浩瀚无边的海洋，宁静深邃的湖泊、奔腾万里的江河、储蓄蕴藉的泉水、清新透亮的雨滴、瞬息万变的潮汐、晶莹剔透的雪花……组成了变幻莫测形形色色的水世界。

然而，水的世界有着数不清的奥秘：水是从哪里来的？美丽神奇的“海市蜃楼”是怎么形成的？沙漠的地下水又是从哪里来的？水流是怎样推动泥石前进的？为企么说水是未来的“石油”？楼兰古城的消失与“水”有关吗？“水城”威尼斯为什么会下沉？水是生命的唯一源泉吗？……

本书用通俗平实的语言、生动形象的文字，描绘了一幅幅多姿多彩的关于地球水的画卷，为读者解开一个个科学的谜底，融知识性、科学性、趣味性和可读性于一体，适合大众读者阅读，特别是大中学生以及与“水”有关的教育科研人员。

水世界变幻莫测、奥妙无穷：为什么说地球是个蓝色的大水球？宇宙空间的水是怎么迁徙到地球上来的？为什么说可供人类利用的淡水资源极度匮乏？沙漠是怎么闹起水灾来的？为什么说水是未来的“石油”？多年的海冰是怎么变成淡水冰的？为什么说生物体内的“海洋”也有潮汐？树根汲取的水分及营养是怎么“泵”到树梢上去的？为什么向上喷射的水柱能够把乒乓球顶住？“水城”威尼斯怎么会下沉？……诸如此类的一些问题，通过阅读本书都可得到一个圆满的解答。

本书是一本集知识性、科学性、趣味性和可读性于一体的科普读物，适合中学生、大学生和与“水”有关的专业科教人员阅读参考，从而增加知识、拓宽视野、获得教益、获得乐趣。

第1章 水的特性

 1.1 地球，该叫它“水球”

 1.2 水啊水

 1.3 “水者，何也？”

 1.4 是谁揭开了水的“神秘面纱”？

 1.5 水分子到底有多小？

 1.6 水的化学符号的演变过程

 1.7 打开水分子“王国”之门

 1.8 “聚水事件”

 1.9 一种“干巴巴”的水

 1.10 水从何处来？

 1.11 啊，地球上水的故乡

 1.12 水在水世界的集散分布

 1.13 水的三态内循环

 1.14 水的三位外循环

 1.15 水有颜色吗？

 1.16 偌大一个“凸面冰透镜”！

 1.17 水和热，关系特殊

 1.18 水非得在100℃沸腾吗？

 1.19 生物实现水蒸发降温的“散热片”

 1.20 植物“吐水”和动物穿“盐铠甲”

 1.21 阿氏浴水，破解“王冠真假”之谜

 1.22 趣谈“利用水的浮力做功”

 1.23 如果没有水的反常膨胀

 1.24 奇特的高压冰

 1.25 冰山在海洋上漂浮

 1.26 天然水，“纯水”乎？

 1.27 水里有氧，来自何方？

 1.28 油和水能“交融”吗？

 1.29 海水为什么又成又苦？

 1.30 宝贵的淡水资源

 1.31 水是一个大家族

 1.32 重水即“死水”

 1.33 既有“死水”，也有“活水”

 1.34 磁化水的奇特功效

 1.35 硬水是个“讨厌鬼”

 1.36 水的表面层初探

 1.37 水的表面张力有多大？

 1.38 上水石上水的奥秘

 1.39 弯曲水面的蒸气压

 1.40 帕斯卡撑破木桶的“几杯水”

 1.41 妙哉！“水柱顶球”

 1.42 游水的学问

 1.43 水流导管，为什么都是圆形截面？

 1.44 “虹”与“虹吸水管”

 1.45 “喊水泉”考略

第2章 水的分布

 2.1 泱泱海洋水

 2.2 “海平面”是个球面

 2.3 死海奇谈

 2.4 海洋——“蓝色的宝库”

 2.5 海洋也在“呼吸”！

 2.6 潮汐奇观

 2.7 “海水开花”种种

 2.8 “海火”

 2.9 美丽、神奇的“海市蜃楼”

 2.10 海洋里的“河流”叫洋流

 2.11 洋流与漩涡

 2.12 洋流，带来的是勃勃生机还是重重灾难？

 2.13 海浪翻腾

 2.14 海洋里的两个魔鬼——海啸和内波

 2.15 一片充满神秘和恐怖的海域——“百慕大三角区”

 2.16 海底“浓烟”隐藏着什么秘密？

 2.17 “冰的河流”叫冰川

 2.18 奇丽的高山冰川

 2.19 江河的成因

 2.20 河流之“最”

 2.21 “河流补给”

 2.22 峡谷——“V”形的河

 2.23 瀑布——悬挂的河

 2.24 河道“搬家”

 2.25 “出身”各别的大小湖泊

 2.26 世界上最深的湖泊——贝加尔湖

 2.27 淡水湖和咸水湖

 2.28 洞庭湖和鄱阳湖，孰大孰小？

 2.29 沼泽——一种特殊的生态水域

 2.30 沙漠的地下水是哪里来的？

 2.31 地下水面面观

 2.32 泉水叮咚

 2.33 温泉的热能来自何方？

 2.34 间歇喷泉之都——美国的黄石公园

 2.35 喀斯特水及喀斯特地貌

 2.36 岩溶诗画水吟作

 2.37 变幻莫测的大气水

 2.38 云雾一家

 2.39 雨乃云中水

 2.40 “巴山夜雨”，淅淅沥沥

 2.41 “怪雨”不怪

 2.42 “雪花独六出”

 2.43 雪花真的洁白无瑕吗？

 2.44 冰雹能包住乌龟吗？

 2.45 霜非天“降”

 2.46 “天外来冰”

第3章 水的功能

 3.1 啊，漩涡！

 3.2 “澡盆实验”及其他

 3.3 “水滴石穿”小释

 3.4 滑水运动的力学构思

 3.5 “水枪”和“水刀”

 3.6 从“水轮”到“水陀螺”

 3.7 为什么世界各国热衷于开发水的径流能？

 3.8 水压机和连通器

 3.9 内燃机能烧水吗？

 3.10 水——未来的“石油”

 3.11 “水中取火”有新招

 3.12 瓦特的蒸汽机是水蒸气膨胀做功的典范

 3.13 制服它，吃钢铁的“水老虎”！

 3.14 贝体水道育珍珠

 3.15 冰雪的妙用

 3.16 威尔逊的“云雾室”

 3.17 “河口三角洲”在向海域扩张！

 3.18 水生动物的运动给人类航行的启迪

 3.19 潜入海底，谈何容易！

 3.20 水载舟万里行

 3.21 洪水泛滥的祸害

 3.22 从大禹治水的故事说起

 3.23 看，水流推动泥石前进！

 3.24 水情的观测：由“石头记”到“水尺”

 3.25 没有不渴水的沙漠

 3.26 沙漠也会闹水灾

 3.27 海洋与沙漠的沧桑巨变

 3.28 沙漠绿洲是怎样形成的？

 3.29 冰川，压瘪了地壳

 3.30 冰川的杰作

 3.31 雪崩奇观

 3.32 如果地球上的冰川全都融化了

 3.33 优化海洋环境，遏止“温室效应”

 3.34 “地下天然冰库”

 3.35 地下水——地下热能的好载体

 3.36 冻雨和雨凇的靓丽奇观

 3.37 “风风雨雨”

 3.38 海洋能的林林总总

 3.39 从潮汐磨房到潮汐电站

 3.40 啊，可十白的海浪！

 3.41 海浪发电的历史沿革

 3.42 洋流发电的新途径

 3.43 海滨“电岛”

 3.44 设计中的冰洋电站

 3.45 开发海洋盐能最理想的地方在哪？

 3.46 可燃冰——21世纪的深海新能源

第4章 水的生态

 4.1 原始海洋——生命的“摇篮”

 4.2 生命中的“海洋”

 4.3 “生命乃朝气蓬勃的水”

 4.4 新奇大胆的“海猿”假说

 4.5 “生物潮”亦海潮乎？

 4.6 水在人体中

 4.7 血液——一种特殊的水溶液

 4.8 鲎：蓝色的血液

 4.9 水中的“渺小居民”

 4.10 奇妙的水生态系统

 4.11 好一个密封的盛水“生态球”！

 4.12 “水渗透”与“半透膜”

 4.13 海水能喝吗？

 4.14 “死海”如何变活？

 4.15 海洋生物世界多奇妙！

 4.16 惜水如命的沙漠生物

 4.17 心脏——“生理水泵”

 4.18 血管——“生理水管”

 4.19 水与人类和人类社会

 4.20 前所未有的水危机！

 4.21 掘井取水起由何时？

 4.22 水，就在它们脚下

 4.23 人工降雨的奥秘

 4.24 自来水，水自来

 4.25 饮水的学问

 4.26 水浴趣谈

 4.27 治疗疾病的矿泉水

 4.28 哪里“淡水贵如油”？

 4.29 水体“富营养化”的产物

 4.30 如果水体缺氧

 4.31 缺氧污染的海域：生命的禁区

 4.32 恼人的酸雨

 4.33 防治“海洋沙漠化”

 4.34 海水如何变成淡水？

 4.35 水污染，危害严重！

 4.36 黑臭的河流

 4.37 水体的自净

 4.38 湿地的“解毒”功能

 4.39 “人工浮岛”：修复富营养化水体

 4.40 到污水处理厂去看看！

 4.41 控制氮、磷排放，整治湖泊“水华”

 4.42 水处理技术的新星——膜分离

 4.43 努力开发淡水资源！

第5章 水的天地

 5.1 沏茶用什么水？

 5.2 水钟——人类最早的计时器

 5.3 专家们提醒：六种水不能喝！

 5.4 谁是制造雪盲症的罪魁祸首？

 5.5 海雾茫茫隐患多

 5.6 中国与“水”有关的节日

 5.7 中国六大江南水乡古镇

 5.8 世界上最重要的两条海运河

 5.9 多年的海冰是淡水冰吗？

 5.10 “水是酒的血”

 5.11 月牙泉在“呼救”！

 5.12 热水比冷水结冰快的“穆宾巴效应”

 5.13 音乐喷泉

 5.14 污水可取暖制冷

 5.15 水危机是21世纪战争的导火索

 5.16 哪些准妈妈适合水下分娩？

 5.17 “热水泡脚，胜吃补药”

 5.18 拖运冰山

 5.19 《西藏之水救中国》：是科学构想还是痴人说梦？

 5.20 北京团城的古代雨水利用工程

 5.21 “大地之爱·母亲水窖”

 5.22 集雨节水灌溉工程在中国

 5.23 废水回用，大有文章可做！

 5.24 海洋中的生物建构——珊瑚礁(岛)

 5.25 世界“湖怪”知多少？

 5.26 “水城”威尼斯在下沉！

 5.27 水床，家庭最理想的脊椎护理师

 5.28 世界上的五大奇河和十大奇湖

 5.29 楼兰古城的消失与“水”有关吗？

 5.30 “人体冷冻术”与“人体冰冻术”不是一码事

 5.31 冰虫，地球上唯一冻不死的动物

 5.32 “水变油”：有假有真

 5.33 水能真正地燃烧吗？

 5.34 高速摄影下水滴下落和反弹的形态

 5.35 离水能活的鱼

 5.36 一种细菌曾使地球成为一个大雪球

 5.37 警告：海水变酸！

 5.38 海底奇观

 5.39 深层海水利用的前景光明

 5.40 开采海底淡水

 5.41 建造海底城市

 5.42 火星表面有液态水流过！

 5.43 水是生命的唯一源泉吗？

1.8 “聚水事件”

1970年，前苏联物理化学家博里斯·迪里亚甘，将充满水蒸气的石英毛细管，放在也是石英制成的密闭箱内做实验。他先把箱体抽成真空，并加热到350～400℃。然后，再让它慢慢冷却到室温……结果，他发现了一种令人难以置信的异常现象。由于水蒸气冷凝，在石英毛细管里出现了水，而且经过博里斯·迪里亚甘的化验分析，还发现这种水有着与普通水截然不同的奇异特性：它的密度很大，是普通水的1.4倍，黏乎乎的，颇像凡士林；它的最大密度不是在4℃，而是在－40℃；当温度降到－30℃时，它呈现熔融玻璃状，黏度比普通水高出15倍；当温度降到－100％：时，它不凝固，只像树脂一样的稠厚；它不会结冰，当然也没有冰点。

博里斯·迪里亚甘的发现，引起了科学界的广泛关注，有的人还试图解释这种奇异水的成因和构造。

一种似乎能被大家接受的解释是，在博里斯·迪里亚甘特制的石英毛细管内，水蒸气受到严格的限制，水分子挤靠得比一般情况下更为密集。一个水分子中的氧原子被迫异常地靠近相邻水分子中的氢原子，致使形成缔合水分子的氢键变得像普通键一样强大。这时，就可能以二聚水分子为核心，一个接一个地把许多水分子紧密地锁在一起，并且使所有的氢、氧原子都排列成有规则的六角形。比照人们将多个乙烯分子的聚合物叫作“聚乙烯”，博里斯·迪里亚甘将这种多个水分子的聚合物叫作“聚水”。

试图做这番解释的人还说：由于这种聚水具有六角形结构，所以它的密度和黏度都增大了，同时也不会冻结，因为在0℃时，这种聚水里不会出现冰的结晶核；即使在更冷的温度下，也最多变成像树脂或者液状玻璃一样的东西；只有加热到700℃寸，才会丧失上述不寻常的特性而变成普通水。

不过，值得庆幸的是，博里斯·迪里亚甘的聚水说没有被科学界所公认。有人认为，所谓的聚水，只不过是吸收了某些杂质，或溶解了一些玻璃的水罢了。更令人喟叹的是，博里斯·迪里亚甘最后也不再坚持他的论说了，竟在1973年宣布，他的发现或许与水的结构毫无关系。

这就是历史上有名的“聚水事件”，聚水实属子虚乌有！可笑的是，一时间科学界有些人竟然弄得晕头转向，找不着北了。

直到现在，我们还可在百科全书中查到“聚水”这一条目。条目的开始是这样写的：“聚水是一种典型的、现代的实验性人工制品的例子，在它最后被仪器分析和理论分析推翻前曾发展成引人人胜的争论。”美国人坎布里奇在他出版的一本名叫《聚水》的书中，也曾这样严肃地指出：如果说聚水是一种瘟疫，那么那些盲目相信并为之宣传的科学家们就是传染上瘟疫的患者，而聚水事件则是科学界的一种病态反应。

1.9 一种“干巴巴"的水

见到这个题目，你一定觉得奇怪：世界上哪有什么“干巴巴”的水？即使水冻成了冰，用手一摸，仍然给人以湿的感觉，这个“干”又从何说起？

不知你是否见过胆矾，这是一种蓝色半透明、如石头一般的东西，它的化学名字叫五水合硫酸铜。看上去，胆矾呈颗粒状，干燥无水，即使碾成粉末，也不见半点水的影子。然而，它里面包含的水，按分子个数计算，竟是硫酸铜的5倍！

这种含在胆矾里面的水，便是“干巴巴”的水，化学上叫作“结晶水”。

说到这里，读者不免要问：结晶水是通过一个什么样的途径钻到胆矾里面去的呢？回答这个问题，还得从无机盐微粒在水里溶解时普遍存在的水合作用讲起。当无机盐溶于水时，不仅有无机盐微粒在水里扩散的物理过程，而且有无机盐微粒与水结合的化学过程，即水合过程。把不含结晶水、呈白色粉末状的硫酸铜溶解在水里以后，通过水合过程，须臾间就生成了五水合硫酸铜。我们见到溶液由无色变为蓝色，那便是水合铜离子在“变戏法”之故。

硫酸铜溶液中的水分子，在硫酸铜从水里析出成晶体时，有的回到水里，有的则以结晶水形式保留在晶体中。这种结晶水的每一个分子都在晶体中占据一定的位置，而且彼此牵制，不能移动，自然也不会跑了出来。

自然界能形成结晶水合物的无机盐是很多的：用来做钢笔墨水的是七水硫酸亚铁；用来做泻剂的是七水合硫酸镁；用来做木材防腐剂和白色颜料的是七水合硫酸锌……

实验表明，各种结晶水合物的稳定性与蒸气压(单位时间内晶体中的水分子跑到气体中去的数量，恰好等于气体中的水分子跑回晶体中来的数量时，气体中水分子所造成的压力)大小有关。当其蒸气压大于空气中的水汽压时，它将交出部分、甚至全部水分子。否则相反，将夺取空气中的水分，并占为己有。这里的“交出”和“夺取”，就是所谓的“风化”和“潮解”。

此外，有些结晶水合物，在结晶水的水分子数目发生变化时，晶体的颜色也随着发生变化。利用这种现象，我们可以做一朵有趣的“晴雨花”。

二氯化钻在没有结晶水时呈蓝色，有一个结晶水时呈蓝紫色，有两个结晶水时呈红紫色，有4个结晶水时呈红色，有6个结晶水时呈粉红色。我们只需把一朵滤纸做的白纸花放在二氯化钴溶液里浸一会儿，再取出晾干，就可以从花的颜色来了解空气湿度的大小，观察(或推测)现在(或未来)的天气是晴天还是雨天：晴天，空气中的水分少，二氯化钴保持无水状态，晴雨花显蓝色；即将下雨，空气中的水分增多，部分二氯化钴成了结晶水合物，晴雨花显紫色；下雨了，空气中的水分很多，绝大部分二氯化钴都成了结晶水合物，晴雨花显粉红色。这样做出来的晴雨花，即使不及晴雨计报告得那么准确，只要花色有变化，且能估个十之八九，便是成功之作，未尝不失乐趣。

P10-12

包裹地球的含水大气层、浩瀚的海洋、宁静的湖泊、奔腾的江河、土壤沙砾中渗流的地下水……组成了一个多姿多彩变幻莫测的水世界。这是一个维系动植物生存繁衍的世界，一个孕育着人类生命的世界。对水的全面了解将使人类具有更美的生存环境、更高的生产效率、更好的生活质量。

此书作者多年来孜孜不倦地收集了大量有关“水”的信息，并整理编著成书，具有如下特点：

第一，关于“水”的信息十分丰富，涉及水的物理、化学、热学、力学、环境、保健、旅游……可谓包罗万象。

第二，引用了古今中外大量的历史记载、发明、发现、故事传说等，内容生动活泼，透过趣味性阐述了科学知识，集知识性、科学性、趣味性于一体。

第三，列举了大量涉及流体力学的现象、规律及应用等内容，相关的教学人员浏览参考本书，将不无启迪、有所裨益。

相信此书的出版将为中学生、大学生及相关教学、科技人员提供一本关于“水”的内容丰富、材料翔实、视野宽阔的科普书籍。

全国优秀教师、博士生导师

海军工程大学流体力学专业教授

郑学龄

2008年8月