大環境概論
為什麼要重視大環境
重視大環境的理由讀者如果要問,什麼是“大環境”?為什麼要研究它?它對於人類有什麼用?不了解大環境是否也可以活下去?這一係列問題,需要有一個答案。
與人類有關的一切物質,都來自大環境。世界上所有的物品,不論製作技術新舊,都隻是改造大環境內某些物質的形象以適合人類的需要。即使是最尖端的科學技術所製造的物品,也無一不是利用大環境內的物質製作而成的;而且製成以後,依舊留在大環境裏供人類利用。如果忽視大環境,那末就有可能遇到困難,甚至遇到一些災難。如果想要離開這大環境,那是一件永遠也辦不到的事。
“大環境”一詞,含義十分明顯,是指宇宙空間及空間內所含有的一切物質。這個宇宙空間,下起地球星中心,上達天球視麵,所有這些都屬於大環境地理範疇,簡稱大環境。
所謂地球星就是我們兩腳所踏的地麵。這地麵雖然很大,但卻不能與天球視麵相比,因為天球實在太大了。回憶我們幼年時代,教師告訴學生說,大地是太陽係內第三顆行星,因為它自己不能發光,又是球形,所以叫做“地球”。因此,中國教科書上都稱“地”為“地球”,不稱“地球星”。其他八大行星,由水星到冥王星都加上“星”字,隻有地球星把“星”字刪去,以顯示地球是“地”而不是“行星”。在個人意識上,也是把地麵擴大同天球視麵上下對立,例如對對聯也總是“天”與“地”相對,甚至認為地比天大,因為“天幕落在地麵之上”。這種說法是不正確的,直到現在還未改正過來。我們曾問一些人,用手去摸岩石表麵,在個人意識中認為那岩石麵是地麵還是星的表麵?他們認為在直覺方麵覺得這是地麵,卻沒有聯想到那是星麵。有一次,我們在鄉間趕路,旁邊有一位老太太也正在趕路,我們對她說:“我們正在天上,我們腳下方就是天上的一顆星。”她哼了一聲說:“瘋話!”但是,在英文書中卻明確稱“地”為“行星地球”(PlanetEarth),即“地球星”。
大環境不僅是人類及其他生物生存所必需,同時也是鑽研自然科學的唯一場所。中國文化起源極早,例如中國的數字和文字都起源於“一”。“一”最初隻是一種符號,指天球內的一種自然現象或一種自然物,幾經演變,才成為數字之首和文字之首。古代埃及由於尼羅河每年定期泛濫,流水每次所衝積出的土地必須測量,因而創造了“幾何學”。近代人利用大地是一個圓球形,創立了“萬有引力”定律,為全世界所采用。然而引力如何產生?引力可能到達的限度,並無清楚的說朋。現代人利用太陽龐大的引力場的作用證明來自恒星的光線通過太陽附近時,必然發生偏轉,因而創立了“廣義相對論”。以上這些,隻能說明宇宙一部分現象,僅是一些片段式的真理。科學進一步發展後,必須作出一套新的係統性的理論,以代替舊說。現在看來,地球星太小了,地球星上的物理實驗室更小,不可能滿足宇宙空間的實際需要。現今物理學發展出一種天體物理學,地質學也出現了行星地質學。我們不揣淺陋,也利用地理學上的“分布原則”,把地理區域環境擴展到全宇宙,形成“大環境地理學”。
人類住在星上,送人上太空“地球星”一詞清清楚楚地指出人類住在一顆星的表麵上。這顆星的表麵,簡稱“地麵”,但並非與“天球”相對。“地球”與“地球星”兩詞含義完全不同,前者隻能使人了解大地為一球形,不能意識到它是一顆星;後者實實在在說明大地是一顆星。從這兩個名詞也可以看出,前者是不科學的,後者是個科學化的概念。
人類住在地麵上與人類住在星上,這兩種說法似乎矛盾,也可以把它們統一。地球星表麵雖然複雜,但堅硬的岩層屬於地殼。用手去接觸岩層表麵,就成為去接觸地球星的表麵。地殼是地球星實體的一部分,土層、水層、大氣層都是地球星的外衣,不是它的本體。動物、植物、道路、房屋、工具、器物等,都是地球星上的附加物,不能視為地球星的實體。如果地理教師帶領學生去野外作地理考察,那麼就不完全隻是遊山玩水,輕鬆一番,而是要學一些真知識。例如,讓學生在山邊上或溝穀內接觸一下岩石麵,然後對學生說:這些石麵就是地球星本體的表麵;摸石麵就是在摸天上行星的表麵;摸石麵的感受就是摸到太陽係第三顆行星表麵所覺察的感受,這種感受與其他行星表麵可能完全不同,起碼溫度方麵就有巨大的差異。這樣觀察實驗,可以擴大學生的思路,把地麵上的思想擴展到星空,使青少年想到地麵之外尚有許多星球,使學生能夠將課文中所述與野外實際觀察的事實統一起來。這樣,航天觀念可能油然而生,“大環境”概念也可以建立。
事實上,地麵上的人不可能一眼看出大地是一個圓球,更不可能看出它是一顆星。隻有當太空人乘坐一艘太空船繞這顆地球星飛行時,才可以清楚地看出它是一顆星。如果能夠飛到月球上,才可以親眼看到地球星在天空,也很象一個大月亮,也隻有在這時候,任何人都不能再否認它是一顆星了。如果人了解到自己住在一個孤零零的小星表麵時,他將有什麼樣的感想呢?
上文講到,大環境的範圍介於地球星的中心與天球視麵之間。如果作進一步的觀察,這地球星的中心確是有的,但不能看見,一切都是依據推測。天球視麵人人可以望見,卻又不是真的,因為人類所生存的宇宙並不是一個球形。
所謂“天球”是假設的。凡是球都有一個球麵,天球並沒有球麵。天文學上所說的“天球”(celestialsphere),是以觀測者為中心,以無限遠為半徑作的一個球體。所有的星,不論距地球星有多遠,一律依據天球半徑輻射不同的方向,投影在天球視麵之上。夜間望星空,所有的星都在天球視麵上。因此,人的視覺總認為所有的星都距離地球一般遠。事實上並非如此。月亮距地麵似乎與群星相同,也投影在天球視麵上。事實上月球距離地麵隻有36~40萬公裏;太陽距地麵有1.5億公裏。天球視麵上距地麵最近的一顆恒星也有40萬億公裏遠,比月球距地麵多一億倍。那些光度微弱的小星星,可能它的質量大於太陽質量千倍或萬倍。
人們晝間到野外,隻望見地和天,除日月外天空有些浮雲,其他什麼也望不見。這並不等於藍天以外就沒有其他東西。古詩“天似穹廬,籠罩四野”是美麗的詩句,但會使人發生錯覺。晝間所望見的蔚藍色晴空是由大氣層組成的“氣空”,它是地球星的外層,不是太空。“太空”應該指地球星軌道(或由冥王星軌道)以外的空間。距太陽係越遠,光度越暗。太空深處一片黑,黑得可怕。為什麼太空是黑的呢?這是因為可見光波全部被吸收後造成的。太空深處的恒星絕對星等可能超過太陽,但在望遠鏡裏卻似一隻螢火蟲。
首先送人進入太空的是蘇聯,接著是美國。蘇聯非常重視發展太空科學。1957年10月4日,首先發射世界上第一顆人造地球衛星進入太空,重83.6公斤。人造衛星進入軌道後,即繞地球星連續環行,太空時代由此開始。美國急起疾追,於1958年1月31日也發射一顆叫做“探險者”1號(ExplorerⅠ)的人造地球衛星進入太空,重30磅。這裏所說的太空隻是地球星大氣層的外部,距昏黑的太空還遠得很。
1958年美國創建“美國航空航天局”,簡稱為“太空署”(NASA),具體部署向太空發展的具體計劃。
1961年4月12日第一位太空人蘇聯人加加林駕駛“東方”1號飛船被送入太空,並環繞地球星飛行一圈,這是人類曆史上第一次太空航行。美國準備8年多,於1969年7月16日,美國人首先登月,成為震撼世界人心的壯舉。1969年7月21日,首先把腳放在月麵之上的人是阿姆斯特朗,成為世界第一位登月太空人。第二位是奧爾德林。另一位宇航員未登月,留在太空船內繼續繞月飛行,等待他們回來。登月的地點是月球靜海。登月任務完成後,兩位太空人由月球麵回到太空船,三人同返地麵,時為1969年7月24日。
天文學與地理學互相交叉當大科學家已經知道“地繞日”運行,而並非“日繞地”時,一般人受舊說的影響,並未接受正確可靠的新說,依舊把地球星看作不動的大地。後來出現了兩種截然不同的科學:一是地理學,專研究腳底下的地麵;另一是天文學,專研究位於天空的星辰。現今由於研究領域不斷擴大,天文學早已把地球星放在太陽係內,成為天文學研究的一部分;同樣,北極星、大熊星座、太陽、月球、彗星、隕星也已成為地理學方麵的教材。從此,兩大學科互相交叉而不可分割。