安徵省芜湖市无为县:有趣的自然现象

一、海市蜃楼
在平静无风的海面、湖面或沙漠上，有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城郭古堡，或者其他物体的幻影，虚无缥缈，变幻莫测，宛如仙境，这就是海市蜃楼，简称蜃景。

　　蜃景不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。蜃景的种类很多，根据它出现的位置相对于原物的方位，可以分为上蜃、下蜃和侧蜃；根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等。

　　蜃景有两个特点：一是在同一地点重复出现，比如美国的阿拉斯加上空经常会出现蜃景；二是出现的时间一定，比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的5、6月份，俄罗斯齐姆连斯克附近蜃景往往是在春天出现，而美国阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天内出现。

　　自古以来，蜃景就为世人所关注。在西方神话中，蜃景被描绘成魔鬼的化身，是死亡和不幸的凶兆。我国古代则把蜃景看成是仙境，秦始皇、汉武帝曾率人前往蓬莱寻访仙境，还屡次派人去蓬莱寻求灵丹妙药。现代科学已经对大多数蜃景作出了正确解释，认为蜃景是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像，所谓蜃景就是光学幻景。

　　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。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。

　　就拿下蜃的形成来说吧。夏季沙漠中烈日当头，沙土被晒得灼热，因沙土的比热小，温度上升极快，沙土附近的下层空气温度上升得很高，而上层空气的温度仍然很低，这样就形成了气温的反常分布，由于热胀冷缩，接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大，这样空气的折射率是下层小而上层大。当远处较高物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射，这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到下蜃。

　　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，所以也会形成下蜃。

2、罕见的绿色阳光
阳光不都是白色或者白里稍带微红和微黄色的吗？怎么会是绿色的呢？阳光有时确实是绿色的，不过它存在的时间非常短暂，一般只有两三秒钟，有时还不到一秒钟，所以能看到绿色阳光的人并不多。

　　1979年 7月20日的黄昏，波兰快艇运动员乌尔班齐克率领“晨星号”帆船从旧金山经赤道驶过波利尼西亚，夕阳正缓缓地堕入大海。满天的晚霞将海面染上了一层淡红，红色的天空，红色的水面，水天一色，正在甲板上的舵手陶醉在这美妙的景色之中。

　　忽然，就在太阳将被海面浸没的一瞬间，金色的火球突然喷射出耀眼的像绿宝石发出的鲜艳夺目的绿色光芒，犹如一道绿色的闪电划过天际，使周围的一切都被绿色所笼罩，甲板上的舵手不由得惊叫起来，可是等其他船员跑上甲板，顺着他所指的方向望去时，落日的余晖仍和往常一样，哪有什么绿光？

　　第二天，全体船员在日落半小时都上了甲板，可是绿色的阳光没有出现。不甘心的船员连续观察了几天，终于又有几位船员看到了这神秘的绿色阳光。

　　这是怎么回事呢？原来我们通常看到的太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光组成的，这些光波有长有短。

　　中午时，太阳光在空气里走过的路程比早、晚时短，这时只有少量的最易散射的紫、青、蓝等短光波被飘浮在大气中的微小颗粒所拦阻，这样的阳光，人的肉眼是感觉不到颜色的，所以看起来太阳光是近似白光，或者白里稍带微红和微黄色。

　　在清晨或傍晚时分，阳光斜射，穿过大气层的厚度特别大，遇到悬浮在大气中小尘粒、小水珠的拦阻机会也大。这时，短光波就被强烈地散射掉。只有那些波长较长的红、橙、黄等颜色的光才能透过这些大气中的微粒进入人的眼睛，所以平时只能看到“落日夕阳红似火”的情景。

　　但是像地球一样成曲面的大气，仿佛是一个一端向上的“气体透镜”，当太阳光穿过时，这层大气使白色光折射而发生色散。当太阳靠近地平线，太阳光几乎呈水平方向穿过大气层时，这种折射引起的色散最明显。夕阳落下时，红光最先没入地平线下，随后消失的是橙光和黄光。虽然此时地平线上还留有绿光、青光、蓝光和紫光，青光、蓝光、紫光波长较短，在大气中尘埃的强烈散射作用下，变得很弱，人的肉眼几乎看到，只有比较强的绿光，能够到达人的肉眼，并且显得格外耀眼夺目，所以看到的阳光就是绿色的啦。

一\植物“犯困”，即植物睡眠，在植物生理学中被称为睡眠运动，它既是一种有趣的自然现象，也是一个科学家们数十年来积极探索却于今仍弄不出个所以然的科学之谜。
　　每逢晴朗的夜晚，我们只要细心地观察就会发现，一些植物已经发生了奇妙的变化。比如常见的合欢树，它的叶子由许多小羽片组合而成，在白天舒展而又平坦，而一到夜幕降临时，那无数小羽片就成双成对地折合关闭，就好像被手碰过的含羞草。
　　花生也是一种爱“犯困”的植物，它的叶子从傍晚开始，便慢慢地向上关闭，表示要睡觉了。以上所举的仅是一些常见的例子，事实上，会睡觉的植物还有很多很多，如酢浆草、白屈菜、羊角豆等。
　　不仅植物的叶子有睡眠要求，娇嫩艳丽的花朵似乎更需要睡眠。比如生长在水面上的睡莲花，每当旭日东升之时，它那美丽的花瓣就会慢慢舒展开来，似乎正从甜蜜的睡梦中苏醒过来；而当夕阳西下时，它便又闭拢花瓣，重新进入睡眠状态。由于它这种“昼醒晚睡”的规律性特别明显，故而获得了“睡莲”的芳名。另外，各种各样的花儿，睡眠的姿态也各不相同：蒲公英在入睡时，所有的花瓣都向上竖起闭合，看上去像一个黄色的鸡毛帚；胡萝卜花则垂下来，恰似一个正在打瞌睡的小老头……
　　植物的睡眠运动会对它本身带来什么好处呢？为了揭开这个谜底，在最近几十年里，科学家们进行了难以数计的研究与实验。
　　最早发现植物睡眠运动的人，是英国著名的生物学家达尔文。一百多年前，他在研究植物生长行为的过程中，曾对69种植物的夜间活动进行了长期的观察，发现一些积满露水的叶片，因为承受到水珠的重量而运动不便，往往比其它能自由运动的叶片容易受伤。后来他又用人为的方法把叶片固定住，也得到了相类似的结果。达尔文虽然无法直接测量叶片的温度，但他断定，叶片的睡眠运动对植物生长极有好处，也许主要是为了保护中片抵御夜晚的寒冷。
　　达尔文的说法似乎是有一定的道理。但却没有足够的证据，所以一直没有引起人们的重视。20世纪60年代，随着植物生理学的高速发展，科学家们开始深入研究植物的睡眠运动，并提出了不少的理论解释。
　　最初，解释植物睡眠运动最广泛的理论是“月光理论”。提出这个论点的科学家认为，叶子的睡眠运动能使植物尽可能少地遭受月光的侵害。因为过多的月光照射，可能干拢植物正常的光周期感官机制，损害植物对昼夜变化的适应。然而，使人们感到迷惑不解的是，为什么许多没有光周期现象的热带植物，同样也会“犯困”？这一点用“月光理论”是无法解释清楚的。
　　后来科学家又发现，有些植物的睡眠运动并不受温度和光强度的控制，而是由于叶柄基部中一些细胞的膨压变化引起的。如合欢树、酢浆草、红三叶草等，通过叶子在夜间的闭合，可以减少热量的散失和水分的蒸发，尤其是合欢树，叶子不仅仅在夜间关闭睡眠，当遭遇大风大雨时，也会逐渐合拢，以防柔嫩的叶片受到暴风雨的摧残。这种保护性的反应是环境的一种适应。
　　科学家们提出一个又一个观点，但是未能有一个圆满的解释依据。正当他们感到困惑的时候，美国科学家恩瑞特在进行了一系列有趣的实验后提出了一个新的解释。他用一根灵敏的温度探测针在夜间测量多种植物叶片的温度，结果发现，呈水平方向（不进行睡眠运动）的叶子温度，总比垂直方向（进行睡眠运动）的叶子温度要低1℃左右。恩瑞特认为，正是这仅仅1℃微小温度差异，已成为阻止或减缓叶子生长的重要因素。因此，在相同的环境中，能进行睡眠运动的植物生长速度较快，与其它不能进行睡眠运动的植物相比，它们具有更强的生存竞争能力。
　　随着研究的深入，科学家还发现了一个有关植物睡眠的有意思的现象：植物竟能与人一样也有午睡的习惯。植物午睡的时间，一般是在大约中午11时至下午2时之间，此时，叶子的气也关闭，光合作用明显降低。为什么会出现这一种现象？科学家认为，植物午睡主要是由于大气环境的干燥炎热引起的。午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗衡干旱的本能，为的是减少水分散失，以便在不良环境中生存下来。看来，植物为啥“犯困”？说道还真不少。

二 在广袤静谧的大洋深处，在冰冷黑暗的海底世界，总有些特殊的地段，不断喷出浓重的黑色、白色或黄色的热液流体，随后结晶堆积，归于沉寂，这就是海底热液活动。漫长的地质演化，这种奇异的海洋行为不断释放着神秘的地球深部信息，带给人类的是无限的想象空间和巨大的资源财富。

谈起“海底热液活动”，中科院现代海底热液活动研究青年实验室主任曾志刚教授给人展现出这样一幅奇观异景。

景色虽然迷人，这里的环境却极端恶劣。“海底的氧含量远远低于正常环境；压力能达到3000米高水压；没有光线；海底热液喷口温度达400℃；并且热液喷发能产生二氧化硫等剧毒物。”曾志刚说，无论是哪一方面，对于一般生物来说，都足以致命。“但令人无法想象的是，就在热液活动区，不仅生存着细菌等微生物，还有鱼、虾、贝等大生物。这些生物群落的存在，就像热液喷口附近有一个“沙漠中的绿洲”一样，耐人寻味，令人着迷。”

艳丽生物：迷人的“少女蓓蕾”

海底热液活动喷口附近的生物，比较典型的是管状蠕虫，这些生物可以长达几米，而且色彩鲜艳，人们首次发现在水深2000米左右的海底有如此丰富的生物资源时，十分惊叹，并把它们昵称为“少女蓓蕾”。

科学家初步推断，生活在热液区的生物具有厌氧、运动缓慢、运动器官退化、体态比较柔软、不能进行光合作用、食物量少、食物链简单、生物体多为透明有些甚至可以自己发光、视觉退化、触觉或味觉会比较发达、生物体内存在嗜热酶等特性。

“但鱼、虾、贝等大生物却也能够生存？这有待于生物学家们进一步研究。”曾志刚说，一个又一个谜团萦绕在各国科学家的心头。正因如此，研究考察“海底热液活动”成为我国“大洋一号”远洋科学考察船首次环球科考最重要的任务之一。

宝贵资源：生动的天然实验室

海底热液活动区蕴藏着丰富的矿产资源和生物基因资源。作为有机世界与无机世界的结合点，海底热液系统为研究地圈、生物圈、水圈等各圈层相互作用，以及地球系统的内部活动提供了一个生动的天然实验室。

在曾志刚的眼里，现代海底热液活动是一种极为有趣的自然现象，他说：“我们在实验室里不断地模拟自然的成矿过程，温度、压力、酸度、氧逸度等等条件都要不停地修正，以接近自然的状态，这个过程是非常复杂的。现代海底热液活动则真实的体现了自然成矿的全过程，我们需要做的是测量一些相关的参数，把这些参数应用到室内的试验模拟中，便可以更好的得出一些问题的解，现代海底热液活动为我们的试验提供了天然的场所。”

曾志刚说，研究海底热液活动的科学意义在于，海底热液活动是人类认识地球深处活动过程的窗口，通过研究海底热液活动能够更好的了解地球内部的特征及其活动过程，可以更透彻的理解生命的本质及其与热液活动的关系，同时可以促进圈层相互作用的研究，有助于地球系统科学的深入发展。研究海底热液活动的技术意义在于，开展海底热液活动调查研究，需要高新技术的支撑。因此，加强海底热液活动调查研究，无疑也将促进深海高新技术的发展。

而研究海底热液活动的资源意义在于，海底热液活动的产物之一———热液硫化物，富含铜、铅、锌、金、银等多金属元素，是极具开发远景的潜在资源。热液活动区生物群落奇异的生命表现，改变了传统的极端环境下无生命存在的认识，丰富了深海生物基因库，在工业、医药、环保等领域有广泛的应用前景。

“大洋一号”：满载期望而行

我国在这方面的研究还处于初级阶段。受各种条件的制约，我国目前对海底多金属热液硫化物进行的科学考察和调查工作还很少，在相关的极端生命现象及基因资源方面，也是刚刚起步。

在中国大洋矿产资源研究开发协会的领导下，2003年我国用自己的科考船“大洋一号”，自己的科考设备，首次独立在东太平洋海隆北纬13°附近海域进行了海底热液活动调查航段，不仅获得了宝贵的海底热液多金属硫化物样品，还获得了系统的沉积物、岩石和水体等样品，使中国的海底热液活动调查研究迈出了可喜的一步。

“当时心里比较紧张，压力很大，不敢想失败的后果是什么，心里实在没底。”直到作业5天后，当曾志刚在“大洋一号”甲板第一眼看到海底热液多金属硫化物样品的时候，心中那块大石才算落地。“我清楚地感受到中国在该领域一个新的时代正在来临。”

作为此次“大洋一号”环球科考成员之一，曾志刚将于今年8月中旬上船，并使用电视抓斗、声学拖体、摄像拖体等手段对海底热液活动进行取样调查研究。他预计此次科考将对调查区的热液活动及其产物有一个更深入、全面的认识。

目前，曾志刚领导的课题组正致力于太平洋典型区域海底热液活动的环境效应研究、海底热液成矿背景分析、海底热液活动与生物作用的关系和海底热液实验地球化学研究等方面。

“我们已经完成了对冲绳海槽Jade热液区中热液沉积物的REE和S、Pb、稀有气体同位素研究，对大西洋洋中脊TAG热液区中热液沉积物的REE和S、Pb、稀有气体同位素研究，对台湾东北部龟山岛附近海域热液活动的初步研究。”

“我们的研究与国外发达国家相比还有很大差距，希望有更多的人能够投入到对这方面的研究上，希望能够得到各方面更多的支持，国家予以相应的投入，使我们能够更有效地探求海底热液活动的奥秘所在，从而实现人类对海底资源的可持续利用。”曾志刚说。

三 公认6300公里，目前实为6211.3公里的中国长江，历史上记录了它两次突然枯竭的史实，令人费解不已。
　　公元1342年，江苏省泰兴县(现在泰兴市)内，千万年从未断流的长江水一夜之间忽然枯竭见底，次日沿岸居民纷纷下江拾取遗物。突然江潮骤然而至，淹死了很多人。1954年1月13日下午4时许，这一奇怪现象在泰兴县再度出现。当时，天色苍黄，江水突然出现枯竭断流，江上的航轮搁浅，历经两个多小时，江水汹涌而下……

四 千古迷窟。
　　在安徽省黄山市新安江屯溪段下游南岸连绵群山中，林木葱郁，环溪矗立的山间有36座(处)古石窟，洞中空间奇大，结构怪异，有的层层叠岩，洞中套洞；有的水波 荡漾，迂回通幽；有的石柱擎天，奇幻神秘。洞中无壁画、无佛像、无文字。其中被命名为35号的石窟，洞深170米，面积1.2万平米，仅掘出的十几万立方米石料，就足以铺就成一条由黄山市通往杭州市的公路。

五 鄱阳湖“魔鬼三角”。
　　1945年4月16日，2000多吨级的日本运输船“神户丸”行驶到江西鄱阳湖西北老爷庙水域突然无声无息地失踪(沉入湖底)，船上200余人无一逃生。其后，日本海军曾派人潜入湖中侦察，下水的人中除山下堤昭外，其他人员全部神秘失踪。山下堤昭脱下潜水服后，精神恐惧，接着就精神失常了。
　　抗战胜利后，美国著名的潜水专家爱德华·波尔一行人来到鄱阳湖，历经数
月的打捞仍一无所获，除爱德华·波尔外，几名美国潜水员再度在这里失踪。
　　过去了40年后，爱德华·波尔终于向世人首次披露了他在鄱阳湖底失魂落魄的经历。他说：“几天内，我和三个伙伴在水下几公里的水域内搜寻“神户丸”号，没有发现一点踪迹。这一庞然大物究竟在哪里？正当我们沿着湖底继续向西北方向寻去时，忽然不远处闪出一道耀眼的白光，飞快向我们射来。顿时平静的湖底出现了剧烈的震动，耳边呼啸如雷的巨响隆隆滚来，一股强大的吸引力将我们紧紧吸住，我头晕眼花，白光在湖底翻卷滚动，我的三个潜水伙伴随着白光的吸引逐流而去，我挣扎出了水面

六
　　三番五次骚扰的怪火。
　　在江西鄱阳湖畔的波阳县(原为鄱阳县)莲湖乡朱家村，村民朱满善、朱松善家里无缘无故地不断发生火灾，火星红色，线型走状，每次起火都很奇怪，易燃的东西没烧着，难燃的物体偏偏着火，而且火势无论多大，每次浇上一点水即灭，1995年3月23日至4月6日，朱家已发生大大小小不明原因的火灾2
　　——“巴别”通天塔。
　　地处幼发拉底河东岸的巴比伦城，距伊拉克首都巴格达南约100余公里。这里
矗立着一座年岁久远的“巴别”塔，当地人称之为“埃特曼南基”，意为“天地的基
本住所”。但是，为什么要建造通天塔呢？它是奴隶制君主的陵墓，还是古代的天文
观测之地？至今没有人能回答。

北极光
最 近 ， 太 阳 日 冕 非 常 活 跃 ， 带 电 的 粒 子 以 非 常 高 的 速 度 飞 向 地 球 ， 严 重 影 响 地 球 的 磁 场 ， 也 为 北 极 带 来 很 美 丽 的 北 极 光 。

北 极 光 (aurora borealis) 是 在 北 极 (North Pole) 上 空 看 到 的 极 光 ， 在 南 极 (South Pole) 上 空 看 到 的 是 被 称 为 南 极 光 (aurora australis) ， 极 光 是 由 於 太 阳 带 电 的 粒 子 (particles) ， 碰 撞 地 球 的 两 极 的 磁 场 (magnetic field) ， 在 天 空 中 发 生 放 电 时 ， 所 产 生 的 现 象 。

上 图 所 见 ， 是 天 文 学 家 Dick Hutchinson 拍 摄 到 北 极 光 的 照 片 ， 北 极 光 可 能 高 达 一 千 多 公 里 ； 从 太 空 上 看 ， 北 极 光 便 像 一 个 圆 周 ， 在 地 球 两 极 附 近 出 现 ， 下 图 所 见 ， 是 科 学 家 利 用 极 地 人 造 卫 星 (Polar satellite) 的 紫 外 线 (ultraviolet) 仪 器 拍 摄 到 北 极 光 的 照 片 。

科 学 家 指 出 ， 地 球 上 的 磁 场 ， 将 太 阳 带 电 的 粒 子 歪 斜 ， 保 护 了 地 球 的 海 洋 和 大 气 层 ； 科 学 家 相 信 ， 在 火 星 (Mars) 和 金 星 (Venus) ， 因 为 没 有 强 大 的 磁 场 ， 从 太 阳 放 射 出 来 的 太 阳 风 (solar wind) 带 电 粒 子 ， 将 火 星 和 金 星 上 水 和 大 气 层 吹 走 了 。

北极光
最 近 ， 太 阳 日 冕 非 常 活 跃 ， 带 电 的 粒 子 以 非 常 高 的 速 度 飞 向 地 球 ， 严 重 影 响 地 球 的 磁 场 ， 也 为 北 极 带 来 很 美 丽 的 北 极 光 。