互动星球:通过模型了解地球相关的自然科学

2017-02-14 17:00 我要评论 来源: 长江网
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  该展品是一个多媒体互动展项,观众通过按钮选择相关主题并转动小地球表面及观看投影画面,了解地球相关的自然科学知识,包括“地球地震带”,“四季”,“大气环流”,“洋流”,“海啸”,“飓风”,“地球上的水汽流通”,“白天与黑夜”,“板块结构”9项内。

  地震带是指地震集中发生及分布的地方。地球上主要有四处地震带。地震带皆位于板块交界处或者板块内部的断裂带上,分别为环太平洋地震带,欧亚地震带,大洋中脊(海岭)地震带及大陆断裂谷地震带。地震带常与一定的地震构造相联系。地震带内的地震活动在时间分布上是不均匀的,显著活动和相对平静交替存在,一定时期后又重复出现。各地震带的重复期从几十年到几百年,甚或千年以上。地震带内显示的各种不同的地震活动性与该地带地壳介质性质、构造形式和构造运动强弱有关。此外,大陆内部还有一些分布范围相对较小的地震带。如东非裂谷地震带。我国邻近环太平洋地震带和地中海--印尼地震带的交接地区,地震频繁。历史上以及近期都发生过破坏性地震。如1966年邢台地震,1973年甘孜地震,1974年海城营口地震,1975年溧阳地震、炉霍和道孚地震,1976年唐山地震和云南昭通地震,1977年溧阳地震,2008年汶川地震等。这些地震除发生在溧阳的两次地震略低于7级外,其余均在7级以上。

  四季指一年中交替出现的四个季节,即春季、夏季、秋季和冬季。在天文上,季节划分是以地球围绕太阳公转轨道上位置确定的。当地球在一年中不同的时候,处在公转轨道的不同位置时,地球上各个地方受到的太阳光照是不一样的,接收到太阳的热量不同,产生季节的变化和冷热的差异。地球上的四季不仅是温度的周期性变化,而且是昼夜长短和太阳高度的周期性变化。它影响或者决定地球环境中很多事物的运动节律,尤其是生物适应最为明显。

  大气环流指的是地球表面上大规模的空气流动,以及与较小规模的海洋环流一起重新分配热量和水汽的途径。大规模的大气环流即使年年有所不同,其基本结构颇能维持不变。然而,个别天气系统,如中纬度低压区、热带对流环流等,是在“随机”情况下产生的,而且气象通常只能在发生前一段短时间内被预测。这段时间理论上可以长达一个月,而现在实际上只有十天左右。大气环流是完成地球- 大气系统角动量、热量和水分的输送和平衡,以及各种能量间的相互转换的重要机制,又同时是这些物理量输送、平衡和转换的重要结果。因此,研究大气环流的特征及其形成、维持、变化和作用,掌握其演变规律,不仅是人类认识自然的不可少的重要组成部分,而且还将有利于改进和提高天气预报的准确率,有利于探索全球气候变化,以及更有效地利用气候资源。大气环流通常包含平均纬向环流、平均水平环流和平均径圈环流3部分。

  洋流亦称海流,是具有相对稳定的流速和流向的大规模的海水运动。引起海流运动的因素可以是风,也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。前者表现为作用于海面的风应力,后者表现为海水中的水平气压强梯度力。加上地转偏向力的作用,便造成海水既有水平流动,又有垂直流动。其中盛行风是风海流的主要动力。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底处的表现,和在开阔海洋上有很大的差别。洋流是促成不同海区间水量、热量和盐量交换的主要原因,对气候状况、海洋生物、海洋沉积、交通运输等方面,都有很大影响。

  海啸是一种具有强大破坏力的海浪。当地震发生于海底,因震波的动力而引起海水剧烈的起伏,形成强大的波浪,向前推进,将沿海地带一一淹没的灾害,称之为海啸。海啸主要分为4种类型,即由海底地震引起的地震海啸、火山爆发引起的火山海啸、海底滑坡引起的滑坡海啸和大气压引起的海啸。海啸波长很大,可以传播几千公里而能量损失很小。由于以上原因,如果海啸到达岸边,“水墙”就会冲上陆地,对人类生命和财产造成严重威胁。全球的海啸发生区大致与地震带一致。全球有记载的破坏性海啸大约有260次左右,平均大约六、七年发生一次。发生在环太平洋地区的地震海啸就占了约80%。而日本列岛及附近海域的地震又占太平洋地震海啸的60%左右,日本是全球发生地震海啸并且受害最深的国家。

  飓风是发生在大西洋、墨西哥湾、加勒比海和北太平洋东部的热带气旋称为飓风。飓风通常发生在夏季和早秋,它来临时常常电闪雷鸣。在仅仅一天内,飓风就能够释放出大量的能量,而这些能量足以满足整个美国约六个月电的需要量。

  水汽流通是指地球上不同的地方上的水,通过吸收太阳的能量,改变状态到地球上另外一个地方。飓风中心有一个风眼,风眼愈小,破坏力愈大,其意义和台风类似,只是产生地点不同。

  白天与黑夜是指地球因为自转而造成的自然现象,昼夜交替的周期是24小时,它对于调节地球表面大气温度,以及地球上生物界的生存和发展都有十分有意的帮助。

  板块结构:全世界被划分为六大板块:即亚欧板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极洲板块。板块的边界是洋中脊、转换断层、俯冲带和地缝合线。每一板块均是一种巨大而坚硬的活动的岩块,其厚度50—250公里不等。大陆板块每天都在以微小的变化在运动着,地震、火山爆发、海啸、海沟的形成等都是大陆块运动引起的。关于板块运动的动力机制,人们有很多解释。但首先这个驱动力必须满足以下几个条件:1,能产生足够大的力;2,必须合乎物理学(流体力学、热力学等)基本原理;3,符合根据地球物理观测得出的地球内部性质;4,驱动力所产生的效应要与现代岩石圈的性状和动态相一致,也就是说能圆满解说观察到的各种地质现象。按照赫斯的海底扩张说来解释,认为大洋中脊是地幔对流上升的地方,地幔物质不断从这里涌出,冷却固结成新的大洋地壳,以后涌出的热流又把先前形成的大洋壳向外推移,自中脊向两旁每年以0.5~5厘米的速度扩展,不断为大洋壳增添新的条带。很多人认为这个驱动力就是地幔对流,虽然这中间还有很多问题没有解决。除了地幔对流以外,人们还提出了俯冲板块动力拖拉机制、顺坡下滑机制等。这些说明都有自己的道理,但也都有让人怀疑的地方。它们之间最大的不同是:地幔对流模式中软流圈是主动的,岩石圈是被动的;其他几种模式中软流圈是被动的,岩石圈是主动的。

  展品是一个多媒体互动展项,观众通过按钮选择相关主题并转动小地球表面及观看投影画面,查看更多更深入的信息。本展项将介绍与地球相关的自然科学知识,包括“地球地震带”,“四季”,“大气环流”,“洋流”,“海啸”,“飓风”,“地球上的水汽流通”,“白天与黑夜”,“板块结构”9项内容。展品通过多媒体投影,使观众了解地球的构造及相关自然科学知识。

责编:江婧

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