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原标题:地球上周而复始的洋流,到底因何而生,又因何而去?
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; T* w4 T! S0 j" b; p 自从人类学会造船,足迹开始踏上地球广袤的海洋之后,几百年来,地球海洋中的水流一直在指引着航海者,而且我们现在知道,在相当长的历史时间内,海洋里比较固定的海流,一直在塑造着地球的气候。这种有着固定的运行线路、有着比较固定的出现周期的海水流动,被人们称之为洋流。 8 T+ }3 K, H9 D* N" l9 T, [0 f
1 a1 _$ h- r* q( y) I' w( K, p& N 那么,地球上的第一个洋流到底是如何产生的呢?估计很多人对这个问题都很感兴趣,说来话长,这还要从地球原始海洋的形成说起。
4 v% c" b8 {, V7 E* c4 G 海洋受到的主要外力作用及其效果 9 g$ j( n3 p, x3 l
据科学家们推测,大约在 40 亿至 45 亿年前的这段时间内,地球上的原始海洋形成了。和现在地球上的海水所受到的作用力比较相似,那时候的海水其实也受到了外力的刺激,最为明显的就是风、地球自转、盐度差异、潮汐以及大气的温度。
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夏威夷大学马诺分校的科学家有个比较形象的类比,说洋流就像一个较大水域中的河流一般,它们的大小不一,小的类似海滩附近的小水流,大的甚至能跨越海洋,从而产生就像陆地上蜿蜒曲折的巨大环流或者椭圆循环。 4 Y. C4 ^3 C' h5 x
8 V7 b5 k- _; C# _0 Z- [ 在目前地球上的洋流中,有一些的确能跨越不同的大洋,从一个大洋到另外一个大洋,比如在北大西洋环流中,水沿着赤道向西流动,在墨西哥湾流中向北流过美国东海岸,沿着北极向东流回,然后向南流过欧洲和非洲成为“金丝雀”洋流。
% Y: h+ o* K& L% ]2 F# A7 D' N$ @ 对于海水所受到的不同外力作用,所产生的持续性流动效果是不一样的。夏威夷大学地球物理与行星学研究所的教授詹姆斯,在这方面进行过相应的深入研究,他认为由太阳能驱动的风,引导的是洋流表层海水;由赤道和地球两极之间的温度和盐度差异所引发的循环,则为洋流的深层水流提供动力。温度和盐度差异在全球如果完成一个循环,可能至少需要上千年的时间。
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( T# M& C, k J# c# A 此外,还有两种外力作用,一个是潮汐,另一个是自转。通常情况下,潮汐对洋流方向的影响不太大,毕竟潮汐的作用效果是让地球上的海水,发生整体性隆起或者回落,每当发生潮汐时,只会产生规模较小的水流。
5 t8 T) K! o c+ b- r* G5 Q 而地球的自转,有一个巨大的作用,就是来“确定”洋流的方面。随着地球的自转,北半球的洋流顺时针运动,南半球的则是逆时针方向,这个现象产生的原因,可以用科里奥利效应来解释,只不过太过于复杂了,里面设计科里奥利力、埃克曼输送、重力分量、角动量守恒、深海盆地地形等等,这里就不细说了,反正就是在地球自转的影响下,以赤道为分界线,地球海洋的洋流,呈现南北半球旋转方向不一致的状态。
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地球洋流的出现及演变 " w. {) u& x0 i* b
鉴于地球上第一批洋流出现时,势必也会受到和现代海洋所受到的外力作用相似,因此确定洋流出现的时间这个问题,可以归结为确定地球海洋诞生的时间。由于在地球的早期,整体温度比现在要高出很多,即使在形成海洋之后,赤道区域的温度也会更高,因此地球早期的温度梯度与现在大体相同,具备了形成洋流的基础条件。 , p/ c7 X( P2 ?( H8 a/ a4 x
2 i2 S; N+ z$ X8 B2 z9 {' \ 从科学家们对地球历史的研究结果看,原始海洋出现的时间,保守估计在38亿年以前。后来,在2014年的时候,在西澳大利亚发现了古老的锆石晶体,里面包含了令人震惊的远古海水存在的证据,而且距离现在的时间大约在44亿年前,也就是地球形成后大约 1 亿年。
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. J0 a3 T7 [ Y; }8 I 这个重大发现,将人类对远古海洋出现在地球的时间,又提前了不少,说明有可能在地球形成后才1亿年的时间里,我们地球就拥有了海洋。
: z! W; W) w$ Q 当地球原始海洋形成以后,洋流应该是随之同步酝酿和推进的。只不过和现在的模式相比,原始海洋的流动方式会有所不同,最为显著的差异就是各大洲的位置发生了巨大的变化,而且在相当长的历史时期内,地球上的绝大部分陆地,都以连接在一起的超大陆形式存在,所以原始海洋的表面流路径,肯定和现在的大相径庭。
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& b [6 A* Q' ]* T5 E: z 如果观察地球上大陆演变的进程,以十亿年为尺度来看,大陆和海洋的形态已经发生明显变化,两者相比根本无法进行辨认,因此洋流也将无法辨认。 8 F, @7 S4 _. E: _. i5 |
但是如果以人类的时间尺度来看,就是说以百年尺度来计,那么洋流所发生的变化,无论是在循环周期,还是在移动路径上,似乎都是永恒的。 1 `7 Z5 C# T8 [4 C8 l3 `6 T
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比如现在海洋中最强大的暖流-墨西哥湾暖流,经佛罗里达海峡沿着美国、加拿大东部海域向北,最后跨越北大西洋抵达北极海,这个暖流最时由本杰明·富兰克林在18世纪中叶发现并命名。不过,在8世纪的更早时间,维京人已经知道利用这个暖流,来加快他们的航海速度了,只是不知道这是洋流的功劳而已。返回搜狐,查看更多 ; P9 F: }$ d0 {* p" G2 E* |& c$ G7 {
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