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第25章 不冻之湖——寒冷的南极为什么会有不结冰的湖

南极概况

南极洲是1738~1739年由法国人布维发现的,他航海时发现了南极大陆附近的一个岛(今布维岛)。英国人库克曾于1772~1775年到达过南极大陆附近的众多岛屿。但现在一般认为南极大陆到19世纪才被真正发现,据说美国人于1820年首次看见南极大陆。

南极洲因处于地球的最南端、南极的周围而得名。由于最晚被人们发现而被称为“世界第七大洲”。又由于终年为冰雪覆盖,白雪皑皑,故又叫冰雪大陆和白色大陆。

南极洲,位于南极点四周,为冰雪覆盖的大陆,周围岛屿星罗棋布。南极洲的面积,包括南极大陆及其岛屿面积共约1400万平方千米,占世界陆地面积的10%,与美国和墨西哥面积之和相当,是中国陆地面积的1.45倍,是澳大利亚陆地面积的2倍,为世界第五大陆。

南极洲四周围绕着多风暴且易结冰的南大洋,为大西洋、太平洋和印度洋的延伸,面积约3800万平方千米,为方便研究,被称为世界第五大洋。

南极洲距离南美洲最近,中间隔着只有970千米的德雷克海峡。距离澳大利亚约有3500千米;距离非洲约有4000千米;与中国北京的距离约有12000千米。

南极洲是由冈瓦纳大陆分离解体而成,是世界上最高的大陆,平均海拔2350米。横贯南极山脉将南极大陆分成东西两部分。这两部分在地理和地质上差别很大。

东南极洲是一块很古老的大陆,据科学家推算,已有几亿年的历史。它的中心位于难接近点,从任何海边到难接近点的距离都很远。东南极洲平均海拔高度2500米,最高高度4800米。在东南极洲有南极大陆最大的活火山,即位于罗斯岛上的埃里伯斯火山,海拔高度3795米,有4个喷火口。

西南极洲面积只有东南极洲面积的一半,是个群岛,其中有些小岛位于海平面以下。但所有的岛屿都被大陆冰盖所覆盖。较古老的部分(包括有玛丽·伯德地南部、埃尔斯沃思地、罗斯冰架和毛德皇后地)是由花岗岩和沉积岩组成的山系。该山系向南延伸至向北突出的南极半岛的中部。西南极洲的北部,即较高的部分是由第三纪地质时期的火山运动所造成的。南极洲的最高处——文森山地(5140米)位于西南极洲。

位于南极高原的比德莫尔冰川是南极洲较大的冰川。流域面积与法国国土面积相当的罗斯冰架,为罗斯海最南的分界线。位于大陆另一边的威德尔海,是另一个深入内陆、以菲尔希纳冰架为终端的深海湾。菲尔希纳冰架向南延伸,与位于极地高原前方、海拔较高的罗斯冰架汇合。

南极洲的气候通常较同纬度的北极区冷,是世界最冷的地区。而在海边,并不像较高的内陆地区那么冷。在国际地球物理年期间,科学家在海岸地区测得的最冷月的平均温度是-18℃,而在南极点同月的平均温度是-62℃。1983年7月31日,苏联学者在东方站记录到-89.2℃的低温,是世界记录到的最低自然温度。

南极洲的风力因地而异。一般而言,海岸附近的风势最强,平均风速为17~18米/秒。东南极洲的恩德比地沿海到阿黛利地沿岸一带的风力最强,风速可达40~50米/秒。据澳大利亚莫森站20年的统计资料,每年8级以上大风日就有300天,1972年,莫森站观测到的最大风速为82米/秒。法国的迪维尔站曾观测到风速达100米/秒的飓风,其风力相当于12级台风的3倍,这是迄今为止世界上记录到的最大风速。

南极大陆是地球上最干燥的大陆,年平均降水量仅有30~50毫米,越往大陆内部,降水量越少,南极点附近只有3毫米。降水量较多的地方是沿海地区,年平均降水量有200~500毫米,而南设得兰群岛地区降水量比较多。南极洲的降水几乎都是雪。

永不结冰的湖

南极虽然寒冷,却有永不结冰的湖。这个小湖在-50℃的时候都不会结冰,人们管它叫“汤潘湖”。汤潘湖很小,直径也就数百米,而且湖水也特别浅,只有30厘米。汤潘湖的湖水含盐度比较高,如果把一杯湖水泼到地上,眨眼之间就会出现一层薄薄的盐。科学家们经过观察发现,汤潘湖就是到了-57℃的时候也不会结冰,所以人们都管它叫做“不冻之湖”。

那么,这个湖为什么不结冰呢?有的人会说,因为湖里的盐分比较高,它就不会结冰了。有的科学家说,问题并不那么简单,汤潘湖在那么冷的情况下不结冰,可能还是由于周围的地热在起作用。

南极无雪区

南极大陆是一个神奇的冰雪世界,有一些自然现象令人困惑不解。最为神奇的是,在这终年飘雪的冰川雪原中,竟然有许多地方都是无雪地区。

从罗斯海西南端的罗斯岛向东北方向,穿过麦克默多海湾,便走进了一个无雪干谷地区。这里有维多利亚谷、赖特谷和地拉谷三个谷地依次向北排列。在赖特谷的腹地,有个范达湖。赖特谷在夏季时,有一条从文森山下来的冰川,数十万吨的冰川雪水流入范达湖,使这里成为干谷沙漠之中的一片绿洲。

1960年,日本科学家曾对这一湖泊进行考察,经过测量后发现,该湖表面以下的水温为0℃左右。随着水深增加,水温不断增高。在15~16米深处,水温上升到7.7℃;在40米以下深处,水温仍缓缓升高;到达68.6米深的湖底,水温竟高达25℃,几乎和温带大洋海水温度差不多了。

在天寒地冻的南极,竟有如此之高的水温,这个事实该如何解释呢?一些从事这项研究的科学家各抒己见,争论十分激烈。其中有两种观点影响最大。

太阳辐射说认为,南极夏季日照时间长,湖面接受大阳辐射能量多,致使湖水温度升高。而湖面水由于冬季结冰盐度增高,因而密度大,即使夏季水温升高时,表面水的密度仍维持较大的数值,导致温暖的表面水下沉,从而使底层水的温度变高。反对者认为,南极夏季日照时间虽长,但天气终日阴沉,到达地面的太阳辐射仍很弱,况且冰面又反射了90%以上的辐射能,留在地面上的辐射能是很少的,这就不可能使表面水温升得很高。再说,暖水下沉,通过水的热传递,应该是整个水体温度一起升高,而不可能仅仅是底层水温增高。

地热活动说认为,范达湖距罗斯海50千米,罗斯海附近有活动的墨尔本火山和目前仍在喷发的埃里伯斯活火山。这表明,这一地域的岩浆活动剧烈,受到地热影响,湖水的温度就会出现上冷下热的现象。这种解释比较直观,显然容易被人们接受。但是,反对者同样找到证据说,在赖特谷地区,迄今尚未发现地热活动,这就否定了这一观点。

永冻之湖

在这个干谷地区,科学寒们在离“不冻之湖”不远的地方,又发现了一个“永冻之湖”。此湖叫皮达湖,位于维多利亚谷地。人们对此湖钻探调查表明,整个皮达湖几乎是一个完整的大冰块,只有在夏季,冰川融水从湖岸流入湖底,但水量很少。令人惊奇的是,“永冻之湖”之上也从不降雪,这就足以说明这个无雪地区与温水湖和不冻湖无关,而是由其他原因造成的。

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