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地球,气候创造的奇迹
分享 | 2015年02月21日 14:13  来源:中国气象报  作者:张家诚

张家诚,气象学家。湖南溆浦人(1927.7-)1951年毕业于清华大学气象系。1958年获苏联列宁各勒水文气象学院地理学副博士学位。历任中央气象台预报科副科长,国家气象局气象科学研究所所长,气象科学研究院副院长、研究员,中国气象学会第十九至二十一届理事。主要从事长期天气预报和气候变迁的研究。主持完成的中国历史气候普迁规律的研究,1982年获国家自然科学奖四等奖。

  仰望天空,群星璀璨。在璀璨繁星之中,地球是人类唯一的“天堂”。在地球上,有美丽的云彩、奇花异草、青山碧水,更有繁华的城市。

  在我们生存的星球上,各种物品应有尽有,各种艺术争奇斗艳,但是,生物仍然是这个星球上最神奇的存在。
  如此多姿多彩的世界,皆由地球上的气候环境所创造。这个环境的创造力是无限的,潜力是无穷的。更奇妙的是,天下竟然没有两株完全一样的树木、两片完全相同的叶子。
  尽管天文学家费尽心血,然而至今仍没有在宇宙中找到另一个与地球相似的星球,甚至连在其他星球中是否存在对于生物生存至关重要的液态水以及适宜的温度条件,也无确切的证据。
  科学研究指出,地球之所以适宜人类居住,关键之处在于它有极其适宜的温度以及充沛的液态水。其中,温度是能量水平的指标,只有适度的能量,才有物质的精巧组合。此外,人们心情舒畅与否与温度是否适宜同样息息相关。当前,人们对全球增温如此关注,就是因为环境能量水平一旦有所偏离,万物都将会受到连带的影响。
  根据天文资料,宇宙的温度分布极不均匀,高低相差极其悬殊。在广袤的宇宙空间与许多暗星上,温度很低,几乎接近绝对零度(绝对零度是热力学的最低温度)。在低温环境里,不可能有生物出现。而在许多恒星与星云里,温度却高得出奇,那里的物质因高温而分解成了离子状态,这类物质不可能凝聚成具有一定形状的物体,谈不上具有自己的机能,更不可能形成生物。
  太阳在宇宙里是一颗并不显眼的恒星,它的表面温度高达6000多摄氏度。在那里,物质不可能凝聚成物体,甚至原子也会分解成离子状态。太阳的核心部位温度通常高达1500万摄氏度。在这一地带不断出现核聚变反应,产生大量能量,是太阳辐射能的来源。在温度如此高的环境里,不可能出现具有活力的物体,更无从谈及存在结构极其精巧和具有思维能力的人类。
  然而,地球表层的温度却恰到好处,十分有利于各种物质以不同的形态存在,甚至有利于各种物质组建成具有巧妙功能的物体,并且在物体的内部形成各种不同的结构与物质循环,产生复杂的内部机能,反应外界环境的变化,并进行内部协调,逐渐形成自己的生理功能,这就是生物的胚胎。
  生物不但结构极其精巧,而且还能产生内部新陈代谢与循环机制,把外界物质消化后组成自己的器官。人类是高级生物,除拥有机体外,还具有能够处理庞大信息的大脑与灵巧的双手。所以,人类的出现是宇宙中奇迹中的奇迹。
  地球的另一个优越条件就是拥有丰富的水。水是构成生命最重要的物质,在地球表层能量水平下,水能以固态、液态、气态三种形态存在,但活力最强的液态水占绝大多数。在温度适宜的条件下,丰富的水分能够参与生命体的组建,并充分发挥生命体内物质与能量新陈代谢的载体功能,所以是环境优越性的第二个关键性指标。
  但是,水的存在,特别是液态水的存在需要极其严格的能量条件。在地球表层气压条件下,温度超过100℃,水就会蒸发成水汽,而低于0℃又会凝结成冰。冰与水汽都不能溶解其他物质,无益于生物的新陈代谢。只有液态水能够溶解与携带各种营养物质供给身体各部位,并搜集废弃物质排出体外,在新陈代谢过程中发挥载体的作用。水的这种作用是别的物质所无法代替的。重要的是,在地球的温度条件下,水的各种功能都能够在适宜的能量水平下,充分发挥出其效能。
  0℃-100℃在宇宙能量谱上只不过是一个极小的阈值,而且还只限于在一定压力的条件下,其条件极其苛刻,但地球表层却能够满足这一条件,不能不让人认为这是宇宙里最大的奇迹,也是地球能够创造万物的原因之一。
 
编辑:贾鹏飞
 

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