南北两极的奥秘

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摘要

大自然的奥秘是无穷无尽的,单就地球而言,就有许多奇奇怪怪的现象,连最伟大的科学家也说不清楚。地球除了绕太阳公转一年一圈之外,还在不停地自转,转一圈正好24小时,这就是一天。至于为什么会有自转,也还是搞不清楚。但有

大自然的奥秘是无穷无尽的,单就地球而言,就有许多奇奇怪怪的现象,连最伟大的科学家也说不清楚。

地球除了绕太阳公转一年一圈之外,还在不停地自转,转一圈正好24小时,这就是一天。至于为什么会有自转,也还是搞不清楚。但有一点是可以肯定的,那就是,正因为有了自转,所以才有了两极。说到两极,那难解的谜就更多了。

南、北极相同之处

一个是大洋,一个是陆地,面积和形状却极其相似

首先从地形上看,似乎就有点不可思议。大家都知道,北极是个大洋,即北冰洋;而南极是块陆地,即南极洲。这是由于大陆漂移的结果,没有什么可以大惊小怪的。然而,当你知道如下事实时,就会觉得大自然的安排是如此巧妙而又不可思议。

因为,无论是从面积还是从形状来看,北冰洋和南极洲都是极为相似的。例如,北冰洋的面积为1470万平方千米,而南极洲的面积则为1405万平方千米。除了狭窄的白令海峡之外,北冰洋只有一个出口与外界大洋相连,那就是格陵兰岛与挪威之间的大西洋海渊。而南极洲也有一个惟一的犄角与外界大陆遥遥相对,那就是南极半岛。

在高低起伏上也有明显的对应之处

不仅如此,这两个一凹一凸的地理单元,在高低起伏上也有明显的对应之处。

例如,南极有一条高高的山脉横穿大陆,那就是横贯山脉;而北极则有一条深深的海沟横在海底,那就是北极海沟。北冰洋的平均深度为1280米,而南极洲的平均高度则为2350米。

南极洲最高的山峰是在南极半岛根部的维索高地,海拔为5140米;而北冰洋最深的地方则正好是在其海渊出口的顶端,深达5608米。也就是说,南北两极不仅其最高点和最低点的海拔数值大体相似,而且其所在的位置也一一相对。如果我们用一把巨大的“铲子”,将南极大陆沿海平面以上250米左右的地方铲下来,然后翻转过来,小心翼翼地扣到北冰洋里去,地球的两极则将变为海拔250米左右的平地。

看上去宇宙中似乎存在着一种巨大的压力,不仅把地球压成了一个扁平的球体,而且还把地球顶部压成了一个大坑,那就是北冰洋。而大坑中的物质则在底部凸了出来,那就是南极洲。这一过程就像是压模似的,至于为什么却仍然是一个谜。

南、北极不同之处

然而,南、北两极尽管地形上很相似,却有着很大的不同。

最大的不同之处就是北极有居民

目前在北极地区的当地居民已达700多万,其中有550万居住在前苏联境内(10万人以上的城市就有3个,即沃库塔、诺里尔斯克和摩尔曼斯克),150万居住在加拿大,其他分别在美国、格陵兰岛、瑞典和挪威的北极范围内,真正的北极土著居民不到200万人。

也许正是因为北极有人,所以北极的矿产和生物资源从20世纪初即已开始被开发。

北极有大面积的永久性冻土带,南极却是冰盖

北极地区还有一个特点,就是有大面积的永久性冻土带,这在世界其他地方是找不到的。

这些永久性冻土层和北极、南极冰盖一样,都储存有大量的地球环境信息,通过钻取冻土芯和冰芯分析,可以了解古气候的变化过程和古环境的变迁情况,从而为预测未来全球气候变化的趋势提供重要依据。除此之外,这些永久性的冻土中还保存有大量的固体碳及碳氢化合物,因而具有调节温室效应,进而影响全球性气候变化的巨大潜力。

北极的陆地生物多样性,南极生物却很少

两极另外一个最大的区别,则是生物种类不同。这个特点显然是由于北极本身的环境因素造成的。

首先是北极地区比南极相应纬度的年平均气温高20℃,比南极更有利于不同门类生物的生存与发展。其次是北冰洋周边的陆地可一直向南延伸到中、低纬度环境,极有利于陆地生物的迁徙与进化。所以,与被环极洋流隔绝而几乎成为生命禁区的南极大陆相比,北极陆地的生命活动更加丰富多彩。

北极的生物世界,虽然没有办法与温热带的生命世界相提并论,但与南极相比,却可以说是丰富多彩的。例如,北极的开花植物有900多种,而南极却只有3种,且只分布在南极半岛最北端一个极狭小的地区;北极的鸟类有120多种,而南极却只有十几种;北极最大的陆地动物是雄壮的麝牛,而南极最大的陆地动物却是小小的蚊子;北极最高级的生灵是人类,而南极却连一个永久性的居民也没有。由此可见,虽然同属于寒带,但南北两极的生命世界却是有天壤之别的。南北极共有的植物,大概只有苔藓和地衣。

最有意思的是北极有北极熊而南极只有企鹅

北极有北极熊,南极有企鹅,但这样一个看似简单的问题却难倒了许多科学家,那就是,虽然北极和南极的气候和环境极为相似,但为什么北极只有北极熊没有企鹅,而南极却只有企鹅没有北极熊呢?

德国一位生物学家对此做出了猜想:南极和北极在地理上并不相同。南极是一块覆盖厚冰的大陆,四周被宽大的海洋包围,周围只有一些小的群岛,使动物不能迁移到南极陆地。那里的严酷气候只能让一些原始昆虫生活和低级植物生长,因此那里没有大型植物,更没有大型食肉类动物了。

北极没有企鹅也是同样的道理,也是由环境因素造成的。一些科学家根据板块漂移理论推论,认为北极熊和企鹅原本生活在同一大陆,后来由于板块漂移,它们分属不同板块,越漂越远,直到现在一个北极,一个南极,遥遥相望。这种解释因为缺乏证据而不足以服众,而这个悬念一旦揭开,对生物演变、地球演变都将有不一般的意义。

南极冰淡北极冰咸

俄罗斯科学院新西伯利亚分院化学动力学和燃烧学研究所的科学家通过比较分析发现,由于在冰的形成过程中结晶的速度不同,从南极冰中可以提取淡水,但在北极冰中却不能。

根据化学原理,化合物在冰中的溶解度大大小于在水中的溶解度。由此,科学家产生了将水部分冷冻来获得淡水的想法。科学家原来以为北冰洋是自然界中形成淡水冰的理想环境,在这里,冰和水的量都很大,它们不断混合,由于洋流带来的热量,结晶的速度应该很慢。但实验却显示,北极冰在融化后不会得到淡水。

科研人员在解释上述现象时认为,造成这种现象的原因是冰的结晶速度引起的。如果结晶速度过快,在冷冻的过程中混合物来不及转移到液态水中,盐分子镶嵌在了冰的结构里。而如果结晶的速度慢,冰中含有的盐就会大大减少。科学家认为,无法从北极冰中提取淡水可能是由于北极冰结晶的速度比理论计算要高的缘故。因此,要想制淡水,还得舍近求远,从南极输运,因为那里的冰才是淡的。

看来南、北两极,虽然气候和环境有诸多相似之处,却有许多的不同,其中的奥秘有待于我们的南、北极考察来进一步解开。

(朱洁摘自2005年4月29日《科学奥秘》,潘树声图)

(作者:赖 茵 字数:2986)

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