古人难以捉摸风的起源,只能求助于神话。《山海经》提到狱法之山中的神兽,“其行如风,见则天下大风”。希腊人则干脆为东南西北风各封一位神。波提切利的画《维纳斯的诞生》中,有一个抱着妹子的猥琐男,贪心的想把女神的衣服吹跑。他是希腊神话中的西风之神阿涅摩伊。
在现代科学眼中,风不过是高气压向低气压推动的空气流动。吹一个气球,气球的橡胶囊拉紧,气球内部形成高气压。停止吹气,气球内部的高压空气与气球外的低压空气在进气口相遇,风就从气球内吹向气球外了。经过空气的流动,气压重新平衡,不再有气压的差别,风就停止了。
地球上的自然风也是源于气压差。维持地球上气压差的是气温。在温暖的地方,空气遇热膨胀,压强变小;在寒冷的地方,气温低,空气遇冷收缩,压强变大。温暖的热带海面会造成低压中心,西伯利亚寒冷的冰原会造成高压中心,这些异常的高压或低压都能鼓动空气的流动,形成风。
风的原理,就这么简单。
地球上的温差多的是,最显著的是赤道和极地的温差。在赤道附近的热带,由于阳光垂直照射,地球表面可以吸收大量的太阳辐射,温度最高。越往北,太阳照射角度越大,地球表面获得的辐射能减小,温度也随之降低。
正如风的原理中提到的,温差导致气压差,气压差导致风。热带温度高,气压比较低,而远离赤道的地区温度低,气压高。风因此形成,从南北半球吹向赤道。空气汇聚到了赤道附近。
空气不可能无限制的在赤道累积,走投无路之下,只好向上走。由于高处的温度降低,空气中的水汽凝结为雨,降落在热带,哺育了茂密的雨林。失去水汽的干燥空气继续爬升,直到对流层顶。稳定的对流层顶像一个盖子,阻止空气继续上升,迫使它们向南北方向散开。在散开过程中,干燥空气逐渐降低高度,直到南北30度纬度附近下降到地球表面。地球上的空气如上所述,不知疲倦的循环流动,成为气象学家哈德利所描述的环流。
哈德利环流为赤道附近带来了大量的降雨,又给南北纬30度带来了干燥的空气,因此造成了两个纬度截然不同的地貌。以地跨赤道的非洲为例,赤道上的刚果盆地降水丰富,有茂密的雨林,生物物种极为丰富。在上一个寒冷的冰川季,我们的祖先——现代智人就躲在附近温暖而湿润的峡谷中。而北纬30度附近北非和西亚,除了尼罗河河谷和西亚两河哺育的绿洲,就只剩下极度干旱的撒哈拉和阿拉伯沙漠了。
距今十万年前,气候变暖,祖先们决定到北方试试运气。热带老家虽说是物种的天堂,但物种竞争激烈。毒蛇藏在草丛里,狮子卧在丛林边,树上的豹子磨着指甲,眼神炯炯的搜索猎物。看似温驯的斑马,也早被各种食肉动物训练得警觉而凶狠,能把靠近的人类踢得半死,更别说驯化了。高温和湿润的环境让植物疯狂生长,占据了空间、阳光和土壤的养料,剥夺了农作物耕作的条件。微观的世界更加丰富多彩,病毒不分四季的分裂变异,寄生虫孜孜不倦的繁殖感染。它们引发的瘟疫夺走了许多人的性命。
祖先们很快到达了北纬30度附近。这里是哈德利环流下沉带,依然温暖,空气却很干燥。让人抓狂的热带雨林消失了,毒蛇猛兽大大减少。病毒和寄生虫不喜欢干燥的环境,也失去了多样宿主,威胁大大降低。虽然四处都是沙漠或半干旱的草原,河流却能提供珍贵的水。在北纬30度圈,东西走向的欧亚大陆为人类提供了数个适宜生存的河谷。祖先们如同从A级联赛降到了B级,忽然生猛起来,成了北纬30度圈的领头羊。凭借大脑的思考和语言的传承,祖先们在河谷中发展农耕、驯化动物、烧制陶器、冶炼金属,开创出一直延续到今天的人类文明。
另一拨祖先们坚持生活在潮湿的热带。居住在热带的人逐渐对猖獗的热带病毒产生某种程度的抵抗力,如黄热病和疟疾。随着火的使用,人通过刀耕火种开垦雨林。在东南亚和中美洲的热带雨林中,高棉人和玛雅人都发展出高度复杂的灌溉系统,修建了华丽繁复的宗教建筑如吴哥窟和日月金字塔,成立了强有力的集权政府。而在一些热带山脉上,高海拔创造了相对凉爽干燥的环境。安第斯山上的印加人以山坡为基地,修建梯田,种植作物,再进一步征服低地部落,形成了繁荣的印加帝国。印加人因山而建的马丘比丘城,足以比肩伟大的埃及和巴比伦。
然而,哈德利环流又来制造麻烦。麻烦来自于哈德利环流制造的东风。在地面上,哈德利环流除了把空气从30度纬度汇聚到赤道,还会自东向西的流动。
东风形成的原理和花样滑冰中的旋转类似。当滑冰手收拢身体时,会快速旋转;当滑冰手伸展开双臂,旋转的速度会变慢。地球上的空气也在随着地球的自转而旋转。空气从30度纬度吹向赤道的过程中,环绕30度纬度圈的空气扩张成环绕赤道的一圈大圆,就好像滑冰手伸展手臂。空气也会降低旋转的速度,落后于地球自西向东的自转,也就有了东风。
在广阔的太平洋上,东风把温暖的表层海水吹到西太平洋。东太平洋的海水上涌,形成低温海面。按照风的简单原理,温差导致压强差,空气流动形成环流。西太平洋上的空气上升形成降水,造就潮湿的菲律宾、印度尼西亚和昆士兰。东太平洋上的空气下沉,让沿岸的秘鲁和墨西哥都变得相对干燥。
然而,东风形成的东西向环流并不稳定。环流会在某些年份发生扰动。在一些年份里,东风减弱,温暖海水回到秘鲁沿岸,以至于美洲经历洪水,东南亚经历干旱。扰动会在圣诞节附近达到最强,以至于来到秘鲁的西班牙人给它名为“厄尔尼诺” (El Ni?o)——西班牙语中的“圣婴”。
厄尔尼诺的周期在两年到七年之间,非常不规则。热带的降水也随之变得不规律。洪水与干旱交替。前两年风调雨顺,接着一年洪水,随后三四年的大旱。不规律的降水是农业的灾难。气候适宜时,灌溉系统扩张,农田开垦,人口快速增长。一旦旱涝灾情发生,农作物欠收,过剩的人口发生大规模的饥荒。饥荒除了造成饿殍千里的惨象外,还削弱人的免疫力,造成瘟疫爆发。社会矛盾增强,内乱增多。持续数年的灾情会消耗种子在内的食物储存,人们迁徙离开定居地,彻底荒废整个农耕系统。
在厄尔尼诺难以捉摸的脾气面前,人们只能求助于诸天神佛。为了安抚上天的情绪,玛雅人甚至从周边部落捉人,用活人祭祀。只是老天不买账,城市继续荒废,最终成了热带雨林中的遗迹。好不容易发展起来的热带文明,又倒退回了起点。
在北纬30度圈上,文明茁壮发展。人们学会用泥板写字,把经验记录下来。铁器比青铜更加坚硬,可以开垦更加广阔的土地。石匠建起引水渠,把台伯河书引入罗马城。木工建造起大船,把埃及的谷物运往欧洲。农业的富足让一些人脱离农事,打仗、收税、管理政府、研究星空。一开始独立发展的文明圈通过商路连接,交换着商品和知识,刺激各自的发展。人们终于不那么惧怕自然,就连城市也可以熬过五世纪的低温。
然而,即使到了哥白尼宣布他伟大的科学发现时,人们对地理依然缺乏认识。文明圈分布在北纬30度的欧亚大陆,人们的地理知识依然局限于此。阿拉伯人的地理知识领先世界,却也以为这就是整个世界。
奥斯曼土耳其人在西亚的扩张阻断了欧洲与东方的商路。为了在利润丰厚的东西方贸易中分一杯羹,葡萄牙人开始了海上探索。葡萄牙人已经从摩尔人那里知道,撒哈拉中有一条神秘的商路,通往神秘的非洲南方。商人用这条商路运输象牙、黄金和盐块。葡萄牙人希望找到非洲的最南端,进入早已被阿拉伯人熟知的印度洋,打通从欧洲到印度的海上商路。
葡萄牙人驾着帆船,沿着非洲海岸向南航行。葡萄牙人在非洲西岸建立了数个据点,建立了欧洲到撒哈拉以南非洲的商路。然而,在达喀尔附近,非洲的海岸线开始向东转,而哈德利环流的东风却把船向西吹,带到大西洋深入。航海家迪亚士艰难向南推进,最终在风暴中摸索到非洲南端的好望角。由于一路逆风航行的消耗,迪利亚只能返航葡萄牙。
达伽马启程探索前往印度的航线时,吸取了迪利亚的教训,把船向西南行驶,进入到大西洋腹地。在到达南纬30度附近时,东风减弱,达伽马再向东调转船头,驶向好望角。航行出人意料的顺利,达伽马成功绕过好望角,驶抵非洲东岸,再向东到达印度西岸。葡萄牙人探索了八十年的商路就在这一条奇怪的航线上实现了。
这条航线成了葡萄牙人的国家机密。葡萄牙航海家们不断重复这条“掰弯”到大西洋的航线,其中的卡布拉尔把船一路向西,以至于抵达了美洲的巴西,才扭头向东驶往印度。葡萄牙人自然没有放过这个意外之喜,迅速在巴西殖民。所以,如果你今天看到操着葡萄牙语的混血桑巴美女们,千万别忘了哈德利环流的功劳。
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正如风,一手毁灭,一手创造。
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