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“步步后退”的瀑布 精选

已有 5788 次阅读 2014-5-7 18:37 |个人分类:科普写作|系统分类:科普集锦| 科学, 地球, 科普, 地质, 河流

“步步后退”的瀑布

/马志飞

在美国纽约州与加拿大的分界线上,分布着五个大湖,这就是世界上最大的淡水水域,被称为“北美五大湖区”,分别为苏必利尔湖、休伦湖、密歇根湖、伊利湖和安大略湖,因地势西高东低,湖水大致从西向东流,注入大西洋。其中,在连接伊利湖和安大略湖的尼亚加拉河上,由于河道遇到一段陡峭的断崖,大量的河水骤然跌落,仿佛白练垂空,水花四溅,气势磅礴,声如雷震,蔚为壮观,从而形成了世界上著名的风景区——尼亚加拉大瀑布。

   关于尼亚加拉大瀑布的形成,还有一段凄美的传说。传说在很久以前,尼亚加拉河经常泛滥成灾,除非每年把一个年轻女子投下河去。有一次,有人爱上了要被丢下河中的女人,勇敢地将其从河中救起并带上船,遗憾的是,河神被激怒了,为了堵住他们的去路,竟然将尼亚加拉河劈成了两半,于是就成了现在的样子。当然,这只是神话故事,但也告诉了我们瀑布的真正成因,那就是:河流+陡崖。

要有瀑布,必须首先有河流。大自然的规律是“水往低处流”,所以河水总是会沿着地势最低的方向前进,虽然曲折迂回,但它的纵断面(也就是坡度曲线)应该是一道相对平滑的弧线,但是,当流动的河水经过陡坡或悬崖时,就会打破这条弧线,形成近乎垂直倾泻而下的水流,这就是瀑布,也有人称之为跌水。瀑布所在之地往往会成为著名的风景区,如我国最大的瀑布黄果树瀑布、黄河上游的壶口瀑布、江西庐山香炉峰瀑布等。我国唐代诗人李白曾写下“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”的诗句来形容香炉峰的壮丽景色。

是流水创造了瀑布,但流水也终究会消灭这样的美景。正所谓“水滴石穿”,流水是改变地球外表特征最强大的力量,天然日久的冲刷和侵蚀,瀑布所在的悬崖将会不断地坍塌,使得瀑布向上游方向后退并降低高度,直到瀑布消失,最后的结果依然是:河流纵断面趋向于一道相对平滑的弧线。

让我们研究下尼亚加拉大瀑布的历史,就会发现其中的秘密。在一万多年前,伊利湖的湖水经尼亚加拉河流入安大略湖时落差高达100多米,在瀑布形成的断崖处,由于中间一个岛屿的分流,将瀑布隔离成三部分,其中最大的部分呈半环形,宽792,落差58,形状类似于马蹄,所以又被称为“马蹄瀑布”。

1841年和1842年,英国著名地质学家莱伊尔两次在实地考察尼亚加拉大瀑布后得出结论:大瀑布开始的位置距离现在的位置大约有11公里,从一开始它就在“节节败退”,平均速度大约为每年0.3,据此推算,它已经后退了35000多年。原因在于,尼亚加拉河大量的河水经过瀑布的瞬间跌落,强烈冲击悬崖下部松软的页岩和泥沙,逐渐将其淘空,上部坚硬的白云岩在失去了下部的支撑后逐渐崩塌,从而造成了悬崖一步一步的后退,中间比两侧塌得更多、更快,于是便形成了弯曲的马蹄形。

假想一下,如果流水不止,尼亚加拉大瀑布会不会在某一天消失不见呢?有远见的人们已经开始思考这样的问题:如果按照历史上的后退速度来推算,过不了几万年,尼亚加拉大瀑布将退到河流上游处的伊利湖边,落差逐渐变为零,瀑布也就消失了。要是真的到了那个时候,整个伊利湖水将倾盆而泻,想想看,这样一个面积2.57万平方千米、平均水深18、蓄水量达455立方千米的巨大湖泊将会造成多大的洪灾!

所以,在20世纪50年代以后,美国和加拿大两国花费了巨资来保护尼亚加拉大瀑布,具体措施包括控制水流、用混凝土加固岩壁等,有效地控制了瀑布后退的速度,如今它仅以每年不到3厘米的速度缓慢后退,如此一来,既保护了美丽的自然风景,也消除了人们心中的隐忧。

人类的活动与自然界的生态平衡始终是一对矛盾。近年来由于人类过度开发利用水资源,导致许多河水断流,甚至导致瀑布的彻底消失,世界上著名的塞特凯达斯大瀑布就是一个典型的例子。该瀑布位于南美洲的巴西和巴拉圭边界巴拉那河上,后来这里将成了世界上发电量最大的水电站——伊泰普水电站,长达7744的大坝拦腰斩断了河流,这个曾经落差达114的宏伟瀑布像位生命垂危的老人一样奄奄一息,逐渐消失了。为了纪念塞特凯达斯大瀑布曾经给巴西和世界人民带来的骄傲与欢乐,在1986年的9月,巴西总统菲格雷特穿着黑色礼服,亲自主持了一个特殊的葬礼,哀悼这个消失的大瀑布,同时也是呼吁人们爱护我们的地球,避免大瀑布的悲剧重演。(图片来源于互联网)

尼亚加拉大瀑布位于连接伊利湖和安大略湖的尼亚加拉河上

从卫星上俯瞰尼亚加拉大瀑布

尼亚加拉大瀑布

尼亚加拉大瀑布

尼亚加拉大瀑布

尼亚加拉大瀑布

尼亚加拉大瀑布

尼亚加拉大瀑布的壮观夜景

尼亚加拉大瀑布立体效果图

尼亚加拉大瀑布立体效果图

位于巴拉那河上的伊泰普水电站

昔日辉煌的塞特凯达斯大瀑布

我国的黄果树大瀑布



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