“水下大教堂”考證
1991年9月1日,法國南部海岸卡西斯小海灣。有3名業餘潛水員在此潛水時不幸遇難。為尋找這些失蹤者,當地潛水學校校長亨利·科斯凱繞過重重礁石,終於在水下37米處一條岩石隧道內發現了死者的屍體。
其實在1985年,科斯凱在潛水時就發現過這條隧道,但他沒有意識到這條隧道的重要性。
後來,科斯凱將此秘密透露給了考古學家讓·庫坦,這引起了讓·庫坦的濃厚興趣。他當即決定與科斯凱一起冒險再次潛入水下,探索這一水下隧道的秘密。他們倆先小心翼翼地遊過一條37米長僅1米寬的管道。然後,他們又穿過一條150米長、直徑2米的隧道,接著擠進一個窄洞,最後才進入一個4米高的石屋。
在這個石屋裏,借助自帶燈的燈光,他們看到了一個童話般的奇幻世界:石屋四壁有石器時代的雕刻,有同時期人們所繪的各種馬。這些馬有的僅能看到露出水麵的頭部和背部,而浸在水中的則已被毀壞。
科斯凱和庫坦不甘心這些發現,又摸索著從石屋遊人另一岩洞。岩洞高約30米,直徑為50~60米,呈拱形。借助燈光,科斯凱發現洞內天花板上飾有色彩斑斕的鍾乳石。洞內四壁所繪動物千姿百態,栩栩如生。科斯凱把這個水下岩洞稱之為“水下大教堂”。
據初步考證,岩洞內的這些畫是遠古時代藝術家以動物脂肪和礦物色為原料,用動物毛製作的畫筆繪在岩石上的,其中有鹿、馬、鳥,也有北山羊和歐洲野牛等。
庫擔推測,遠古時代畫家們在此岩洞內繪畫時,岩洞尚位於海拔80米處。在以後的歲月中,地中海海水不斷上漲,終於堵塞了通往此洞的人口。因此這個岩洞一直沒有被人發現,洞內之物至今保存得完好無損。
科斯凱和庫坦潛入岩洞內後,從岩洞中帶回一些繪畫的顏色樣品。目前,研究人員正在裏昂根據他們所搜集到的2克顏色微粒,用先進儀器確定出這些繪畫的年代。
深海潛水器誕生記
最早研究深海呼吸裝置的達文西是歐洲文藝複興時代最優秀的人物之一。他所設計的水中裝置,是一種裝在頭上能抵抗水壓的頭盔,盔上裝有可伸出海麵與浮標相連的呼吸管,並戴上玻璃潛水眼罩。
100多年後,艾德蒙·哈利發明了在鍾裏輸送壓縮空氣的方法。他通過自己的親自實驗,不斷改變淺水鍾裏不理想的地方,如鍾內的坐椅,妨礙潛水員的視野,於是哈利想辦法使潛水員能呼吸戴在自己頭上的獨立小鍾內的空氣,這樣,他發明了潛水服。
1829年,奧古斯都·希普發明了一種潛水服,這是現代附帽潛水服的原形。在研究潛水服的同時,適用於深海作業的潛水艇也在研製之中。不過,那時的潛水艇隻是用於戰爭中。
美國技師羅伯特·福爾頓將美國獨立戰爭中的達托魯號的設計進行了改良,於1800年,創造了兩艘潛水艇——諾蒂拉斯號和纓德號。1930年鳥類學家威廉·畢比為了探查棲息的海洋生物邀請曾經做過深海探險的鋼球技師政提斯·巴頓和設計師約翰·H·J·巴德人協助,三個人共同努力下,重新製作裝備,製造了“深海潛水球”。
“深海潛水球”直徑1.45米,球壁厚3公分。每平方厘米能耐105.5公斤以上的壓力——與海麵下3400米深度壓力相等,而且相當堅固。
另外還有一根管子,連接深海潛水球和海上的母船,管內的電纜能供給發動電力機械與探照燈所需的動力,同時為了畢比進入深海時,能詳細地記事,還裝上電話線。最後,深海潛水球被粗2.2公分、長10.6公裏的鋼鐵製電纜線吊入海裏。這個潛水球潛入了海底3028米的深處,創造了當時人類潛水最深的記錄。
人類改造海洋的設想
大洋中的暖流所蘊藏的巨大熱能和對氣候的影響,引起了人們的關注。
前蘇聯工程師舒米林和波裏索夫曾精心設計了一個調動兩洋海水的龐大工程,建議造一條長74000米、高50~60米的巨型堤壩,將白令海峽截斷,然後在壩體內安裝幾千台抽水機,把太平洋的海水送入北冰洋,從而造一股強大的暖流,通過北極地區流入大西洋。這樣,暖流便使沿途的西伯利亞和北美洲的寒冷氣候變暖。相反,也可以把北冰洋的海水抽入太平洋,從而使大西洋的灣流經過北冰洋,流入太平洋。這股暖流就會融化北冰洋的浮冰,使北緯度廣大寒冷地區變暖。
美國科學家蓋爾哈撒韋則另有觀點,他設想從格陵蘭到挪威建築一條長約1700千米的海上大壩,把北冰洋和大西洋攔腰截斷,阻止大西洋暖流進入北冰洋。他認為,如果大西洋溫暖的海水把北冰洋巨大浮冰融化,便會造成悲劇的冰河時代。
改造海洋暖流使氣候變暖能否可行並付諸實施,還得看今後科學技術的發展。
海麵為何有高有低
先進的衛星探測技術的發展,使人們發現海洋和陸地一樣,也有著一定的起伏。經探測發現,全球海洋的海麵有三個較大的隆起區,分別位於澳大利亞東北的太平洋,北大西洋,非洲東南的印度洋。此外,衛星探測還發現有三個較大的凹陷區,其中凹陷最深的是印度半島以南的印度洋,其次是加勒比海,還有一個是美國加利福尼亞以西的太平洋。
自由流動的水組成的海麵為什麼會有起伏?
人們知道,地球上所有的物體都受地球引力作用,離地心愈遠,引力愈小。靜止液體的表麵應當與重力垂直,否則的話,重力的差異,將促使液體流動,直到其表麵各國點都具有相同的重力值時為止。
然而,地球是一個龐大而複雜的固體,它內部各處質量分布並不均勻,在質量較大的地方,就會在海麵上產生正重力異常,反之則產生負重力異常。於是,“負異常”處的水便會在重力吸引下向“正異常”處流動,直到取得平衡為止。這樣,在“負異常”處產生低窪的水麵,而在“正異常”處產生隆起的水麵。
海洋中的淡水河
1489年,意大利出生的航海家哥倫布在第三次橫渡大西洋的航行中,在委內瑞拉的奧裏諾科河口附近的海麵上,發現了一塊淡水區。
在美國佛羅裏達半島以東海麵上,也有一塊直徑約30米的淡水區。看上去,它的顏色和周圍海水不大一樣,仿佛是深藍色的軟緞上鑲了一塊圓圓的綠寶石。
如今,隨著遙感技術的發展,人們利用紅外航空攝影,又找到了許多大海中的淡水河。如日本著狹灣和千葉縣東京灣側一帶海域就有淡水區。據查,僅太平洋夏威夷群島附近淺海區就發現了200多處淡水滲水點。
大海中有沿水河,這已是事實。但是,大海中的淡水河是怎樣來的呢?
原來,瀕臨海洋的陸地表麵滲入雨水後,如果地下的透水岩層或裂隙向海裏傾斜,而且海底岩層又有不透水層,那麼,滲入地下的水就會形成一個河流。在重力的作用下,這條河流就流入海底的地層下麵。一旦遇到出口,地下水就會像泉水一樣噴湧而出。
除了海底噴泉能產生淡水河之外,在流入海洋的大江大河的入海口,由於水量巨大,往往也能形成類似的淡水河。比如在非洲西海岸剛果河河口附近航行的船舶,雖然遠離大陸150千米,卻能在海洋裏汲取淡水。
20世紀80年代末,前蘇聯科學家在太平洋一個水域發現大片海底淡水。這種海底淡水不是海底泉水噴湧出的,也不是大河河口的延伸。科學家認為,這是降水積聚引起密度升高而造成的離子滲透現象。
中國長江、黃河、珠江等河流的入海口也有淡水存在。
海水為何有漲落
人們把海水定時漲落的現象叫作漲潮和落潮。白天的海水漲落叫潮,夜晚的海水漲落叫汐,總起來,人們就把海水水位有規律的漲落叫作潮汐現象。
原來,這是月亮和太陽對海水的吸引造成的。萬有引力定律是這現象的根本原因。宇宙中一切物體之間都是相互吸引的,引力的大小同這兩個物體質量的乘積成正比,同他們之間距離的平方成反比。
月亮和太陽對地球的引力,在陸地和海洋兩部分的任何一點上都是一樣的。但是,由於陸地地麵是固體的,引力帶來的表麵變化不容易看出來,而海水是流動的液體,在引力的作用下,它會向吸引它的方向湧流,所以形成明顯的漲落變化。
太陽雖然比月亮大得多,可是它和地球之間的距離畢竟太遠了,所以月亮對海水的吸引力要比太陽大得多。海水漲落的主要動力是月亮的引力。
地球上,麵對月亮的這一麵接受月亮的引力,引力的方向是指向月亮中心的。而背著一麵,則產生了相應的變化,使得麵對月亮或背著月亮的地球兩側的海洋水位升高,出現漲潮。與此同時,位於兩個高潮之間部位的海水,由於向漲潮的地方湧去,會出現落潮。
地球在不停地自轉,對某一個地方來說,每天都要麵向月亮一次和背向月亮一次,所以一般來說,要出現兩次漲潮和兩次落潮。
漲潮落潮的次數,潮的大小,還要受海岸地形、氣候等各種因素的影響。所以有的地方一天有兩次漲潮,兩次落潮;有的地方隻有一次漲潮,一次落潮;前者叫半日潮;後者叫全日潮。還有的地方潮水漲落情況要更複雜一些。如果兩個相鄰的高潮之間和相鄰的低潮之間,時間不均等,這叫做混合潮。
無風三尺浪之謎
“無風三尺浪”是人們對海洋的描繪。這是什麼道理呢?
原來,風雖然停了,大海的波浪還不會馬上消失。何況,別處海域的風浪也會傳播開來,波及到無風的海麵,“風停浪不停,無風浪也行”。這種波浪叫湧浪,又叫長浪。
比起風浪來,湧浪一起一落的時間長,波峰間的距離大,波形又圓又長,較有規則,波速很大,能日行千裏,遠渡重洋。
海上風暴所引起的巨浪,傳到風力平靜或風向多變的海域時,因受空氣的阻力影響,波高減低,波長變長,這種波浪的傳播速度比風暴中心的移動速度快得多。
海底火山爆發和地震引起的湧浪,傳播的速度更快了。1960年5月23日,日本群島東岸一片平靜安謐的景象,當時已得到智利地震的有關資料,不少人淡然置之。誰知20個小時後,排山倒海般的湧浪,遠涉重洋到達夏威夷群島、菲律賓群島和新西蘭。日本群島海岸在湧浪襲擊下,有1000多戶房屋被卷走,2億公頃土地被淹沒,甚至漁船被掀到了岸上。遠離智利16000千米的堪察加半島以東海麵,也掀起了洶湧的浪濤。
原來,這是智利地震引起的海嘯湧浪。它以時速800千米橫渡太平洋,來到這些地方。突如其來的海嘯湧浪,令人防不勝防,給人類造成了無法想像的災難。
為了同風浪和湧浪作鬥爭,人們設計了水翼船、氣墊船、雙體船、豎立船等,以減少海浪對船體的影響。人們還利用浮標、飛機、衛星等來觀測海浪,作出預報,供船隻在海上選擇適當的航線和航速。
為何出現“赤潮”
赤潮是海洋遭受汙染後所產生的一種獨特現象,是有機物和營養鹽過多而引起的。
有機物和營養鹽(氮、磷、鉀)是海洋植物所必需的成分和養料,但過多地輸入這些物質,會使某些生物暴發性地繁殖起來,從而引起海水變色。當然,這種變色並非全是紅色,它取決於在赤潮中占優勢浮遊植物種類,如夜光藻占優勢的赤潮為紅色,綠藻呈綠色,矽藻則呈褐色。赤潮大多數是夏季發生在內海、河口、港灣或是有上水流的水域,特別是暖流內灣水域。
赤潮是一種複雜的生態異常現象,其成因尚未定論。科學家們認為,赤潮的起因是近岸海水中有機物汙染所致。在正常的情況下,海洋中的營養鹽含量較低,這就限製了浮遊植物的生長。但是,當含有大量營養物質的生活汙水、工業廢水(主要是食品、造紙和印染工業)和農業廢水流入海洋後,再加上海區其他理化因素有利於生物的生長和繁殖時,赤潮生物便急劇繁殖起來,形成赤潮。
而大量生物的死亡,又該如何解釋呢?這是由於密集的赤潮生物或其胞外物質堵塞了魚類的眼,可使之窒息死亡。同時由於赤潮生物的屍體分解需要消耗大量的溶解氧,這樣會引起海水嚴重缺氧,甚至形成硫化物危及海洋生物的生存。如果含有毒素的赤潮生物及其休眠孢子,或當赤潮生物死亡時所釋放出來的毒素被海洋動物攝食、吸收後,就會造成中毒死亡。如果人食用了這種含毒素的海產生物,也可能造成中毒或致死。
海島是怎樣形成的
在茫茫的大洋上,碧波裏湧出一片片陸地,人們稱之為“海島”。
是什麼力量造就了這些島嶼?或是從大陸分離出來,或是由海底火山爆發和珊瑚蟲構造而成。海島可以分成大陸島、火山島、珊瑚島、衝積島四大類型。
大陸島是大陸向海洋延伸露出水麵的島嶼。世界上比較大的島基本上都是大陸島。它的形成有三種原因:
地殼運動,中間接合部陷落為海峽,原與大陸相連的陸地被海水隔開,成了島嶼。世界上最大的格陵蘭以及伊裏安、加裏曼丹、馬達加斯加等島,都是這樣形成的。
冰磧物形成的小島。遠古冰川活動時期,冰川夾帶大量碎屑在下遊堆積下來,後來氣候回暖,冰川消融,海麵上升,冰磧堆未被淹沒,成了島嶼。挪威沿岸、波羅的海沿岸、美國和加拿大東部交界處沿岸的小島,就是這樣形成的。
海蝕島。它非常靠近大陸,兩者高度一致,僅僅中間隔著一道狹窄的海峽;那海峽是海浪經年累月衝蝕的結果。這類島嶼為數不多,麵積也很小。
火山島是海底火山露出水麵的部分。島貌峻拔,與大陸島、珊瑚島有明顯的不同。當初,火山隱沒水下,經過不斷噴發,岩漿逐漸堆積,終於高出水麵。世界海底山脈最高峰的冒納開亞火山,就是火山島夏威夷島的主峰,總高10203米。
後來,人們還動用現代科學技術築造了人工島嶼。這類島嶼為數不多,麵積極小,但經濟意義很大,前景可觀。今後還將擺脫泥沙島的窠臼,構築巨大的鋼鐵浮體,在海上建設工廠、展覽館、公園、旅館以至整個城市,大大擴展人類活動的基地。