《地球大视野丛书》是由著名科普作家陶世龙等专家学者通过总结多年从事地球科学理论研究和生产实践的经验而著述的一套科普读物。该丛书共有6册,包括:《谈天说地》《探识地球》《健康寻源》《水的警示》《分享海洋》《珠宝奥秘》。本书以地质学的时空观为视角,将现代科技探天测地的成果,用于说明自然与人的关系,力求用事实说明人类认识自然需要科学方法和科学精神。
这套丛书抓住当前人们认识上的误区,抓住与经济、社会发展,以及与人民生活、健康密切相关的热点问题,通过自问自答、讲述引人入胜的典型事例或故事,以及用讨论和思辩的手法,在向人们普及地球科学知识的同时,唤起人们关爱人类生存的环境——地球,并告诉人们如何用科学的思想观察问题,用科学的方法处理问题。丛书内容丰富,科学严谨,反映了地球科学的最新成果、21世纪地球科学面临的新课题。科学性、知识性、趣味性、可读性强,图文并茂,是一套不可多得的具一定原创性的科普著作。
本书以地质学的时空观为视角,将现代科学技术探天测地得到的成果,用于说明自然与人的关系,说明今天的地球环境,只不过是地球这个系统暂时保持相对平衡的产物。告诉人们,有了科学的武装,地球的变化是可以认识的,同时也提醒人们必须遵守自然的客观规律。希望本书能有助于纠正一些因缺少地球科学知识而产生的错误观念,提高对维护人类生存环境和应对正在发生、将要发生的事变的能力。
青天的秘密一认识自然之天
青天何历历,明星如白石。
——李白
蔚蓝辽阔的天空加上闪烁的群星,留给人们无限的遐思,时常被入诗入画。它的纯净无瑕和开阔,成了公正廉明的象征,青天为人所呼唤。
青天是我们能直接感受到的自然之天。但这个天并不总是蔚蓝色的,许多时候表现为浅蓝色、黄色、鱼肚白色、灰色……并有云雾飘浮,日出日落时还常伴有霞光万道,每当黑云低垂,则多有大雨从天而降,乃至雷电交加。生活在地球各处的人,最初都不约而同地把这个天看作神灵的住所,天堂的所在,因为这个天对人类的影响太大了。
从科学的角度来看,我们头上的青天并无神秘之处,它不过是地球大气圈存在的表现,是空气分子散射阳光产生的效果。
太阳光本是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光混合在一起的,其中蓝色光、靛色光和紫色光较易被空气的分子散射开来,并以蓝色光散射得最多。但在大气中常不仅是空气,还悬浮有液体和固体微粒,如细微的水滴和尘埃。这些微粒比空气的分子大,经它们散射出来的是其他颜色的光,因此当它们的含量增多时,天空的颜色就会改变,沙尘暴到来时天空变得灰黄,降雨前天空呈现灰黑,即其表现。
因此,李白诗中的天空景象并不是经常可见,而且在空间上也是有限的。因为阳光在过于稀薄的空气中不能散射,只是地球大气圈低层的空气才能产生这种效应。整个地球大气质量的99.999%以上,集中在地球周围高度低于10千米左右的空间内,这里的地球大气,从高到低,由疏到密,还有很大差异,散射出来的各色光的多少不同,天空的颜色也不一样。1934年1月30日,前苏联陆军的探空气球升空,最高到达了大约22 000米的高度,在那里停留了12分钟后开始降落。不幸在降到约12 000米的高度时,因降落的速度太快,使系住吊篮的绳索部分折断,失去平衡,最后脱离气球坠下,坐在吊篮中的三位探空先行者,全部遇难。事后从气球残骸中找到的记录使人们得知,随着气球的上升,所见到的天空颜色逐渐加深,从淡蓝、深蓝、紫色、紫黑直到成为黑色。在18000米的高度上看到的天空,“犹如黑色的丝绒,略带深蓝之色。”
在珠穆朗玛峰上看到的天空已是紫色的了。而在十几千米的高度以上,我们日常所见的天空就看不到了,只剩下无边的黑暗。1961年4月12日,第一艘载人宇宙飞船上天,宇航员加加林看到了黑洞洞的天空,证实了科学家的论断。
在以后的太空探测中,有宇航员描述所见,我们的地球在太空中看来,有点像一颗晶莹的蓝色玛瑙球。这蓝色就是我们头上的青天。P5-6
地球——茫茫宇宙中惟一孕育高级生命的星体,星移斗转,沧海桑田,风云变幻,气象万千。人类生存在地球上,演化、繁衍、摄取、发展,由受控于自然逐步走向顺应自然和改造自然,对地球的认识、探索、研究、利用,逐渐发展成一门研究地球的形成、特征、发展、演变规律的科学——地球科学。
纵横几千里,上下数千年。随着人类知识的积累和科技水平的不断提高,地球科学获得长足进展。从18世纪开始,对自然资源的科学利用带来了人类社会发展的飞跃。如煤的大量发现和开采,使蒸汽机的广泛利用成为可能,从而推动了当时的工业革命。再如大规模油田的发现和开发,铀、钍等矿产资源的发现和利用,又为内燃机和原子能技术的发展提供了物质基础。地球科学的每一次重大发展,都可能引起生产技术的革命,大大加速社会发展的进程,给社会生产和人民生活带来巨大变化。进入21世纪,地球科学从资源时代发展到环境时代。迎接人口、资源、环境、灾害的挑战,保证人类持续发展,成为地球科学的主要任务。
科学进步促进社会发展,社会发展为科学进步提供保障。地球科学伴随着人类进步,逐步发展成为包括地质、地理、气象、环境及其有关的边缘学科的庞大科学体系,几乎辐射到自然科学的其他各个领域,集中了人类最高智慧的新技术手段,是自然科学的重要组成部分,是马克思列宁主义世界观、方法论的重要学科基础。地球科学在人类实践和应用中,具有十分重要的基础作用。普及地球科学知识,对于全面树立落实科学发展观,尊重和遵循自然规律,促进人与自然和谐发展,具有重要的现实意义。普及地球科学知识,对于反对迷信邪说和伪科学,弘扬科学精神,在全社会形成崇尚科学、鼓励创新的良好氛围,具有重要的推动作用。
中国老科学技术工作者协会国土资源分会,聚集了300多名离退休的老科技工作者。十几年来,他们以贯彻“科教兴国”的战略方针为宗旨,坚持老有所为、服务社会,不顾双鬓作雪,始终寸心如丹,做了大量有益的工作。近年来又组织部分老科技工作者,策划、编撰了一套集科学性、知识性、实用性、趣味性于一体的地球科学丛书,奉献给社会。这套丛书着重针对当前人们在认识地球科学方面存在的一些误区,抓住与经济、社会发展和人民生活密切相关的一些热点问题,通过自问自答,讲述引人入胜的典型事例、故事,采用或比拟、或讨论思辨等写作手法,在向人们普及地球科学知识的同时,还告诉人们怎样用科学的思想、科学的方法,去观察问题、处理问题,是科普丛书中的一支奇葩。
我相信,丛书的出版发行一定会对建设学习型社会、普及科学知识,做出应有的贡献。借此,感谢国土资源分会老科技工作者的春蚕精神!感谢中国老科学技术工作者协会的鼓励和支持!感谢地质出版社的付出和贡献!