赤道上安家的企鹅
要问地球上什么地区最热，相信我们的读者大都会回答：赤道地区。
是的，地球上的赤道地区，一年四季，无论春夏秋冬，总是在尽情地享受着太阳惠赠的光和热。强烈的阳光直射下来，使这里终年都处在30℃左右的炎热之中，石头是烫的，土地是烫的，就连那海水也是暖暖的，它们不断地散发着热量，使本来就饱受阳光的空气变得更热，甚至烫人。
如果问在赤道地区有哪些动物生存呢？你可能会说出好多：猴子、鳄鱼、大象、河马、蟒蛇……要是再问那里有没有企鹅呢？你的回答可能是不容置疑的：这问题简直太荒唐了，怎么可能呢！
也难怪我们的读者这么说，要知道，当初达尔文在赤道地区见到成群的企鹅时，曾被这荒诞的一幕震惊住了，以致怀疑自己是不是在梦中。
这还是100多年前的事了。
1831年12月27日，三桅纵帆军舰贝格尔号升帆驶离了英国的德文港，开始了它著名的远航。这次远航之所以被载入史册，并不在于这艘载重仅200余吨的小军舰备有当时很罕见的小型蒸汽机，而在于它的载客中有一位刚从神学院毕业的22岁的青年——日后的著名学者查理·达尔文。当时，达尔文完全没有想到，这次远航会影响他的一生，他会遇到那么多怪异的事物。
使达尔文最感诧异的，是他在加拉帕戈斯群岛的见闻。
加拉帕戈斯群岛由13个大岛和几百个岩礁小岛组成，孤立于太平洋东部，东距南美洲大陆约1000千米。它位于北纬1°42′和南纬1°30′之间，赤道横穿中央，可以说是个典型的赤道群岛。贝格尔号是在1835年9月抵达加拉帕戈斯群岛的，刚进入这个群岛，达尔文便被眼前的景象弄糊涂了：这里究竟是热带还是寒带？
岛屿上黝黑的玄武岩和暗红色的火山灰裸露地表，几乎看不到茂盛的绿色植物，只有一些仙人掌和叶片很小的灌木丛稀稀拉拉地生长着，沿海一带更是呈现出荒漠景象。这些岛屿看上去是那样的荒凉和单调，同其他赤道地区万木峥嵘，生机勃勃的景象相比较，简直是两个世界。
气候也很反常。有太阳晒着的时候，人还有些暖意，一旦太阳被云雾遮住，马上就像换了一个季节。晚上更是寒气逼人，若在野外过夜，还要生火御寒呢。
使达尔文啧啧称奇的是，那里居然还生活着理应只有极地或者寒带才能生活的动物：树干上有着信天翁的巢居，岩礁上躺着晒太阳的海豹，海水中有着成群的企鹅在嬉戏……神奇的加拉帕戈斯群岛迷住了达尔文，他在这里考察了一个多月，采制了大批动植物标本。在他日后的著作中，对加拉帕戈斯群岛作了详尽的描述。从此加拉帕戈斯群岛名扬世界，现在它已被联合国教科文组织列为世界十二大名胜之一了。
那么，企鹅怎么会在这赤道群岛上生活，那里为什么会奇异地出现寒带景象呢？原来，这主要是受了秘鲁寒流的影响。
秘鲁寒流是世界大洋中最长的一股寒流。它从南纬45°起，沿着南美大陆西缘向北流去，经过智利、秘鲁、厄瓜多尔，到布兰科角转向西北流去，一直达到加拉帕戈斯群岛附近。在东南信风的吹送下，秘鲁寒流以50千米一天的速度，把南极附近寒冷的冰水源源不断地输送到赤道地区，把加拉帕戈斯群岛完全淹没在冰水之中。
秘鲁寒流就像大自然的“冷气机”，使群岛的温度明显降低。由于温度很低，低层大气不能产生强烈的上升气流，因此那里的大气变得十分宁静，赤道上空惯见的雷阵雨几乎绝迹，长年不见甘霖，使土地十分干燥。过去，有的海船在群岛海域失事后，逃生者好不容易侥幸游到岛上，竟有为找不到淡水而活活渴死的。群岛的寒冷干燥决定了它呈现的必定是寒带景象。
生活在加拉帕戈斯群岛的几千只企鹅，看来老家是在南极的。科学家认为，很早以前，有些南极企鹅随着冰山被秘鲁寒流带到了赤道，最后在加拉帕戈斯群岛登陆。看来，它们对这里的自然环境倒也能够适应，于是就在此安家落户，传宗接代。不过，这里的环境毕竟与它们的祖居地有区别，所以这里的企鹅同南极的相比，长得要矮小一些，似乎有点发育不全，但总的模样并无二致。
顺便提一下，世界上像加拉帕戈斯群岛这样反常的地方还有一些。如横跨在赤道上的南美洲厄瓜多尔，由于地形较高，再加上受秘鲁寒流的影响，气温也较低。正好位于赤道线上的首都基多，最热月的平均气温也仅有14.3℃，所以那里的人还要备皮衣御寒。当然，你已经知道了这里的科学奥秘，就不会感到其荒诞了。
沙粒音乐家
在我国西北的敦煌，有一个著名的旅游胜地——鸣沙山。
刚来到山下的人，首先被吸引住的，是鸣沙山的外貌：伟岸高耸的山体完全是由沙子堆积而成的，远远望去，这山就像是一块披着白色轻纱的美玉，柔滑细腻，轻盈闪光，既没有嶙峋的岩石，也没有一棵树木，在阳光的照耀下，沙子发出淡淡的黄色光芒，给人一种辉煌的感觉。
鸣沙山除了美丽奇特的外貌外，更吸引人的是它的沙鸣。如果你奋力向上爬去，爬到山上，然后像小孩滑滑梯似的从沙山上滑下来的话，你身下的沙子就会鸣叫起来。如果控制好速度，慢慢滑下，会听到像中国丝竹的音响，像是琴弓在琴弦上悠悠擦过，又像是手指在轻拨琴弦；如果滑得快一些，那音响就像是有一支萨克斯管在吹奏，时而沉闷，时而飘逸；要是有好些人一起滑下的话，沙子的鸣声就会响成一片，像是一架巨大的管风琴在演奏，十分威严、肃穆。
以沙粒会鸣而得名的鸣沙山，自古以来就吸引了众多的游人。人们在欣赏沙鸣的同时，也常在问同一个问题：沙粒为什么会奏出动听的音乐？当地人常用一个传说来回答：鸣沙山是一位爱弹琵琶的姑娘化身而成的，姑娘的情郎带着一队骆驼去沙漠的那边，从此不再露面，姑娘在这里等候的时间长了，就化成了沙山，有人来了，姑娘就要拨动丝弦，诉说心中的凄苦。
传说固然动人，可用来替代科学解释这个谜，就显得有些荒诞了。科学家对此有自己的解释。
有人认为，当沙粒滑动的时候，沙粒之间的空隙时而扩大，时而缩小，不断地在变化，同时空气也就相应地时而进入空隙，时而又被挤出空隙，这样就产生振动而发生了声音。
有人认为，在鸣沙中有着大量石英沙粒。石英沙粒硬度很大，当它们被太阳晒得火热后，如有人马在它上面走动，都会使沙粒发生摩擦而发生响声，甚至，有时只要有风吹过，也会使它鸣叫起来。近年来还有专家对石英沙会鸣叫作了更深入的解释，认为由于石英晶体对压力很敏感，受压就会产生电、产生往复伸缩，引起振动。振动越大，电压越高；电压越高，振动越大，从而产生了声响。
也有人认为，沙鸣是由于沙山下有着一个潮湿的沙土层，当上面干燥的沙粒顺坡滑下时，干沙粒的振动波传到潮湿层，就会引起共鸣，发出声响。这些人说，鸣沙山的地理特征可证实：鸣沙山的山脚下便是一眼碧绿的月牙泉，很可能就是这泉水造成了鸣沙。其他一些地方的鸣沙似乎也可证实这种说法。
我国宁夏的中卫县有个叫沙坡头的沙山，坐落在黄河边上。沙山高约100米，坡的中部是凹形，有很多泉水。当人们顺山坡滚下时，沙子就会发出隆隆巨响，就像远处有一队汽车在开过。新疆的巴里坤也有座响沙山，沙山高200多米，山脚下有一个泉眼，流出的泉水汇成了一个水潭。
国外一些著名的响沙也大多与水有关。如拉脱维亚的里加海滨、俄罗斯的勒拿河河谷和贝加尔湖畔都有成片的响沙，当人踩上去时，脚下往往会突然发出叫声，会让人吓一大跳。美国夏威夷考爱岛的滨海地带，有一个长800米、宽18米的沙丘，人若在沙丘上行走，就能听到沙子发出清晰的狗叫声。沙子越干，声音就越大，许多人走时，声音就像是有一群狗在狂吠。
另外，还有的人提出，响沙的共鸣箱不在地下，而在地面上方的空气中。海滨响沙最重要的条件是要有洁净的水不断地冲刷。1952年苏联第聂伯河支流拉皮河畔尼科波尔城的居民曾有过一次难忘的经历。拉皮河畔的沙滩会发出响声是居民熟知的，可那年一次雨后的叫声最为清晰和奇特：当人在沙滩上行走时，沙滩上就发出一种类似从汽车的车胎里冒出气体所产生的啸叫声。脚步一停下来，瞬间万籁俱寂，但只要稍动脚步，啸叫声就会再次发出。
其实，人们注意到沙粒会叫的现象已有很长历史了。在我国内蒙古达拉特旗的一条河边有一片银肯响沙。“银肯”一词在蒙语中为“永久”之意，说明不知有多少代人早已注意到了这片神秘的响沙。不过，沙粒究竟为什么会响，现在还没有一个确切的说法。也许，以上提到的种种说法都有道理，也许，有些地方的沙粒会响是上述一些说法综合作用的结果吧。
夏冰怪洞
随着三峡工程的启动，三峡成了旅游热点地区。为了进一步开发该地区的旅游资源，四川旅游局三峡规划组的专家们在1993年对该地区进行了考察，结果出乎意料地发现了一个奇异的“夏冰洞”。
这个怪洞坐落在万县市巫溪红池坝草场东面的一个大山口处。洞进口处是一个宽敞的“大厅”，高约10米，宽约60米。“大厅”深处呈斜坡状，越往下越深，洞底与洞顶间距约15米，奇异就在洞底这一段。
洞底遍布灰黑色的岩石，冰凌镶嵌其间，洞壁或为冰瀑布覆盖，或有冰柱倚立于前。洞的尽头，有一柱直径约1米、长约5米的巨大冰凌。洞中有此巨冰已属罕见，更令人诧异的是此冰夏生冬消。据当地人介绍，只要红池坝气温在15℃以下，则无论冬夏，洞内均不结冰；但若坝上气温超过15℃，则气温越高结冰越多，因此被人称为“夏冰洞”。
怪洞的发现使旅游专家欣喜若狂，却使地质学家陷入迷惘之中。类似的夏冰洞，以前曾在我国发现过，地质学家曾为此怪异现象绞尽脑汁而不得其解。
湖北宜昌市五峰县白溢寨主峰北侧，有一个类似的奇洞，每当三伏天，此洞的石隙中便自然凝出大型冰块。每逢酷暑难耐时，当地居民便纷纷到洞里取冰以供避暑、制冷饮用。冰取后能重生，总不见少，是个不用能源的天然制冰厂。因这里的冰也只有夏季才有，因此也被称为“夏冰洞”。
这些地方为什么会冷热颠倒呢？一些学者大胆发表了自己的意见。有人认为，这类岩洞的地下很可能有着庞大的储气结构和特殊的地温层；有人认为，这是因为洞里有着强大的空气对流及气体磁场；还有的学者认为，这种岩洞的地下很有可能存在着寒热两条储气带，两者同时向外释放气流，由于冷热空气的轻重不同，所以在炎炎盛夏，重的冷气会积聚在地表，而在隆冬季节，轻的热气会上升冒出地面。有人对此理论作了补充，认为在地下储气带上可能有着类似阀门一样的结构，在冬夏能自动开闭，冬天热气冒，夏季冷气显。
1995年的夏季，一些学者对几处著名的夏冰洞进行了专题考察。他们研究了夏冰洞周围的地质地貌，研究了岩洞的结构，测得了一些重要数据，然后提出了夏冰洞成因的新的假说，颇有说服力。
这些学者发现，夏冰洞往往存在于岩洞较多的地区，邻近有比较“发育”的水平、垂直节理裂隙与众多的岩洞相通；这些洞的分布区还都具有一定的相对切割深度，因此空气对流明显，有比较强盛的山谷风；另外，最主要的是这些洞的结构都比较特殊，能够起到相当于“换能器”的作用。
那么，夏冰洞究竟是怎样制冷的呢？学者们也作了具体的分析。
这些岩洞由于节理裂隙发育、地下溶洞在主次洞穴间相互连通，常年充满了冷而重的空气，使地温经常保持在摄氏几度的低水平上。在炎热的夏季，地表空气受热上升，对流作用明显，洞穴中的空气也受影响而产生明显的流动。然而，由于流通空间的限制，洞穴中各处的空气密度和流速是不一致的。与大型岩洞相连通的小型岩洞或缝隙中的空气承受压力较大，流速较快，空气密度也较大。这样密度大、流速快的气体在通过狭小的通道后即会迅速扩容减速。在扩容过程中会吸收附近的热能，而使周围温度降低，完成热交换过程。这就是物理学上所说的“压缩制冷效应”。
这种效应实际上我们并不陌生，冰箱就是利用这个效应制冷的：压缩机将氟利昂气体压缩成液态，再让液态氟利昂迅速减压挥发成气体，在这过程中吸收热量而造成低温，然后压缩机再将气态氟利昂压缩……如此循环反复，便能使冰箱内一直维持着低温。
可以简单地说，夏冰洞其实就是一只“大冰箱”。这些洞内往往有着好多类似冰箱内压缩制冷机构的小洞，当这些洞一个个互相串通连接起来时，就有可能产生连续的压缩制冷变化，从而将空气温度降到冰点附近。当洞外气温越高时，与洞内空气交换时产生的水蒸气量也就越充足，这就是夏冰洞在夏季气温越高时结的冰层越厚的原因。
夏冰洞一般洞顶岩层较厚，周围有比较茂密的森林覆盖，因此保温效果极好，这也是洞内结成的冰不易融化的一个外部因素。
最后，这些学者在赞叹大自然出神入化安排的同时，还告诫人们：夏冰洞是一种集地质、物理与气候为一体的奇特环境中出现的物理现象，是大自然赐予人类的宝贵旅游资源。但人们在利用这种资源时，千万注意不要破坏岩洞内部结构，也不要破坏外部地理环境，这些都可能造成夏日结冰奇观的消失。而这种奇观一旦消失后，几乎是不可能重现的！
