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关于洋流,英国地质学家C.莱伊尔(1797-1875)怎么说

已有 990 次阅读 2023-12-10 11:23 |个人分类:中学教育|系统分类:科普集锦

关于洋流,英国地质学家C.莱伊尔1797-1875)怎么说

知识是逐渐积累的。洋流这个地球上的水文现象,人类在观测和实践中逐渐明了其过程、规模、分布、影响、成因等,其中莱伊尔的著作中,洋流部分有许多海军将领等海洋实践者的身影。[参:C.莱伊尔著《地质学原理》第一册,科学出版社1959年(中文版翻译自1873年第11PRINCIPLES OF GEOLOGY)第二十章潮汐洋流的破坏和搬运作用。241-271页;洋流对于调节高低纬度处气候的作用118-120]。假如没有阅读莱伊尔的这本书,不会明确这一点。

莱伊尔所处的时代,时值我国清朝,当时官员和广大知识人士认为,假如地球是圆的,那么地球另一侧的人会头朝下,无法生活,而江河也无法沿着河道流淌(参本人本博客:汤若望与文武百官赌日影)。莱伊尔了解洋流,是从大众知识、基于实验和实践出发的。“大家都知道,猛烈的西南或西北风,总是使英格兰西岸和英吉利海峡的潮水升高到异常的高度,而连续不断的西北风,可以使波罗的海的水平升高两英尺或两英尺以上。史米登用实验的方法确定了一个事实,即在一条四英里长的运河里,仅仅依靠沿着运河吹的风,就可以使它一端的水比其他一端高出四英寸;伦纳尔少校告诉我们说,十英里宽、一般深度只有三英尺的一片水,在强风的影响下,可以把水向一边推动,继续堆积到六英尺深,而向风的部分,变成干涸”。这些描述,甚至比现在的高中地理课本,更简洁易懂。

洋流携带海上物体漂流,是证明洋流存在的经典方法。......。萨宾将军曾经提到一个可以说明赤道流和湾流的联合作用所造成的结果的稀奇事实。1822年,他访问非洲海岸的时候,正好有一只船在赤道附近的洛佩兹角沉没了;一年以后,他在欧洲北角附近挪威的哈墨菲斯特地方,看见那只沉船上装运的几桶棕榈油被抛弃在岸上。这些油桶,先在赤道以南从东向西横渡了大西洋,后来在西印度群岛绕了一个圈,又在赤道以北从西向东重新渡过大西洋。萨宾将军说,它们所走的北面一条路线,最初不一定完全是由于湾流的推动,而可能是由于在贸易风北面流行的西风和西南风。”高中《地理》(选择性必修一,自然地理基础)湖南教育出版社201911月第一版,91页,“第二节洋流”开篇的案例,“1992年,我国一艘装载有2.9万只塑料小黄鸭的货轮驶往美国,途中在太平洋遭遇强烈风暴,集装箱坠海破裂,小黄鸭散落在海上,形成了漂流的‘鸭子舰队’。其中1万多只小黄鸭漂流多年之后,于2007年抵达英国海岸”。古今两个案例相距约170年,都证明洋流的存在。

迄今为止,洋流的知识不断积累,无论数量还是深度远不是莱伊尔当年的模样。但是莱伊尔在他的《地质学原理》一书中,基于当时的世界知识水平,洋流的知识已经有了积累,其知识来源都是海洋实践和专门研究(从参考文献和注释可知)。

C. 莱伊尔本书中的洋流部分,包括洋流的成因、向地中海流动的洋流是由于过度的蒸发、洋流的最大速度、海水的循环、洋流的破坏力和搬运力。主要内容包括洋流知识的重要内容,比如定向风的吹送导致的洋流;北美各大湖区水体定向运动(现今我们称其为湖流);伦纳尔把洋流分为表面洋流和大洋河流两类, 他认为二者水体深度、流速、宽度不同,表面洋流遇到障碍物造成水的堆积,而后转化成大洋河流。

墨西哥湾流,形成一个完整的洋流链。流过莫三鼻给(今翻译为莫桑比克)海峡的洋流,过好望角,遇到拉古拉斯深海升起的浅洲或海面下山脉,折向西,沿着非洲西岸北流,到柏特或贝宁港为止,然后折向西,大西洋的赤道洋流。流近南美东北角时分为两部分,一部分沿巴西海岸南流,主要部分向西流,......产生墨西哥湾流。

湖流作为洋流。北美各大湖泊中的定向风产生的洋流。黑海是关注的另一个内容。

直布罗陀海峡的洋流。莱伊尔阐述大西洋与地中海之间的洋流成因,主要是“向地中海流动的洋流是由于过度的蒸发”。大西洋向地中海流入的洋流,史梅斯海军上将测量时发现的。莱伊尔在书中讲,大西洋流向地中海“一个中央洋流,经常以每小时三英里到六英里的速度向东流入这个内海,水体的宽度是三英里半。但是此外还有两条侧面的洋流——一条在欧洲方面,一条在非洲方面;”,地中海的流入水量比较多,补偿蒸发损失。史普拉特船长对地中海水温和大西洋之间的差异,以及史梅斯将军地中海海底地形进行的测量,“早在1673年,史密斯博士已经提出了一个问题,他说,除了平衡蒸发需要的部分以外,地中是否有过剩的水,形成逆向的底流,流向大西洋;”。一个事实是,“马赛的武装民船凤凰号(Phoenix)的船长赖基尔,在赛尤塔角附近驱逐一艘荷兰的商船,到了塔里法和丹吉尔之间的海峡中部,被他追上了,于是向它轰击,立刻把它击沉。在几天之后,这一艘载有白兰地酒和油脂的商船,在沉船地方西面至少四里格(里格英文League:陆地和海洋古老的测量单位,1里格等于3.18海里)的丹吉尔附近搁浅在岸上,这条船一定逆着中央洋流的流向漂到这里。......”为了证明直布罗陀海峡底流的存在,1870年英国海军两次派出了测量舰,第二次派出海鸥号测量舰。经过观测研究,“证明底流是潮汐作用的结果”,这一结论让今天的我们有点失望,但是,“李却特海军上将却告诉我说‘海鸥号’的观测时间只有六天,主要是在只有东风的时期,他认为,这种观测,还不足以决定流到大西洋的水量是否超过流入量。”

从蒸发到海水的循环,洋流的最大速度,河流入海口对洋流的速度影响,以及洋流对于调节高低纬度处气候的作用等,莱伊尔所有观点持之有据,这是本书的一大特色,是名家名著对事实负责的态度;另一点是行文简洁。因为知识积累需要时间,最初的观察了解毕竟简单,相应的研究成果极少,有的知识并不全面;最后一个,来源于实践的知识,不会过时。这也是我们今日阅读《地质学原理》的意义。

                                   2023.12.9

 

烧石灰采石灰岩破坏海岸岩石导致的海水侵入案例:

(苏格兰东岸)“上世纪的末叶,金卡丁郡海岸上有一个地方,说明了海角对保护一片低地的作用。瓊斯海文南面两英里的马塞斯村,是建筑在一个古代的扁砾海滩上的;这个海滩,原来受着突出的石灰岩堤的保护。为了烧制石灰,石灰岩被开掘到一定程度,致使海水冲了进来,在1795年的一个晚上,海水把整个村落冲走,并向内地侵入了150码,后来始终没有退落,而新村则被移到内地的新海岸上。”这样的例子常常成为中学地理课进一步理解地质作用的材料。




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