第39章 自然生物(1)

　　花朵的颜色从哪里来？

　　“春城无处不飞花”。那娇黄的迎春花、粉红的桃花、朱红的山茶花、天蓝的牵牛花……真是万紫千红，千姿百态。

　　花的颜色变化比较复杂，有的同类植物却开出不同颜色的花朵，也有同一株植物早晚开出的花朵颜色不尽相同。但无论什么情况，花的颜色都是由植物中的花青素决定的。

　　花青素性质活泼，可以和植物体内的金属离子结合，或者受植物细胞液的酸碱度影响，而产生各种美丽的颜色。我们可以先做一个实验，如果把红色的牵牛花泡在碱性的肥皂水中，红色的牵牛花就会很快变成蓝色；如再把它泡到酸性的醋中，它又会马上变成红色。同一种类植物开出不同颜色花的原因，就是这个道理，因为不同花中，它们细胞液中的酸碱度不同，就使花青素产生了不同颜色。

　　此外，有的花的颜色还和日光的强弱有关。例如芙蓉花，早上开白花，但中午会变成粉红色，这也是花青素在作怪，它在不同光照下呈现不同结构，从而产生不同的颜色。

　　秋天的枫叶为何会变红？

　　提起植物，人们会首先想到绿色。可是，深秋时分却常常见到满坡枫叶一片火红，正所谓“霜叶红于二月花”。

　　《山海经》载：“黄帝杀蚩尤于黎山，弃其械，化为枫树。”意思是说黄帝杀了蚩尤后，兵器上染了血，变成了枫树，枫叶当然是红色的了。

　　宋代诗人杨万里在《红叶》诗中写道：“小枫一夜偷天酒，却情孤松掩醉客。”在杨万里眼里，枫叶竟是偷喝了“天酒”而被染红的。这只是神话传说或诗人的遐想，其实是秋天的气象条件染枫叶醉。

　　那么到底谁染枫林醉呢？或者说枫树等植物的叶子为什么秋天就变红了呢？

　　原来枫树、黄栌、火炬等树的叶子中除了含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素外，还含有一种其他植物少有的花青素这种特殊的物质。

　　说它特殊，一是因为它有“反潮流精神”。大家知道秋天到来之后，随着气温降低、空气湿度的减少、光照的减弱，植物中的叶绿素、叶黄素、胡萝卜素的含量逐渐减少，而花青素却“如鱼得水”迅猛增多；二是花青素具有遇酸变红，遇碱“面不改色”这种与众不同的性格。据测定，枫树等少数植物，叶子中的细胞液是酸性的，故而随着秋天的降临、花青素的增多而由绿逐渐变红。

　　而对于大多数植物而言，由于所含的花青素很少，或者花青素含量虽多，但细胞液是碱性的，故而均表现出“脸不红，心不跳了”。

　　由此看来，枫树等少数植物的叶子秋天变红的内因是花青素与酸性细胞液发生化学反应，外因则是入秋后天气转寒，促进了花青素大量增多，即气象条件发生变化造成的。

　　珠穆朗玛峰为什么会长高？

　　有“世界屋脊”之称的青藏高原，以及拥有世界最高峰——珠穆朗玛峰的喜马拉雅山地区，在距今1.5亿年前的三叠纪，还是烟波浩渺的古地中海的一部分。直到距今五千万年前的第三纪时期，由于印度板块与亚欧板块相撞，使古地中海东部的海底受到强烈的挤压，才导致了喜马拉雅山从海洋中升起。关于这一点，人们已从在喜马拉雅山岩层中找到的许多鱼龙、三叶虫、珊瑚、海藻等古海洋动植物化石中得到了证实。这些化石说明喜马拉雅山地区曾经是一片汪洋大海，它是从古老的大海里涌现出来的，地壳上升的结果造成了这一切。

　　科学家在珠穆朗玛峰北坡海拔5700~5900米的地方发现了生长在百万年前的高山栎和毡毛栎化石，这些植物现在在我国西南地区海拔2200~3000米的很多地方仍有生长。虽然百万年前的气候状况以及这些植物的生长环境、高度与现在不完全相同，但是据此仍可以得出，喜马拉雅山在不断上升。

　　经测量，珠穆朗玛峰的高度为8846.27米（1994年），并以每年5厘米的速度增高。它在第四纪的三百万年间约上升了3000米，平均一万年上升10米；而最近一万年，它却上升了500米，即一年上升5厘米。现在，它仍在以不易被人察觉的速度缓慢上升。那么，珠穆朗玛峰将会无限制地不断升高吗？如果是这样的话，它的最高限将是多少呢？

　　有的科学家认为，珠穆朗玛峰的增高犹如用岩石和泥土叠罗汉。从微观角度来看，岩石都是由岩石分子构成的，许许多多的岩石分子以一定的结构相互排列。它们之所以能够彼此合作，构成坚硬的岩石，是因为它们之间存在着电磁力，就像人们在叠罗汉时用自身的体力来支撑上面的重量一样。这里，电磁力和体力起着相同的作用。当山的自身重量大于岩石分子之间的电磁力，也会造成叠不成罗汉的“悲剧”。这必然存在一个极限，一旦达到这一极限，底下的岩石就要“粉身碎骨”，高山也将土崩瓦解，毁于一旦。那么，这一极限究竟是多少呢？

　　科学家利用一些基本的物理常数，通过计算得知，地球上山脉的高度极限约为1万米。由于地球上所有山脉都没能达到这一极限，因此，它们都将平安无事地屹立在地球表面的各个地方。如果地球上有哪一座山脉企图“崭露头角”，向1万米的高度“冲刺”，那么，按照科学家们的计算，它有可能山崩地裂，倒塌下来。

　　天空为什么是蓝色？

　　大气本身是无色的。天空的蓝色是大气分子、冰晶、水滴等和阳光共同创作的图景。

　　阳光进入大气层时，波长较长的色光，如红光，透射力大，能透过大气射向地面；而波长短的紫、蓝、青色光，碰到大气分子、冰晶、水滴等时，就很容易发生散射现象。被散射了的紫、蓝、青色光布满天空，就使天空呈现出一片蔚蓝了。

　　也就是说，这是因为太阳光线射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒发生散射的结果。波长较短的紫、蓝、青色光波最容易被散射，而波长较长的红、橙、黄色光的透射能力较强，它们能穿过大气分子和微粒，保持原来的方向前进，很少被空气分子散射。对下层空气分子来讲，主要是蓝色光被散射出来，因而天空呈蔚蓝色。

　　天空的蓝色只是在低空才能看见，随着高度的增加，由于空气越来越稀薄，大气分子的数量急剧减少，分子散射出的光辉逐渐减弱，天空的亮度越来越暗，到20千米以上的高度，散射作用几乎看不出来，天空就成黑色的了。

　　在晴朗的天气里空气中会有许多微小的尘埃、水滴、冰晶等物质，当太阳光通过空气时太阳光中波长较长的红光、橙光、黄光都能穿透大气层，直接射到地面，而波长较短的蓝、紫、靛等色光，很容易被悬浮在空气中的微粒阻挡，从而使光线散射向四方，使天空呈现出蔚蓝色。实际上发生散射的蓝光只是一小部分，大部分没有遇到微粒的蓝光、紫光还是直接射到了地球上，所以射到地球上的白光中仍然是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。当大雨过后，你是否注意过天会更蓝，越是晴朗的天气，天越蓝，这是因为这样的天气里，空气中的尘粒、水滴、冰晶的数量会很多。

　　海水为什么是咸的？

　　海水是盐的“故乡”，海水中含有各种盐类，其中90%左右是氯化钠，也就是食盐。另外还含有氯化镁、硫酸镁、碳酸镁及含钾、碘、钠、溴等各种元素的其他盐类。氯化镁是点豆腐用的卤水的主要成分，味道是苦的，因此，含盐类比重很大的海水喝起来就又咸又苦了。

　　如果把海水中的盐全部提取出来平铺在陆地上，陆地的高度可以增加153米；假如把世界海洋的水都蒸发干了，海底就会积上60米厚的盐层。

　　海水里这么多的盐是从哪儿来的呢？科学家们把海水和河水加以比较，研究了雨后的土壤和碎石，得知海水中的盐是由陆地上的江河通过流水带来的。当雨水降到地面，便向低处汇集，形成小河，流入江河，一部分水穿过各种地层渗入地下，然后又在其他地段冒出来，最后都流进大海。水在流动过程中，经过各种土壤和岩层，使其分解产生各种盐类物质，这些物质随水被带进大海。海水经过不断蒸发，盐的浓度就越来越高，而海洋的形成经过了几十万年，海水中含有这么多的盐也就不奇怪了。

　　为什么海水无色而大海是蓝色的？

　　我们站在轮船上看大海，海水总是碧蓝碧蓝的。但是，如果舀一勺海水看看，就会发现海水并不是蓝色的，而像自来水一样，是无色透明的。这是怎么回事呢？

　　其实这是太阳光在变戏法。我们知道，太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的。当太阳光照射到大海上时，波长较长的红光和橙光由于透射力最大，能克服阻碍，勇往直前。它们在前进的过程中，不断被海水和海洋中的生物所吸收。而蓝光、紫光等，由于波长较短，一遇到海水的阻碍就纷纷向四面八方散射开来，甚至被反射回去，只有少部分被海水和海洋表面生物所吸收。

　　大海看上去是蓝色的，就是因为这部分被散射和反射的蓝光和紫光进入了我们眼中。海水越深，被散射和反射的蓝光就越多，看上去也就越蓝了。

　　太阳周围为何会出现彩色光环？

　　太阳周围出现的光环称为日晕，它与晚上在月亮周围看到的月晕是一回事，只不过是日晕出现在太阳周围。日晕是阳光照射到高层大气中微小的冰晶以后形成的。在地球上空数英里的高空，气温很容易降到可以形成冰晶的冰点以下。透过冰晶的日光或月光被折射回去，在太阳或月亮的周围形成日晕或月晕。

　　日晕的颜色是由阳光在透过冰晶时产生的折射效果形成的——红色位于日晕的内侧边缘；蓝色位于日晕的外侧边缘。颜色的排列顺序与彩虹相同，但日晕的颜色界限不很分明。月晕也有颜色，只不过是晚上光线弱，加之眼睛在晚上对弱光的反应能力差，无法区分颜色罢了。人们之所以时常能看到月晕而不常看到日晕，主要是太阳的光线非常强。日晕为什么云有各种不同的颜色？

　　天空有各种不同颜色的云，有的洁白如絮，有的是乌黑一块，有的是灰蒙蒙一片，有的发出红色和紫色的光彩。这不同颜色的云究竟是怎么形成的呢？

　　我们所见到的各种云的厚薄相差很大，厚的可达七八公里，薄的只有几十米。有满布天空的层状云，孤立的积状云，以及波状云等许多种。

　　很厚的层状云，或者积雨云，太阳和月亮的光线很难透射过来，看上去云体就很黑；稍微薄一点的层状云和波状云，看起来是灰色，特别是波状云，云块边缘部分，色彩更为灰白；很薄的云，光线容易透过，特别是由冰晶组成的薄云，云丝在阳光下显得特别明亮，带有丝状光泽，天空即使有这种层状云，地面物体在太阳和月亮光下仍会映出影子。

　　有时云层薄得几乎看不出来，但只要发现在日月附近有一个或几个大光环，仍然可以断定有云，这种云叫做“薄幕卷层云”。孤立的积状云，因云层比较厚，向阳的一面，光线几乎全部反射出来，因而看来是白色的；而背光的一面以及它的底部，光线就不容易透射过来，看起来比较灰黑。

　　日出和日落时，由于太阳光线是斜射过来的，穿过很厚的大气层，空气中的分子、水汽和杂质，使得光线的短波部分大量散射，而红、橙色的长波部分，却散射得不多，因而照射到大气下层时，长波光特别是红光占着绝对的多数，这时不仅日出、日落方向的天空是红色的，就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色了。

　　由于云的组成有的是水滴，有的是冰晶，有的是两者混杂在一起的，因而日月光线通过时，还会形成各种美丽的光环或虹彩。

　　为什么最热的地方不在赤道？

　　世界上最热的地方在哪里？许多人认为，赤道地区是最热的地方。其实最热的地方并不在赤道。世界上有许多地方，像非洲的撒哈拉大沙漠、我国的塔克拉玛干沙漠等，白天的最高温度都超过了45℃。而赤道地区，尽管太阳光照很厉害，但白天气温很少超过35℃。

　　赤道附近大多是海洋，一方面海水蒸发会吸收大量热量，另一方面海水的热容量大，水温升高要比陆地慢。因此，赤道圈附近的白天海洋温度不会急剧上升，那里平均气温并不是人们想象中的那么高。

　　再看看沙漠地区。那里植物稀少，水源短缺，几乎没有可蒸发的水分；沙子热容量小，升温快，热量不容易向地表下层传递。因此，白天太阳把沙地表面晒得滚烫滚烫，而下层的沙子却是冷冰冰的。在沙漠地区，每当太阳一露面，气温就会急剧上升，到了中午，更是骄阳似火，地表发烫，气温最高可达55℃。

　　还有一个原因，就是赤道地区的降雨量要比沙漠地区多得多。在赤道地区，几乎每天下午都下雨，这样气温就不会升高。而沙漠里很难见到下雨，几乎天天都是大晴天，太阳从早照到晚，下午的气温就会越来越高。

　　为什么红海的海水是红色的？

　　红海位于亚洲与非洲之间，海水不仅清澈透明，而且水温较高，很适合游泳、洗浴。所以，红海历来为世界上最着名的海滨休闲胜地，每年吸引大量游客在这里旅游度假。不过，红海最吸引人的地方，却是它常呈现为红色的海水。

　　红海地区的气候炎热干燥，海水蒸发强烈，这使红海的海水含盐量大，水温高。这些条件，正适合蓝绿藻类在这里大量繁殖生长。其实，蓝绿藻类的颜色并非蓝绿色，而是红色。在海水中出现大量的红颜色藻类，海水自然就被映照成红色了。

　　其次，来自非洲撒哈拉大沙漠的红色沙尘暴经常侵袭红海上空。当狂风卷起一阵阵红色沙尘，散布在红海上空时，天空便被染成一片红色。加上红海中被大风掀起的红色海浪，天空、海水，还有海岸边的红色岩壁，所有的一切都映现出红色，从而形成了美丽奇特的红海景色。红海卫星图片三九天为何最冷？

　　作为对寒冬的记时方法，我国民间将冬至后的81天划分为9个阶段，每一个阶段为9天，称作“冬九九”，也就是常说的数九寒天。其中，每年冬至后的第19~27天称为“三九”。

　　一年中，冬至这天白昼最短，太阳光线与地面的夹角最小，地面得到太阳热量最少，应该说最冷在冬至了，但是事实却不然，倒是“冷在三九”。这是为什么呢？

　　气象专家说，地面的气温冷暖，不仅是受太阳光线照射强弱的影响，而且还与地面散热有关。由于夏至以后，昼长夜短，太阳光线与地面的夹角较大，地面获得的热量最多，而且夜间散热较少，使地面的热量储存逐渐增多，到了冬至，虽然太阳照射时间较短，太阳光线与地面的夹角最小，但是地面在夏秋储存的热量还可以补充，所以天气不见得很冷。

　　到了“三九”，由于地面接受太阳热量较少，使夜间散热超过白天所吸收的热量，这时地面储存的热量已消耗殆尽，由于热量入不敷出，造成地面温度逐渐下降，天气越来越冷。此时如果有冷空气的影响，天气就变得严寒了。因此，“三九”天气最寒冷。

　　为什么盐水的沸点高？

　　液体状态下的水分子往往会相互附着在一起形成水滴、池塘或者海洋。但是，能量很高的水分子可以克服这种将它们与其他水分子粘合在一起的力量，脱离液体表面成为水蒸气。在任何时候都会有一些水分子脱离水的表面，这种现象被称为“蒸发作用”。