书城自然科学破译奥秘大世界丛书:破译神奇地理之谜
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第9章 地学之谜(4)

除了常见的条带状地震云外,还有一种地震云呈辐射状。这种云从某一点向外呈指状辐射,它主要出现在早晨和傍晚,由于霞光的关系可以有不同的颜色。云的辐射中心多位于震中的上空,因此从邻近地区常常看不到它的全貌,而只看到几条向中心汇聚的指条状云。这种地震云可能主要与近距离的地震有关。

还有一种云,地震学家给它取名为肋骨状云。这种云像是一些排列整齐的肋骨,沿一方向呈宽带状分布。它可能是长蛇状云的“宽化”,很可能是由于同时来自大致相同方向的两次地震共同激发的结果。

1923年,日本又发现了一种更奇怪的地震云,东京人称它为“妖云”。

当年的8月27日,在日本西南部的石垣岛和冲绳岛之间,出现了越来越低的低气压。三天之后形成台风,移向九州西南部。与此同时名古屋市也出现低气压,到8月31日,这种低气压形成的大风猛扫江之岛一带,这时,天空出现奇怪的红色,太阳也好像比平时大了一倍。9月1日早晨,大风刮到了东京北部。上午10时,东京上空出现形状特殊的浓云。云体肥大,很像在风中摇曳的鸡冠花。接着是急促的狂风暴雨,云量增加,风速进一步增大。后来,当风向突然转向时,东京发生了8.3级大地震。几乎毁灭了东京,波及横滨及周围许多城镇。仅东京一地就有近60000人死亡。于是这种带有不祥征兆的云,又被称为妖去。

妖云是地震云吗?目前还没有太多的实例对它进行解释。

地震云的成因探秘

地震云是怎样产生的呢?

日本是地震云记载最多的国家之一,所以日本学者率先对它进行了解释。

日本九州大学真锅大觉副教授认为,地震之前,地球内部积聚了巨大的能量,并促使地热升高,加热空气,使其成为上升的气流,以同心圆状扩散到同温层,使10000米高空的雨云形成细长的稻草绳状的地震云。

真锅大觉的理论中有一些很难自圆其说的地方,我国气象地震研究人员从大气物理角度提出了质疑。

首先,同温层在对流层上面,距海平面高度为10000多米。这个高度,一般上升的气流是达不到的。就是火山喷发、核弹爆炸,也只能使空气对流上升到对流层顶附近的高空。而且这种强烈对流,一般都是产生“塔状”、“柱状”、“蘑菇状”等垂直方向发展的对流体,不可能形成沿水平方向展开的横卧状的细长带状云,更无法解释这种长条状云为什么垂直震源方向分布。

其次,按照真锅大觉的理论,地震云应出现在地震震中的上空;根据我国大气物理学家顾震潮先生的理论,地震云距震中最远不超过3000米。然而据有关报道,有人在距离震中几千千米以外看到了地震云,甚至有人隔着半个地球的遥远距离也看到了地震云。这又怎么解释呢?

第三,地球岩石的热传导是极其缓慢的,它通过10米厚的岩石至少也要3年。那么,地球内部所积聚的能量,又是通过什么机制加热大气的呢?

针对真锅理论受到的挑战,我国学者吕大炯提出了下列解释理论:他认为地震云除了可能出现在震中区上空外,也可能出现在那些远离震中区而又有应力集中的断裂带上空。当这些应力本来就集中的断裂受到远处震中区因震前容积增大而传递来的应力时,应力就更加集中了。断裂带上的强应力作用使岩石发生挤压摩擦,造成热量增加,于是,地下热流通过断裂不断逸出地面,并上升到高空,形成条带状地震云。

吕大炯还认为,地热传递给大气,不一定非通过从断裂带逸出的气流不可,还可以通过辐射的方式(如超高频或红外辐射)来加热断裂带上空的各种微粒,从而导致了条带状地震云的产生。由于断裂带大多垂直震中的震波传递方向,所以由此产生的条带状地震云也是垂直来自震中的震波传递方向。

辐射状地震云是怎样形成的呢?吕大炯认为是由于震中处于某些应力高度集中的断裂交汇处,而且,应力随距离而衰减,因此便形成了焦点对应震中的辐射状地震云。

我国学者吕大炯的理论,虽然更好地解释了地震云的某些特征,但这些理论仍是带推测性质的,至今还没有获得有关的实测数据。而对于那些相隔半个地球的远震地震云来说,它能否把应力传递过去,也实在令人怀疑。那些发生在海底的地震,更令人难以相信它们也会引起地震云。

关于地震云的成因,除了上述假说以外,还有一些人从另外的角度提出了猜想。有人认为,我国辽宁海城地震是海水中沉积的锰铁矿在地震前形成了感应性磁场,一旦远近有震,地磁异常明显地表现出来,影响到大气对流层,进而产生地震云;还有人认为,地球内部的巨大能量,会使一些带电粒子高速地沿着脆弱的断裂带冲出,到了一定高度以后,受到这些带电粒子碰撞的气体分子就电离成离子,而周围过于饱和的蒸汽就以这些粒子为核心,结合尘粒等物而成雾珠。沿带电粒子通过的路上,便有细条状云体即地震云出现;还有人利用震源电场解释地震云的成因,说地震云在5000多米的高空,受地面热辐射作用较小,垂直对流微弱,云层稳定,易于保留一定形态。同时,这里离子浓度大,不稳定,在震源静电场作用下顺电场排列,因而形成分布约数百千米的条带状云,也就是地震云。

这些意见,虽然对地震云的形成作出了一些解释,但都缺乏客观的观察数据,也未超出猜测的范围。因此,学术界有相当一部分人对地震云说持怀疑态度,还有人把地震云同异端邪说联在一起,根本不承认它的学术价值。我国一位从事地质构造研究多年的地质工作者,以他几十年野外地质工作经历和对国内外地震地质资料的潜心研究,于1993年在报刊撰文,对地震云说进行了彻底否定。他认为地震发生与云彩没有任何关系,以往所传的“地震云”缺乏实际证据,有的属于巧合,有的则有杜撰成分在里边。著名的1976年唐山大地震,我国地震工作者在震中和非震区都没有发现云彩有异常变化,更谈不上什么“地震云”。

地震云是不是真的存在呢?它又是怎样形成的呢?这些都还是难以准确回答的谜。

万烟谷

除了火焰山,还有更奇妙的万烟谷。

1916年,科学考察队来到阿拉斯加的卡特迈火山,发现这座早在几年前已经停止喷发的火山,依旧是烟雾绕绕,热气腾腾,草木不生,许多裂缝还在冒烟。它温度很高,人们把锅放在上面,能代替炉子烤熟食物。

这是怎么回事呢?原来,卡特迈火山曾在1912年6月6日发生过大爆发,爆炸声远在千里外都能听到。火山爆射出的火山灰,冲人大气层估计达180亿立方米,把周围100多千米内的天空变得一片漆黑,“黑夜”持续了60个小时。这一年,由于卡特迈火山的大爆发,使北温带受到的太阳辐射也比往常年份减少约1/10。

科学考察队还发现了前所未见的奇观:在卡特迈火山西北10多千米处,原来那里有一条长16千米、宽8千米的林木葱郁的山谷,现在谷中都铺满了厚厚的火山灰砾,植物已全部枯死,令人惊奇的还是在这片面积约145平方千米的灰砾场上,有着成千上万个喷气孔,大量的炽热气体从地下喷出来,形成气柱,有的直达300米高空,在山谷上空形成巨大的蒸气云。许许多多气柱,在阳光照耀下,映现出一条条色彩缤纷的彩虹,既壮丽又宏伟,人们称誉它为“天下第一奇观”、“万烟之谷”。

在卡特迈火山爆发前几小时,从山谷上部的一些裂缝中喷出了大量的烟灰和火山物质,估计当天从地表裂缝中喷出的火山灰砾达110亿立方米。它们在高压气流的推动下,快速地向山谷下方推进,一路上把树木全部冲倒,炽热的火山灰又把树木全部掩埋,并迅速碳化。整个山谷被覆盖上一层厚达200米的火山灰。同时,无数气柱从地下喷出,在山谷上部特别密集,那里有一长排喷气孔延伸达1000多米。

这次火山爆发很猛烈,巨大的山顶被削平,火山口炸成了一个深坑,积水成了湖泊。

离它90千米的科迪亚克岛上,落了两个昼夜的火山灰,地面被覆盖得厚厚的。从此,牛羊没草吃,连山上的熊也不得不下山来捕食家畜。

爆炸后产生许多狭长的裂缝,火山灰没有能覆盖住。一股股热气流从地下不断渗出来,主要是水蒸气和其他气体。水蒸气遇冷凝结成大片云雾,弥漫在山谷中,形成了罕见的“万烟谷”。

烟雾是火山活动的余波。科学家估计,万烟谷每秒钟冒出的水蒸气约200多万公升。那些在喷气孔周围呈现出的各种色彩,是气体中的盐酸、氢氟酸凝结而成的。现在卡特迈火山的高度,只有海拔2047米了。

1918年,“万烟谷”被开辟成了国家公园,面积达11330平方千米,位居美国国家公园第二位,仅次于黄石公园。现在,“万烟谷”的喷气孔只剩10个左右,植物开始复苏,熊有时也在这里出没了。

有些火山为何会定时喷发

美国黄石公园里有一个世界闻名的喷泉,每隔一定时间就喷发一次。它信守时间,人们给了它一个好名称——老实泉。无独有偶,在自然界中,有一些火山也是定时喷发的。

在意大利西西里岛以北的利帕里群岛中的斯通博里火山,每天大约每隔10~15分钟就喷发一次,从古到今,一直如此,从未间断过。

每次喷发时,火红的熔岩小块被抛上几百米的高空,在夜空中显得极为壮观,颜色由鲜红的火花变成白色的云雾,因此是地中海航道上有名的“天然灯塔”。由于它高出海面900多米,在海上距离150千米就能看见,至今已有2000年之久。

但是这个有“天然灯塔”之称的火山为何如此有规律地喷发?其中的奥秘人们还不清楚。

另外,在亚洲的菲律宾群岛中也有一座定时喷发的活火山——马荣火山。

马荣火山坐落在菲律宾最大的岛屿吕宋岛的东南端,海拔2462米,周围占地250平方千米,缓缓的山坡匀称和谐,它的圆锥形外貌要比日本富士山更为完美,远远望去,就好像是一顶农夫的斗笠,戴在葱绿的椰林稻田之上,好看极了,被人誉称为世界上最完美的火山锥。

马荣火山之谜

马荣火山是座活火山,一年四季山端蒸汽源源不绝地从喷口逸出,经常凝成朵朵白云,遮住山头,山顶烟雾绕绕,迷迷蒙蒙。晚间,它喷出的烟雾呈暗红色,整个火山像座三角形的烛座,耸立在夜空中闪闪发光,人们处身其间,宛如进入蓬莱仙境。当它行将喷发时,火山口会隆隆作响,喷口不时冒出大量气体并夹杂着少量火山灰,有时还伴有轻微地震。人们收到这警报后,就忙碌开了,居住在马荣山麓依靠肥沃火山灰为生的居民,扶老携幼纷纷疏散,暂避他处。而马荣火山附近的旅游城——地维市却忙着做准备工作,以便迎接来自世界各地的旅游者和火山研究工作者。

人们为什么不惧怕马荣火山,偏偏选在它喷发之际来到它的身边,一睹它的风貌呢?

这是因为人们在实践中逐步掌握了马荣火山的活动规律,摸准了它的脉搏。有经验的居民和专门研究火山活动的专家能从火山地面大小的形变,突如其来的隆起和凹陷,震前的隆隆地声,火山口喷出的气体的多少及成分的变化,乃至火山口喷出泥沙的多寡,来准确预报火山喷发的日期,及时地做好防灾准备。

马荣火山的神奇还在于它的喷发很有规律。据记载:20世纪它的几次喷发时间为1928年、1938年、1948年、1968年、1977年底,大致每隔10年喷发一次,唯独50年代缺了一次。马荣火山为什么每10年喷发一次?而50年代为什么休眠?至今还是个谜。

狂虐的龙卷风

龙卷风可以分水龙卷、陆龙卷、尘龙卷、火龙卷等多种,其中以水龙卷最为凶恶。但陆龙卷、火龙卷的危害也很大。

世界上水龙卷出现最多的地方是在美国墨西哥湾沿岸,尤其是在佛罗里达半岛以南的海面上。在1968年8月的八天中,这里先后出现了27个龙卷,其中有一天就有八个。有一飞行员在1969年6月30日那天,在他飞行的三刻钟时间内,目睹了在一条积云带上共发生了九个龙卷,还看到其中五六个水龙卷同时并存的空中奇景。

水龙卷的气势非常壮观,曾有目睹者在他的日记上这样写道:“当出现第一个龙卷的时候,大海上的浪花被海面上的旋涡吸向空中,形成一个水柱,在旋涡的后方有长长的尾流。当这个水龙卷登陆时,在不远的地方又看到第二个水龙卷,浪花被卷起足足有150米高。”我们知道,钱塘江大潮最高也不过8~10米,世界上最壮观的潮水也只有几十米高。可龙卷所掀起的浪花竟达150米之高,岂不成了天下奇观。

陆龙卷和火龙卷虽说比水龙卷要弱些,但威力也相当大。1923年9月1日,日本东京及其邻近地区发生了大地震,随即又起了一场大规模的火灾,烈火四蔓,燃烧长达40小时之久。可谁知更大的灾难又接踵而来,在大火区,上升的浓烟和热空气产生了浓厚的对流云,继而又发展成积雨云。在积雨云中,气流上上下下,形成许多旋涡水平旋转,并逐步伸出云底而成为龙卷。龙卷伸向地面后,把汽车和人都吸到空中。据统计,在24小时内,东京竟出现120个火龙卷。1925年3月18日,美国一座城市突然被一阵强龙卷席卷而起,689人摔死,1980人受伤,财产损失更无法估计。我国境内也遭到过龙卷的袭击,1956年9月24日,黑压压的大块乌云底下伸出一股强风,把上海市内一只110吨重的储油铁筒高高举起,抛到了120米远的地方。1970年5月27日,陆龙卷掠过湖南省澧水,河水被卷起30多米高,形成了几平方米的大水柱,连河底的水都卷干了。