魏格纳与大陆漂移说:探索地球奥秘的先驱征程
在20世纪的地球科学领域,一场震撼学界的革命悄然兴起,而阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Wegener),无疑是这场伟大变革的英勇先驱。
他提出的大陆漂移说,犹如一道划破夜空的闪电,为人类认识地球的演化历程开启了全新的视角。
魏格纳于1912年大胆提出大陆漂移的假说,然而,这一极具前瞻性的理论在当时却饱受争议。
1915年,他的理论在德文版著作中首次亮相,1924年英文版发行后,才逐渐进入大众视野,但也引来了诸多质疑与嘲笑。
在那个时代,人们难以想象坚硬的大陆竟能在地球表面漂移,不少人将其视为无稽之谈。事实上,大陆漂移的思想并非魏格纳首创。
回溯历史,16世纪末,地图学家就已敏锐地察觉到非洲和南美洲海岸线的惊人相似性,大胆推测它们曾是同一块大陆。
到了17世纪,英国哲学家弗朗西斯·培根(Francis Bacon)在1620年也表达了类似的观点。
1807年,德国科学家亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)同样提及这一想法。
不过,魏格纳的伟大之处在于,他首次系统地将众多证据汇集起来,写成专著。
他不仅指出海岸线的契合,还揭示了非洲和南美洲两边地层的相似性、化石的可对比性,以及山脉走向的连贯性,为大陆漂移说构建了坚实的理论框架。
尽管魏格纳的理论证据充分,但由于当时科学认知的局限,地质学界难以接受。
人们普遍困惑,坚硬的岩石构成的大陆究竟如何能在地球表面移动?
随着科学的不断进步,尤其是地球物理学的深入发展,谜底逐渐揭开。
原来,地壳并非简单的固态结构,在其下方,地幔的顶部与地壳紧密相连,共同构成了岩石圈。而在岩石圈之下,存在着一个神奇的软流圈。
在高温高压的极端条件下,软流圈具有独特的柔性,能够缓慢移动。
如今我们知晓,并非大陆独自漂移,而是包含部分大陆和海洋的板块在软流圈上“漂浮”移动,这便是现代板块构造学说的核心内容。
魏格纳的大陆漂移说,正是基于当时有限的陆地观测提出的,随着深海探测和地球深部研究的开展,板块运动的奥秘才得以完整呈现,它实际上是地幔环流驱动下在地球表面的生动体现。
尽管魏格纳的学说在后世得到了广泛认可,但他本人在世时却历经坎坷。
魏格纳并非地质专业出身,他的研究领域主要集中在大气科学、气象学与气候研究。
当时,北极圈的气候是科学界的一大谜题,尤其是格陵兰岛这个世界最大岛屿的气象状况,更是无人知晓。
格陵兰岛南端位于北极圈,冬季的大气流动和风暴走向成谜。
1930至1931年,德国决心在格陵兰岛内陆的冰盖上进行越冬考察,以揭开北极地区上层大气的奥秘。
魏格纳毅然率领21位科学家踏上这片充满未知与危险的土地。
格陵兰岛的冰盖实际上是一座高原,在其上进行考察难度极大。在登岛过程中,他们在海边扎营,而观测站位于山上。
从营地向山上运送设备的路程异常艰辛,他们花费了整整40天。然而,在返程途中,悲剧发生了。
1930年11月1日,气温骤降至零下54度,魏格纳不幸在归途中离世。他的同伴们用雪橇为他制作了简易的“雪橇墓”,以寄托哀思。
令人痛心的是,这位同伴后来也不幸遇难。
魏格纳的一生,是一部用热血与执着书写的科学史诗。他以非凡勇气,冲破时代认知的禁锢,提出大陆漂移说。
虽终其一生未见证理论被广泛认可,但其坚持为地球科学的大厦筑牢根基,功绩彪炳千秋。
如今,板块构造学说已成为地球科学的基石理论,深刻影响着我们对地球演化、地质灾害、生物分布等诸多领域的认知。
魏格纳作为大陆漂移说的开创者,其贡献不仅在于提出了一个具有革命性的理论,更在于他敢于突破传统思维的束缚,为科学界树立了勇于创新、追求真理的光辉典范。
他的传奇事迹,如明灯照亮前路,激励着一代又一代科学家,无畏探索未知,于茫茫科学征途上勇毅前行,不断揭示地球乃至宇宙的奥秘。
文本来源 @汪品先院士 的视频内容
通过地图了解下大陆漂移运动:原来七大洲四大洋是这样形成的
地球形成已经有了46亿年的历史,在几十亿年的演化中,地球形成了七大洲、四大洋。板块的运动,伴随着地球生命的产生和进化。那么在这几十亿年中,地球的海陆状态是如何变化的呢?我们通过一系列的地图来看看。
虽然地球早在46亿之前就形成了,但是最初的地球还是熔炉状的。在经过了4亿年的演变后,地球的温度才逐渐降了下来。然后在经过了长期的演变,形成了海洋。最早的地球几乎是没有陆地的,是名副其实的“水球”。大约在38亿年前,海洋中开始出现了最早的生物。
寒武纪和奥陶纪:大约在6亿年前,地球被太阳的引力俘获,成为了太阳由内往外的第三颗行星。从此,太阳开始为冷却的地表提供热量。进入太阳系之后,地球有了规则的公转和自传,有了寒暑和四季,有了白天和黑夜。在地球的内部,地核或内球偏向太阳引力的反方向,不在地球中心。地球自传,导致地壳自东向西的运动,形成高山、高原,沟谷和平原。这为大陆的形成奠定了基础。这个时代的陆地十分分散,主要位于南半球。
生物:这个时代三叶虫十分繁盛,鱼类开始出现。奥陶纪末发生了生物灭绝事件。
5.4亿年前的大陆
志留纪(4.4亿年前—4.1亿年前):志留纪晚期,地壳运动强烈,古大西洋闭合,一些板块间发生碰撞,导致一些地槽褶皱升起,古地理面貌巨变,大陆面积显著扩大,生物界也发生了巨大的演变,这一切都标志着地壳历史发展到了转折时期。
生物:植物开始登陆。
4.3亿年前的大陆
泥盆纪:从泥盆纪开始,地球又开始发生了海西运动,许多地区升起,露出海面成为陆地。在泥盆纪里蕨类植物繁盛,昆虫和两栖类兴起。脊椎动物进入飞跃发展时期,鱼形动物数量和种类增多,现代鱼类——硬骨鱼开始发展。泥盆纪常被称为“鱼类时代”在泥盆纪与石炭纪中间隔着一次大规模物种大灭绝——超级地幔柱。在此次物种大灭绝中,75%的物种灭绝。
石炭纪(3.6亿年前—2.8亿年前):石炭纪是地壳运动非常活跃的时期,因而古地理的面貌有着极大的变化。这个时期气候分异现象又十分明显,北方古大陆为温暖潮湿的聚煤区,冈瓦纳大陆却为寒冷大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。
二叠纪(2.9亿年前到2.5亿年前):二叠纪的地壳运动比较活跃,古板块间的相对运动加剧,世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系,古板块间逐渐拚接形成联合古大陆(泛大陆)。陆地面积的进一步扩大,海洋范围的缩小,自然地理环境的变化,促进了生物界的重要演化,预示着生物发展史上一个新时期的到来。在末期发生了生物大灭绝事件。
2.4亿年前:联合古大陆形成
三叠纪(2.5亿年前—2亿年前):三叠纪时大多数地球上的大陆形成一块巨大的大陆。当时的气候比较温暖干燥,没有任何冰川的迹象。今天一般认为当时在两极没有陆地或覆冰。因为当时地球只有一个大陆,因此当时的海岸线比今天要短得多。被子植物和恐龙开始出现。
2亿年前的大陆
侏罗纪(2亿年前—1.4亿年前):块运动导致了南美洲的南部从非洲分开。劳亚古陆也逐渐地从非洲和南美洲分离开,造就了大西洋和墨西哥湾。沿着这些裂谷大陆的边缘,火山活动频繁。与此同时,欧亚大陆南下,缩小了特提斯洋。侏罗纪海平面的上升,北美和欧洲间形成了大陆边缘的海道。该时期是恐龙和裸子植物繁荣时期。
大陆开始分开了
白垩纪(1.4亿年前—6600万年前):在白垩纪初期,冈瓦那大陆仍未分裂,而后南美洲、南极洲、澳大利亚相继脱离非洲,印度和马达加斯加还连在非洲上。南大西洋与印度洋开始出现。这些板块运动,造成大量的海底山脉,进而造成全球性的海平面上升。非洲北边的特提斯洋在变窄。西部内陆海道将北美洲分为东西两部,这个海道在白垩纪后期缩小,留下厚的海相沉积层,夹杂者煤矿床。在白垩纪的海平面最高时期,地表上有1/3的陆地沉浸于海洋之下。在晚期,发生了生物灭绝事件,恐龙灭绝。
8000万年前,大陆轮廓基本形成了
第三纪(6500万年前—260万年前):新生代开始时,地球上的海、陆分布比现代大,古欧亚大陆比现代小;古中国和古印度为古地中海所隔,古土耳其和古波斯为古地中海中的岛屿,这些陆块尚未与古欧亚大陆连接;红海尚未形成,古阿拉伯半岛是古非洲的一角;古南美洲和古北美洲相距遥远,而古北美洲与古欧亚大陆接近,有时相连。由于恐龙灭绝,哺乳动物进入了繁荣的阶段,猿类也出现了。
5000万前年的大陆
第四纪(300万年前至今):新生代开始后,地表各个陆块此升彼降,不断分裂,缓慢漂移,相撞接合,逐渐形成今天的海陆分布。印度与亚洲大陆结合发生在距今5000万年前的始新世;喜马拉雅山耸起则是200~300万年的事,与此同时或稍早,欧洲升起了阿尔卑斯山,美洲升起了落基山。古近纪气候较此前的冷,晚始新世和渐新世南极大陆出现小型冰盖,中新世中期那里形成的冰盖已相当于现代的2/3,更新世初北半球出现格陵兰冰盖,其后200万年间曾有多次冰期,冰川曾见于几个大陆。这个时代,人类开始产生,处于不断的进化中。
第四纪冰川时期的地球
冰后期(10万年前开始):是第四纪大冰期最后一次冰盖和冰川开始退缩的一段时期。晚更新世末,世界气候转暖,世界上大多数地区进入冰后期阶段,也就是第四纪全新世。大约20万年前晚期智人(新人)在非洲形成,大约在10万年前开始走出非洲,迁徙到了全世界,取代早期达到世界各地的人类。
冰川之后的大陆
大陆漂移学说
在地理学上,有一个很重要的学说——大陆漂移学说,它的发现者是德国著名学者魏格纳。
魏格纳是德国气象学家,1880年11月1日生于柏林,1930年11月在格陵兰考察冰原时遇难。
魏格纳童年时就非常喜爱读探险家的故事,他曾在海德堡大学学习气象学。1905年,25岁的魏格纳获得了柏林大学天文学博士学位。1910年,魏格纳生病了,躺在病床上看墙上的世界地图时,意外地发现大西洋两岸的轮廓相对应(我们用报纸剪出各大洲的形状进行拼接,也会发现它们大致整合在一起)。由此,魏格纳提出了一个非常大胆的假设:非洲大陆与美洲大陆曾经连在一起,也就是说历史上有段时期根本没有大西洋。
这怎么可能呢?当时人们都认为大陆位置是固定不变的。质量如此巨大的陆地如何能运动?它的动力从哪里来?因此,人们相信那只是巧合,非洲大陆与美洲大陆历史上不可能连接成一个大陆。真相到底如何?魏格纳要让证据来回答!从此他开始了寻找证据之旅。
他首先从现代生物与古生物着手研究。通过查阅文献,他发现巴西和非洲的古生物颇为相似。他还发现,有一种蜗牛既存在于德国、英国,也分布于大西洋对岸的北美洲。某些种类的蚯蚓生活在中国、日本、西欧和美国东部,然而在美国西部却看不到。有些植物化石在印度、非洲、南美洲、澳大利亚等地的二叠纪地层中都有发现。根据物种起源的观点,相同的生物应该起源于同一地区。这些都为南美洲东部和非洲西部、亚洲和北美洲东部大陆的联合提供了重要证据。
接着,魏格纳又从古冰川角度展开了研究。早先就已经有人发现,热带和温带的石炭纪、二叠纪的地层中存在着大批冰川擦痕和堆积下来的冰碛物。然而北半球的中高纬度的广大地区的石炭纪与二叠纪地层中,却发现了许多热带植物化石。由此可知热带与温带曾经非常寒冷,北半球中高纬度地区曾经十分炎热。当时人们难以解释这种现象,但是,它们正好为魏格纳的大陆漂移说提供了最有力的证据:大陆曾经发生过漂移,陆地纬度位置的改变使得地表获得太阳辐射的能量发生改变,产生了巨大的气候变化。其间,他又在1912第二次深入冰天雪地的格陵兰岛,寻找上述证据。1915年,他在住院治病时写了《海陆的起源》一书,系统地介绍了大陆漂移学说。
魏格纳之所以能创立大陆漂移学说,要归功于他大胆质疑和孜孜不倦地探索真理的精神。他善于从别人熟视无睹的平凡现象中发现问题。无论是被征入伍的行军途中,还是在治疗伤病期间,他时刻都在思考。任何事情都无法阻止他进行大陆漂移学说的研究工作。
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