人類文明

地球是一个怎样的世界呢?各位认为?

作为地球人,我们生存的主要时空环境就是地球。

地球是太阳系八大行星之一,现有40——46亿岁。地球平均半径约6371千米,赤道周长大约为40076千米,呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭圆球体。地球表面积5.1亿平方千米,其中71%为海洋,29%为陆地,在太空上看地球呈蓝色。地球内部有核、幔、壳结构,地球外部有水圈、大气圈以及磁场。陆地主要在北半球,有五个大陆:欧亚大陆、非洲大陆、美洲大陆、澳大利亚大陆和南极大陆,另个还有很多岛屿。大洋则包括太平洋、大西洋、印度洋,北冰洋和南冰洋五个大洋及其附属海域。地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一的天体,是包括人类在内上百万种生物的家园。【44】

地球表面三维空间

地球是一个球体,包括人类在内的生物主要生活在地球表面薄薄的一层。地球表面的三维空间可以用由经度、纬度、海拔高度三个维度组成的坐标系表示。经度的范围是从西经180度到东经180(这两条线实际上是一条线,即太平洋上的国际日期变更线),纬度的范围是从南纬90度(南极点)到北纬90度(北极点)。海拔高度的范围是从-11034米的最低点(马里亚纳海沟)到8844米的最高点(珠穆朗玛峰)。

温度、湿润度

在地球表面,对生物影响最大的三个物理量是:温度、湿润度、气压(主要是氧气压)。除了海面以下以及青藏高原,地球表面大部分的气压都适于人类生存,因此变化最大的两个物理量是温度和湿润度。

地球表面的气温受到太阳辐射的影响,全球地表平均气温约15℃左右。最热的地方出现在巴士拉,最高气温为58.8℃。地球北半球的“冷极”在东西伯利亚山地的奥伊米亚康,1961年1月的最低温度是-71℃。世界的“冷极”在南极大陆,1967年初,苏联人在东方站曾经记录到-89.2℃的最低温度。【44】

人体适宜温度是25℃,高于或低于这个温度会感觉不适,甚至会热死或冻死。在地球表面大多数地区,人类冻死的危险更大。人类的食物——粮食、牲畜等生物——也依赖某个适宜的温度,这个温度一般与人体适宜温度差别不大。

温度主要随纬度的变化而变化,一般来说,纬度越低温度越高,纬度越高温度越低。此外,温度也受海陆分布和海拔高度的影响。海拔高度越高,温度越低;海拔高度越低,温度越高。海面温度变化较小,陆地温度变化较大,极端气温——包括最低气温和最高气温——都出现在陆地上。

人体70%的成分是水,水对人的生存至关重要。在地球表面许多地区,人类有脱水而死的危险,粮食、蔬菜等生物同样也有脱水的危险。生物是否脱水取决于湿润度,而湿润度取决于地面水分的收入量与支出量的比值【45】,其中收入量主要受降水量影响,支出量主要受蒸发量影响。

湿润度与海拔高度、海陆分布、纬度等也有关系。一般来说,海洋以及靠近海洋的陆地湿润度大,内陆湿润度小。海拔高度越高湿润度越小,山坡面向海洋的一面湿润度较大,背向海洋的一面湿润度较小。

湿润度与纬度的关系则比较复杂。如果忽略海拔高度和海陆分布,在地表热力和地转偏向力的作用下,地球表面从赤道到极地有六个平行于纬度的风带,沿南北半球对称分布,分别是:0°至南北纬30°的信风带(东风带)、南北纬30°至南北纬60°的西风带、南北纬60°至南北极的极地东风带。六个风带之间是七个气压带,在南北半球的信风带之间是赤道低气压带,在信风带和西风带之间是副热带高气压带,在西风带和极地东风带之间是副极地低气压带,在极地东风带和极地之间是极地高气压带。风带和气压带如图2.1所示,其中箭头表示风向,虚线表示纬度圈。

图2.1:地球表面的风带和气压带

由于温度的限制,人类主要生活在中低纬度的信风带(东风带)和西风带。在信风带,如果是大陆的东部、海洋的西岸,例如中国南方、东南亚,东风会把海洋上空的水汽吹到陆地上空形成降水,因此这里的湿润度较大;而在大陆的西部、海洋的东岸,例如撒哈拉、西亚,东风会把内陆的干燥空气吹来,因此这里的湿润度较小。在西风带则相反,如果是大陆的东部、海洋的西岸,例如中国北方,西风会把内陆的干燥空气吹来,因此这里的湿润度较小;如果是大陆的西部、海洋的东岸,例如欧洲,西风会把海洋上空的水汽吹到大陆上空形成降水,因此这里的湿润度较大。

总之,地球表面对人类影响最大的两个物理量是温度和湿润度,它们主要受纬度、海陆分布、海拔高度影响。当然,海陆分布本质上也是海拔高度。

海陆分布、海拔高度

地球表面29%为陆地,71%为海洋。陆地分为七大洲,面积从大到小分别是:

亚洲:面积4458万平方千米,位于东半球东北部;

非洲:面积3020万平方千米,位于东半球西南部;

北美洲:面积2422万平方千米,位于西半球东北部;

南美洲:面积1784万平方千米,位于西半球东南部;

南极洲:面积1400万平方千米,位于南极周围;

欧洲:面积1016万平方千米,位于东半球西北部;

大洋洲:面积867万平方千米,位于东半球东南部。【46】

亚洲和欧洲其实是一块大陆,即亚欧大陆,共占陆地面积的36%。亚欧大陆与非洲大陆之间隔着苏伊士运河,但在历史上它们实际上是连通的,这就是135千米宽的苏伊士地峡,人类和动物可以自由通过。早在四千多年前,埃及人就认识到在那里修建运河的必要性。公元前1874年,埃及法老苏努塞尔特三世曾主持开凿运河,通过尼罗河及其支流把地中海与红海连接起来。这是世界上第一条人工运河。这条运河的存在至少持续到公元前13世纪的拉美西斯二世时期,随后运河被荒废。苏伊士运河在公元前250年左右被托勒密二世重新获得。在随后的一千年中被连续改进、摧毁和重建,在公元前117年罗马时期的图拉真国王和公元640年欧麦尔·伊本·哈塔卜时期两度长时期开放。直到公元8世纪为阿拉伯帝国阿拔斯王朝的哈里发曼苏尔废弃。近代的苏伊士运河于1869年开通。【47】

如果把亚欧大陆和非洲大陆合起来,总面积就是陆地面积的56%,超过一半。考虑到撒哈拉沙漠的隔离作用,如果只是把亚欧大陆和北非合起来,总面积是42%。而另两个连在一起的大洲:北美洲和南美洲,即美洲大陆,合计为28%,还不如亚洲一个洲大。

亚欧大陆(含北非)大致是一个东西略宽南北略窄的矩形,西部有世界上最大的陆间海——地中海,中东部有世界上最高的高原——青藏高原。青藏高原海拔在3000——5000米之间,平均海拔4000米以上,高于地球上的其他高原(一般在1500米以下),被称为“世界屋脊”、“第三极”。地中海和青藏高原的面积都是250万平方千米,它们的存在极大地影响了亚欧大陆的地理和气候。【48-49】

在亚欧大陆中部还有一个咸水湖和一个高原,这就是中部偏西、38万平方千米的里海和中部偏东、10万平方千米、平均海拔4500米以上的帕米尔高原,它们可以看成是小号的地中海和青藏高原。实际上里海本来就是古地中海的一部分,在1.1万年前与黑海分离,成为世界上最大的湖。而帕米尔高原的形成也与青藏高原密不可分。帕米尔高原,中国古代称葱岭,古丝绸之路在此经过。横跨塔吉克斯坦东南部、中国新疆西南部和阿富汗东北部,是昆仑山、喀喇昆仑山、兴都库什山和天山交会的巨大山结。【50-51】

里海、帕米尔高原相距大约1500千米,它们合起来构成了一个巨大的分界点,把亚欧大陆及北非分为四大部分,分别是:

l 里海西北方的欧洲;

l 里海东北方的中亚、北亚、中国北方;

l 帕米尔高原西南方的西亚、北非;

l 帕米尔高原东南方的南亚、东南亚、中国南方。

亚欧大陆纬度较高的西北方和东北方以中西部的里海为界,而纬度较低的西南方、东南方以中东部的帕米尔高原为界,这是因为如前所述,纬度较高的地区是西风带,纬度较低的地区是信(东)风带。在纬度较高的西风带,西风可以把海洋上的水汽吹到大陆内部,但水汽的输送距离是有限的,因此在纬度较高的地区以中西部的里海为界。同样,在纬度较低的信(东)风带,东风也可以把水汽吹到大陆内部,由于水汽的输送距离有限,因此以中东部的帕米尔高原为界。

温度和湿润度在时空上的变化

地球特征与本书的“第一性原理”有何关系呢?

本书的“第一性原理”中有四个基本维度构成的四维坐标系,如果把地球放到四维坐标系里,那么地球就不是一个球体,而是一个立方体。它有原点,有层级维(从原子到人类各个层级,主要考虑“人类”这个层级),有时间维(地球历史是46亿年,智人历史是30万年,主要考虑30万年),有空间维(主要考虑人类生存的陆地表面)。如图2.2所示:

图2.2:地球可以看成一个四维立方体

“第一性原理”中有群体、个体、基数、序数等概念,它们可以与地球表面的干、湿、热、冷四种气候特征关联起来。其中“热”对应于“基数”,因为基数有“无序”的意思,而热也是无序。“冷”对应于“序数”,因为冷是有序的,水结冰就是无序到有序的例子。“干”对应于“群体”,因为在干旱的情况下资源稀少,大家必须结成群体共享资源。“湿”对应于“个体”,因为在湿润的情况下资源丰富,单个个体可以活得很好。四种气候特征与四种基本概念的对应关系如表2.1所示:

表2.1:四种气候特征与基本概念的对应关系

“热、冷、干、湿”四种气候特征有四种组合形式,分别是“热干、冷干、热湿、冷湿”,它们对应于四种基本属性、基本维度、能量形式,如表2.2所示:

表2.2:四种气候类型与基本属性、基本维度、能量形式的对应关系

地球的陆地按照四种气候类型大致可以分为10个区域,如图2.3所示。其中亚欧大陆(含北非)在中间,美洲在上方,撒哈拉以南非洲、大洋洲、南极洲在下方。亚欧大陆主要分为冷湿、冷干、热干、热湿四部分,其中心分界点就是“里海——帕米尔高原”。里海西北方的欧洲是冷湿区,里海东北方的中亚、北亚、中国北方是冷干区,帕米尔高原西南方的北非、西亚是热干区,帕米尔高原东南方的南亚、东南亚、中国南方是热湿区。此外,加拿大及美国北方是冷湿区,美国南方及拉丁美洲是热湿区,日本是冷湿区,撒哈拉以南非洲是热湿区,澳大利亚是热干区,南极洲是冷干区。

图2.3:陆地上的四种气候类型

图2.3是地球表面空间维的气候变化,此外地球表面还有时间维的气候变化。图2.4是1万年以来的气温变化曲线【52】。

图2.4:1万年以来的气温变化曲线

可以看出,一万年以来,气温虽然有波动,但总的来说是越来越暖。其中气温的低谷称为“冰期”。冰期时期最重要的标志是全球性大幅度气温变冷,在中、高纬(包括极地)及高山区广泛形成大面积的冰盖和山岳冰川。由于水分由海洋向冰盖区转移,大陆冰盖不断扩大增厚,引起海平面大幅度下降。所以,冰期盛行时的气候表现为干冷。冰盖的存在和海陆形势变化,气候带也相应移动,大气环流和洋流都发生变化,这均直接影响动植物生长、演化和分布。【53】

结束于一万年的冰期称为“第四纪大冰期”。第三纪末气候转冷,第四纪初期,寒冷气候带向中低纬度地带迁移,使高纬度地区和山地广泛发育冰盖或冰川。这一时期大约始于距今200——300万年前,结束于1——2万年前。规模很大。在欧洲冰盖南缘可达北纬50°附近;在北美冰盖前缘延伸到北纬40°以南;南极洲的冰盖也远比现在大得多。包括赤道附近地区的山岳冰川和山麓冰川,都曾经向下延伸到较低的位置。【54】

第四纪冰期以后,距今约1万年以来的时期叫冰后期。此期气候仍有过多次低量级的冷暖波动,如距今4000——6000年期间曾出现的较明显的寒冷期,使全球冰川一度扩展前进,被称为新冰期。近一次较明显的小规模的冰川推进出现在13——14世纪至20世纪初(有的文献主要指16——19世纪),约在18世纪中至19世纪中期达到最盛,通称为小冰期。【55】

在欧洲小冰期之前的几百年内气候环境适宜,很少荒年和饥饿;北极的积冰远在北部,12世纪前斯堪的纳维亚、冰岛、格陵兰之间的通讯较容易;粮食作物可生长在冰岛,甚至格陵兰;北方的渔业繁荣,欧洲主大陆的葡萄园远在现代界限以北500千米。这种适宜的环境到公元1200开始终结,海冰和风暴使得挪威、冰岛和格陵兰之间的通航十分困难,割断了与冰岛的联系,最后到14 世纪末从历史上消失;在冰岛粮食不再收割;由于北方冬季变得较冷,鱼群改变迁移的路径,渔民和农民的生活变得艰难。在欧洲大陆,13世纪后半叶和14 世纪初经历了频繁灾害荒年,寒冬和异常湿热的夏季等极端天气增多,耕作的范围不断收缩。这一切表明小冰期气候变化在高纬地区从13世纪开始就起着重要的作用。从16世纪开始,在欧洲的高山区、斯堪的纳维亚、北部地区普遍出现冰川的膨胀和冰舌的前进,破坏了农田,毁灭了山村。冰川补给的河流,经常出现灾害性洪水,还伴随着滑坡和崩坍。气候的异常寒冷,战争、饥荒和流行病使日尔曼人口从1600万减少到900万。【55】

由于这一时期跨中国明、清两朝,所以在中国也称“明清小冰期”。这次小冰期给中国农业社会带来巨大的打击,甚至成为战争爆发的导火索,如在明代中叶(约1500年前后)北方少数民族族频繁入侵,战乱较多,尤其与鞑靼之间更是爆发了多起战争,其中就有“土木堡之变”,而1640——1700年是这次小冰期中最冷的时期,这与清军南下入关、建立政权的时间是也一致的。【55】

可见,地球在空间维上是有差异的,在时间维上是周期性变化的,这使得人类的产生和进化得以发生。

纬度和海拔高度的能量守恒定律

能量守恒公式2(Δ三维空间+Δ辐射能量+Δ物质能量+Δ引力能量=0)描述了Δ三维空间、Δ辐射能量、Δ物质能量、Δ引力能量之间的关系。

在三维空间不变的情况下,纬度变化主要影响辐射能量和物质能量,而海拔高度对三种能量都有影响。纬度越高,辐射能量越多,表现为气温低、人和机器(牛马属于生物机器)散热快、运动速度也快;纬度越低,物质能量越多,表现为粮食产量和人口密度大。海拔越高,引力能量和辐射能量越多,物质能量越少;海拔越低,引力能量和辐射能量越少,物质能量越多。也就是说,纬度和海拔高度的变化对辐射能量和物质能量的影响是相同的,只不过海拔高度还会影响引力能量。

纬度和海拔高度对三种能量的影响如表2.3所示:

表2.3:纬度和海拔高度对三种能量的影响

例如,低纬度地区和平原地区太阳辐射强烈、日照时间长、温度较高,易于获得和保持能量。水稻、木薯、蔗糖等产量和热量较高的作物主要集中在这些地区,中国南方、印度、东南亚、撒哈拉以南非洲等地区的人口密度也比较大。高纬度地区、不太高的高原地区(如蒙古高原、黄土高原)人的运动速度快,如历史上的匈奴、突厥、蒙古等游牧民族。特别高的高原,如青藏高原,由于辐射能量太低,以至于难以生存、经济落后。

也就是说,低纬度、低海拔地区以物质能量为主,随着纬度升高,物质能量转化为辐射能量;随着海拔升高,物质能量转化为辐射能量和引力能量。中纬度和中海拔地区则是控制能量转化的关键点,即控制论中的“控制中心”或“控制点”。

纬度从低到高和海拔从低到高有一个共同点,就是温度也从低到高,这也是它们的能量变化规律基本相同的原因。因此,不同纬度、海拔高度、温度的地区主要表现的能量形式如表2.4所示。中海拔的能量表现形式主要是引力能量,这是因为辐射能量在高海拔表现强烈(人类难以生存)而在中海拔表现不那么强烈,因此引力能量就更明显。这也说明,引力能量介于物质能量和辐射能量之间,可以起到控制能量流转的作用。

表2.4:不同纬度、海拔高度、温度的地区主要表现的能量形式

例如,无论是欧洲、亚洲还是美洲,文明中心都位于中纬度地区,这就是因为中纬度是控制能量转化的关键点。

又如,中国从西往东分为三大阶梯,第一阶梯平均海拔4000米以上,第二阶梯平均海拔1000至2000米,第三阶梯平均海拔500米以下,其中第二阶梯是控制点。中国从古至今的两大首都地区:关中(包括西安、咸阳等)和北京,都位于第二阶梯。

关中既位于纬度的中部也位于海拔高度的中部,当然也是第二阶梯和全国的中部,这是它成为几千年的古都重镇的原因。人们往往认为北京位于第一阶梯的华北平原北端,实际上北京境内62%的面积为山区,长城和要塞关隘主要分布在山区。最高峰是海拔2303米的东灵山【56】,它高于五岳中的任何一岳!北京位于第一阶梯和第二阶梯的结合部,距离海岸线也不远(大约150千米),是咽喉锁钥的战略要地。

在古代,无论是秦并六国、汉唐明盛世、还是蒙古满清“入主中原”,一个重要原因就是他们控制了第二阶梯。满清起源于第一阶梯的东北平原,他们在入关前先与蒙古结盟,因此获得了第二阶梯的控制权。抗日战争时期,由于兵力依靠海上运输,日军控制的中国大陆区域主要是东部沿海地区即第三阶梯,在中国军民的抵抗下无法控制第二阶梯、特别是陕西和四川,这是它最终失败的原因之一。

纬度对国家面积的影响

世界上陆地面积最大的国家从大到小依次是:俄罗斯、加拿大、中国、美国、巴西、澳大利亚。它们的纬度也是从高到低:俄罗斯、加拿大在高纬地区,中国、美国在中纬地区,巴西、澳大利亚在低纬地区。一般来说,纬度越高,国家面积越大。

为什么会这样呢?主要有三个原因。

第一,在地球表面,在最近几千万年的时间里,大陆主要分布在中高纬地区,比如亚欧大陆、北美洲很大,纬度也较高。大国只能存在于面积广阔的大洲,中高纬度的大洲为大国的产生提供了基础。

第二,高纬地区气温和降水量较低、资源稀少、生存环境恶劣,人口稀少且需要依靠强大的秩序才能生存,因此国家较大。低纬地区资源充足、生存压力小,缺乏建立大国的动力。

第三个原因稍微有点复杂。地球半径是6371千米,赤道长度是四万千米,经度从东经180度到西经180度总共有360度,纬度从南纬90度到北纬90度总共有180度。如果在地球表面画一个半径为一万千米以下的圆圈,那么,随着圆心所在纬度的不同,这个圆圈跨越的经度和纬度是不同的。如果圆心在赤道,那么圆圈跨越的经度和纬度差不多,最大不超过180度。如果圆心在南北两极,那么圆圈跨越的经度为360度,而跨越的纬度则少得多,最多不超过90度。也就是说,地球表面相同半径的圆圈,圆心所处的纬度越高,跨越的经度越多、纬度越少。

地球表面的气候主要受纬度影响,受经度影响不大。因此,地球表面半径相同的圆圈,圆心纬度越高,跨越的纬度越少,气候变化也越小。同样一个圆圈,在低纬度地区要跨越较多的纬度和气候,而在高纬度地区只跨越较少的纬度和气候。例如,南极洲是纬度最高的大洲,虽然面积有1400万平方千米,但整个洲的气候主要只有一种:冰原气候【57】。非洲的面积是南极洲的两倍,主要的气候类带却有五个:赤道附近的热带雨林气候、南部和北部的热带草原气候、南部和北部的热带沙漠气候【58】。一个国家建立的基础就是大致相同的地理和气候条件,因此,同样一块千万平方千米的面积,在低纬地区必然会出现多个较小的国家,而在高纬地区则会出现一个统一的大国。

这三个原因合起来称为“高纬大陆优势”。历史上的蒙古帝国、俄罗斯帝国、苏联等都具有这种优势,所以蒙古可以横扫亚欧大陆,俄罗斯、苏联可以击败横扫欧洲的拿破仑和希特勒。即便苏联解体了、俄罗斯比周围的欧美日等发达国家穷得多,也无人敢惹。抗日战争时期,即使在美国、苏联卷入战争之前,先进的日本也无法击败贫穷落后、独自抵抗的中国。其中一个原因也是因为中国具有日本所不具有的高纬大陆优势:日本的纬度虽然与中国差不多,但日本处于海岛,缺乏在大陆生存的经验,更谈不上击败和统治大陆国家。同样地处海岛的英国却可以统治印度一百多年,原因之一是印度纬度比英国低得多,不具备高纬大陆优势。

Related Posts

普京:整个地球都“点缀”着美军基地

当地时间21日中午,俄罗斯总统普京在莫斯科商栈展览中心向…

国内首个类ChatGPT被网友挤崩了?复旦MOSS团队道歉!名称源于《流浪地球》…

打开凤凰新闻,查看更多高清图片 来源 | 上观新闻、MO…

造一座「植物工厂」,提前演练「流浪地球」的终极形态

2015 年,刚刚从南京农业大学蔬菜学专业博士毕业的何立…

新研究说地球最内核可能是半径约650千米的铁元素球

新华社堪培拉2月22日电(记者岳东兴)澳大利亚国立大学2…

氢气革命能否拯救地球?

参考消息网2月22日报道 英国《自然》周刊网站近日发表了…

《流浪地球2》为什么图恒宇只想着女儿,却完全不在乎老婆?

在《流浪地球2》里面,图恒宇之所以在剧情里面做那么多的事…

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *