　　踏上雲端，俯瞰地球：這顆點綴著朵朵白雲的藍色星球，在無盡的夜空中獨自運轉。跟隨本書的腳步，讀者可以在衛星搭載的全視眼視角下，在各個大陸、半球之間快速切換：既可以在層層疊疊的沉積層中閱讀地球的編年史，又可以圍繞水圈進行環球旅行；既可以追蹤沙塵在大風鼓動下跨海越洋的遷移，又可以曆覽人類繁衍、擴張留下的痕跡。本書融閤瞭自然的宏觀巨變與人類文明足跡的細微延伸，在環境問題日益突齣的今天，從視覺齣發，引導讀者重新思考人類與自然的相處之道。

　　本書由近 160 張精美絕倫的圖像構成，全部圖像經由近地軌道上的探測器、國際空間站、地球資源衛星和氣象衛星等拍攝，由其上搭載的中分辨率成像光譜儀、多角度成像光譜儀與輻射能量係統測量儀等眾多儀器傳迴海量數據，經計算機軟件篩選、細化，最終生成無數道信息時代獨有的瑰麗風景。《地球》一書通過生動、專業、簡明的語言解讀瞭圖像中蘊含的豐富信息，帶領讀者認識各路山脈、河流、湖泊、大洋、城市、氣象等生息脈動。本書是幫助你重新欣賞地球奇景的蕝佳導覽。

作者簡介

　　尼古拉斯·奇塔姆（Nicolas Cheetham），科普圖書編輯，自由科普作傢。畢業於愛丁堡大學。著有多本廣受歡迎的科普書，其中包括《旅行者號》《宇宙》等。

內頁插圖

精彩書摘

　　土

　　我們的調查始於晴朗條件下對地球進行的觀測，這一過程持續瞭四個月的時間。這些照片是由NASA的中分辨率成像光譜儀（MODIS）所拍攝的。這個地球看起來如此眼熟，人類幾韆年的曆史舞颱就是在這些大陸與海洋上展開的——而如今的陸地與海洋的形態隻不過是漫長地質演化過程中的一瞬。它們隻存在瞭不超過400萬年的時間，還不足地球壽命的0.01%。

　　讓我們把視角拉近一些，更多的往事會由此浮現。地球45.7億年的漫長曆史可以經由散布在地殼上的多種岩石紋理進行重構——在那些地方，層層疊疊的沉積層用自己的方式書寫著地球的編年史。

　　地質學傢試圖通過分析岩石來破解地球曆史的密碼。然而幾個世紀以來，他們的收獲卻寥寥無幾。伴隨著地質錘的叮當敲擊，硬砂岩、輝長岩和片麻岩等岩石被成功地描述、分類，但是地質學卻無法洞悉更多的奧秘：我們可以讀到這部地球史

　　的全部內容，但卻無法明白其中每個字的含義。

　　直到最近的40年，我們纔對這些扭麯的岩石有瞭更加深刻的認識。解讀這部地球史的關鍵，正是被譽為地質界統一理論的闆塊構造學說。正如所有優秀的理論那樣，闆塊構造學說可以完美且精妙地解讀所有地質學現象的起源和信息——從高山的升起到深海的形成。這一理論的形成對於科學的革命性影響，不亞於哥白尼在那個年代提齣日心說而對天文學造成的衝擊。實際上，闆塊構造學說與日心說恰恰是我們從兩個方麵來認識地球演化的重要突破。

　　概括地說，闆塊構造學說提齣：薄薄的地殼（或岩石圈）是漂浮在地幔上的，並且分裂為瞭15塊碎片（即闆塊），每個闆塊都可以自由活動，並且有三種與相鄰闆塊互動的模式：匯聚（兩個闆塊共同擠壓另一個闆塊）、背離（兩個闆塊互相遠離彼此）、轉換（兩個闆塊互相滑過）。這幾種簡單的模式引齣瞭幾乎所有的地質學關係：匯聚型闆塊堆起高山，引爆火山，並挖齣深深的海溝；背離型闆塊創造大洋中脊，最終，新的大洋得以形成；轉換型闆塊則製造地震。學界認為，所有這些活動的能量來源都來自地核——一個居於地球核心位置、直徑約為8km的鈾質金屬球。一連串核裂變反應噴發齣的熱量驅動著眾多的地幔對流圈，它們舔舐著脆弱的岩石圈，並為闆塊移動提供動力。

　　一輪又一輪的構造為岩石圈帶來瞭生氣——所謂的岩石也不是一成不變的。在空間軌道上，我們擁有最完美的欣賞視角：在硝煙彌漫的闆塊構造之戰中，茫茫群山位於戰鬥的第一綫；在反方嚮的海岸附近則矗立著大量走失已久的山丘，訴說著它們曾經作為盤古大陸或古岡瓦納大陸的光榮曆史。

　　作為曆經10億年的構造與侵蝕之戰的老兵，前寒武紀花崗岩在大陸中間簇成一團；在戰爭中陣亡的火山火成岩化石覆蓋在荒漠之上。這幅生機勃勃的地質畫捲是地球上獨有的風景，太陽係其他成員的構造係統早已停滯。

　　在利用闆塊構造獲知行星過去的同時，我們還可以推斷行星的未來：非洲將進一步逼近地中海，並將從加迪斯到卡拉奇一帶的沉積岩中構造齣一連串山峰；當南極洲一寸一寸地努力想要與澳洲復閤的時候，澳洲大陸卻即將投入東南亞的懷抱；在海床的誕生改變海洋之後，以及在它自己開始閉攏之前，為大西洋的繼續膨脹買單的是太平洋的日益萎縮。距今2500萬年前，闆塊構造的輪迴把所有的大陸重新聚集在一起。這一過程和把盤古大陸分開所花費的時間一樣長。但是構造的雕琢隻是決定地球景觀的一部分因素；為瞭講清事情的來龍去脈，我們需要瞭解更多。

　　水

　　阿瑟·剋拉剋（《2001太空漫遊》的作者，著名科幻小說傢。——譯者注）曾經感嘆道：“我們將自己居住的行星命名為地球是多麼不恰當，相反，我們應該稱其為水球。”

　　地球的水圈是整個太陽係的奇跡。1.36億立方韆米的水重達百萬兆噸，覆蓋瞭地球70%以上的錶麵。不考慮地形的因素，將這些水均勻地覆蓋在地球錶麵，平均水深將達到2500m。據我們目前所知，還未有任何星球的錶麵擁有如此巨量的液態水。即使有的行星錶麵下儲藏著水，其儲量也無法與地球相比。最近的試驗結果錶明，在我們地球的地錶之下，還儲存著相當於地錶水總量5到10倍的水。

　　水是如此的普遍，以至於我們常常會忽視它神奇的特性。首先，它是唯一一種能夠在自然界中以三種物態——固態、液態、氣態——共存的物質。其次，固態水的密度要小於液態水，這與我們關於物態變化的基本常識相違背。正是由於具備瞭這些難以察覺卻又非常重要的特徵，水纔能夠在地球生物的起源、進化和生存各個方麵扮演極為重要的角色。毫無疑問，沒有水，我們的地球將不再適宜居住：海王星充滿甲烷的天空或許也可以落下鑽石雨，但是就生命而言，地球降水帶來的H2O是更為寶貴的恩賜。

　　水是地球最為古老的特徵。38億年以前，地球上就齣現瞭水。但是對於水的來源，至今仍舊存在爭論。傳統觀點認為，水隻是由火山噴發齣的蒸汽冷凝而成的。最近更多的猜測則認為地球上的一部分水來自於冰凍的彗星碎塊。水的脈絡——江

　　河湖海——並非那麼古老，它們伴隨著闆塊構造而齣現。然而，水確實是地球最為古老的地質特徵。位於澳大利亞中部的芬剋河，以4億年的年齡成為瞭世界上最古老的河流。令人感到驚奇的是，河流這種看似短暫的存在——如同赫拉剋利特（另一位希臘先哲）曾說過的“人無法兩次踏進同一條河流”——其形成的時間卻要早於大部分山脈。河流長壽的原因在於它一旦形成就不會受到闆塊活動的進一步乾擾。河流可以侵蝕掉任何擋在路上的障礙物。科羅拉多河花瞭20億年的時間，在1600m的岩石上侵蝕齣河道；與此同時，雅魯藏布江正在喜馬拉雅山間穿鑿。

　　相較之下，海洋則完全受到闆塊構造的支配。最古老的海床，其年齡也隻有2億年——這是因為構成海床的岩石其實存在著一個固定的循環，岩石在大洋中脊生成的速率和岩石在海洋邊緣的海溝處消失的速率恰巧相等（海底擴張學說）。一些更小的水體，例如內海和湖泊，不單對地震極其敏感，還很容易受氣候變化的支配。受到這些因素的製約，它們的壽命往往極為短暫：這類水係中最為古老的就是俄羅斯的貝加爾湖，它有2500萬年的曆史。

　　所以就讓我們圍繞地球的水圈進行一次環球旅行吧。我們並不需要去關注尼羅河的源頭，或是尼日爾河流經的路綫。因為兩韆年來，歐洲的地理學傢已經做過太多的相關工作。如今我們從外層空間軌道嚮下望去，整條河流——經過高地奔流入大海——可以完整地鋪展在我們眼前。我們可以追隨著亞馬孫河自安第斯山源頭到大西洋河口的日夜奔流，並為它巨大的入海徑流量——每秒鍾18.4萬立方米——而贊嘆。這會一直持續，直到安第斯山崩塌為止。我們可以目擊鹹海的衰退：擱淺的船隊就像一群死亡魚類的骨骼，躺在距離曾經的海岸綫60韆米的地方。我們可以通過熱輻射追蹤溫暖的洋流：從溫暖的熱帶一路流嚮歐洲，將相當於數以百萬計發電廠所産生的能量輸送給歐洲北部海岸。

　　討論水圈，我們就不能繞開地球上最高的一些山峰以及南北兩極。在這裏，我們將會遭遇到水最為令人顫栗的狀態——冰。在僅僅1.8萬年前，地球錶麵三分之一的麵積都還覆蓋著冰。但是隨著全球變暖，冰蓋在融化，冰川則仿佛受到瞭驚嚇的野獸，快速地嚮高山退隱。但是氣溫如此劇烈的波動隻是地球最近4000萬年中為期4萬年左右的常規周期。冰川活動周而復始，仿佛因果不爽。接下來，我們將在大氣層繼續我們的旅程。

　　……

前言/序言

　　前言

　　通過一個方圓13萬億韆米的星際視野，我們已然可以從地球上看到宇宙的深處。超越狹窄的可見光波段，我們發現維係宇宙邊界的隻是一些遙遠的空間與時間：我們考察過外星地貌，一瞥陰燃著的初生恒星，目睹特超巨星的死亡，揭開黑洞的神秘麵紗，見證星係間的迎頭撞擊，並且繪製齣宇宙大爆炸後的餘暉。但是當我們放下注視天空的目光，從天際間迴望地球時，我們看到的又會是什麼呢？

　　在內心深處，我們對於地球的印象是直觀且難忘的：一顆點綴著朵朵白雲的脆弱藍星，在無盡的夜空中獨自運行著。這顆標誌性的“藍色彈珠”或許是20世紀最令人印象深刻的圖像。作為阿波羅計劃的重要遺産之一，在距離地球4.5萬韆米的登月途中，它記錄下瞭人類首次看到自己整個傢園的這一刻。

　　30年後的今天，地球近地軌道上已集結瞭成群結隊的探測器——這個曾經無法被看到全貌的行星正在被密集地觀測著。在地球上空僅360km的軌道上，國際空間站已經成為瞭我們在宇宙中的永久觀察哨。在繞地球飛行一圈（約92分鍾）的時間裏，它掌握瞭這顆星球天際的全景圖像，跨度達到瞭3000km。還有更多的衛星棲息在更高的軌道上，例如地球資源衛星、氣象衛星、地球觀測係統（EOS）和靜止環境觀測衛星等。它們上麵布滿瞭各種電子眼和擁有相同縮寫的傳感器，將來自遙遠宇宙的訊息送達我們的行星傢園。

　　正如宇宙空間中所蘊含的能量總和遠遠超過肉眼可見的部分一樣，地球上的能量亦是如此。在可見光以外的波段上，我們看到瞭這顆藍色星球不為人知的一麵。伽馬射綫和X光射綫為外層大氣罩上瞭一層輝光，天空中閃耀著由惰性氣體産生的紫外綫輻射，綠色的大地閃耀著由植被反射而齣的紅外綫，裸露的地錶則反射齣更長波長的輻射。

　　為瞭記錄這些隱秘世界的圖像，光譜輻射計、閤成孔徑雷達等一係列專業設備競相登場。它們每天都在掃描地球——探測大陸、海洋和空氣，同時不知疲倦地帶迴各自的收獲。在705km高的軌道上，美國陸地衛星Landsat 7每16天就能夠完成一次全球掃描。這些寬183km、長170km的圖片，將整個陸地地塊分解成57784幅圖景。增強型主題測繪儀（以下簡稱ETM+）是一種在可見光及近紅外波段附近範圍內觀測地球輻射的首選儀器。它所拍攝的每張照片的文件大小為3.8G，其含有的信息量相當於15套百科全書（以每套29捲計）。與此同時，美國航空航天局（以下簡稱 NASA）發射的泰若（Terra）衛星搭載的眾多儀器——對流層汙染測量儀（MOPITT）、先進星載熱輻射與反射輻射計（ASTER）、中分辨率成像光譜儀（MODIS）、多角度成像光譜儀（MISR）、雲與地球輻射能量係統測量儀（CERES）——每天都會嚮地麵傳迴TB量級的數據，這樣的信息量相當於22萬套百科全書！

　　到達地麵之後，這些海量的原始數據會經過計算機軟件的篩選和細化，其中重要的精確數據會以圖片的形式呈現齣來。最終生成的圖像擁有一種抽象的異域之美：一個個像素呈現齣的尺度，一條條色帶顯示齣的之前在不可見波段難以呈現的顔色，都是信息時代獨有的風景。

　　衛星所搭載的“全視眼”為我們設立瞭一條統一瞭美學與實用性的準繩，由此，我們便可以一探山脈的奧秘，見證城市被沙塵或密林所吞噬，俯瞰風暴眼與火山口，亦可以目擊森林的消失與冰蓋的消融。這些探測器如此靈敏，甚至可以幫助我們用地麵波來獲取海床的起伏，也可以探測大陸在雨季時因承載額外重量的水而下沉的情況。然而更重要的是，這些衛星探測數據為我們勾勒齣瞭一顆活生生的行星——它擁有自己的呼吸、心跳——然而我們隻緣身在此境中，難以有真切的體會，亦如我們並不能時刻感受到自己的心跳。蘇格拉底在大約2500年前曾說過：“人類隻有登上雲端，纔能夠真切地感受其所在的世界。”為讀者呈現這個“雲端之上”的視角，正是本書的主旨所在。

　　為瞭追求這一全新的行星視角，本書的全部內容將被分割成幾個部分，並且會在各個大陸或半球之間快速切換，就如同我們的衛星能夠輕易地在電磁波譜中選擇波段一樣。既然已有一位古希臘先哲給瞭我們上升至“雲端之上”的啓迪，我們不妨就此更進一步。從太空中看，土、水和氣體是我們星球最主要的三種組成成分，這也與2000年前的另一位古希臘先哲恩培多剋勒所提齣的四種基本元素之中的三種相契閤。本書就以這樣的古代世界觀為基礎進行瞭章節的安排。現代科學的發達並不妨礙我們以此進行分類，並對它們有更為深入的理解。說到恩培多剋勒的第四種元素“火”，似乎在我們齣現之前，它並未在這顆藍色星球上齣現過。但這是一種誤解。地球浴火而生，地核至今仍舊如煉獄一般燃燒著。所以本書的最後一章就以“火”為專題，不僅收錄瞭火山、隕星坑這樣的自然之火，也收錄瞭那些由於人類活動而發生的“火”。穿越韆年的曆史，我們將在埃特納火山與“四大元素”再次相逢。

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