• 川流不息的湖泊_广袤旖旎的地理

  • 发布时间:2017-11-30 09:48 浏览:加载中

  •   每块大陆上除了奔流不息的溪水还存在着大量静止的积水,大部分情况下这些静止的积水被陆地所环绕,和大海没有直接的联系。这样成片的内陆积水叫做湖;如果积水很浅并且没有明晰的岸的界限,我们将这样的地势称为沼泽或湿地。湖泊可以分为4种情况。

      第一种情况,没有溪流入注湖泊,湖泊也没有向外流淌的溪流。通常这样的湖泊面积都很小。几个位于奥弗涅的熄灭了的火山坑可以很好地演示这种湖泊的形成过程。雨水降落到火山口充满熔岩的碗状凹坑里,连续不断的倾盆大雨逐渐熄灭了岩浆,熔岩蒸发到空气中,留下的雨水渐渐和火山口持平。

      第二种情况,湖泊有流出的溪流,但没有注入的河流。湖泊的湖水来自隐藏在地下的山泉,不断地涌入填满整个湖盆,在溢满之前水流从外淌的河流流走。许多大的河流都有自己的湖泊作为源头。圣·劳伦斯河,它的水源是位于加拿大和美国之间的大湖。

      第三种情况,湖泊既有流入的溪流也有流出的溪流。它们也可以被看做是溪流在流淌过程中某段水流的横向扩大。属于这种情形的有被莱茵河穿过的康士坦茨湖,被隆河穿过的日内瓦湖。

      第四种情况,湖泊有灌注的溪流,包括大型的河流,但没有出口。你也许会产生这样的疑问,这些蓄水池不停地接收涌入的水流,但从不外泄,为什么没有发生泛滥溢出的结果?答案很简单:因为不断作用在湖泊上的蒸发作用,带走了流进来的河水。达成这个结果的必要条件是暴露在外的水面以及能够产生足够蒸汽来平衡水流的气温。很多这样的湖泊都是盐碱湖,如果它们的面积很大,就可以称为是内陆海。里海和死海(咸海)都属于这种湖泊。里海接收着欧洲最长的河流伏尔加河灌注的河水。里海以及它周围地区的海拔比邻近的海域黑海和地中海低25米左右。地面下陷形成的巨大的碗状凹陷容纳着里海的海水,这种碗状凹陷是由于地壳弯曲所形成的。

      和里海比较,死海的海底还要深陷,它的水面比地中海低400米。这块凹向地心的地壳在古老的《圣经》中是被上帝之火摧毁的“平原之城”。从耶路撒冷靠近死海,地面形成了陡峭的斜坡,就像进入巨大的火山口一样。这片传说中被诅咒的海水,尽管有一个听起来悲伤的名字,它的水也非海水,但死海本身毫无悲惨之处,也并不如传说中的那么神秘。而恰恰相反,死海碧蓝的海水在阳光的照耀下闪闪发光,由于所含盐分很高,掠过的风无法吹动沉重的海水,海面总是呈现一片平静,布满鹅卵石的岸边也没有水浪拍打所形成的白色泡沫。这是一片死寂的、安静的盐湖。在这里,到处都是盐:充满饱和盐分的湖水、渗透着盐分的土壤、结晶出盐粒的水洼和池塘、富含盐分呈现白色的山丘。岸边布满了煅烧的岩石和火山岩碎片。

      不过,环绕着死海的地区并非全部贫瘠不毛。有的地方有着葱茏的水生植物,它们长到和人一样高,丛生的芦苇到处可见,在灌木丛中生长着单株的矮灌木,上面长着叫做罪恶之地苹果的果实。它们看起来有点儿像我们的青苹果,但是皮却非常坚硬。当你打开它们,会露出一些细细的白粉,如果你把它们吹走,那么除了一撮种子以外什么也不会留下。除了这些富有生机的地方,死海周围的其他地方处处呈现着阴郁的荒凉。

      在了解了世界上一些著名的独具特色的河流、湖泊和内陆湖后,让我们把注意力转移到另一件有趣的事情上。让我们来谈谈喷泉,首先我们必须了解一些流体静力学的相关原理。

      取一个高脚杯形状的容器,在其中注入差不多快满了的水。这是容器A,将它的底端与金属管子B连接,金属管子B可以和口径一致的形状各异的玻璃管D、D′、D″相连接。旋塞R可以将金属管关闭,切断它与玻璃管的连通。如果旋塞打开,那么容器A中的水就会立即进入玻璃管,并在玻璃管中上升到与容器A水面相同的高度,无论所连接的玻璃管形状如何,不管是弯曲的D管,还是笔直竖立的D′管,还是倾斜的D″管,结果都是一样的。在这3个例子中,水面都恰好上升到同一高度。因此,我们可以得出这样一个结论:无论使用何种器皿或容器和另一容器相连接,向其中一个容器内灌入水,另一个容器接收水,液面会上升直到保持两个容器内高度一致。公共场所中的喷泉正是遵循这个原理设计而成的。一根埋于地下的管道B连接着蓄水池和喷水口A,水通过地下水管流动,如果喷水口比蓄水池的水面低,水就从喷水孔中喷涌而出;如果喷水口比蓄水池水面高,水在水管B中上升到和蓄水池水面相同的高度后就停止了流动。

      金属管子没有和玻璃管连接起来,同时打开旋塞,会发生什么?水会从金属管中喷射到空中,到达几乎和容器A中水面平齐的高度。水流没有完全到达容器A中水面的高度是因为水本身的自重以及在空气中遇到的阻力。据此可以看出,自然喷泉的喷射原理和人工喷泉是一样的。假设将接有管道B的蓄水池水面升高,如果喷水口足够小,并且口朝上位置比蓄水池水面低,那么水在压力的作用下会喷射到和蓄水池水面几乎一样高的高度。如果想要到达更高的高度,我们需要一个垂直向上的喷嘴,并加大喷嘴与蓄水池水面的高度差。

      总结如下,水或其他的液体,由于自身的流动性,在连接着的任何形状的容器和导管内都会到达同样的高度,如果在导管上有向上开放的出口,那么液体就会从出口喷出到达与水源平面相当的高度。

      各种组成成分不同的土壤层不会轻易地让水流通过,它们并不容易渗透。一些土壤层,特别是黏土,对于水的渗透表现出很强的阻力;而另外一些物质,例如土壤中的沙子则会轻易地将水吸收。假设土壤由两层黏土层构成,A和B,中间夹有一层沙层C。我们前面谈到过,由于地壳发生断层、弯曲、折叠并最终沉淀下来,这些地层在不同的地域处于不同的深处。位于某个地区地下的地层有时候可能出现在另一个地区的地表。让我们假设,沙层在某一地区埋于地下而在另一地区则突于地表——就像这个图可能是一条溪流或某个湖泊的切面,也可能是一座被雪覆盖的山脉的横截面,它也可以是一个聚积着雨水的湖盆或者被浓浓夜雾环绕的半山腰。随便哪种情况,由于黏土层的非透水性和夹在其中的沙层的可透性和保水性,地下水被保存起来,足够的充分,足够的广阔。

      如果沙层在某地显现在地表,就像深谷谷底、土地上形成的自然裂缝或者其他类似的开口,只要有一点能够通向外界,喷泉就形成了,它的水源来自地下储水。如果充满了饱和水的沙层没有露出地表也没有通向外界的通道,毫无疑问,这些地下水会继续存留在其中。我们无法得知在我们脚下,甚至在最干旱的土地下,是否有这样的地下水源。要将它们带到地面上加以利用,一个出水口是必须的。钻的孔A一旦钻孔穿透了囚禁着地下水的两层土壤层,水就会从孔洞中喷出,到达它源头——池塘、湖泊、河流等任何它出处之地的高度。水流喷出的高度取决于喷孔和源头的高度差,如果钻孔的位置较高,喷水量就小;反之,喷出的水流就能达到水源的高度。

      邻近溪流、池塘或湖泊的水流流到地层使其达到饱和或充满水的状态,向下挖掘到一定深度,当挖到溪流、池塘或湖泊供给水流的充水层时,就形成了水井。如果水源的水平面上升或下降,水井的水面也随之上升或下降。如果蓄水层位于地下很深的地方,通常需要钻出一个喷水井。拿一个强力的钻孔工具,在最下端的铁杆上加上铁质钻头,向着地下钻去,随着钻头越钻越深,地面形成了一个直径为0.1~0.2米的柱状圆孔,穿过沙砾层、泥灰层、黏土层,直到到达储水层,井深可能达到几百米深。如果在钻井过程中遇到坚硬的岩石,那么我们就需要使用类似外科医生用的环钻那样的冲击钻打破岩层。钻井形成后,为了清理孔洞中的石块、沙砾、黏土和石灰的残余,还需要使用一种特别的铲斗。最后,为了保持圆柱状井壁的坚固,防止涌入的水流使其向一边倾斜,我们需要在井壁内套上金属管保持坚固稳定。

      有一点需要提醒你注意的是,有时候你会发现从井底涌出的水温度很高,这是因为井水出自很深的地下,受到地热的影响,水就具有一定的高温。

      在某些地方,我们会发现喷泉或泉水在几天或一段时间内连续不断地流出,然后在某一天它们突然停止喷涌,再过几天水流又继续流出。这种水流突然干涸继而又恢复,保持着规律间隔的喷泉,就是间歇泉。例如位于阿尔卑斯山脚下的卡尔马斯喷泉,每7分钟停止一次,然后又恢复喷流;在尚贝里附近的布伊斯高斯喷泉每6小时喷发一次——分别是在太阳升起的清晨、正午、日落时分和午夜。喷泉形成这个奇怪现象是由虹吸所引起的。

      虹吸管是一种弯曲状的管道或导管,导管弯曲形成U字型,一段弯曲形成两处弯角,导管ABC,弯曲后的导管其中一边比另一边要长。将导管的短边伸入一个盛满水的水槽,用嘴衔住C端将水吸入充满虹吸管,然后松开C端,水就会从C点流出,直到虹吸管的A端露出水槽的水面。这是由于作用在水槽中水面上的大气压力所引起的。

      物理学中阐述大气的压力由各个方向施加在一切物体上,在这种气压的作用下,可以支撑水管中的水柱维持在10米的高度。为了阐述得更清楚易懂,假设虹吸管的短管长度为1米,另一端的长管为3米。作用在水槽水平面上的大气压足够支撑起开放的A端10米高的水柱,但是虹吸管短臂的水管高度只有1米,那么还有能够支撑高达9米的水柱的压力存留下来。同样地,施加在开放的C端的大气压也可以支撑10米高的水柱,但实际只支持着3米的水柱,还富余高达7米水柱的大气压。因此,在A端有9米的过剩大气压,而在C端只有7米水柱的过剩大气压,因为两段管内不平衡的大气压,虹吸管内的水柱无法维持静止状态,而最终从长管底端流出,因为长管内的大气压强度比短管内的弱,而流出水柱的水管又立即被水槽中的水充满。只要短管中有源源不断的水补充,虹吸管内的水就会不停地如此流动。综上所述,只要虹吸管内充满流动的液体,由于两侧不平等的大气压力,液体都会从短臂的一侧流向长臂的一侧。

      在某座山下有一个天然的洞穴,水不断地渗入洞穴并积存下来,洞穴由一道外形类似虹吸管的裂缝ABC与外界相通。在某一既定的时间段内,通过裂缝流出的水多于相同时间内洞穴积蓄的水量。在最开始的时候,当洞穴内的水平面还未达到虚线所示虹吸管的弯曲处B点时,洞穴只接收渗入的水流而不向外流淌;一旦蓄积到水面到达虚线所示的高度,同时也充满裂缝短的一端并注满长的一端,从而在大气压的作用下连续流出。虹吸管向外流出水流的速度要大于洞穴积蓄水流的速度,洞穴内水面G的高度逐渐下落,当下落到裂缝短臂端口A处时,水的流动停止,虹吸的短臂一侧无法再注入新的水流。但是渗透持续发生,水面再次升到B点,喷泉复又形成,水面G的高度由B处降到A处时,水流流淌完毕后,喷泉停止,如此往复。由此看来,奇妙的间歇泉也并不像想象中的那样神秘。

      在石灰质土壤中的水通常都含有一些石灰在溶解时释放出来的碳酸盐。如果水能够多存留一会儿,那么这种物质就能沉淀下来而不会形成包裹在土壤颗粒外很难去除的内部有着小导管的外衣层。有时,喷泉的泉水通路被带有石灰质的水流所形成的石灰硬壳所阻隔,喷泉内充满了石化的石灰,而从石化的外壳喷洒出泉水。圣·艾雅喷泉,位于克莱蒙—费朗,就属于这种类型的喷泉。它被美丽的被覆着鸟巢、水果篮或其他物质的岩石层覆盖着,其间喷溅出雾状的泉水。这种奇异的岩石外壳使它看起来像出自雕刻家在岩石上雕凿出来的美丽的工艺品。

      这种类型喷泉喷发出的泉水都具有矿物性这一特质。其中最重要的是气态泉、铁泉和硫磺泉。第一种喷泉含有碳酸气体,尝起来有轻微的酸味,像苹果酒或其他白葡萄酒一样会冒泡。位于普鲁士省黑塞—哈斯绍尔的尼德尔瑟尔特斯喷泉,位于法国境内阿列湖的薇姿喷泉,都属于这种喷泉类型。铁泉中含有溶化的铁质,尝起来有墨水的味道。如果将几片五倍子投入其中,它们立刻就会变成黑色。位于塞纳地区的福尔日莱素喷泉、巴黎附近的帕西喷泉和比利时的斯帕喷泉均属于此类喷泉。最后一种硫磺泉应把它所独具的属性归功于泉水中所含的硫磺复合物。它们具有一股腐败的臭鸡蛋的气味,泉水可以使白银变黑。归属于比利牛斯山脉的巴瑞日莱斯贝恩斯喷泉、伯奈尼狄比戈温泉、巴涅尔·德·吕松喷泉都是硫磺泉。

      温泉是指水温温热的泉水,它们的水温根据所在地不同也不尽相同,有时候可以高达100摄氏度,相当于沸点的高温。你已经知道温泉泉水的热度来自地球内部的地热。大部分温泉都属于矿物质泉水,它们含有各种我所提到过的矿物质。以下是法国著名的温泉和它们的水温。温泉名称水温卡德斯—艾格(孔塔)88℃达次(朗德省)60℃波旁(上马恩省)50℃蒙多尔(多姆山省)44℃薇姿(阿列湖)40℃巴瑞日莱斯贝恩斯(南部—比利牛斯)40℃。
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