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蓝色的海洋 由于太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋彼此相通，所以，可以说在地球这个星球上只有一个很大的大洋，欧亚大陆、美洲大陆、非洲大陆以及南极洲和大洋洲等，都可以看作是这个大洋的岛屿。 这个大洋的总面积是3.6亿平方千米，占地表总面积的70％以上；它的容积，按平均深度3700米计算，约为13.4亿立方千米。海水是咸的，人类的食盐大部分就来源于海洋。 海洋是地球上淡水供应的源泉。每年约有33万立方千米的海水被蒸发，然后又凝结成雨或雪而降落下来。这样，一部分降落在大陆上的淡水就被积存下来，约有82万立方千米的淡水积存在大陆的地表下面，还有约12万立方千米的淡水积存在江、河、湖、沼之中。 海洋不仅在水循环，而且在传输热量、缓和气候变化方面也起着关键的作用。 太阳能进入地球后，大部分先被地表吸收。被吸收的热量的多少，与纬度有关，热带吸收的多，寒带吸收的少。 那么是不是热带的温度要逐渐升高，寒带的温度要逐渐降低呢？实际情况并不是这样的。 在这方面，海洋发挥了巨大的作用，它通过海水的流动将热量从热带输送到寒带，保持了地球能量的平衡。海洋输送的热量很大，比全人类一年内耗用的能量还多几百倍。 海水和大气的大规模的流动，使热带变凉、寒带变暖，同时使热量在南、北半球之间传输，减小两个半球气温的差别，调节了气温。因而人们能很好地生活在地球上。 海洋就这样，100年、1000年、1万年，长年累月地进行着这种调节工作。地球异常热的时候，将热量储藏起来；在地球异常冷的时候，向大气放出热量，抑制气候的恶化。 海洋对于生命具有特别重要的意义。地球上的生命起源于海洋，没有海洋，生命就不能形成。从绝对数量来看，地球上的生物绝大部分生活在海洋中。在陆地上，生物只局限在地表上下几米的范围内；可是在海洋中，生物几乎是占据着每一个角落，它们的活动范围有时深达11千米以上。 海洋的生物资源大部分集中在近海的一条相对狭长的地带，主要由大陆架、沿海边缘地带的河口区组成。这里有适合绝大多数海生动物、植物生活的环境，例如红树林、盐沼、泥滩、海草和海藻，以及珊瑚礁等。因此这里是最主要的海产品基地，为人类提供了80％以上的海产品。 浩瀚的大海，还蕴藏巨大的能源。如潮汐能、波浪能、海流能等，它们可以循环不息地为人类造福。另外，海底也储藏着丰富的石油、天然气等矿产资源，是人类一个巨大的资源宝库。 1914年，第一次世界大战期间，德国人为了袭击欧洲沿海国家的舰只，在各国沿海设置了不少水雷。布雷以后，他们竖起耳朵，静候着水雷爆炸的喜讯。可是说也奇怪，德国人布置的水雷一颗也没爆炸，那些沿海国家的船只照样进进出出，仿佛有人给他们设置了路标似的，躲过了水雷的，完全通行无阻。 不久，德国人盼望已久的消息终于来了，水雷爆炸了。不过爆炸的水雷并不是在欧洲沿海国家，而是在接近北冰洋的俄国领地新地岛附近。许多国家搞不清楚德国人在这靠近北冰洋的偏僻地区设置水雷的用意。德国军事当局自然心中有数，可他们有苦说不出。这些水雷怎么不在原地呆着，竟自作主张地走了几千千米的海路呢？ 原来海洋并非静止不动的，一部分海水经常朝着一定的方向流动，就像奔腾不息的河流。它的规模有大有小，一般情况下长达几千千米，比长江、黄河还要长。宽度就更令人吃惊了，把长江最宽的地方放大几十倍甚至上百倍，才可与它相比。人们把这“海洋中的河流”称为洋流或海流。洋流有冷暖之分，一般把从低纬流向高纬的、比周围水体温度高的洋流称为暖流；把从高纬流向低纬的、比周围水体温度低的洋流称为冷流。 大西洋里的墨西哥湾暖流是世界上规模最大的洋流。它比陆地上任何河流都大得多，它每秒钟输送的水量比长江多1000多倍。它的起点宽度为80千米，深度约800米，并以每小时6.4千米的速度奔腾向前。它的致暖作用甚至能影响到北冰洋一带。 黑潮，又称台湾暖流，是北太平洋一支强大的暖流。对包括我国在内的东北亚环境和渔业生产有很大影响。 俗话说“水往低处流”，这是说河流在重力的驱动下，由高处往低处流。然而，海面几乎是一个平面，那么是什么力驱动洋流运动的呢？引起海水运动的力有两种： 一种是机械力。这是大气层通过摩擦作用施给海洋的一种推动力，尤以空气大规模运动产生的定向风对海水运动影响最大。 东南信风和东北信风是两股稳定而强劲的风，总是一个劲儿地朝着一个方向刮着。天天如此，月月如此，年年如此。信风劲吹，推波助澜，不但在海面上掀起大大小小的波浪，还把水面的水推动着向一定方向流去。定向风吹的时间越长，流动的海水深度就越深，渐渐地、渐渐地，海洋中就形成了朝着一定方向流动的海中之河——洋流。这种海流称为“风海流”。 另一种是物理化学力。由于咸水比淡水重，冷水比热水重，因此，海水的密度差或温差也会产生洋流，成为深层海水运动的驱动力。 温度低的海水比温度高的海水密度大，盐度大的海水就要比盐度小的海水密度大。所以温度低、盐度大的海水，就不断地下降，而且沿着海洋的底层向温度高、盐度小的海水下面流动；温度高、盐度小的海水，也不断地上升，沿着海洋的表层向温度低、盐度大的海水上面流去，这样就形成了广大范围内的海水运动。这种海流，人们起名为“密度流”。 在两极地区，海面的水很冷，因此它会往下沉。这股不断下沉的水流会沿着整个洋底向热带扩散开来，所以即使在热带，海底的水也是很冷的。深处的冷水最后也因为无处可以容纳而涌向海面。在升到海面以后，它们又会变热并漂向北极区或南极区，并在那里再一次下沉，形成垂直环流。 表层水向深层潜入的现象主要发生在格陵兰南部海域，其次是发生在南极北部。这两处是海水总体循环的必经之路。海水循环之所以极其缓慢，这是原因之一。 由于受海陆地形、地转偏向力的影响，海洋里的洋流就像大气圈的大气环流一样，会形成大洋环流，就整个海洋而言，海水混合时间要数千年，这个时间是很长的。而表层海水混合的时间要短得多，大约是50年。 广阔的水源 很早以前，地球表面既没有水柔浪细，也没有浩瀚无垠的海洋。由于地表温度很高，所以没有液态水，水全部以蒸汽的形式存在于大气层中。 水从何处来呢？有的科学家认为，在地球形成、演化过程中，随着地表不断散热，大气中水蒸气先浓缩成密度很大的蒸汽云，而后由于地球冷却，水汽凝结成水，便下了一场空前绝后的倾盆大雨。于是，地球上有了水，有了江河，也有了海洋。 地球上的水是非常丰富的，全球的水量约为14亿立方千米，其中海洋占了地球全部水量的97％，它们是水圈的主体，其余的3％则为陆地上的淡水。海水每升含盐35克左右，既不能直接饮用，又不能灌溉农田。 陆地上的淡水，绝大部分以冰的形式分布在南北极及人迹罕至的高山地区，还有的深埋在地下，人类无法或很难利用，这部分水占全球水储量的2.7％左右。只有存在于大气和河流、湖泊中，以及浅层地下的淡水，才能够被人类直接利用，这就是平常所说的水资源，约占全球水储量的0.3％左右。这些水在世界上分布很不均匀，加上人口激增和工农业生产需水量增大，许多地区缺水现象十分严重。 尽管现在在发展废水脱盐、净化和回收利用技术方面取得了很大的成就，但淡水的消费量却与日俱增。自20世纪初以来，全世界淡水的消耗量已增长7倍多，现在每年大约消耗3000立方千米，在今后20～30年内，保守地估计，耗水量至少还要增长50％。 虽然水是可以循环和再生的自然资源，但它并不是取之不尽、用之不竭的。随着人口的增加、环境污染的日趋严重、水质的恶化，全球性的水资源危机愈来愈来严重。 水是一种无色、无味的液体。它的分子式是HO，表示1个水分子中有2 2个氢原子和1个氧原子。 人们日常生活中所接触的液体，一般不是水就是水的溶液。因为除去油类之外，各种各样的饮料、调料，甚至汗水、血液都是水溶液，所以水是一种很不平常的物质。水能溶解许多东西，它有时也会把有害物质溶解并加以传播，造成污染。 液态水的最大密度是1（4℃时），而固态冰比水轻，所以漂浮在水面上。如果没有这一性质，那么水体在冬季时便会一冻到底，这对于水中的一切生物将是一场灾难。漂移在海洋里的冰山会撞沉过往的船只，造成海难事故；顺河而下的浮冰可以阻塞河道，造成河水泛滥。 在一个大气压下，水的冰点是0℃，沸点是100℃。在地表普通的热力条件下，水以三态（气态、液态、固态）并存，这些都是水的奇特之处。 水还具有惊人的热学性质。水的热容量，即水温升高 （或降低）所吸收 （或释放）的热量，在所有天然化合物中属最高之列。因此，水既难变热，又不易变冷，这在一定程度上调节了大气的温度。当夏天烈日炎炎时，水体吸收热量，从而使大气温度不会升太高；当冬季冰冻三尺之时，水体又会放出大量的热量，从而使气温不会降得太低。常到海边的人们就会体验到，夏天海边比内陆地区凉爽，冬天比内陆地区温暖；生活在湖泊、水库周围的人们同样会感到夏凉冬暖。这就是水的吸热和放热作用。 水的蒸发也需要巨大的热量，蒸发每克水需要消耗2257焦耳热量（水的气化热）。也就是说，当水在变为水蒸气时，热量潜入水蒸气中；而当水蒸气冷却、凝结成水时，水蒸气把气化热又释放出来，这就是为什么下雨前天气闷热的原因。蒸发——降水循环过程就是这样将海洋的热量带向陆地的，这种热传递现象对全球具有极大影响。 几种假说 1.来自星云物质 传统的观念认为，地球上的水是地球形成时从星云物质中带来的。 在当今流行的太阳系形成假说—星云说中，认为星云物质是由三大类物质组成的。一类是气物质，包括氢和氦，它们占有星云物质总量的 98.2％；另一类是冰物质，包括水冰、氨、甲烷等由氧、碳、氮和氢组成的化合物，其含量约占 1.4％；第三类是土物质，主要包括铁、硅、镁、硫等重元素与氧的化合物，是一些在温度高达1000摄氏度左右时也是固态的物质。由于受到中心天体—太阳的热力和引力的影响，这三类物质在组合成行星时，将因距太阳远近的不同而有不同的比例。一般来说，距太阳较近时，太阳的热力把气物质和冰物质都驱散，便形成以土物质为主要组成的行星。水星、金星、地球和火星即属于此类。距太阳稍远，太阳的热力已不足以赶走气物质和冰物质，因此便形成了与星云物质具有相似组成比例的木星和土星。距太阳更远时，不仅热力不足以驱走冰物质，而且由于太阳的引力也已大大削弱，不能牢牢地抓住易于逃逸的气物质，所以便形成了以冰物质为主要成分的天王星、海王星等天体。 传统理论认为，地球虽然主要由土物质组成，但仍有一小部分冰物质也参加到地球的组成中来，这便是地球水的来源。这一理论认为，这些参与地球组成的水，是通过地球的演化不断从地球深部释放出来的。其证据是，在火山活动区和火山喷发时，都会有大量的气体出现，其中占绝大比例的是水汽。 但是，随着人们对火山现象研究的深入，发现与火山活动有关的水，并不是什么从深部释放出来的“新生水”，而是地球现有水体循环的一部分。如1966年，克莱因对世界各火山活动区与火山有关的热水所作的氘分析，证明它们与当地的地面水具有相同的同位素比，从而确认它们是渗入地下的地面水，在火山热力的作用下重新上升的产物。稍后，其他研究者对某些地区火山热力所作的氘分析，又发现有的含氘高达91T.E.以上。高含量的氘是人工核爆炸的结果，这就更进一步说明有些火山热水，只不过是新近渗入地下的雨水。 鉴于以上这些研究成果，一些主张地球水来自“娘胎”的研究者就不得不改变初衷，认为现有的地球水是地球演化的早期就从深部分离释放出来。目前这一释水过程早已结束，所以即使在火山活动区，我们也很难找到新释放出来的“新生水”，而只能看到现有水体的反复循环。 太阳风带来的 在地球水来自星云说的支持者们修改他们的理论同时，也有一些研究者把眼光转向了宇宙空间。他们认为，地球上的水是或主要是地球形成以后，从宇宙空间不断添加进来的。 1961年，托维利率先提出，地球水是太阳风的杰作。太阳风是太阳外层大气向外逸散出来的粒子流，在地球轨道附近，太阳风的平均速度达每秒450公里左右，每立方厘米有几个粒子。粒子的主要组成是电子和氢原子核—质子。托维利据计算指出，从地球形成至今，地球已从太阳风中吸收氢的总量 22 24达1.70×10克。如果把这些氢全部与地球上的氧结合，即可产生1.53×10 24克的水。这个数字与现有地球水体的总量145亿亿吨（1.45×10克）是十分接近的。更重要的是，他指出，地球水中的氢与氘含量之比为6700∶1，这与太阳表面的氢氘比也是十分接近的。因此他认为这应是地球的3倍有余。即使扣除了地球历年散失掉的水分，和部分水在风化作用过水来自太阳风的最有力证据。 但是，反对者指出，水虽有可能来自太空，却也在不断向太空散逸。这是因为大气中的水蒸气分子会在阳光的紫外线下发生分解，变为氢原子与氧原子，氢原子由于很轻极易摆脱地球引力的束缚，飞向行星际空间。据计算，其逃逸量与进入地球的量大致相等。因此他们认为，如果没有来自地球本身的水，不足以使地球维持现有的水量。 来自太空冰球之说 很早以前，就有人注意到，地球上不时有来自太空的冰陨石的加入。但每年登陆的冰陨石究竟有多少？它们对地球水体的形成有何作用，却缺乏足够的估计。许多人认为其数量是无足轻重的。 美国衣阿华大学弗兰克等在研究1981年～1986年以来，从人造卫星发回的数千张地球大气紫外辐射图像时，发现在圆盘形的地球图像上总有一些小黑斑。每个小黑斑大约存在二三分钟。这些小黑斑是怎么回事？经过多次分析和否定了其他一些可能以后，他们认为这些黑斑是由一些看不见的冰块组成的小慧星，撞入地球外层大气后破裂、融化成水蒸气造成的。他们还估计，每分钟大约有20颗平均直径为10米的这种冰球坠入地球。若每颗可融化成水100吨，则每年即可使地球增加10亿吨水。地球形成至今已有46亿年的历史，则地球总共可从这种冰球获得460亿亿吨水，是现在地球水体总量程中为地面矿物和岩石所吸收，以及参与生物机体组成的水，仍是足足有余。 起初，弗兰克的这一假说并没有引起人们的多大注意，甚至有的人嗤之以鼻，不屑一顾。但是最近在美国召开的地球物理学会上，来自美国加州和加拿大的两份报告大大加强了这一假说的地位。加利福尼亚喷气推进实验室的克莱因·耶茨，使用了一种高倍数的空间探索望远镜在空中搜索这种冰球，并发明了可以利用这种望远镜进行追踪的装置，结果，他捕捉到了冰球向地球急速飞来的景象，据说，其速度大约每小时3500公里，并在距地1600公里的高空开始破碎。另外，加拿大科学家在研究了一艘飞船所拍摄的资料以后，也发现有弗兰克所指出的小黑斑。 综上所述，当今人们对地球水的来源存在着不同的认识，究竟孰是孰非，显然还有待于人们收集更多的客观证据。 来自彗星 水与人们的生活和生产紧密相联。可是，你可曾想过：地球上的水来自哪儿？ 到目前为上，大多数科学家一直认为，地球上的全部水在地球形成之日就先以蒸汽的形式存在于炽热的地心中，然后，在地球最初5亿年的燃烧过程中，水蒸气从火山口爆发出来，冷却而形成河流、湖泊和海洋。他们还认为，地球上的水在缓慢地蒸发，穿越大气层并散逸到太空去。 可是前不久，美国衣阿华大学一个以天体物理学家弗兰克为首的著名的研究小组，向这一传统理论提出了尖锐的挑战，发表了地球上的水可能来自彗星的新假说。他们认为，地球上的水不是来自地心，而是来自太空，是从地球形成之日起才慢慢地注入地球上来的，且其总体积亦在缓慢地增加。人类现在是、过去也一直是喝着源头在地球之外的水，并在这样的水中捕鱼、游泳，用这样的水洗衣、煮饭。 弗兰克等人发现，在太阳系中存在着一个由冰雪球组成的彗星海。彗星海中每一颗彗星的体积并不比一间住房大多少，犹如沧海一粟。因而在太阳系这个大家族中一点也不引人注目。但它们的数量却多得惊人。自45亿年前地球诞生以来，它们就在地球引力的作用下，以20马赫的速度和每分钟大约20颗，即每小时1200颗、每天28800颗的数量，成群结队地向地球冲来，日复一日，从未间断。当它们到达距地面1400公里～2400公里的高度时，引力作用、太阳辐射和大气摩擦的撞击力结合在一起，把它们击得粉碎，变为细小的冰微粒消散到稀薄的大气流中去，最终以雨或雪的形式降落到地面，使地球的宽度每年约增加四千分之一厘米。这使地球在经历过地质年代之后，就足以形成我们今天所知的河流、湖泊和海洋。 如果弗兰克的假说是正确的话，将能够用来解释大量的地球物理学之谜。例如，当更多的彗星来到地球，形成足够厚的球状冰云覆盖地球、遮挡阳光时，恐怕就出现了冰河时期。由于该覆盖层引起了剧烈的气候变化，从而导致我们所知的整个生物种包括恐龙的大量灭绝。又如，当复杂的有机物分子被包在冰雪覆盖着的彗星内部时，完全能够安全地穿越大气层而降落到地面上，从而可能为地球上的生命来自宇宙空间这一长期设想提供新的凭证。某些外空生物学家的研究发现，在彗星水中隐匿着某些特别复杂的分子，这可能用来解释从黑死病到爱滋病的突然暴发。 彗星海不仅向地球输送了大量的水，而且可能曾向木星和天王星某些表层至今仍然是冰的卫星输送过水。火星两极的白色冰帽可能就是彗星冰，而神秘的火星运河则可能是在火星的青春期被流动的彗星水冲刷出来的。同样，土星光环之间的辐射带，很可能是彗星飞快地从一个光环冲向下一个光环时扬起的尘埃造成的。 正如弗兰克本人所说的，如果这一假说是正确的，则十几个领域整整一代的科学家们都是根据恰恰并不正确的地球物理学的假设从事工作的。教科书将不得不重新改写，现代地质学、地球物理学等十多门学科中的现有理论将要受到检验。因此，这一假说的影响无疑是深远的。 黑色斑点 弗兰克是位一丝不苟的研究学者。关于地球上的水来自彗星的新假说的提出，凝聚了他与他的同事们五年多的心血。1981年，弗兰克与克拉文一起为“动力学探测者—I号”卫星研制了一套光学系统，装上了两台可见光摄像机和一台紫外摄像机，用来拍摄大气和大气层中电活动现象的照片。由卫星传送回来的照片十分壮观，不久就出现在杂志和教科书上，弗兰克也被邀请到世界各地去播放他的幻灯片。 但是，奇怪的现象也同时出现了。当用紫外摄像机拍照并用计算机着色后，地球受到太阳照射的那一面上空的大气本应形成均匀一致的、明亮的桔黄色。与此相反，科学家们一眼就看到了桔黄色的地轴上布满了很多黑色的小斑点，每个黑色斑点突然出现，停留了几分钟，然后又消失。这些黑色斑点是什么？开始时，可能是由于弗兰克正集中精力研究极光、等离子体等而无暇顾及。这一现象并未引起他的重视，只是想当然地认为，它们是由某种电子干扰造成的，并以此来回答其他科学家们提出的疑问。直到1982年底，他的学生利用计算机对卫星照片进行信息处理时，发现计算机“读出”的照片上黑色斑点数据时而运行时而停止的反常现象。这才引起了弗兰克的注意，促使他去揭开黑色斑点之谜。 但那时弗兰克仍然认为这些黑斑是由于卫星在传送照片的过程中，很偶然地受到来自其他卫星、闪电或地面无线电波发射台的干扰而形成的。为了证实这一点，他收集了过去十年间陨星进入大气层的雷达记录，把陨星残骸的运动与黑色斑点的运动进行对比分析。出乎他的意料之外，黑色斑点的运动方式与陨星残骸的运动方式完全一致。这无疑向他表明，同陨星一样，黑色斑点是某种客观存在的物体，而不是电子干扰造成的。因为，若是后者的话，黑斑的运动方式应该完全是随机的，没有任何规律可循。 为了证实黑斑确实是客观存在的物体，1985年，弗兰克又进一步做了如下试验：把紫外摄象机镜头对着大气层外缘的氢气进行拍摄，发现氢气云恰似“早晨的浓雾”。当他们把镜头的焦点调到氢气云的里面时，他们既惊讶又高兴地看到了“几十个黑色的大圆盘”从大气层外起飞，然后落入大气层之中，朝着地面迎面飞来。这些圆盘开始时很小，但随着时间的推移，变得越来越大，越来越黑。这一观测结果，不容置疑地向他们表明：黑色斑点的确是客观存在的某种物体。弗兰克还估算出，这种物体的直径大约在48公里左右。 那么，它们究竟是什么物体呢？弗兰克等人提出了各种各样的假设，又很快——放弃了。例如，他们曾设想，可能是陨星碰撞大气，使低空的分子氧受热，形成巨大的气体云而上升。但弗兰克计算出，要产生体积如此之大的气体云，陨星的直径应在100公里左右，因而在穿越大气层过程中不可能完全被烧毁，而要落到地面上来。倘若每分钟有20颗陨石落在地球上，人类就不得不生活在洞穴里。这显然一点也不符合现实情况。 最后，弗兰克研究小组对大气中所有数量充足的分子一一进行了分析。他们发现，只有水分子才能吸收频带足够宽的波长而呈现黑色。这使他们确信，照片上的黑色斑点是由于高层大气中存在着由大量的水分子聚集而形成的气体云造成的。那么，如此之多的水分子是从哪儿来的呢？正是从那时起，他们才把目光转向彗星，即银河系中往返运动着的冰雪球。他们计算出，冰球的直径必须为9米～12米，并要覆盖有足够厚的松软的雪，才能在大气外层形成48公里宽的气体云。于是，照片上的黑色斑点的出现和消失就得到了圆满的解释：当彗星进入大气层，在大气摩擦、太阳辐射和地球引力的作用下被粉碎而形成云时，就出现黑斑；当云以水蒸气形式消散到大气下层时，黑斑也就消失。 黑色斑点之谜终于被揭开了。 水循环 地球上的水，是在不停地运动着的。它无处不在，通过蒸发、冷凝、降水等连续不断地循环。水的循环过程具体可以分为以下三个步骤： 第一步是蒸发和蒸腾的水分子进入大气。 吸收太阳辐射热后，水分子从海洋、河流、湖泊、潮湿土壤和其他潮湿表面蒸发到大气中去；生长在地表的植物，通过茎叶的蒸发将水扩散到大气中，植物的这种蒸发作用通常又称为蒸腾。据估计，在一个生长季中0.4公顷的谷物几乎就可以蒸腾200万升的水，等于同等面积内43厘米深的水层。通过蒸发和蒸腾的水，水质都得到了纯化，是清洁水。 第二步是以降水形式返回大地。 水分子进入大气后，变为水汽随气流运动，在适当条件下，遇冷凝结形成降水，以雨或雪的形式降落到地面。降水不但给地球带来淡水，养育了千千万万的生命，同时，还能净化空气，把一些天然的和人为的污物从大气中洗去。 降水是陆地水资源的根本来源。我国多年来平均年降水量为632毫米，而全球陆地平均年降水量是834毫米。 第三步是重新返回蒸发点。 当降水到达地面时，一部分渗入地下，补给地下水；一部分从地表流掉，补给河流。地表的流水，即径流可以带走泥粒，导致侵蚀；也可以带走细菌、灰尘和化肥、农药等，因而径流常常是被污染的。最后千流归大海，水又回到海洋以及河流、湖泊等蒸发点。这就是地球上的水循环。 推动这种循环的永恒动力是太阳辐射。进入到地球上的太阳能约有23％消耗于海洋表面和陆地表面的蒸发上，当水汽凝结时，这些能量又重新释放出来。就全年平均情况来看，大约从北纬40度到南纬30度是一个广大的辐射过剩区域，而极地周围的高纬度地区是辐射亏损区。海陆之间，在不同的季节有着不同的亏损和盈余。只有把热量从盈余的地区向亏损的地区输送，才能达到全球的能量平衡。而水分循环是这种能量输送的主要途径之一。水在海洋中能够形成洋流，水又能够以气液相变的形式来大量地储存和输送能量。这种能量输送保持了全球的能量平衡，使得辐射的亏损区不至于太冷，辐射过剩区不至于太热，为生物提供了一种适宜的生活环境。 有时水循环会出现一些较特殊的情况。在高纬度和高海拔区，自大气层降下的不是水而是雪。落在极地区或山地的雪积久可成冰，水因此得到保存，算是退出循环，退出时间一般为几十年、几百年或几千年。因此，冰雪的固结与消融，影响着参与水循环的水的总量，进而影响全球海面变化。 南极冰盖和格陵兰冰盖是世界上最大的冰库。如果全部融化，海洋的水位就会上升大约60米，这意味着各大洲的沿海地区、包括许多世界级大城市都将被淹没，海平面将达到纽约曼哈顿摩天大楼的20层楼那么高。 水分循环的过程是非常复杂的。除了这种海陆之间的水分循环外，海洋有自己的洋流等水圈内部的水循环；大气圈里有随着大气环流进行的大气内部水循环；大气圈与陆地之间，大气圈与洋面之间，有着水汽形成降水，降落的水分又被蒸发的直接循环；岩石圈上存在着地表水与地下水之间的转换与循环；生物体内也有着生物水的循环等。 水分循环把地球上所有的水，无论是大气、海洋、地表还是生物圈中的水，都纳入了一个综合的自然系统中，水圈内所有的水都参与水的循环。像人体中，从饮水到水排出体外只要几个小时；大气中的水，从蒸发进入大气，到形成降水离开大气，平均来说，完成一次循环要8～10天；世界大洋中的水，如果都要蒸发进入大气，完成一次水分循环的过程，需要3000～4000年。 水分循环系统是一个水的自然净化系统。水不断地从潮湿的表面蒸发，或者从植物表面蒸腾，当水蒸气进入大气时，大部分杂质留下来。雨水到了地面经过沙石的过滤和沉淀，成为洁净的水。在这个净化过程中，海洋起着巨大的作用。太阳、海洋和大气像一个巨大的蒸馏装置，时刻不停地运转着。 由于水分循环的存在，使得水成为地球上最活跃的物质，使全球的水量和热量得到均衡调节。正是由于这种年复一年、日复一日永不停息的水分循环，才使得大气圈气象万千，使得地球表面千姿百态，生机盎然。假如水分循环停止，将再也看不到电闪雷鸣、雨雪霜雹；再也没有晴、雨、阴、云的天气变化；再也看不到江、河、湖、沼；当然更不会有森林、草原；动物与人类也将不存在。 |
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