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编辑推荐

　　☆飞向宇宙，人类关于时间的观念会发生改变。那么，当我们放下注视天空的目光、回望地球，这颗孕育了亿万生命的星球又会通过怎样的时间切片，向我们诉说她历经沧海桑田的壮阔历史？而视地球为家园的人类，又何曾完整见证过其变动不居的万千面相？

　　☆从逐渐隐没于丛林的吴哥窟到繁华不眠的拉斯维加斯，

　　从横扫太平洋的厄尔尼诺现象到跨越大西洋的撒哈拉沙暴，

　　从沐浴在晨辉中的珠穆朗玛峰到剧烈板块运动造就的东非大裂谷，

　　从汇集巨大水量奔流入海的亚马孙河到养育着全球十二分之一人口的恒河，

　　《地球》通过清晰简明的科学解读，既带领读者获知这颗星球惊心动魄的过去，又辅助人类审思自己家园的未来。

　　☆高精技术拍摄、海量数据转化、技术融合艺术，继《宇宙》《行星》之后，《地球》为读者们呈现又一部极具收藏价值的视觉盛宴，多样化展露这颗星球不为人知的异域之美。

内容简介

　　踏上云端，俯瞰地球：这颗点缀着朵朵白云的蓝色星球，在无尽的夜空中独自运转。跟随本书的脚步，读者可以在卫星搭载的全视眼视角下，在各个大陆、半球之间快速切换：既可以在层层叠叠的沉积层中阅读地球的编年史，又可以围绕水圈进行环球旅行；既可以追踪沙尘在大风鼓动下跨海越洋的迁移，又可以历览人类繁衍、扩张留下的痕迹。本书融合了自然的宏观巨变与人类文明足迹的细微延伸，在环境问题日益突出的今天，从视觉出发，引导读者重新思考人类与自然的相处之道。

　　本书由近 160 张精美绝伦的图像构成，全部图像经由近地轨道上的探测器、国际空间站、地球资源卫星和气象卫星等拍摄，由其上搭载的中分辨率成像光谱仪、多角度成像光谱仪与辐射能量系统测量仪等众多仪器传回海量数据，经计算机软件筛选、细化，最终生成无数道信息时代独有的瑰丽风景。《地球》一书通过生动、专业、简明的语言解读了图像中蕴含的丰富信息，带领读者认识各路山脉、河流、湖泊、大洋、城市、气象等生息脉动。本书是帮助你重新欣赏地球奇景的蕝佳导览。

作者简介

　　尼古拉斯·奇塔姆（Nicolas Cheetham），科普图书编辑，自由科普作家。毕业于爱丁堡大学。著有多本广受欢迎的科普书，其中包括《旅行者号》《宇宙》等。

内页插图

目录

从这儿开始看 7

土：山脉，峡谷，构造，板块，岩石，裂谷，荒漠，侵蚀，地震 15

水：大洋，海，河流，湿地，湖泊，水库，冰川，冰原，冰山，流 59

风：大气层，云，气象，飓风，沙丘，沙暴，极光，臭氧层空洞 107

火：火山，陨星坑，野火，人为环境污染，城市，农业，矿物 147

术语表 186

索 引 190

图片来源 192

精彩书摘

　　土

　　我们的调查始于晴朗条件下对地球进行的观测，这一过程持续了四个月的时间。这些照片是由NASA的中分辨率成像光谱仪（MODIS）所拍摄的。这个地球看起来如此眼熟，人类几千年的历史舞台就是在这些大陆与海洋上展开的——而如今的陆地与海洋的形态只不过是漫长地质演化过程中的一瞬。它们只存在了不超过400万年的时间，还不足地球寿命的0.01%。

　　让我们把视角拉近一些，更多的往事会由此浮现。地球45.7亿年的漫长历史可以经由散布在地壳上的多种岩石纹理进行重构——在那些地方，层层叠叠的沉积层用自己的方式书写着地球的编年史。

　　地质学家试图通过分析岩石来破解地球历史的密码。然而几个世纪以来，他们的收获却寥寥无几。伴随着地质锤的叮当敲击，硬砂岩、辉长岩和片麻岩等岩石被成功地描述、分类，但是地质学却无法洞悉更多的奥秘：我们可以读到这部地球史

　　的全部内容，但却无法明白其中每个字的含义。

　　直到最近的40年，我们才对这些扭曲的岩石有了更加深刻的认识。解读这部地球史的关键，正是被誉为地质界统一理论的板块构造学说。正如所有优秀的理论那样，板块构造学说可以完美且精妙地解读所有地质学现象的起源和信息——从高山的升起到深海的形成。这一理论的形成对于科学的革命性影响，不亚于哥白尼在那个年代提出日心说而对天文学造成的冲击。实际上，板块构造学说与日心说恰恰是我们从两个方面来认识地球演化的重要突破。

　　概括地说，板块构造学说提出：薄薄的地壳（或岩石圈）是漂浮在地幔上的，并且分裂为了15块碎片（即板块），每个板块都可以自由活动，并且有三种与相邻板块互动的模式：汇聚（两个板块共同挤压另一个板块）、背离（两个板块互相远离彼此）、转换（两个板块互相滑过）。这几种简单的模式引出了几乎所有的地质学关系：汇聚型板块堆起高山，引爆火山，并挖出深深的海沟；背离型板块创造大洋中脊，最终，新的大洋得以形成；转换型板块则制造地震。学界认为，所有这些活动的能量来源都来自地核——一个居于地球核心位置、直径约为8km的铀质金属球。一连串核裂变反应喷发出的热量驱动着众多的地幔对流圈，它们舔舐着脆弱的岩石圈，并为板块移动提供动力。

　　一轮又一轮的构造为岩石圈带来了生气——所谓的岩石也不是一成不变的。在空间轨道上，我们拥有最完美的欣赏视角：在硝烟弥漫的板块构造之战中，茫茫群山位于战斗的第一线；在反方向的海岸附近则矗立着大量走失已久的山丘，诉说着它们曾经作为盘古大陆或古冈瓦纳大陆的光荣历史。

　　作为历经10亿年的构造与侵蚀之战的老兵，前寒武纪花岗岩在大陆中间簇成一团；在战争中阵亡的火山火成岩化石覆盖在荒漠之上。这幅生机勃勃的地质画卷是地球上独有的风景，太阳系其他成员的构造系统早已停滞。

　　在利用板块构造获知行星过去的同时，我们还可以推断行星的未来：非洲将进一步逼近地中海，并将从加迪斯到卡拉奇一带的沉积岩中构造出一连串山峰；当南极洲一寸一寸地努力想要与澳洲复合的时候，澳洲大陆却即将投入东南亚的怀抱；在海床的诞生改变海洋之后，以及在它自己开始闭拢之前，为大西洋的继续膨胀买单的是太平洋的日益萎缩。距今2500万年前，板块构造的轮回把所有的大陆重新聚集在一起。这一过程和把盘古大陆分开所花费的时间一样长。但是构造的雕琢只是决定地球景观的一部分因素；为了讲清事情的来龙去脉，我们需要了解更多。

　　水

　　阿瑟·克拉克（《2001太空漫游》的作者，著名科幻小说家。——译者注）曾经感叹道：“我们将自己居住的行星命名为地球是多么不恰当，相反，我们应该称其为水球。”

　　地球的水圈是整个太阳系的奇迹。1.36亿立方千米的水重达百万兆吨，覆盖了地球70%以上的表面。不考虑地形的因素，将这些水均匀地覆盖在地球表面，平均水深将达到2500m。据我们目前所知，还未有任何星球的表面拥有如此巨量的液态水。即使有的行星表面下储藏着水，其储量也无法与地球相比。最近的试验结果表明，在我们地球的地表之下，还储存着相当于地表水总量5到10倍的水。

　　水是如此的普遍，以至于我们常常会忽视它神奇的特性。首先，它是唯一一种能够在自然界中以三种物态——固态、液态、气态——共存的物质。其次，固态水的密度要小于液态水，这与我们关于物态变化的基本常识相违背。正是由于具备了这些难以察觉却又非常重要的特征，水才能够在地球生物的起源、进化和生存各个方面扮演极为重要的角色。毫无疑问，没有水，我们的地球将不再适宜居住：海王星充满甲烷的天空或许也可以落下钻石雨，但是就生命而言，地球降水带来的H2O是更为宝贵的恩赐。

　　水是地球最为古老的特征。38亿年以前，地球上就出现了水。但是对于水的来源，至今仍旧存在争论。传统观点认为，水只是由火山喷发出的蒸汽冷凝而成的。最近更多的猜测则认为地球上的一部分水来自于冰冻的彗星碎块。水的脉络——江

　　河湖海——并非那么古老，它们伴随着板块构造而出现。然而，水确实是地球最为古老的地质特征。位于澳大利亚中部的芬克河，以4亿年的年龄成为了世界上最古老的河流。令人感到惊奇的是，河流这种看似短暂的存在——如同赫拉克利特（另一位希腊先哲）曾说过的“人无法两次踏进同一条河流”——其形成的时间却要早于大部分山脉。河流长寿的原因在于它一旦形成就不会受到板块活动的进一步干扰。河流可以侵蚀掉任何挡在路上的障碍物。科罗拉多河花了20亿年的时间，在1600m的岩石上侵蚀出河道；与此同时，雅鲁藏布江正在喜马拉雅山间穿凿。

　　相较之下，海洋则完全受到板块构造的支配。最古老的海床，其年龄也只有2亿年——这是因为构成海床的岩石其实存在着一个固定的循环，岩石在大洋中脊生成的速率和岩石在海洋边缘的海沟处消失的速率恰巧相等（海底扩张学说）。一些更小的水体，例如内海和湖泊，不单对地震极其敏感，还很容易受气候变化的支配。受到这些因素的制约，它们的寿命往往极为短暂：这类水系中最为古老的就是俄罗斯的贝加尔湖，它有2500万年的历史。

　　所以就让我们围绕地球的水圈进行一次环球旅行吧。我们并不需要去关注尼罗河的源头，或是尼日尔河流经的路线。因为两千年来，欧洲的地理学家已经做过太多的相关工作。如今我们从外层空间轨道向下望去，整条河流——经过高地奔流入大海——可以完整地铺展在我们眼前。我们可以追随着亚马孙河自安第斯山源头到大西洋河口的日夜奔流，并为它巨大的入海径流量——每秒钟18.4万立方米——而赞叹。这会一直持续，直到安第斯山崩塌为止。我们可以目击咸海的衰退：搁浅的船队就像一群死亡鱼类的骨骼，躺在距离曾经的海岸线60千米的地方。我们可以通过热辐射追踪温暖的洋流：从温暖的热带一路流向欧洲，将相当于数以百万计发电厂所产生的能量输送给欧洲北部海岸。

　　讨论水圈，我们就不能绕开地球上最高的一些山峰以及南北两极。在这里，我们将会遭遇到水最为令人颤栗的状态——冰。在仅仅1.8万年前，地球表面三分之一的面积都还覆盖着冰。但是随着全球变暖，冰盖在融化，冰川则仿佛受到了惊吓的野兽，快速地向高山退隐。但是气温如此剧烈的波动只是地球最近4000万年中为期4万年左右的常规周期。冰川活动周而复始，仿佛因果不爽。接下来，我们将在大气层继续我们的旅程。

　　……

前言/序言

　　前 言

　　通过一个方圆13万亿千米的星际视野，我们已然可以从地球上看到宇宙的深处。超越狭窄的可见光波段，我们发现维系宇宙边界的只是一些遥远的空间与时间：我们考察过外星地貌，一瞥阴燃着的初生恒星，目睹特超巨星的死亡，揭开黑洞的神秘面纱，见证星系间的迎头撞击，并且绘制出宇宙大爆炸后的余晖。但是当我们放下注视天空的目光，从天际间回望地球时，我们看到的又会是什么呢？

　　在内心深处，我们对于地球的印象是直观且难忘的：一颗点缀着朵朵白云的脆弱蓝星，在无尽的夜空中独自运行着。这颗标志性的“蓝色弹珠”或许是20世纪最令人印象深刻的图像。作为阿波罗计划的重要遗产之一，在距离地球4.5万千米的登月途中，它记录下了人类首次看到自己整个家园的这一刻。

　　30年后的今天，地球近地轨道上已集结了成群结队的探测器——这个曾经无法被看到全貌的行星正在被密集地观测着。在地球上空仅360km的轨道上，国际空间站已经成为了我们在宇宙中的永久观察哨。在绕地球飞行一圈（约92分钟）的时间里，它掌握了这颗星球天际的全景图像，跨度达到了3000km。还有更多的卫星栖息在更高的轨道上，例如地球资源卫星、气象卫星、地球观测系统（EOS）和静止环境观测卫星等。它们上面布满了各种电子眼和拥有相同缩写的传感器，将来自遥远宇宙的讯息送达我们的行星家园。

　　正如宇宙空间中所蕴含的能量总和远远超过肉眼可见的部分一样，地球上的能量亦是如此。在可见光以外的波段上，我们看到了这颗蓝色星球不为人知的一面。伽马射线和X光射线为外层大气罩上了一层辉光，天空中闪耀着由惰性气体产生的紫外线辐射，绿色的大地闪耀着由植被反射而出的红外线，裸露的地表则反射出更长波长的辐射。

　　为了记录这些隐秘世界的图像，光谱辐射计、合成孔径雷达等一系列专业设备竞相登场。它们每天都在扫描地球——探测大陆、海洋和空气，同时不知疲倦地带回各自的收获。在705km高的轨道上，美国陆地卫星Landsat 7每16天就能够完成一次全球扫描。这些宽183km、长170km的图片，将整个陆地地块分解成57784幅图景。增强型主题测绘仪（以下简称ETM+）是一种在可见光及近红外波段附近范围内观测地球辐射的首选仪器。它所拍摄的每张照片的文件大小为3.8G，其含有的信息量相当于15套百科全书（以每套29卷计）。与此同时，美国航空航天局（以下简称 NASA）发射的泰若（Terra）卫星搭载的众多仪器——对流层污染测量仪（MOPITT）、先进星载热辐射与反射辐射计（ASTER）、中分辨率成像光谱仪（MODIS）、多角度成像光谱仪（MISR）、云与地球辐射能量系统测量仪（CERES）——每天都会向地面传回TB量级的数据，这样的信息量相当于22万套百科全书！

　　到达地面之后，这些海量的原始数据会经过计算机软件的筛选和细化，其中重要的精确数据会以图片的形式呈现出来。最终生成的图像拥有一种抽象的异域之美：一个个像素呈现出的尺度，一条条色带显示出的之前在不可见波段难以呈现的颜色，都是信息时代独有的风景。

　　卫星所搭载的“全视眼”为我们设立了一条统一了美学与实用性的准绳，由此，我们便可以一探山脉的奥秘，见证城市被沙尘或密林所吞噬，俯瞰风暴眼与火山口，亦可以目击森林的消失与冰盖的消融。这些探测器如此灵敏，甚至可以帮助我们用地面波来获取海床的起伏，也可以探测大陆在雨季时因承载额外重量的水而下沉的情况。然而更重要的是，这些卫星探测数据为我们勾勒出了一颗活生生的行星——它拥有自己的呼吸、心跳——然而我们只缘身在此境中，难以有真切的体会，亦如我们并不能时刻感受到自己的心跳。苏格拉底在大约2500年前曾说过：“人类只有登上云端，才能够真切地感受其所在的世界。”为读者呈现这个“云端之上”的视角，正是本书的主旨所在。

　　为了追求这一全新的行星视角，本书的全部内容将被分割成几个部分，并且会在各个大陆或半球之间快速切换，就如同我们的卫星能够轻易地在电磁波谱中选择波段一样。既然已有一位古希腊先哲给了我们上升至“云端之上”的启迪，我们不妨就此更进一步。从太空中看，土、水和气体是我们星球最主要的三种组成成分，这也与2000年前的另一位古希腊先哲恩培多克勒所提出的四种基本元素之中的三种相契合。本书就以这样的古代世界观为基础进行了章节的安排。现代科学的发达并不妨碍我们以此进行分类，并对它们有更为深入的理解。说到恩培多克勒的第四种元素“火”，似乎在我们出现之前，它并未在这颗蓝色星球上出现过。但这是一种误解。地球浴火而生，地核至今仍旧如炼狱一般燃烧着。所以本书的最后一章就以“火”为专题，不仅收录了火山、陨星坑这样的自然之火，也收录了那些由于人类活动而发生的“火”。穿越千年的历史，我们将在埃特纳火山与“四大元素”再次相逢。

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