正文 第二十一章 湖泊與泉水

每塊陸地上除了有流動的河流外,還有靜止的水體,這些靜止的水體基本上由土地包圍,與海洋沒有直接聯繫。這些內陸水體就是湖泊;如果很淺,面積很大,海岸又很難定義,那麼就被稱作沼澤或濕地。湖泊主要分為4種:

第一種,溪流既沒有流進那裡,也沒有從那裡流出。基本上這種湖泊是非常小的而且不是很重要。奧弗涅的死火山的山口就有很多這樣的湖泊。雨水填滿了這些曾被岩漿填滿的煅燒的碗狀凹地,隨著雨的下落,得失達到平衡,水平因此面總是保持一致。

第二種,就是流出沒流進的。它們由地下隱藏的泉水灌溉,在溢出來之前,泉水會填滿這個盆地或大量湧入盆地。許多大川的水源就是這樣的湖泊。聖勞倫斯河就是這樣的河流,它的水源是位於美國和加拿大之間的五大湖。

第三種,就是有流進又有流出。它們往往被看做是流經它們的溪流的擴張。這樣的湖泊有萊茵河穿過的康士坦茨湖,以及羅納河穿過的日內瓦湖。

最後一種,就是有溪流甚至是大川流入,但是又悄悄地流出。你可能會問,這些水庫接收水,卻沒有水流出來,最後難道不會溢出來嗎?答案很簡單:流入的水都被蒸發了。要產生這樣的結果,有一個必要的條件,那就是水表面是暴露出來的,而且溫度必須達到能夠蒸發足夠的水,使流入的水和蒸發的水到達平衡。有些這種湖是鹹水湖,如果面積足夠大,就叫做內陸海。裏海、死海、鹹海都是這樣的湖。裏海接收的是伏爾加河裡的水,伏爾加河是歐洲最長的河。它的水位比相鄰的黑海和地中海低25米。地面上有一個巨大的洞儲存裏海的水,這個洞是經地球外殼彎曲形成的。

死海所填補的窪地比裏海的大得多,它的水平面比地中海低400米。在《平原上的城市》這本書上,它被認為是古代遺迹,是被天火燒了之後遺留下來的。從耶路撒冷來的旅行者在慢慢靠近它時,從一個陡坡上掉入了某個巨大的火山口。這個被詛咒的大海里的水,雖然它的名字很悲慘,而且與海洋沒有聯繫,但其實它本身並沒有值得悲傷的地方。相反,它在太陽的照射下,閃閃發亮,呈現出非常絢麗的藍色;但是由於它太重了,所以不會泛起微波,就算風吹也不會有太大的動作,它一直都很平靜,即使在小石灘也不會起泡沫。它是一個平靜、靜止的死海。到處都是鹽:水中含著鹽,土壤中含著鹽,泥潭和池塘里含著鹽晶體,而且整座小山也是由鹽組成,黏土也無法使它變黑。煅燒後的岩石和岩漿碎片堆積在它的岸邊。

不過,死海的四周並不都是貧瘠的。有淡水的地方,就會有植物生長。可以看到和人一樣高的蘆葦叢,還有單一的灌木叢,上面長了水果——死海之果。死海之果有點像普通的綠色蘋果,只是表皮非常硬。果實打開後,就會看到白色細粉末狀的東西,如果把這些粉末吹走,就能看到一包種子,像鳥兒的蛋一樣。除了這些少量的綠色景點外,死海的周圍是非常荒涼的,荒涼到大家都知道這是上帝憤怒的結果。

我們已經講了河流、湖泊和其他內陸水體的最值得注意的特徵,現在我們來講一些比較不是那麼重要但是也非常有趣的特徵。我將告訴你們關於泉水的知識;但是,首先來了解一下靜水力學定律,這個定律可以用來解釋我們下面要講的內容。

拿一個酒杯狀的玻璃容器,然後在裡面裝滿水。這個容器A的底部與一支金屬試管B連接起來,這支金屬試管可以與各種各樣的試管連接,任意形狀的都可以。用一個活塞堵住金屬試管B,阻止它與別的試管接通。如果活塞打開,那麼玻璃容器的水就會進入到試管里,等它的水平位置與玻璃容器的水的位置差不多持平才會停止,不管試管的形狀是怎樣的,像D也好,像其他的兩個也好,結果都是一樣的。在這三種情況里,水所到達的位置都是差不多的,就是圖中所標出的虛線。這就是連通器原理:當幾個任意形狀的玻璃容器與另外一個相通的話,如果往其中一個容器倒水,那麼最後所有的水在各個容器里的水位都是一樣的。這就是我們公共廣場的噴泉的原理。在某深處的水庫的地下水管引導下,水會在噴泉砌石里的水管中上升,找尋它的水位,如果噴泉的孔口沒有水庫里的水位高,那麼水就會從那裡流出來。如果比它高,水就不會流出來,因為水位會下降到和水庫的水位差不多一致的位置。

現在假設圖中的金屬試管與玻璃試管不同,然後打開活塞,會發生什麼呢?水會噴射到空氣中,噴到與容器中的水位差不多高的地方。是否會到達這個高度取決於水的重量,以及它在上升過程中遇到的阻力。用這種方法,可以解釋自然噴泉和人工噴泉是一樣的。假設有一個高架水槽與地下直直向上開口的水管是相通的。如果這個開口足夠小,而且比水槽的水位低,那麼水就會用力噴出,而且水柱會上升到與水槽差不多高的位置。前面已經解釋過,如果達不到這個高度是怎麼回事了。射出的水的高度取決於噴射口離水槽里的水位的垂直距離。

總之,跟其他液體一樣,水也具有很強的流動性,它傾向於在所有的容器或導水管中到達同樣的高度;而且如果任何導水管都有一個向上的開口,那麼水就會從這個開口噴出來,到達與水源的水位差不多高的地方。

土壤的不同層次根據它們的阻塞能力來劃分。更專業點說,就是它們的滲透性。有些土層,特別是黏土層,對流水產生很大的阻力,而其他的,尤其是沙層,能夠自由地吸收水。假設土壤有兩層黏土層A和B,一層沙層C在黏土層A和B之間,如圖19所示。就像我們前面學的,這些土層會分布在不同地方的不同深處,這是地球外殼的移位、彎曲、褶皺所帶來的。某個地方深處的土層可能會出現在另外一個地方的表層。那麼,讓我們來假設某部分地面某個深度的沙層上升到其他地方的表面,例如,我們圖中右邊的部分。河底、湖底、其他水體的底部,或者永久積雪的山脈上,都會突然發生這樣的情況。同樣,也會發生在雨水聚集的凹陷處,或者被夜晚凝結的霜籠罩著的山邊。在任何一種情況下,由於沙層本身的超強滲透性,它都會吸收集合在兩層滲透性不強的黏土層之間的水。從而形成一個又富足又廣闊的地下水體。

如果沙層來到某個地方的表面,例如深峽谷的兩邊,或者是土壤自然形成的裂縫、裂隙或者其他開口處與外界相通,就形成了由地下水庫灌溉的噴泉。但也可能是飽和沙層不出現在表面,或與外界相通,那樣的地下水就是未知的,也許它就在我們腳下,或者最乾的土地下面。為了把它帶到表面,好好利用,就必須開個口。假如在圖中的a點處鑽一個孔,這個孔一旦伸入到儲存水的兩層中的上層,水就會從開孔處噴出來,達到水源——水庫、池塘、湖泊或者河流的水位。如果鑽孔的位置比水庫低,那麼噴出的水的高度可能偏高或者偏低;如果不是,那麼噴出的水就會剛好與水庫的水位一樣。

為了到達水飽和的那一層,常常需要挖至中等深度;這樣挖出來的井,就可以通過水源的補給,達到與溪流、湖泊或池塘的水位的高度。如果水源的水位上升或下降,它也會隨著上升或下降相同的幅度。但是如果地下水體是在很深的地方,那麼就挖自流井,之所以這樣命名是因為它最早出現在阿圖瓦。在一端是鐵棒的非常有力的鑽孔工具的幫助下,隨著鑽孔越來越深,一個直徑一到兩分米的孔就穿過了土壤各層——碎石層、泥灰層、黏土層,可能還有石灰岩層——直到碰到水,它的深度可能有幾百米。如果在鑽孔的過程中,碰到了最硬的岩石,那麼習慣用一種類似手術鑽孔機的工具。然後再用一種類似勺子的鏟子來清除洞里的泥、碎石、沙子、小石頭和其他的障礙物。最後,為了保住圓柱井的牆壁,通常用挖空的方式,為了防止水從旁邊跑出去,還會在洞里放一根金屬管作為內襯。

在結束這個話題之前,我想請你們注意一下自流井的高溫。它是地球內部的熱量在水源處流動產生的結果。

在某些地方,有種噴泉可以一直噴好幾天,甚至幾個月,中間幾乎沒有停歇——噴著噴著,會停下來一會兒,再繼續噴。這些奇怪的噴泉,在水耗盡後經過一段時間又會獲得水源,然後再繼續噴,這樣的噴泉就叫做間歇泉。如果只舉兩個例子,那麼一個是位於阿爾卑斯山的科爾馬斯噴泉,它每過7分鐘就會停下來,然後再繼續噴;另一個是位於尚貝里的皮尤斯格羅斯噴泉,每6個小時噴一次——太陽上山的時候、中午、太陽下山的時候、半夜。我們可以用虹吸管來解釋這種奇怪的噴泉。

虹吸管是一種彎管,要麼是曲線彎曲,要麼是兩邊彎曲,如圖中的ABC管,而且一頭長一頭短。從短的那邊放進要被排出的水,如果你把嘴巴放在C口處吸,直到整個管子裡面充滿了水,然後把嘴移開,水就會流出來,直到水槽里的水降到短的那一頭的底部才停止。這是因為空氣中的壓力對水槽的水產生向下的作用,所以水才會沿著短的那頭流出來。

經過物理學證明,到處都存在著大

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