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诺贝尔奖获得者与儿童对话

空气是什么(下)

  近年来,臭氧层一直在变薄,而且甚至有空洞。对此负有责任的是一些特殊的化学制品,它们在自然界根本不存在,而是由人造出来的。它们叫氟利昂,它们被用做喷射气体或电冰箱的制冷剂。就其自身而言,这些氟利昂没有什么危害。但是,如果它们进入空气,就会向上飘入高空中的臭氧层。氟利昂在髙空中被太阳的紫外光分解为单个成分,然后这些单个成分,就帮助紫外光破坏一个又一个臭氧微粒。这样,每年春天在南极周围地区上空的12至22公里髙处,臭氧全部消失,形成臭氧层空洞,紫外线便通过这个空洞到达地面,它的危险性大大增加。

  我们立刻公布了我们的发现。幸运的是,从此,许多国家不再制造新的氟利昂,改用别的化学制品作为替代品。尽管如此,我们大概还得等待50年,臭氧洞才会消失,臭氧层才会恢复到足够的厚度,因为过了这么久以后,才能使存在于空气中的氟利昂气体得到分解。

  臭氧不仅起到抵御紫外线侵袭的盾牌作用,而且还有第二项重要任务:它有助于保持地球温暖,同二氧化碳、水蒸气和其他几种气体一道,截住从地面升向天空的热量,并将其送回地面。这和在一间温室里的情形相似:阳光通过温室的玻璃屋顶,照射到园艺家种植的花儿和蔬菜上。一部分光在地面上变成热射线之后,它们又升向高空。这种热量不能通过玻璃屋顶返到屋外,所以温室内部的空气便逐渐变热。所以即使在冬天,温室里也相当暖和,足以促使黄瓜和西红柿的生长。整个地球的情形就像一间巨大的温室。太阳通过大气层照射到地面,一部分阳光在那里变成热量,然后升向高空。这种热量还没有消失在宇宙中,就被臭氧、二氧化碳、水蒸气,以及甲烷等另外几种气体拦住,并被送回地球。这些气体起到了像温室玻璃屋顶那样的作用。所以我们称它们为温室气体,并称它们所起的作用为温室效应。

  有温室气体多好啊!因为没有它们,热量就会消散在宇宙中,地球就会结冰。然而温室气体太多了却会有害健康的。这就像吃巧克力,吃太多了也不利于健康;温室气体太多也是如此。年复一年确实有大量温室气体,主要是二氧化碳和甲烷进入到空气之中。应该对此负责任的是我们这些消耗越来越多食物和能源的人类。譬如我们在取暖和驾驶汽车的时候,烧汽油、燃料油和燃气,二氧化碳就会生成并堆积在空气中。二氧化碳增多的另一个原因是,我们正在将大面积的热带原始森林一片一片地砍伐光。除此之外我们对肉类的渴求也有害于气候。今天大约有13亿头牛分布在全世界的牧场上或牛厩里,等候着在某个时候被宰杀。它们的肚子里生活着甲烷细菌并消化着它们吃下的草,在消化的时候会产生甲烷,这是牛儿们打嗝儿和放屁释放到空气中的。这许许多多的牛、猪和别的家禽制造出来的厩肥坑,也被细菌分解成甲烷。

  另外还有几个别的原因,使得温室气体不断增多,并使地球逐渐变热。如果像现在这样继续进行下去,那么100年后气温将比今天暖和好几度。这将足以使地球上北极和南极的冰山融化。融化了的冰水将灌满各大海,淹没许多港口城市和海滨地区。此外,气候也将会改变:在我们德国,冬天将不再这么冷,变得雨多雪少。在世界上的一些地区,洪水会大肆泛滥,而另一些地区的农田和草地则会干涸。所以你看到了:如果我们过分改变空气的组成,这将会给我们自己带来严重的后果。

  空气不仅决定了100年后的气候将会怎样,还每天都在决定着何时和何地下雨或下雪,以及下多少,天气是晴朗还是多云,是热还是冷,刮大风还是没有风。下一回你听新闻时,注意听一听天气预报;“不列颠群岛上空的一个低气压,把湿润而温和的空气引向中欧,冷空气则到达比利牛斯半岛……”天气预报几乎总是谈到空气。因此,预报天气是很难的。精确预报某一个地点的天气,这尤其困难。其实天气只遵循很少几个简单的法则。第一,热空气比冷空气轻,所以热空气上升、冷空气下降。第二,热空气团和冷空气团要互相混合,所以它们互相作相对运动,并生成风。第三,热空气能比冷空气吸收更多的水蒸气,所以热空气一冷却下来,天就会下雨。这其实很简单,对不对?天气的事之所以变得复杂,是因为太阳并不是用它的光使地球均匀地变暖和。在热带,它的阳光最热,所以那里产生温暖、潮湿的空气。热空气先是升高,然后它就向着较寒冷的地区移去,它在那里冷却,并且把众多的水分作为雨水抖落下来。在某一个日子,某一个地点,天气会怎么样,这还取决于一系列别的因素,譬如是夏季还是冬季,气团在越过海洋上空还是滞留于高山旁边。

  所以空气造就天气,使地球保持暖和,截获危险的紫外线,并给你氧气供你呼吸。为了维持生命,你就必须有空气,跟你必须吃和喝完全一样。不过这还不是一切:你也完全可以用空气来玩耍。用它吹口香糖或肥皂泡,给气球、足球或橡皮艇打气,放风筝、吹笛子和哨子,用麦杆吸管往汽水瓶里吹,吹得汽水咕噜咕噜直冒泡。

  (本文作者:保尔·克鲁岑,1933年12月3日出生,荷兰气象学家和化学家。他因为对毁坏臭氧层的气体的研究工作而和M·莫利纳与F·S·罗兰共同获得1995年诺贝尔化学奖。)

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