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第17章 宇宙与太空趣闻(2)

臭氧分子不稳定,紫外线照射之后又分为氧气分子和氧原子,形成一个继续的过程臭氧氧气循环,如此产生臭氧层。

自然界中的臭氧层大多分布在离地20~50千米的高空。

地球大气的“保护伞”

大自然的每项“设计”都是那么精妙,地球上能够适合生物的生存,也多亏了大自然的妙手。

臭氧层最大的功劳在于,它能够吸收99%以上的太阳紫外线,是生命免受过量照射之苦,是人类和其他生物的“保护伞”。

臭氧层的“空洞”

但是,近几年,参加南极考察的科学家们发现,在南极上空的臭氧层中出现了一个“大洞”。据“风云3号”极轨气象卫星探测,这个大洞位于南极极点附近,呈椭圆形,它的面积相当于美国的总面积,深度超过珠穆朗玛峰的高度。无独有偶,最近科学家们又在北极上空发现了一个19~24千米宽的小“臭氧洞”,并且全球的臭氧层都有变薄的趋势。

是谁破坏了地球的“保护伞”这个大自然的杰作?

多数科学家认为,“臭氧洞”是由于现代工业的发展,特别是制冷设备的不断增多,使用了大量的氟利昂制冷剂,向大气中排放了大量的化学物质氯氟烃。氯氟烃在我们的“保护伞”上打出了漏洞。

由于臭氧层受到破坏,到达地面的紫外线增多了,严重危及地球上的生物。为此,1989年3月,世界上123个国家的有关人士云集伦敦,召开了“保护大气臭氧层”专题会议,呼吁全世界人民立即行动起来,停止生产氟利昂等制冷剂,保护臭氧层,拯救人类的未来。

航天飞机对臭氧层的破坏

在对臭氧层的破坏方面,有一个因素是人们始料未及的,那就是频繁使用的航天飞机对臭氧层的破坏。据科学家们研究发现,氯气和氯化物,氧化氮、氧化铝等,都是破坏臭氧层的杀手。固体火箭助推器燃烧时的排放物中就含有上述物质。

据科学家们统计,航天飞机在起飞后的2分钟内,就向大气排放出187吨氯气和氯化物,7吨氧化氮和180吨氧化铝,这些物质足以破坏800吨臭氧。由此可见,航天飞机对臭氧层的破坏是相当严重的。

保护地球的大气层

地球的温度调节器

地球与其他行星的不同之处,其中之一就是地球拥有一层非常稳定、可靠的外衣——大气层,它既是地球母亲美丽的外衣,又是地球的保护屏障,这其中有什么科学道理呢?

生命的存在首先要有适宜的温度,过冷、过热都不利于生命的发育,而地球上的大气层恰好是一个很好的温度调节器。

白天,太阳照耀着我们,大气层是地球的“遮阳伞”,当艳阳高照时,大气能够反射或吸收一部分热量,是地球表面在白天保持适宜的温度,不至于过热。到了晚上,大气层又像一张厚棉被,把地面散失的热量保持住,使地面不至于降低温度太快。

这样,就可以使地球的温度保持相对的稳定,昼夜温差始终在生命可以忍受的范围内。而像我们的小朋友月球,由于没有大气的保护,昼夜温差极大,夜间温度为-183℃,而白天达到了127℃,相差达到了300℃左右,根本不可能有生命存在的基础。

地球的防弹衣

大气层还是地球的“防弹衣”,我们知道,每年都有无数的陨石袭击地球,然而,绝大多数的陨星在没有撞击到地面时,就与大气层的空气摩擦燃烧掉了,变成了耀眼的流星。即使偶尔有较大的陨星没有燃烧完而落在地球上,也因为体积大大减小而没有什么威力。

而其他的星球则没有那么幸运了,因为没有大气层的保护,面对陨星的撞击毫无抵抗力,于是就被撞得千创百孔了。因此,大气层是地球完美的“防弹衣”。

此外,太阳风、宇宙射线都也会袭击地球,但是地球的大气层也起到了很好的屏蔽作用。

为什么南极地区的陨石特别多

地球的“陨石仓库”

作为唯一可以向人们揭示宇宙物质结构和太阳系早期形成奥秘的珍贵样品,陨石一直受到人们的青睐。科学家们形象的称呼它们为“宇宙的使者”。而与其他大陆的陨石相比,科学家们对南极的陨石情有独钟,这又是为什么呢?

原来,几乎所有的“陨石之最”都被南极的陨石独占去了。诸如地球年龄最长、保持原状最好、类型最多、储存量最大等,都在南极被找到。早在1912年,澳大利亚南极探险队就在南极发现了第一颗陨石。接着,一些科学家纷纷去南极探险,到了1968年,科学家们先后找到了6颗南极陨石。

1969年,人们在南极地区发现了代表4种类型的9颗陨石。这一发现立即轰动了整个科学界。随后,全球开始出现一股南极热。

在日本南极科考站附近,日本科学家竟然惊喜地找到4000余颗陨石,美国科学家们也不甘落后,在麦克默多南极考察站找到陨石800多颗。据统计,超过1万多颗南极陨石被科学家们发现,大大超过了过去200年间在地球其他地区发现的陨石总数。使南极大陆这个不毛之地,一跃成为名副其实的“陨石仓库”,受到科学家们的青睐。

原因何在

根据历史统计规律,每1000万平方千米的地球表面上,平局每年只有5次陨石降落。南极大陆尽管地域辽阔,一年也不过7次。那么,南极的陨石为什么要远远超过地球其他地区呢?到底是什么力量在左右这一切呢?

有人认为:南极如此丰富的陨石是由于陨石雨造成的。针对这一说法,科学家们提出异议,各种各样的陨石在南极的分布很不均匀,起物质组成及年代也有很大差别。显然,它们是在不同的时期降落的,绝非一两次陨石雨造成的。

根据南极陨石较小的特点,有科学家指出,这一现象要归功于南极地球强劲的下降气流。下降风不但吹散了冰面上的雪,而且也把小粒陨石搬运到冰面与雪区交界的坡地,从而使科考人员能够一目了然。而在地球其他地区,这么小的陨石非常容易和其他石块混淆,很难被人们发现。

除此之外,科学家们认为,陨石降落地表后,在大自然中历经风吹雨打,有些在未被人们发现就已经损坏。而在冰雪覆盖的南极大陆,既无流水侵蚀,气温又极低,这一天然“冰库”自然可以使陨石在这里“安居乐业”。

作为证据,科学家们通过放射性同位素测定发现:南极陨石的年龄大多为50到70万年,寿命最长的达到150万年,这正说明南极陨石是在过去漫长的岁月中逐渐积累起来的,才会如此众多。

据科学家们估计,在南极地区,重量大于3千克的陨石共有76万颗。遗憾的是,其中绝大多数已经随着流动的冰川进入南大洋而石沉大海了。但是,仍有相当数量的陨石等待着人们去发掘。

恼人的太空垃圾

不可忽视的太空垃圾

在地球上,日益严重的垃圾污染让人类不胜烦恼。然而,在人类对此还没有找到合理的解决方案的时候,几十年前还干净的太空也受到了太空垃圾的污染。可以说,如果不早一点解决这个问题,用不了多久,太空垃圾的问题就比地球垃圾还严重。

太空垃圾是围绕地球轨道的无用人造物体。太空垃圾小到由人造卫星碎片、漆片、粉尘,大到整个火箭发动机构成。自2009年1月以来已有大量的太空垃圾在太空轨道中。由于高速的轨道碎片可对运转的卫星造成极大损害,太空垃圾成为日益受到关注问题。

太空垃圾也有其专业名词,按照火箭科学家专业的说法叫做“轨道碎片”,不过一般人都将其称为“太空垃圾”。别小看了这些零零碎碎的太空垃圾,据统计,直径大于1厘米的空间碎片数量竟然超过11万个,而大于1毫米的空间碎片超过30万个。惊讶有这么多的垃圾吗?其实,归根结底都是我们人类自己制造的。

太空垃圾是在人类探索宇宙的过程中,被有意无意地遗弃在宇宙空间的各种残骸和废物。如:报废的卫星,轨道器,火箭残骸等等,漂浮在太空形成太空垃圾。太空垃圾完全是人为造成的,如何控制和消除这些垃圾是一个必须解决的问题。否则它们对各国的气象卫星、通讯卫星可能造成很大的威胁和破坏!

太空垃圾的形成

太空垃圾的名目繁多:大的有已经“寿终正寝”,但仍在空间轨道兜圈子的卫星、空间站等航天器,被遗弃的运载火箭推进器残骸;中等有意外爆炸形成的碎片。太空垃圾的来源包括:报废的航天器及火箭残骸、爆炸产生的碎片、一些零件、宇航员的生活垃圾以及人类太空活动掉落的空间微粒等。美国在1958年发射一颗命名为先锋的卫星,成了最长尚存件的太空垃圾之一。

除了进行航天任务时扔到太空的垃圾越来越多以外,已在太空的垃圾件数也会自行增多,即当脱离主体的火箭中还含有的剩余燃料在太空爆炸时,便会生成无数个碎块,形成更多的太空垃圾。调查表明,自开辟太空时代50年以来,太空垃圾大约已有2.5万块。由于其中许多物体在进入大气层时烧掉了,所以现在能够看到的大约有9000块。

而且,一个太空飞行器若在600千米的高空飞行,它将围绕地球转25~30年,如果它位于1000千米的高度,则可飞行到4001年,如果再高,它则几乎会成为永恒的物体。到2009年1月为止,太空中这种“长寿”垃圾越来越多,清除将是极其艰难的。

太空垃圾的不可消亡性

太空垃圾还有一个特性与地球上的垃圾不同。在地球上。垃圾可以通过分解和焚烧等方式消除一部分,而太空垃圾一经产生,就在没有大气的太空中永远的存在下去了。从理论上来说,太空垃圾和太空中的诸多小行星是一样的,它们在太空中自由存在,可能长达百万年。可以说,太空垃圾一经产生,就很难消除了。

虽然,某些太空垃圾由于轨道很低,会在地球引力下进入大气层,在大气阻力的影响下会逐渐陨落,但是如果它的轨道很高,在1000千米以上,大气阻力很小,那它能在轨道上存留数万年甚至数百万年。而且,目前大多数太空垃圾都处于比较高的高度上。

到2009年1月为止,太空垃圾空间碎片总数已经超过4000万个,总质量已达数百万千克。

太空垃圾的破坏

漂浮在太空的垃圾除了会与人类的航天器碰撞外,有些太空垃圾面积较大,又很光亮,它们在太空中会反射光线,直接对天文观测和空间实验产生很大的干扰。更有甚者,有些太空垃圾原本就是某些航天器的核动力装置,如果它们坠入地球大气层,会对地面造成核辐射污染,危及人类。

其实,太空垃圾中含有非常宝贵的物质,如贵重的金属等,如果能够回收利用,将是一笔巨大的财富。对于暂时失去控制的航天器,我们可以派遣宇航员乘坐航天飞机去修理,使之能够继续工作。这样就会大大减少太空垃圾对航天活动的影响。

地球以外是否有生物

美丽的想象

20世纪80年代中期,英国宇宙动物学家约翰·麦克洛克林博士,根据科学家对宇宙探索的新成果,以及他本人丰富的动物学知识,提出在其他太阳系可能存在着一些奇异的动物,并且预测出这些动物的形态。

也许,随着科学的发展,人类与这些动物相遇的日子不会太远。

也许,这并非臆造和杜撰,而是合理的预测,因为宇宙间存在着产生生命的元素,和生物所需的流动液态水。那么地球外的动物究竟是什么样子呢?请见麦克洛克林博士的描述——在其他太阳系的一些行星上,大风刮个不停,一片汪洋大海,人们称为“水行星”。那里生活着一种水栖动物——圆帆鱼。

圆帆鱼既像鱼又似鲸,体长可达800米,比地球最大的已知动物蓝鲸大得多。它的背后长着一个巨大的皮囊状的“帆”,尾巴如舵,后面还有两只和鱼臀鳍一样、在划行时起支撑作用的托架。

圆帆鱼的整个身体,像一艘航行在海洋里的帆船。它的帆上有感觉器,能辨别方向,调整位置。圆帆鱼的生殖器官和消化器官都集中在尾巴上,这与地球上的鱼类是截然不同的。这种鱼的皮肤能从淡紫色变为闪光的金黄色。

在地球外的类地行星上,还生活着一种大型食肉动物,这种动物可称为标枪龙。它只有两条腿,前肢已经退化消失,只会走,不会飞。

标枪龙有一条粗大的尾巴,在行走时标枪龙就是用这粗大尾巴来保持身体平衡的。

标枪龙的体驱庞大而臃肿,性情残忍,常以小个子的“兄弟”、“姐妹”为食。它的身体笨重,行动迟缓,头部呈炮塔形,不仅有眼睛、耳朵和脑子,还有能自动进退的捕捉器。捕捉器中有一支标枪,长度约为19.5米,相当于它自身的体高。当标枪龙发现猎物的时候,依靠肌肉的收缩射出标枪,刺人猎物,使之中毒而晕倒,然后它一面收回标枪,一面张开大嘴吞进猎物。

麦克洛克林认为,在类地行星附近的“火星”上,已出现一种奇特的食肉兽——钳齿四眼虎。它的脸部有四只眼睛,成对地长在颌的上下,使之有双倍的视力,只不过眼睛上没有眼睑,像蛇眼一样。这种钳齿四眼虎在遇到猎物时,它的下颌便下垂,将钳齿伸出,像钳子似的把猎物抓住。

四眼虎在奔跑时,能用足钩住地面。它的足底还有许多乳头,能感知由于动物运动而引起的地面震动——这是生活在大气稀薄环境中的动物特有的听觉。

像地球上的老虎一样,钳齿四眼虎身上有许多条纹,这些条纹与周围的紫色植物色调相同。钳齿四眼虎是一种行动敏捷的食肉兽,每小时可奔跳64千米,它行动的方式是跳跃式、波浪形前进的。

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