声音与环境 复习提纲
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篇1:声音与环境 复习提纲
声音与环境 复习提纲
一、声音的发生与传播
1、一切发声的物体都在振动。振动的物体叫声源。敲打桌子,听到声音,却看不见桌子的振动,你能想出什么办法来证明桌子的振动?可在桌上撒些碎纸屑,这些纸屑在敲打桌子时会跳动。
2、声音的传播需要介质,真空不能传声。在空气中,声音以声波的形式传播。声音可以通过话筒转化成电信号,再通过示波器显示声音的波形图。声音可以用磁带或光盘保存下来。
3、“风声、雨声、读书声,声声入耳”说明气体、液体、固体都能发声,且空气能传声。
4、声音在固体中的传播的最快,声音在15℃空气中的传播速度是340m/s。运动会上进行百米赛跑时,终点裁判员应看到枪发烟时记时。若听到枪声再记时,则记录时间比实际跑步时间要 晚 (填早或晚)0.29秒(当时空气15℃)。
5、回声是由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上,人耳能把回声跟原声区分开来,此时障碍物到听者的距离至少为17m。在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮,原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s 最终回声和原声混合在一起使原声加强。
6、利用回声可以测定海底深度、冰山距离等,测量方法是:测出从发出声音至接收到回声的时间t,查出声音在介质中的传播速度v,则所测距离s=vt/2。
7、声音在耳朵里的传播途径: 外界传来的声音引起鼓膜振动,这种振动经听小骨及其他组织传给听觉神经,听觉神经把信号传给大脑,人就听到了声音.
8、声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其它特征也就不同,由此人们可以准确地判断声源的方位这就是双耳效应。
二、我们怎样区分声音
1、人感觉到的声音的高低叫做音调。音调跟发声体振动频率有关系,频率越高音调越高。管乐器是靠空气柱的振动发声的,长空气柱产生的音调低。
2、物体在1s振动的次数叫频率,单位是赫兹(hz)。
3、人感受到的声音的强弱叫做响度。响度跟发生体的振幅和距发声距离的远近有关。
4、物体在振动时,偏离原来位置的最大距离叫振幅。振幅越大响度越大。
5、声音的品质叫做音色也叫音品,它与发声体的材料、结构以及发声方式等因素有关。人们根据音色能够辨别乐器或区分人。
5、使人愉悦,利于健康的声音叫乐音,响度、音调、音色是乐音的三要素。
三、让声音为人类服务
1、频率高于XX0hz叫做超声波,低于20hz叫做次声波,它们是人听不见的声音。
2、人们用分贝(db)来划分声音等级;听觉下限0db;为保护听力应控制噪声不超过90db;为保证工作学习,应控制噪声不超过70db;为保证休息和睡眠应控制噪声不超过50db 。
3、使人感到厌烦,有害健康的声音叫噪声。当代社会的四大污染:噪声污染、水污染、大气污染、固体废弃物污染。减弱噪声主要是从消声、吸声、隔声三个方面采取措施。
4、可以利用声音来传播信息和传递能量。例如超声波作为信息载体,可用于定位、勘察探测、诊断及超声盲人探路器等。超声波作为一种能量,可用于加工、碎石、清洗精密仪器等。
篇2:声音与环境测试题及答案
一、填空题(111题每空1分,第12题每空3分,共 37分)
1.(安徽)成语万籁俱寂常用来形容夜晚的宁静,从声音特性分析,这主要是指夜晚声音的__________很小。
2.(2015湖南株洲)掩耳盗 铃是大家非常熟悉的故事,从物理学角度分析盗贼所犯的错误是:既没有阻止声音的 ,又没有阻止声音的 ,只是阻止声音进入自己的耳朵。
3.(2015江苏南京)噪声是由发声体 产生的,中考期间,考场附近禁鸣喇叭,这是在 _________(声源处或传播途中或人耳处)减弱噪声。噪声也是一种能源,最近科研人员开发一种T恤衫,它能在噪声环境下发电,把机械能转化为电能,为随身携带的小电器及时充电。
4.(2015江苏苏州)敲击鼓面,在听到鼓声时,还可看见鼓面上小纸团在跳动,说明鼓声是由于鼓面的_______产生的;鼓面的_____越大,鼓声的响度越大.
5.(2015山东滨州)汽车上的电子防盗报警装置,在汽车被撬开时能发出报警声,提醒人们车辆被盗,这是利用了声音可以传递 。
6.(2015山东德州)音乐会上,演员正在演奏二胡,二胡发生是因为琴弦在 ,演奏过程中,演员不断调整手指在琴弦上的按压位置是为了改变声音的 。
7.(2015山东烟台 第13题)如图所示是几种声音输入到示波器上时显示的波形,其中音调相同的是 ;响度相同的是 。
8.(2015江苏扬州)小明将手机悬挂在密闭的玻璃瓶中,用抽气机抽去瓶中的空气,大电话呼叫瓶内的手机,手机 (能或不能)接收到呼叫信号,这说明 ;你 (能或不能听到瓶内手机的声音,)这说明 。
9.(2015四川广安) 2.声音是靠物体的 产生的,声音能在 体、体和 体中传播,在________中传播最快,在空气中的传播速度是_________________m/s。
10.(2015四川南允)某种昆虫靠翅膀振动发声,如果这种昆虫的翅膀在10s内振动3500次,则它振动的频率是 Hz,人类 听到这种声音(选填能或不能)
11.(2015甘肃兰州)日常用语中声音的高与低,有时指音调,有时指响度,含义不是唯一的。例如一名男低音歌手正在放声高唱,这里的低是指 。高是指 。
12.如图,甲是探究声现象常用的装置,请根据要求回答问题:
(1)泡沫塑料球被音叉弹起,这个现象说明 ;
(2)泡沫塑料球在实验中起什么作用 ;
(3)加大敲音叉的力度,根据发生的现象,你由此可得出什么结论?
(4)如图乙所示,敲击右边的音叉,左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起,这个现象说明
二、选择题(4分13=52分)
1.(20 12广东广州)小明的发言声音太小,老师要他大声重复一次,老师是要求小明提高声音的( )
A. 音调 B. 频率 C. 响度 D. 音调及响度
2.声音从水中传入到空气中,它的传播速度的大小将( )
A.不变 B.变大 C.变小 D.不能确定
3.(2015湖南益阳)下列有关声音的说法中,正确的说法是( )
A.真空不能传声 B.发声体振动频率越高,响度越大
C.发声体的振幅越大,频率越高 D.戴耳罩是在声源处减弱噪声
4.(2015江苏宿迁)对于下列四幅图,说法正确的.是( )
A.小明敲鼓时用力越大,鼓发出声音的音调越高
B.广口瓶中的空气越稀薄,人听到响声越大
C.纸板划得越慢,梳齿振动得越慢,发出的音调越低
D.安装噪音监测仪可以根治噪音污染
5.(2015江苏无锡)关于声现象,下列说法正确的是( )
A.闻其声而知其人是根据声音的响度来判断的
B.不敢高声语,恐惊天上人中的高是指声音的音调高
C.长啸一声,山鸣谷应是指次声波传播很远
D.隔墙有耳说明固体能传声
6.(2015山东菏泽)春节联欢晚会上,山西绛州鼓乐团表演的《鼓韵龙腾》气势磅礴。下面有关说法中错误的是( )
A. 鼓乐声主要是由鼓面振动产生的
B. 鼓乐声主要是由鼓内空气振动产生的
C. 鼓乐声是 经过空气传到现场观众耳朵的
D.由于设计师对剧场的混响时间的合理设计,才会使现场观众感觉鼓声的气势磅礴
7.(2015山东聊城)下列说法正确的是( )
A.声音是由物体的振动产生的 B.声音在真空中也能传播
C.声音的传播不需要时间 D.女生的音调都是一样的
8.(2015四川内江)如图1所示,在两个完全相同的高脚玻璃杯内装有相同深度的水,当用筷子轻轻敲击杯子时,两个杯子就会发出相同的声音。那么下列说法中正确的是( )
A.当用筷子敲击甲杯让其发声,发声后用手捏住杯边,此时乙杯不能发出声音
B.当用筷子敲击甲杯让其发声,发声后用手捏住杯边,此时乙杯能发出声音,产生了共鸣
C.当用筷子敲击杯子时,甲的音调较低
D.当用筷子敲击杯子时,乙的音调较低
9.(2015四川宜宾)小强在使用小提琴前,常常旋动琴弦轴调节琴弦的松紧,这样做的目的主要是为了改变声音的( )
A.响度 B.音调 C.音色 D.速度
10.(2015贵州安顺)下列关于声现象的说法中正确的是:
A.一切发声的物体都在振动
B.声音在不同介质中的传播速度相同
C.声音在真空中的传播速度为340m/s
D.公路旁安装声障墙是在声源处减弱噪声
11.(2015四川绵阳)下列关于声音的说法,正确的是
A.噪声不是由物体振动产生的
B.一切正在发生的物体都在振动
C.只要物体振动,我们就能听到声音
D.声音的传播速度在固体中一定比在液体中快
12.(2015四川凉山)我们生活在声的海洋中。关于声音,下列说法中正确的是( )
A.只要物体振动,我们就能听到声音
B.振动停止,发声也一定停止
C.区分不同人的说话声音,主要是通过音调辨别
D.声波在真空中传播速度最快
13. (2015 徐州)暖水瓶的瓶胆夹壁中是真空,小明想利用它来探究真空能否传声.他把音乐贺卡里的电子发生器放入瓶中,根据听到的声音进行判断。在他设计的下列几组比较因素中最合理的是
A.塞上瓶塞和不塞瓶塞进行比较
B.把瓶胆放在近处和远处进行比较
C.用一个完好的和一个已经漏气的瓶胆进行比较
D.将音量大小不同的芯片先后放入瓶胆中进行比较
三、计算题(第一题5分,第二题6分,共11分)
1.列车驶入隧道前应鸣笛,司机在离隧道口262.5m处鸣笛,鸣笛后经过1.5S听到由隧道口的峭壁反射回来的声音,求列车行驶的速度?
2.某渔船向为了测一处海底的深度,用声呐系统垂直向下发射超声波,经过6S收到回声,问此处海底的深度是多少千米?(声音在海水的速度是1500m/s)
参考答案:
一、填空题(37分)
1.响度 2.振动 传播 3.无规律振动 声源处 4.振动 振幅 5.信息 6.振动 音调 7.甲乙 甲丙 8.能 真空能传播信号 不能 声音不能在真空传播 9.振动 气 液 固 固体 340 10.350 能 11.音调 响度 12.(1)发声体在振动(或声音是由振动产生的)(2)把振动放大的作用 (3)振幅越大,响度越大 (4)空气可以传声
二、选择题(134=52分)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
C C A C D B A B B A B B C
篇3:声音环境大比拼
声音环境大比拼_小学想象作文
“请大家注意了,环境演讲比赛即将开始了,我们比的主要是人气指数,现在,music!我宣布,比赛正式开始!请各种声音环境登场――
(一种运动会的音乐响起来了,各种声音环境登场了,在观众的欢呼声中,宁静登上了讲台)
赛场上安静了下来,大家的目光都盯着宁静,只听一个柔弱的小女子的声音在说:
“大家好,我的.名字叫做宁静,生来就很柔弱。大家对我一定不陌生,因为在夜晚就可以见到我的身影,我常常穿梭在夜晚与森林、田野之间。其实我是无处不在的,只要你静下心来,就可以感受到我的魅力。我的性格是很内向的,并不喜欢说话,但我很喜欢交朋友的,投我一票,我就可能和你交个朋友哦!如果你喜欢我的话,就请给我投上宝贵的一票,谢谢!”(宁静徐徐走下了台,反之,热闹从另一端走上了台,拿起演讲稿,开始发表演讲――
“大家好,我的名字叫做热闹,你们很熟悉我,对不对?(台下观众一齐说:“是!”)在集市上、卖场上,以及过年时,都可以看到我的身影,我生性泼辣,我也和宁静一样很喜欢交朋友,如果你愿意和我交一个朋友那么,就请你给我投上一票吧!”(观众们都在大喊:“宁静!宁静!宁静!热闹!热闹!热闹!……”闹得不可开交,可能这些观众都是宁静和热闹的忠实粉丝吧!工作人员好不容易把秩序稳定下来了。)
“哥哥、姐姐、叔叔、阿姨、舅舅、婶婶、爷爷们,大家好!我是今天的一名选手,我的名字叫做喧闹,我主要是早晨可以和大家见面,早晨买菜时,大家可以听见我,大家可能不太注重我,因为我只是一个无名小卒,请打家多多的鼓励我,谢谢!”
主持人一声令下:“开始投票!”观众们哗哗地按起按键器。主持人拿起奖杯,激动不已地说:“本次比赛的冠军是――宁静!”支持宁静的观众高兴得跳了起来,但一些人却很暗淡。这场比赛就在欢呼声和音乐声中结束了……
篇4:初二上学期物理教案《声音与环境》
初二上学期物理教案《声音与环境》
一、声音的发生与传播
1、课本实验说明:一切发声的物体都在 。用手按住发音的音叉,发音也停止,该现象说明 。振动的物体叫 。
①人说话,唱歌靠声带的振动发声,婉转的鸟鸣靠鸣膜的振动发声,清脆的蟋蟀叫声靠翅膀摩擦的振动发声,其振动频率一定在20Hz---0Hz之间。
②《黄河大合唱》歌词中的“风在吼、马在叫、黄河在咆哮”,这里的“吼”、“叫”“咆哮”的声源分别是空气、马、黄河水。
③敲打桌子,听到声音,却看不见桌子的振动,你能想出什么办法来证明桌子的振动?可在桌上撒些碎纸屑,这些纸屑在敲打桌子时会跳动。
2、声音的传播需要 ,真空不能传声。在空气中,声音以看不见的声波来传播。
声波到达人耳,引起 振动,再经过“耳桥”传到 ,最后传到听神经,人就听到声音了。
声音可以转换成电信号,再用示波器显示出来。
真空不能传声月球上没有空气,所以登上月球的宇航员们即使相距很近也要靠无线电话交谈,因为无线电波在真空中也能传播,无线电波的传播速度是3×108 m/s。
空气、液体 、固体能够传声。月球上能够进行吗?为什么。不能。因为月球上无空气,振动的传播主要靠空气进行。
③“风声、雨声、读书声,声声入耳”说明:气体、液体、固体都能发声,空气能传播声音。
3、声音在介质中的传播速度简称声速。一般情况下,v固>v液>v气 声音在15℃空气中的传播速度是 m/s合1224km/h,在真空中的传播速度为0m/s。
物质粒子排列越紧密,传声效果越好。所以固体的传声效果最好。
练习:☆有一段钢管里面盛有水,长为L,在一端敲一下,在另一端听到3次声音。传播时间从短到长依次是
☆运动会上进行百米赛跑时,终点裁判员应看到枪发烟时记时。若听到枪声再记时,则记录时间比实际跑步时间要 晚 (早、晚)0.29s (当时空气15℃)。
☆下列实验和实例,能说明声音的产生或传播条件的是( ①②④ )??①在鼓面上放一些碎泡沫,敲鼓时可观察到碎泡沫不停的`跳动。②放在真空罩里的手机,当有来电时,只见指示灯闪烁,听不见铃声;③拿一张硬纸片,让它在木梳齿上划过,一次快些一次慢些,比较两次不同;④锣发声时,用手按住锣锣声就停止。
4、回声是由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上人耳能把回声跟原声区分开来,此时障碍物到听者的距离至少为17m。在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮,原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s 最终回声和原声混合在一起使原声加强。
应用:应用回声可以测定海底深度、冰山距离、敌方潜水艇的远近
测量中要先知道声音在海水中的传播速度,测量方法是:测出发出声音到受到反射回来的声音讯号的时间t,查出声音在介质中的传播速度v,则发声点距物体S=vt/2。
二、乐音及三个特征
1、乐音是物体做规则振动时发出的声音。 、、是乐音三要素。
2、音调:人感觉到的声音的高低。用硬纸片在梳子齿上快划和慢划时可以发现:划的快音调高,用同样大的力拨动粗细不同的橡皮筋时可以发现:橡皮筋振动快发声音调高。综合两个实验现象你得到的共同结论是:音调跟发声体振动 有关系, 越高音调越高; 越低音调越低。 叫频率,物体振动越快 越高。频率单位 又记作Hz 。
音乐中“1---7”的音调逐渐 。
医生“叩诊”和检漏工人“检漏”都是利用音调判断。详见课本P31。
练习:解释蜜蜂飞行能凭听觉发现,为什么蝴蝶飞行听不见?蜜蜂翅膀振动发声频率在人耳听觉范围内,蝴蝶振动频率不在听觉范围内。
3、响度(又叫 ):人耳感受到的声音的大小。响度跟发生体的 和距发声距离的远近有关。物体在振动时, 叫振幅。振幅越大响度 。增大响度的主要方法是:减小声音的发散(如听诊器)和增大振幅。。
☆男低音歌手放声歌唱,女高音为他轻声伴唱:女高音音调高响度小,男低音音调低响度大。
☆敲鼓时,撒在鼓面上的纸屑会跳动,且鼓声越响跳动越高;将发声的音叉接触水面,能溅起水花,且音叉声音越响溅起水花越大;扬声器发声时纸盆会振动,且声音响振动越大。根据上述现象可归纳出:⑴ 声音是由物体的振动产生的 ⑵ 声音的大小跟发声体的振幅有关。
4、音色(又叫 ):由物体本身决定(即发声体材料、结构、发声方式等因素)。人们根据 能够辨别乐器或区分人。
5、区分乐音三要素:闻声知人??依据不同人的音色来判定;高声大叫??指响度;高音歌唱家??指音调。
6、次声是指 超声是指 。人耳听不见它们。但在相同条件下他们传播速度相同。地震、海啸、原子弹爆炸容易产生次声波。
7、声音的利用(1)传递信息:设计符合声学要求的建筑,医学上B超诊断,海洋声纳探测等。(2)传递能量:超声碎石、超声清洗等。P38课本
三、噪音
1、当代社会的四大污染:噪声污染、水污染、大气污染、固体废弃物污染。
2、物理学角度看,噪声是指发声体做无规则的杂乱无章的振动发出的声音;环境保护的角度噪声是指妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音起干扰作用的声音。
3、目前人们控制、减少噪声主要在哪三方面采取措施 、、。具体办法有 、、。
4、人们用分贝(dB)来划分声音等级;听觉下限0dB;为保护听力应控制噪声不超过90dB;为保证工作学习,应控制噪声不超过70dB;为保证休息和睡眠应控制噪声不超过50dB 。
减弱噪声的方法:在声源处减弱、在传播过程中减弱、在人耳处减弱。
篇5:沪粤版第二章《声音与环境》创新测试题
沪粤版第二章《声音与环境》创新测试题
29.阅读与思考:《嘘,别出声》――违章喇叭被贴“封条”。
昨日,某市的各高考考点附近,30余辆违章鸣喇叭的机动车驾驶员,所驾车方向盘上被贴上禁止鸣喇叭的“封条”。
昨日清晨,该市千余名交警上路,将200余块“禁止鸣喇叭”标志牌摆放到65个考场周边道路,并将考点附近的摊点和违章停放车辆请走。
――摘自《楚天都市报》
读过这篇报告,发表你简单的看法。
30.探究:发声的'桌面也在振动?
提出问题:
敲桌子时,我们能听到声音,但肉眼却看不见桌子在振动。桌子是否在振动呢?有什么方法证明桌子在发声的同时也在振动呢?
实验设计:
(2)如图2-1所示,在桌子上固定一小块平面镜,让太阳光(或手电筒光、玩具激光发出的激光)照射在平面镜上经平面镜反射后,在墙上出现一个小光斑。
(3)轻轻地敲击桌面,观察墙面上小光斑的位置有什么变化?
(4)用力敲击桌面,观察小光斑位置的变化。
收集证据:
桌面发声时,你发现墙壁上小光斑_______________________,这说明__________________________________________。
交流合作:
你认为还有哪些方法可以证明桌子发声时在振动?说说你的办法,试着做一做。
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黄土与环境
一、为何研究黄土高原的黄土全球变化研究中的一个重要方面是研究过去、现在和未来的气候环境变化。有人曾形象地指出,新近时期古气候环境的历史是藏在大自然用密码写就的一本本“秘笈”当中的,世界各地的科学家们正在解释和读懂三本这样的“秘笈”:一本是深海沉积,一本是南极和格陵兰的冰盖,还有一本则是中国的黄土高原。黄土高原是具有全球意义的研究对象。
为什么人们如此重视黄土高原?
首先,与极地和深海不同,黄土高原位于人类过去和正在居住的地球的陆地表面;另外,最近的研究还证实,它是迄今为止被发现的历时最长(约2200万年)、最完整的古气候记录的保存者。
中国的土地上拥有这样一本“秘笈”,而且已经读懂了一部分,这令我们深感幸运。当然,还有很多更加引人入胜的故事等待我们去解译。这是一项严肃而又艰巨的任务,也是一次振奋人心的挑战。黄土高原秘密的不断发现,提示着地球科学一个新时期的到来,至少在亚洲大陆上是如此。
作为大自然打造的三个近代气候环境档案库之一,黄土高原的独特之处在于,这里生活着上亿的人口。他们拥有百万年的历史;他们的生活和未来的发展需要科学;他们需要认识自己在自然界所处的位置,需要了解祖先和自身所经历的复杂的环境演化历史。
黄土高原是由黄土构成的。什么是黄土?形象地说,黄土就象人们常见的、发生在我们身边的“沙尘暴”。3月18日北京就出现过一次特大沙尘暴。近年来,人们对北方发生的沙尘暴非常注意。国家也已投入大量资金治理由于不合理利用土地而产生的沙尘暴源地和影响地,以保障我国社会经济的可持续发展。
从沙尘暴的物质成分来看,它与黄土十分接近。黄土是一种风成沉积,主要由粒径为0.01~0.05mm的粉砂级颗粒组成,成分包括石英(约占60%)、长石、云母等和少量重矿物,富含碳酸钙(7%~30%)。黄土多大孔隙、松软且具有湿陷性。
我国古代称沙尘暴类型的降尘为“雨土”,根据孙继敏和张明银的研究,自1966年到,174个气象台站共记录了60次能见度在1公里以内、中等严重程度、持续2天以上的沙尘暴。最近40年来的降尘记录说明,中国黄土高原是亚洲风尘的一个沉降区,以兰州为中心,共发生过24次降尘。这与地质上黄土高原的黄土堆积以兰州为最厚是一致的。中国大陆降尘的次数和厚度都是以兰州为中心的。
以近代沙尘暴作为黄土形成过程的参照来研究,黄土高原是一个巨大的天然实验室。黄土的发生和沉降记录表明,黄土高原是一个积累了至少2200万年、基本连续的实验数据的实验室,一个可供重建2200万年以来黄土高原及其周边地区环境演变历史的实验室,可提供这个地区未来发展的情景(scenario)。
黄土高原这个天然实验室的内容是什么呢?是研究今天干旱化的环境及过去和未来的景象。黄土高原的风尘沉积(黄土和古土壤)可以直接指示其物质来源区的干旱化过程,风力搬运的动力学机制;沉积速率、粒度变化等气候指标还可以和其他两本“秘笈”中的章节相对应。它可以告诉我们黄土沉积的时空特征和规律,也就是它自己的“历史”,同时帮助我们解读其他两本“秘笈”。
二、黄土高原简介
黄土高原分布于北纬34°~35°之间(图1),总面积约380842平方公里,黄河贯穿其中。在同一纬度,欧洲和北美的黄土地带构成全球的小麦和玉米带,西方人称之为“面包篮子(Bread Basket)”。黄土高原占据了全国耕地面积的1/5,养活了全国1/5以上的人口。这里水土流失严重,每年通过黄河输出的泥沙为16亿吨,是尼罗河的30倍、密西西比河的90倍。
在地貌学上,黄土高原可称为一个巨地貌单元。长期的侵蚀和切割形成了黄土高原特有的地形,最常见的为峁、墚和塬。
峁:多分布于黄土高原北部,为圆锥形丘陵,是一种发育在各种黄土堆积上的参丘;
墚:多分布于黄土高原中部,为长条形的脊状地形,是一种叠加的古侵蚀地形;
塬:多分布于黄土高原南部,为平台状地形,由多层叠覆的黄土/古土壤层构成。
黄土高原是中华民族文化的发祥地之一。西安东南的蓝田县发现了110万年前的蓝田直立人(Homoerectus lantianensis)化石和石器。塬区的黄土地层最为完整和连续,因此地质工作多集中于塬区,以此为突破口来解释黄土高原这本“秘笈”并告诉人们它所经历的故事。在近代中国地质学家对黄土高原的研究中,共发生了6次较大规模的破译黄土高原密码的科学事件。
三、六次破译黄土高原的密码
(一)红色土地层的建立――第1次解译密码
黄土作为一个地质单元为早期来华工作的西方地质学家所注意,始自19世纪。庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安特生等认为中国黄土系风力搬运并沉积于草原的产物。中国地质学家于19起开展黄土研究。1930年,德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研究,这一工作是开创性的。他们将黄土高原黄土划分为上下两大部分,上部称马兰黄土,下部称红色土。这是一个以“观察地质”为主要工作方法的以分类定名为主要工作内容的时代。他们第一次把中国黄土高原厚达300余米的黄土划分为马兰黄土,红色土A、B、C等四层,并按其中所含古脊动物化石定为现在仍延续使用的第四纪的早、中、晚期,是在前人工作基础上(未分期)的一个突破。尽管囿于当时的认识没有解决红色土的成因问题,但他们严谨的古生物和地层划分工作已经成为后人典范。
(二)古土壤层的发现――第2次解译密码
新中国成立以后,黄土高原的建设和水土保持工作、建筑工程的地基础工作和对人民群众各种疾病的防治等,对黄土研究提出了新的要求,也开始了黄土与环境研究的新阶段。20世纪50年代,土壤学家朱显谟、石元春等对黄土和黄土中古土壤层的研究表明,黄土层中所夹的红色条带,即德日进和杨钟健所称的红色土,实质上是一种褐色土型的古土壤层。在黄土高原的董志塬,洛川塬等地都可以发现多次黄土和古土壤相重叠产出的状况。
对黄土和古土壤序列的认识破译了红色土的红色条带之谜,使人们对黄土有了一个全新的认识,古土壤的确认对黄土成因问题的讨论起了重要的作用。因为黄土和古土壤都是在风力作用下、气候环境的变化下所形成的,但对黄土作为风力搬运的沉积的时间认识则由十多万年,向前推进到了260万年。认识了巨厚的黄土高原是260万年来风力以沙尘暴的形式所形成的;而干旱的沙尘暴时期中间又有多次气候变为温暖湿润的时期。
破译了红色条带为古土壤层之后,使我们对黄土、古土壤层序的认识,从单纯地质学研究范畴、从沉积与剥蚀的概念下解放出来,进一步把生物的地质作用与黄土沉积结合起来。受当时流行的4次冰期理论影响,对黄土的形成环境中分辨出干旱与湿润的存在和多次的旋回等现象,未能作出进一步的解释。虽然黄土/古土壤时间序列已经相当长,且沉积连续、代表气候变化清楚,比研究程度较高的欧洲、美洲和全球其他地区的黄土对全球变化的代表性都强,但还未能明确中国黄土的这一特点。
在这一时期,王挺梅、朱海之等发现黄土在空间
分布上具有颗粗细自西北而东南逐渐变细的特点,并把黄土高原的黄土划分为砂黄土、黄土、粘黄土带,这一划分对黄土高原的水土保持工作,和黄河泥沙中粗砂的来源区以及黄河泥沙的治理提供了依据。
黄土地区地基的湿陷性问题研究,也从黄土地层的划分和分布、年龄的新、老关系等研究中得到有益的启发,取得了新的进展。黄土研究在20世纪60年代进行了总结。中科院刘东生与前地质部张宗祜以《中国的黄土》为题,在1961年国际第四纪研究联合会的第六次国际会议上发表了论文。60年代末期,对中国地方性疾病克山病的研究取得了成就。
附图
图1 黄土分布图
(三)古地磁研究的发现――第3次破译密码
20世纪70年代,随着古地磁学、同位素地球化学、年代学等新学科和技术的发展,认识黄土的手段不断进步,破译密码的能力不断加强。黄土的研究从肉眼观察形成概念阶段进入到观察与测量和实验相结合的阶段,这也是一个从实验数据形成概念的阶段。
黄土与古土壤层的磁化率,随黄土与古土壤中所含磁性矿物的种类和丰度而变化。测量结果显示,黄土与古土壤的磁化率可以用来作为反映地质作用、环境变化的气候要素的替代性指标(Proxy Data)。这一进步促使我们将黄土高原沉积与深海沉积进行对比;冰芯的研究结果也与黄土高原进行了对比,是黄土高原研究从建立区域性特征到进行全球对比的起点。这一时期总结性的工作为《黄土与环境》一书的出版。
(四)冬季风和夏季风的标志――第4次破译密码
认识到中国黄土与古土壤的磁化率作为古气候的代用指标以后,人们得到了大陆沉积和深海沉积这两本秘笈的对比。随之而来问题是:黄土为什么和怎样能够记录全球性古气候变化的问题。黄土和古土壤是通过什么机制把全球气候变化记录下来的?安芷生提出黄土和古土壤分别代表古气候环境的冬季风盛行和夏季风盛行的模式对了解黄土与古土壤的形成和解译其环境秘密有着重要的理论意义。
当代气象观测告诉我们,中国的`沙尘暴事件受西伯利亚高压的影响,与西北方向吹来的风有关;而黄土高原的降水则主要是受来自东南方向的夏季风的影响,同海水的温度和海洋与大陆之间的距离有关。
黄土高原的主要气候控制因素――冬季风和夏季风如实地把全球冰期和间冰期的气候状况传送到亚洲大陆内部形成黄土高原;而黄土高原的黄土和古土壤层则忠实地把区域性的和全球性的气候信息记录于自身的密码之中。
丁仲礼利用黄土和古土壤中粒径<2微米/>10微米(0.002毫米~0.010毫米)的颗粒含量的比值作为冬季风搬运尘颗粒的风力强弱的代用指标,讨论冰期和间冰期的环境的变化。他所得到的曲线,可以与深海沉积中同时期的氧同位素(δ[18]O)曲线进行对比,吻合情况较好(图2)。
宝鸡的黄土剖面有160多米厚,在260万年的时间内共有32次黄土与古土壤的配对。它们代表了32次由暖湿到冷干的变化。这一结果证明了大陆冰期和间冰期的多次性,丰富了以前认为大陆仅有四次冰期的理论。
在大陆上无论是何种冰川,气候变化对其的影响均表现为冰川和冰盖边缘的进退。一进一退,后者往往破坏了前者所保存的信息,所以在地球的大陆上几乎找不到冰川消长的完整物质记录,因而它的记录也很难与深海沉积所记录的冰期与间冰期的结果相比较;而反映气候变化的连续的黄土与古土壤层则弥补了冰川的这一缺陷。黄土高原这本“秘笈”不仅记录了冰期与间冰期这种万年尺度的气候变化,而且还能显示更为微细的千年尺度的气候变化。
郭正堂利用甘肃西峰镇和陕西长武黄土塬区的剖面黄土与古土壤中的析出铁Fe[,2]O和全铁Fe[,2]O[,3]代表的风化强度比值作为夏季风的代用指标。Fe[,2]O和Fe[,2]O[,3]比值的高低说明,夏季风强盛时期,由于温度和湿度的增加,其风化程度加大,在黄土形成时期则相对的风化强度减弱。这一代用指标较常用的以磁化率作为夏季风的代用指标有其优点,也可以与深海δ[18]O同位素研究的结果对比。说明其具有全球意义。
从20世纪80年代以磁化率作为气候的代用指标,到90年代以颗粒比值代表冬季风强度,以风化指数代表夏季风强度,中国黄土研究逐步跨入了多种代用指标并存的时代,亦即是用更多的方法解译黄土高原秘密的时代。这一工作为后来认识上新世红粘土为风成沉积开辟了新的途径。
附图
图2 黄土粒度曲线与深海氧同位素曲线对比
(五)米兰柯维奇周期的启示――第5次破译密码
当前关于驱动第四纪冰期和间冰期古气候变化的学说以米兰柯维奇的天文周期假说较为普及。地球轨道偏心率、地轴倾角和岁差的周期性变化影响地球接受太阳辐射的总量和太阳能量在不同纬度和季节的分配。季节性的太阳光线在高纬度的变化,可以降低夏天的温度。假如夏天温度变凉,夏天的时间变短,则前一冬天的所积冰雪可以保持下来不被溶化。这样一个机制会导致冰川的增大,冰期的到来。轨道的变化在中纬度和高纬度会导致冷与暖的交替出现。Berger计算寒冷期的时间和第四纪冰川发展的冰期相吻合,所以他的结论是地球轨道的变化导致第四纪冰期的出现。
现代计算指出,仅是轨道变化本身不能导致冰川的前进或后退。轨道周期引起的地球系统的其他方面的变化则导致并增加这种变冷的情形;而这样一个相对较弱的初始的颤动可以被放大直到形成巨大的气候变化。有人研究认为,高纬度气候寒冷导致大面积森林消失,使太阳到达地球的能量被反射,导致地球变冷;冰川因而加大再反射更多的太阳能,致使冰期出现。
全球冰量的增加,特别是北极地区冰量的增加会导致西伯利亚高压的增强,这一增强可能会使得亚洲内陆干旱化加剧。黄土高原的形成可能更多地与此有关,而青藏高原的隆起也促进了干旱化的形成和黄土的沉积。
丁仲礼根据宝鸡黄土剖面研究了250万年来黄土与深海记录之间米兰柯维奇周期的比较,最近又详细而深入地对黄土高原中部和南部的宝鸡、灵台、蒲县、平凉、泾川五地的黄土粒度进行了大量的分析并发现,黄土与古土壤序列的变化自180万年以来,和深海的旋回几乎可以一一对比,并且都是在1百万~0.8百万年前以1.3万~4.1万年的周期为主;1百万~0.8百万年有一气候转型,此后以10万年周期为主。这一现象对黄土高原黄土―古土壤序列的形成机制来说可能是十分重要的。他认为这与全球冰量的变化有关。除大陆冰盖和海冰外,根据汪品先等对海岸带冰期时海水下降100米、暴露大片边缘海,增强了内陆干旱、半干旱区的干旱化。丁氏认为华北与北半球的气候变化的耦合是从1.8百万年前开始加强。
黄土高原这本“秘笈”可能和深海那本“秘笈”一样都有一个形成过程“简单”的特点,不像河流、湖泊沉积等形成过程复杂,因而对再造古气候历史比较有利。受米兰柯维奇周期理论的启发,人们对于2.6百万年来、特别是1.8百万年来气候波动的历史和形成这种波动的原因、驱动力已经有了很好的认识和发现。
(六)青藏高原让风吹干了亚洲大陆――第6次破译密码
郭正堂等通过对董志塬的黄土和黄土下的上新世红粘土以及甘肃秦安的中新世晚期古黄土与古土壤序列(即以前称为甘肃系的地层)的研究,认为亚
洲内陆荒漠化起源于2200万年以前,由此到620万年之间为较稳定的干旱化和气候波动时期,形成了秦安的黄土。自620万年到500万年是一个干旱时期,500万年到360万年这段时间则是一个相对温暖湿润时期。360万年以后黄土高原粉尘沉积的速率表现为持续增长的趋势,到260万年这种再次增长加强,第四纪黄土大量沉积。
在这研究一阶段,以黄土作为干旱的象微的形成时间向前推进了,增长了近10倍。这在亚洲大陆是一个惊人的发现。
国内学者对中国干旱化历史的认识有两次大的突破。一次是在20世纪20年代,把亚洲干旱的历史由13万年放大到260万年;一次是90年代到现在,把干旱的历史放大到600万~800万年(上新世红粘土的重新认识为黄土),再由600万年又放大到2200万年。(秦安古黄土与古土壤层的发现),其结果有三:一是说明亚洲内陆干旱化发展的历史与全球冰量的增加有很大的可比性,表明大约自2200万年以来北半球冰量的发展也是亚洲内陆干旱化的一个重要驱动力。二是新的认识。对过去上新世红粘土层,即常说的三趾马红粘土,回归为风成黄土,或风尘沉积,对过去的中新世甘肃系(部分)回归为风成的黄土或风尘堆积。这样形成了自22来的一个陆地的“风尘堆积系”。大陆的“风尘堆积系”和深海中的深海沉积,构成的全方位的区域性对比,提示我们可能要重新认识新近纪(NEOCENE)或新第三纪亚洲大陆的历史。三是大面积古老风尘堆积的内因驱动力、干旱的发生发展和青藏高原的形成与发展的关系,可能导致以往研究的结果,如360万年的青藏高原的隆升等项研究的进一步深化,也提出新的问题:如何认识2200万年前开始的中国大陆北部的强烈的干旱化?与青藏高原的形成和隆起在时间和空间上的关系如何?这是一个今后应当考虑的问题。
2200万年以来的一段时间虽然在几十亿年的地质时间表中不是很长的一段,但和人类的存在的时间相比较还是相当长的,即使从600万年起来算也有好几倍。这种持续的风力和今天环境中的风力同是地质营力。
风的吹yáng@①,在地质历史时期有那些情景可以供我们对未来作一参考。孙继敏的工作说明最大或冰盛期时(2左右),在风力作用下北方沙漠东西延长近千公里,南北延长数百公里;而全新世适宜期则由于风力减弱,气候温湿,发育土壤,沙漠的范围缩小了很多,比今天的范围还小。
那么,今天我们处于一个什么样的位置呢?我们正处于一个可能出现的两个情景的中间。这就是我们从干旱化和风力作用所认识的地质全球变化的情景。它是一种放大了的人类全球变化(从工业革命以来的含有人类活动全球变化)。人类全球变化从现在的记录来看应是一种加速了的全球变化。但我们可以控制其速度和规模以取得合理的可持续发展。
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@①原字飓去具加肠右
篇7:生存与环境
美洲鹰生活在加利福尼亚半岛上,由于美洲鹰的价值不菲,在当地人的大肆捕杀,以及工业文明对生态环境的破坏下,美洲鹰终于绝迹了。可是,近年来,一名美国科学家、美洲鹰的研究者阿・史蒂文,竟在南美安第斯山脉的一个岩洞中发现了美洲鹰。这一惊奇的发现让全世界的生物科学家对美洲鹰的未来又有了新的希望。
一只成年美洲鹰的两翼自然伸展开后长达三米,体重达20公斤,由于加利福尼亚半岛上的食物充足,将美洲鹰养成了这样一种巨鸟,它锋利的爪子可以抓住一只小海豹飞上高空。可令人奇怪的是,就是这样一种驰骋在海洋上空的庞然大物,竟然能生活在狭小而拥挤的岩洞里。阿・史蒂文在对岩洞的考察时发现,那里布满了奇形怪状的岩石,岩石与岩石之间的空隙仅0.5英尺,有的甚至更窄。那些岩石像刀片一样锋利,别说是这么个庞然大物,就是一般的鸟类也难以穿越,那么,美洲鹰究竟是怎样穿越这些小洞的呢?为了揭开谜底,生物科学家阿・史蒂文利用现代科技在岩洞中捕捉到了一只美洲鹰。阿・史蒂文用许多树枝将鹰围在中间,然后用铁蒺藜做成一个直径0.5英尺的小洞让它飞出来。美洲鹰的速度迅速无比,阿・史蒂文只能从录像的慢镜头上细看,结果发现它在钻出小洞时,双翅紧紧地贴在肚皮上,双腿却直直地伸到了尾部,与同样伸直的头颈对称起来,就像一截细小而柔软的面粉条,它是用以柔克刚的方式轻松地穿越了蒺藜洞。显然,在长期的岩洞生活中,它们练就了能够缩小自己身体的本领。
在研究中,阿・史蒂文还进一步发现,每只美洲鹰的身上都结满了大小不一的痂,那些痂也跟岩石一般坚硬。可见,美洲鹰在学习穿越岩洞时也受过很多伤,在一次又一次的疼痛中,它们终于锻炼出了这套特殊的本领。为了生存,美洲鹰只能将自己的身体缩小,来适应狭窄而恶劣的环境,不然便很难得到新生!
千万年来,动物与人类都在为生存而战。如果不想被淘汰,就得像美洲鹰一样,以改变自己的方式,来适应不断变化的生存环境。尽管“缩小”自己的过程会千难万险,甚至流血流泪,但只有勇于“缩小”自己,才能扩大生存空间。“人不可能都生活在自己的意愿之中,只能是生活在对环境的适应之中”。
篇8:生存与环境
空旷的原野上绽放了一朵百合,这枝象征美丽纯洁的百合睁开惺忪的睡眼,忽然发现在她的身边没有一朵和她相似的花,只有望不到边的野草。百合惊惶地大哭起来,她不明白自己为什么没有和群花一起绽放在花园里,为什么会没有自己的同类来争奇斗艳。她想这广阔的原野并不是她的家园,可怜的她出生在了一个错误的环境中。任凭小草们如何安慰、劝解,这朵孤零零的百合总是不停地抱怨,幻想着有一天会有一位善良的王子将她带走。
很多个日子过去了,百合开得更加美丽了,但也更加忧伤了,因为这么多日子来并没有什么人经过,更别提她的王子了。她的美丽完全无人欣赏。
就在这时,命运给了百合机会。一个牧童无意中经过这里,发现了这株独特而漂亮的百合,牧童惊喜不已,立刻奔了过去。看着向自己奔跑过来的男孩,百合以为等到了自己的王子,她破涕为笑,借着风势用力甩掉脸上的泪珠,她想展现给她的王子最美丽可人的模样。牧童跑到花前,围着百合看啊、看啊。百合在心中不停地呐喊:快呀,快,快把我带走,带到属于我的乐园去。男孩终于控制不住内心的渴望摘下了百合。一阵疼痛之后,百合醒悟过来,她的命将夭折在男孩的手中,他不是她的天使,而是她的撒旦。
原野上,只有一株残茎飘摇着……
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