还有900个湖泊受害严重。
在北美也能看到酸雨危害的严重程度。仅以纽约州的212个湖泊，加拿大的140个湖泊来看，已都成了无鱼的“死湖”。美国环境科学工作者这样写道：在美国纽约州坷迪龙狭克山脉的云杉、铁杉树林中，掩映着闪闪发光的布鲁克特劳特湖，周围是死一般的沉寂，连蛙声都听不到，晶莹的水面下也没有任何生物在活动。而在20年前，宁静的湖水中充满了生气，鳟鱼、鲈鱼和小狗鱼自由自在地嬉游其中，可是如今什么鱼都没有了。
西德是个绿地之国，整个国家有1/3土地被森林草原所覆盖，著名的黑森林绿得发黑。然而，80年代落在西得上空的二氧化硫达到350万吨，比50年代多了1倍。酸雨不仅酸化湖泊河流，还酸化土壤，随着土壤的酸性增加，土壤中所含的汞、镉、铅、铬等污染物也随之提高。在飘泼似的酸雨袭击下，西德的松柏不在常青。树木瘫痪死亡的消息不断传出：巴登符腾堡已有6.4万公顷森林地死亡，巴伐里亚又有5.5万公顷森林危在旦夕。德国的环境学家拍摄了相隔10年的同一块林地的照片，昔日郁郁葱葱、枝叶繁茂的林地，今天成了斑剥陆离的荒原，对比度之大使人骇然。
酸雨的还严重地侵蚀着那些古老的历史名胜古迹和建筑物。如希腊雅典的女神庙，意大利罗马的斗兽场，米兰的大教堂等都深受其害。雅典本来素以空气清新和历史名城之誉招来世界各地宾客，而酸雨使市内繁多的名胜古迹侵蚀得面目全非。著名的巴特农神庙中那些晶莹、妩媚、巧夺天工的大理石柱和以古希腊神话为题材的大理石浮雕已被酸雨弄得斑斑驳驳，黯然失色，表面上积起了一层似烂皮癣一样的污垢。雅典工业学院的一位研究员对希腊伊瑞克先神庙里那婷婷玉立的“六神女”雕像拍过两次照片，也时隔10年，两张照片一对照，明显地看出神女面部鼻眼等的精细雕刻已消失殆尽。神女原先清雅的仪表和秀丽的面容已荡然无存，一个个变得污头垢面，面容憔悴，令人痛惜。这位专家估计：这十年来的酸雨侵蚀量相当于2500年天然侵蚀量的总和。面对这一严重的状况，博物学家对某些露天的极为珍贵的稀世之宝正打算移入室内或穿上防酸雨衣。
酸雨还会影响铁路运输，据波兰报纸报道，最近该国卡道维工业区的铁路局已下令在该地区铁路上行驶的所有火车，都限速在时速40公里以内，以保安全。原来，该工业区密集的工厂每天都向大气排出大量含硫废气，从而导致雨水变酸——正是这酸雨腐蚀铁轨和铁轨上的螺丝，使高速火车在上面疾驰变得很不安全。
我国的酸雨情况也日趋严重。据1979~1980对重庆地区监测结果表明：这一地区的雨水中PH值达4.14~5.33，接近1966年欧洲酸雨水平。1982年我国开展了全国性酸雨普查，在2400多个普查监测的雨水样品中，属酸雨的44.5%。据上海市的监测，上海市和所属郊县都发现了酸雨。1984年的某天，我国某地一化工联合体召开庆祝大会，可是天公不作美，会前突然下起一场大雨，一下子把会场上挂着的大幅红布标语全给漂白了——酸雨出现的频率如此之高，是值得人们十分警惕的。
当今，酸雨的危害已成了众目睽睽的罪魁祸首，有“空中死神”之恶名。它是大气污染中的一大害。由于酸雨在空中飘移，是超越国界的全球问题，更难以解决，已被各国环境学者看作20世纪最难治理的棘手问题之一。可是“道高一尺，魔高一丈”。和其他大气污染一样，酸雨也是可治的。
美国国家科学院的一批专家断定从烟囱中放出的二氧化硫、氧化氮是酸雨的祸根，它们和降落在地面的酸雨的数量之间的关系是线形关系，即上述氧化物的数量减少50%，酸雨也将减少同样的百分比。据此，美国科学家认为，采用低硫煤和减少燃烧发电厂的污染物质，可以控制和减弱酸雨的危害，当大量的核电厂兴建之后，甚至可以消除酸雨。
有的科学家还研究试制了两种新型的空气洗涤器，装置在烟囱口用来搜集大气中的氧化硫和氧化氮，这一方法可以把排出的烟尘中的90%的酸雨源回收，并利用这些有害物质制造化肥和具有很高价值的化学品。
对于治理被酸化了的湖泊、土壤和环境，生态学家也提出了好几种方法：把大量石灰掺到酸化了的土壤和湖泊、河流中去，使其中和；另外植物绿化环境也是治理酸雨的好方法，经试验证明，臭椿、花石柳、法国梧桐、夹竹桃、菊花都具有很强的吸收二氧化硫的能力，能大大净化空气。
我们国家对于酸雨的治理防范也是十分重视的，当上海市连续几年发现酸雨后，党中央、国务院的领导都十分重视，并且作了重要指示。未雨绸缪，把防治酸雨的工作做在前面。酸雨这个令人讨厌的大气污染也必将被人类克服。
■6、地球寒暑变化的人为原因
近年来，世界气候波动较大，有的专家预测未来气温有持续升高的趋向，有的专家则相反，认为地球正进入一个寒冷期，似乎又一次冰河期的脚步声近了，届时，地球将银装素裹，每一个人都将生活在如今日南北极一样的冰天雪地之中。
地球的寒暖为何变化莫测？地球的未来是冷是暖？在天气寒暖之变中，人类到底起了什么作用？这些都是人们关心的又一个问题。
地球的发展历史告诉我们：地球的气候始终处在寒暖变化之中，这有许多证据。河南省的简称豫出典何在？原来河南在历史上曾经是象群出没的地方；人们又在陕北的地下找到了竹子的化石，这些都佐证了今日寒冷的华北也曾经一度温暖湿润过。我国的江西、福建、广东等地因为天气湿热，土壤淋溶风化作用强，所以都呈红色，甚至是砖红色。然而在我国东北的黑油油的黑钙土之下，钻井钻出来一层层和南方看到的一样的红壤，这也说明了今日的北国，昔日也可能有过热湿的气候。以上只是气候的小变，在地球历史上气候还经过大幅度的变化，那就是地球上一度出现过全球性的严寒的冰期和相对温暖的间冰期。
那么，气候剧变的原因又是什么呢？
关于气候演变有着种种有趣的科学解释。一种是天文说，这种学说认为地球气候剧变根本原因在于地球表面受到太阳热量不均匀，而地球所以受热不均匀的原因在于地轴偏斜，地球的颤动等天文原因；另一种学说是着眼于地球构造运动，认为是大陆漂移和海陆变化引起了气候的剧变，地球史上最近的第四纪冰河期就是喜马拉雅山和阿尔卑斯山拔地而起，高耸云霄所导致的。这些高山远远高出雪线，积雪不化而形成冰川，冰川顺着山坡蜿蜒而下，盖满了山坡，掩盖了大陆，使地球进入了冰河时期；第三种解释是尘幔说，认为地球的寒暖之变决定于大气中的成份。如果大气中尘埃多了，那么阳光就会被尘埃反射回太空去，这好像是一顶尘埃大伞，挡住了光明炽热的太阳赐给地球的热量，这称为“阳伞效应”。如果大气中二氧化碳多了，二氧化碳能让可见光线长光波通过，照到地面，使大地升温，而它又不让反射的热量逸回太空中去，宛若给地球盖上了一座大温室，这称做“温室效应”。而地球天气的寒暖之变决定于大气中尘埃和二氧化碳的孰多孰少，若尘埃多了，“阳伞效应”强了，地球就降温，进入冰期；若二氧化碳多了，“温室效应”压倒了“阳伞效应”，地球由冰期进入了间冰期。还有许多有趣的科学解释。但是对于我们最感兴趣的，还是第三种学说。因为前两种学说是我们人力所不能影响的，而对于大气中的尘埃和二氧化碳的多寡正是我们可以施加影响的方面，因此也是我们十分关心的问题。
目前大气中的二氧化碳浓度由于大量燃烧煤和石油，有着迅速增长的趋向。
■7、人们关心着地球未来的气候
天有不测风云，下一世纪地球上的气候将会怎样？这是人们深深关心着的。
最近，世界各国的著名学者，给地球未来的气候进行了预测，由于温室效应，今后半个世纪全球将迅速变暖，冰盖融化，海平面上升。用复杂的计算机模型进行的首次精确预测指出，到2050年，全球气温将升高9度。仅在今后14年内，全球气温将升高2度。
目前，地球正处在“化学之夏”的进程中，因为人类活动释放的气体，正在使大气变成捕热的温室。许多科学家相信，臭氧层在变薄。由此他们预测，破坏性的大变化可能影响人类生活的几乎每一个方面，从大规模海浸到大面积干旱，从水的供应到海洋捕捞，从森林的毁灭危急到生物物种的灭绝……气候变暖的罪魁祸首是燃烧矿物燃料产生的二氧化碳以及氟氯烃和甲烷。
美国哥伦比亚大学气候专家布罗克尔说，这些变化与1.8万年前发生的最后一个冰河期以来世界慢慢变暖的程度相比，不是正常的。他说，小小的温度升高，都可能产生巨大的环境影响，一些人已从理论上说明，本世纪30年代短暂的变暖，是改变降雨状况和使美国中西部农田变成沙窝的原因。这说明海面上升，海水内浸、洪涝成灾和大面积的黑风暴及干旱都是温室效应这个同一原因造成的。
一个更为可怕的预兆是，有人类生存的天然保护伞之称的臭氧层，将有全面崩溃的危险。这首先是1980年参加南极考察的科学家提出的，他们发现南极上空的臭氧层中臭氧大量被耗，约减少了40%，已经出现了一个窟窿。科学家惊呼，南极上空的臭氧保护伞漏了。1985年美国一个气象卫星提供的资料证明，南极上空确实存在着一片巨大的“臭氧洞”。这个“洞”，每年九、十两月出现一次，那时南极上空同温层上所含的臭氧减少40%，并预测到这个窟窿还有扩大的趋势，50年内臭氧还要减少5~9%。类似情况，在北冰洋上空也有发现。
那么，又是谁在地球的天然保护伞上戳孔呢？科学家们指出：首先是核爆炸，其次是高空喷气机的频繁飞行，在同温层中排出的大量废气，以及世界各国工业制冷、生活制冷所排放的大量氟氯烃化合物，使臭氧大量分解成氧分子。有人估算：每增加100架现代超音速客机的飞行，大气层中的臭氧每年将减少0.7%。
地球上的臭氧既在不断的消耗，又在不断的产生。每当雷雨大作之际，会合成大量臭氧，雷雨后在野外或森林中，我们会嗅到一股特殊的清香味，这就是新产生的臭氧来“补天”，这是远远不够的。这就需要全球人们共商对策，1987年2月22日~27日联合国保护臭氧国际会议邀请了25个国家的80多位专家，在奥地利的维也纳集会，提出了种种“补天”的锦囊妙计。
对于臭氧窟窿造成的原因尽管大多数科学家持上述看法，并提出种种理论，但是正像美国航天局的斯托拉斯基所说：“至今还没有一个理论是令人信服的。”甚至有的科学家认为，这是杞人忧天，是“过时的夸大了的消息”，苏联极地考察专家沃斯克烈先斯基认为，南极上空的臭氧层含量降低不一定是人为污染所致，这同当时天气变冷和气候变得复杂有直接联系，到1986年平流层温度回升，臭氧层也开始慢慢增大，臭氧含量正在回升，天的这个窟窿似乎正在“合拢”。
两种意见都有道理，目前是谁也说不准，然而有备无患，有提防总比没有提防好。
