在风云变幻、剧烈运动的地球上,地震、火山爆发、滑坡、泥石流、洪水、风暴、海啸、冰雹、龙卷风等灾害时刻在发生。在你看这段话的时候,有的地方暴雨如注,有的地方大地震动,有的地方同时被好几种自然灾害袭击,而大多数的地方则平静安详。根据地球学家多年统计分析,自然灾害在地球上并不是均匀分布的,特定的地区集中了特定的灾害。也就是说,有的地方自古以来就风调雨顺、物阜民丰,而有的地方则始终处于风雨飘摇的境地。人类花费了几千年时间,才知道了灾害发生的原因:位于火山地震带上的地区,比如日本,自然要经受更多地震考验,而在大洋岸边的地区,则要面对热带气旋的侵袭。高原地区有滑坡危险,江河流域则容易出现洪涝灾害。
地球的生态系统很脆弱。地球给予我们水、能源和物资,但我们还给地球的却是废气和污染物。自从工业革命以后,人类对于地球环境的改变日益剧烈,气候、陆地和海洋生态系统都发生了巨大变化,这一方面增加了人类遭受自然灾害袭击的可能性,另一方面则加重了维持生命的生物和地质系统的负担。近几年来,重大灾害频频降临,这正是地球给人类敲响的警钟。
在风云变化、剧烈运动的地球上,地震、火山爆发、滑坡、泥石流、洪水、风暴、海啸、冰雹、龙卷风等灾害时刻在发生。有的地方暴雨如注,有的地方大地震动,有的地方同时被好几种自然灾害袭击,而大多数的地方则平静安详。怎样认识自然灾害,怎样认识我们唯一的家园——地球?
什么是地震波?
地震的时候,会有什么样的情况出现呢?总体来说,地震时地面会连续振动,而且会发生剧烈的震动。但这只是一段在教科书上常见的枯燥描述,如果稍微想像一下,你会看到这样的场景:地面剧烈抖动,脚踏实地的感觉完全不复存在,地下好像有一群隐藏的怪兽,它们疯狂奔跑,地面上的一切都被弹起来,有的甚至被弹起三层楼那么高。道路像桥一样拱起,或者中间出现裂缝,水管破裂、煤气泄漏,建筑物轰然倒塌。当然,这样惨重的灾难会带来巨大人员伤亡,1976年河北唐山大地震中,唐山市有80%左右的房子倒塌,24万人遇难。在2008年5月12日的四川汶川大地震中,近9万人死亡,2万人失踪,受灾民众超过1,000万。
在极震区,大的晃动之前,首先会感觉到上下跳动,地板甚至整座大楼都会发出“咯吱咯吱”的声音,慢慢的,晃动会逐渐变小。这时,许多人以为危险已经过去,忙着奔出藏身处,跑向楼梯,但通常在10到20秒以内,另一次更剧烈的晃动就会到来,第二次晃动造成的损害往往比第一次大得多。许多已经摇摇欲坠的高楼,都在后续的持续震动中垮塌。是什么造成了地震时前后相继的多次震动?要弄明白这个问题,我们需要了解地震波的基本知识。
首先让我们设想一下,向平静的水塘里扔下一块石头的情景。水面的平静被打破,以石头掉落的地方为中心,一圈圈圆形的波纹向四处扩展荡漾。这一系列的波动,如果用科学的眼光来解释,一切都发生在肉眼无法看见的地方:水波附近的水的颗粒开始运动,后一个水的颗粒把运动传导到前一个,水波向外逐渐扩散,直到消失不见,或者在池塘边激起浪花(这样你要扔下去的就是个大石头了)。在这一连串的运动中,水并没有随着波动流淌,如果水面上有一个软木塞,或者一只小河灯,它会随着水波上下颠簸,但并不会退回到池塘边缘来。地震波的原理和这是差不多的。
和我们平时的观察不同,岩石虽然看起来硬邦邦的,但它其实也具有弹性。当岩石受到挤压、发生碰撞的时候,它和水塘一样会产生波动,从碰撞中心向外传递。我们在向水塘里扔石头的时候,既能听到“咚”的一声石头穿过水面的声响,又能看到震荡的水波。在岩石震动中,同样会产生两种完全不同的波。
第一种波的特性和声波很像。声波,甚至是超声波,都是在空气里靠交替挤压和扩张来传递的。而无论液体、气体还是固态岩石,都一样能被压缩,所以这一类型的波能顺利穿透地球,飞跃洋面,传输很长很长的距离。在地震的时候,熔岩滚滚的地壳就好像是池塘,而地壳断裂的地方则是石子落下的确切方位。从这里,和声波一样的波向四面八方传递出去,强大的力量挤压和拉升它们穿过的岩石。从运动的方向看,岩石被地震波带动,向上、向前和向后运动,也就是说,岩石的运动是垂直的,向前和向后的幅度加起来,就是振幅的大小。在地震学上,科学家把这一类波叫做纵波,也叫P波,它是地震波里的先头部队,每秒能飞速移动8千米,总是首先到达。在地震发生的时候,最先出现的现象就是地面上下剧烈振动,在极震区,振动甚至会把人和汽车抛向空中。纵波虽然跑得快,但是带来的损害却不是最大。纵波还能让空气发生振动,发出巨大的好像咆哮一样的响声,这种特殊的声响,是地震来临的预兆。
在纵波经过以后,横波很快就会到来。横波速度比纵波慢得多,大概每秒能移动4.5千米,但它带来的危害最大。横波产生水平方向的晃动,它好像一只看不见的大手,把建筑推过来拉过去,把地下岩石抬起来又放下去,或者从一边推向另一边。在经历过纵波的折磨以后,许多楼房都已经摇摇欲坠,再受到横波的强烈冲击,顿时土崩瓦解。原来看起来高大结实的大楼,在横波离开后,往往变成一堆建筑垃圾堆积起来的废墟,人员、财产全都被压在废墟下,整条街,甚至整座城市都会被摧毁,威力甚至超过原子弹。 面波最后到来。面波只出现在地面上,每秒移动1.5千米。它掀动地壳,撕毁公路,造成断层和裂缝。大地震过后,大地满目疮痍,地表断层常常绵延几十到几百千米,并且具有明显的水平或者垂直错距。坡地边缘、河岸和道路两边由于没有依托,最容易出现裂缝。不过,这样的裂缝都比较狭窄,很少有好莱坞灾难片里那样能把人吞噬进去的裂缝出现。
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我们生活的蓝色星球,只是浩瀚星系中一颗普通的行星。按照距离太阳由近到远的顺序,地球排名第三,位于水星和金星之后;要是按照大小排序,地球在八大行星中只能排到第五。在古英语里,“地球”是“沃土”的意思。地球提供了肥沃的土地、新鲜的空气、冷热交替的气候、丰富的特产和广袤的水面,让人类得以生存繁衍。
但是,地球绝不只给人类带来稳定和安逸。我们脚下坚固宽厚的大地,其实是在滚滚岩浆上缓慢移动的薄壳,地心的任何剧烈活动,都能带来山崩地裂的灾难,让人类蒙受最惨痛的损失。而平静深邃的大海、和煦舒适的微风、朦胧温柔的细雨,都会在特定情况下变成灾难横空而至,转瞬间横扫地表,给人类带来严重的生命和财产损失。
在风云变幻、剧烈运动的地球上,地震、火山爆发、滑坡、泥石流、洪水、风暴、海啸、冰雹、龙卷风等灾害时刻在发生。在你看这段话的时候,有的地方暴雨如注,有的地方大地震动,有的地方同时被好几种自然灾害袭击,而大多数的地方则平静安详。根据地球学家多年统计分析,自然灾害在地球上并不是均匀分布的,特定的地区集中了特定的灾害。也就是说,有的地方自古以来就风调雨顺、物阜民丰,而有的地方则始终处于风雨飘摇的境地。人类花费了几千年时间,才知道了灾害发生的原因:位于火山地震带上的地区,比如日本,自然要经受更多地震考验,而在大洋岸边的地区,则要面对热带气旋的侵袭。高原地区有滑坡危险,江河流域则容易出现洪涝灾害。
从时间上看,有的灾害几天甚至几分钟就结束了,但有的灾害却会持续好几年。对于地震、火山爆发、风暴这样快速发生的灾害,人们常常来不及作出反应;而有些灾害,比如干旱、温室效应和酸雨,却是在几年甚至十几年的时间里延续。一般来说,缓慢延续的灾害大多和全球变化有密切关系,比如当太阳向地球辐射的能量和地球向外辐射的能量平衡被打破时,结果之一是地球温度可能会上升,从而带来洪水、大雨和风暴。而能量平衡被打破的原因,则在于火山喷发或者人类活动增加了大气层中的二氧化碳。
地球的生态系统很脆弱。地球给予我们水、能源和物资,但我们还给地球的却是废气和污染物。自从工业革命以后,人类对于地球环境的改变日益剧烈,气候、陆地和海洋生态系统都发生了巨大变化,这一方面增加了人类遭受自然灾害袭击的可能性,另一方面则加重了维持生命的生物和地质系统的负担。近几年来,重大灾害频频降临,这正是地球给人类敲响的警钟。