第二十一章 湖泊与泉水

每块陆地上除了有流动的河流外，还有静止的水体，这些静止的水体基本上由土地包围，与海洋没有直接联系。这些内陆水体就是湖泊；如果很浅，面积很大，海岸又很难定义，那么就被称作沼泽或湿地。湖泊主要分为4种：

第一种，溪流既没有流进那里，也没有从那里流出。基本上这种湖泊是非常小的而且不是很重要。奥弗涅的死火山的山口就有很多这样的湖泊。雨水填满了这些曾被岩浆填满的煅烧的碗状凹地，随着雨的下落，得失达到平衡，水平因此面总是保持一致。

第二种，就是流出没流进的。它们由地下隐藏的泉水灌溉，在溢出来之前，泉水会填满这个盆地或大量涌入盆地。许多大川的水源就是这样的湖泊。圣劳伦斯河就是这样的河流，它的水源是位于美国和加拿大之间的五大湖。

第三种，就是有流进又有流出。它们往往被看做是流经它们的溪流的扩张。这样的湖泊有莱茵河穿过的康士坦茨湖，以及罗纳河穿过的日内瓦湖。

最后一种，就是有溪流甚至是大川流入，但是又悄悄地流出。你可能会问，这些水库接收水，却没有水流出来，最后难道不会溢出来吗？答案很简单：流入的水都被蒸发了。要产生这样的结果，有一个必要的条件，那就是水表面是暴露出来的，而且温度必须达到能够蒸发足够的水，使流入的水和蒸发的水到达平衡。有些这种湖是咸水湖，如果面积足够大，就叫做内陆海。里海、死海、咸海都是这样的湖。里海接收的是伏尔加河里的水，伏尔加河是欧洲最长的河。它的水位比相邻的黑海和地中海低25米。地面上有一个巨大的洞储存里海的水，这个洞是经地球外壳弯曲形成的。

死海所填补的洼地比里海的大得多，它的水平面比地中海低400米。在《平原上的城市》这本书上，它被认为是古代遗迹，是被天火烧了之后遗留下来的。从耶路撒冷来的旅行者在慢慢靠近它时，从一个陡坡上掉入了某个巨大的火山口。这个被诅咒的大海里的水，虽然它的名字很悲惨，而且与海洋没有联系，但其实它本身并没有值得悲伤的地方。相反，它在太阳的照射下，闪闪发亮，呈现出非常绚丽的蓝色；但是由于它太重了，所以不会泛起微波，就算风吹也不会有太大的动作，它一直都很平静，即使在小石滩也不会起泡沫。它是一个平静、静止的死海。到处都是盐：水中含着盐，土壤中含着盐，泥潭和池塘里含着盐晶体，而且整座小山也是由盐组成，黏土也无法使它变黑。煅烧后的岩石和岩浆碎片堆积在它的岸边。

不过，死海的四周并不都是贫瘠的。有淡水的地方，就会有植物生长。可以看到和人一样高的芦苇丛，还有单一的灌木丛，上面长了水果——死海之果。死海之果有点像普通的绿色苹果，只是表皮非常硬。果实打开后，就会看到白色细粉末状的东西，如果把这些粉末吹走，就能看到一包种子，像鸟儿的蛋一样。除了这些少量的绿色景点外，死海的周围是非常荒凉的，荒凉到大家都知道这是上帝愤怒的结果。

我们已经讲了河流、湖泊和其他内陆水体的最值得注意的特征，现在我们来讲一些比较不是那么重要但是也非常有趣的特征。我将告诉你们关于泉水的知识；但是，首先来了解一下静水力学定律，这个定律可以用来解释我们下面要讲的内容。

拿一个酒杯状的玻璃容器，然后在里面装满水。这个容器A的底部与一支金属试管B连接起来，这支金属试管可以与各种各样的试管连接，任意形状的都可以。用一个活塞堵住金属试管B，阻止它与别的试管接通。如果活塞打开，那么玻璃容器的水就会进入到试管里，等它的水平位置与玻璃容器的水的位置差不多持平才会停止，不管试管的形状是怎样的，像D也好，像其他的两个也好，结果都是一样的。在这三种情况里，水所到达的位置都是差不多的，就是图中所标出的虚线。这就是连通器原理：当几个任意形状的玻璃容器与另外一个相通的话，如果往其中一个容器倒水，那么最后所有的水在各个容器里的水位都是一样的。这就是我们公共广场的喷泉的原理。在某深处的水库的地下水管引导下，水会在喷泉砌石里的水管中上升，找寻它的水位，如果喷泉的孔口没有水库里的水位高，那么水就会从那里流出来。如果比它高，水就不会流出来，因为水位会下降到和水库的水位差不多一致的位置。

现在假设图中的金属试管与玻璃试管不同，然后打开活塞，会发生什么呢？水会喷射到空气中，喷到与容器中的水位差不多高的地方。是否会到达这个高度取决于水的重量，以及它在上升过程中遇到的阻力。用这种方法，可以解释自然喷泉和人工喷泉是一样的。假设有一个高架水槽与地下直直向上开口的水管是相通的。如果这个开口足够小，而且比水槽的水位低，那么水就会用力喷出，而且水柱会上升到与水槽差不多高的位置。前面已经解释过，如果达不到这个高度是怎么回事了。射出的水的高度取决于喷射口离水槽里的水位的垂直距离。

总之，跟其他液体一样，水也具有很强的流动性，它倾向于在所有的容器或导水管中到达同样的高度；而且如果任何导水管都有一个向上的开口，那么水就会从这个开口喷出来，到达与水源的水位差不多高的地方。

土壤的不同层次根据它们的阻塞能力来划分。更专业点说，就是它们的渗透性。有些土层，特别是黏土层，对流水产生很大的阻力，而其他的，尤其是沙层，能够自由地吸收水。假设土壤有两层黏土层A和B，一层沙层C在黏土层A和B之间，如图19所示。就像我们前面学的，这些土层会分布在不同地方的不同深处，这是地球外壳的移位、弯曲、褶皱所带来的。某个地方深处的土层可能会出现在另外一个地方的表层。那么，让我们来假设某部分地面某个深度的沙层上升到其他地方的表面，例如，我们图中右边的部分。河底、湖底、其他水体的底部，或者永久积雪的山脉上，都会突然发生这样的情况。同样，也会发生在雨水聚集的凹陷处，或者被夜晚凝结的霜笼罩着的山边。在任何一种情况下，由于沙层本身的超强渗透性，它都会吸收集合在两层渗透性不强的黏土层之间的水。从而形成一个又富足又广阔的地下水体。

如果沙层来到某个地方的表面，例如深峡谷的两边，或者是土壤自然形成的裂缝、裂隙或者其他开口处与外界相通，就形成了由地下水库灌溉的喷泉。但也可能是饱和沙层不出现在表面，或与外界相通，那样的地下水就是未知的，也许它就在我们脚下，或者最干的土地下面。为了把它带到表面，好好利用，就必须开个口。假如在图中的a点处钻一个孔，这个孔一旦伸入到储存水的两层中的上层，水就会从开孔处喷出来，达到水源——水库、池塘、湖泊或者河流的水位。如果钻孔的位置比水库低，那么喷出的水的高度可能偏高或者偏低；如果不是，那么喷出的水就会刚好与水库的水位一样。

为了到达水饱和的那一层，常常需要挖至中等深度；这样挖出来的井，就可以通过水源的补给，达到与溪流、湖泊或池塘的水位的高度。如果水源的水位上升或下降，它也会随着上升或下降相同的幅度。但是如果地下水体是在很深的地方，那么就挖自流井，之所以这样命名是因为它最早出现在阿图瓦。在一端是铁棒的非常有力的钻孔工具的帮助下，随着钻孔越来越深，一个直径一到两分米的孔就穿过了土壤各层——碎石层、泥灰层、黏土层，可能还有石灰岩层——直到碰到水，它的深度可能有几百米。如果在钻孔的过程中，碰到了最硬的岩石，那么习惯用一种类似手术钻孔机的工具。然后再用一种类似勺子的铲子来清除洞里的泥、碎石、沙子、小石头和其他的障碍物。最后，为了保住圆柱井的墙壁，通常用挖空的方式，为了防止水从旁边跑出去，还会在洞里放一根金属管作为内衬。

在结束这个话题之前，我想请你们注意一下自流井的高温。它是地球内部的热量在水源处流动产生的结果。

在某些地方，有种喷泉可以一直喷好几天，甚至几个月，中间几乎没有停歇——喷着喷着，会停下来一会儿，再继续喷。这些奇怪的喷泉，在水耗尽后经过一段时间又会获得水源，然后再继续喷，这样的喷泉就叫做间歇泉。如果只举两个例子，那么一个是位于阿尔卑斯山的科尔马斯喷泉，它每过7分钟就会停下来，然后再继续喷；另一个是位于尚贝里的皮尤斯格罗斯喷泉，每6个小时喷一次——太阳上山的时候、中午、太阳下山的时候、半夜。我们可以用虹吸管来解释这种奇怪的喷泉。

虹吸管是一种弯管，要么是曲线弯曲，要么是两边弯曲，如图中的ABC管，而且一头长一头短。从短的那边放进要被排出的水，如果你把嘴巴放在C口处吸，直到整个管子里面充满了水，然后把嘴移开，水就会流出来，直到水槽里的水降到短的那一头的底部才停止。这是因为空气中的压力对水槽的水产生向下的作用，所以水才会沿着短的那头流出来。

经过物理学证明，到处都存在着大气压力，而且这种压力能够支撑起试管里10米的水柱。为了更清楚点，我们假设短的那一头有1米，长的那一头有3米。大气压力作用水槽里的水，把它们往开口A输送，这个压力可以支撑起10米高的水柱；但是，这里的水柱只有1米，还有可以支撑9米水柱的压力没有被释放。同样，C口处的大气压力也可以支撑起10米高的水柱，但是这里只有3米，还有可以支撑7米水柱的压力没有被释放。所以，在这个假设的实验中，A口处有可以支撑9米水柱的压力没有被释放，C口处只有7米，在两个不同的压力下，虹吸管里的水没办法保持静止，所以就从长的那一头流出，也就是压力比较小的那一头，很快从它这边流出的水会比水槽里剩下的水多，直到短的那一头快要离开水面。那么，显然，当虹吸管里面充满液体时，不管怎样，由于两头压力不均衡，液体都会从短的那头流向长的那头。

现在，来看图21，假设在某座山的深处有这样一个洞穴，渗进去的水聚集在这个洞穴，而这个洞穴通过类似虹吸管的裂缝ABC与外界相通；假设，在某个时间，从裂缝流出的水比洞穴吸收的水更多，只要虚线在短的那头的下面，水就不会流出去，直到洞穴里的水再一次没过虚线时，大气压力才会把水从短的那头压出去，等充满整根管后，水就会从长的那头流出去。不过，水流出的速度比注入的速度快，因而水槽的水位就会下降到图中的AG线处，也就是与短的那头的最低点持平。这时候，水会停止流出，短的那头会逐渐离开水面。但是水的注入是源源不断的，很快水位又会上升到B点，喷泉就又开始了，当水位再下降到AG时，又停止，如此这样反复。现在，你们看，间歇泉也不是那么神秘吧。

石灰性的土壤里的水在溶解的时候会有碳酸石灰。如果水再闷一会儿，那么碳酸石灰就会沉积，直到在容器内部形成一种很难弄掉的土质涂层。有时候，喷泉管就会被这种石灰水的水垢堵住。某些喷泉里面充满了石灰，就硬化了，从外面看，会看到水带着某种东西喷出来。克莱蒙费郎地区的圣阿尔妮瑞的喷泉就是这种喷泉。几天之内，鸟巢、水果篮和其他暴露在它喷出的水下的所有东西，外面都裹上了一层很漂亮的石状的外衣。裹上了这层外衣，这些东西就像雕刻家在石头上刻出来的一样。

有些喷泉喷出的水有药物特性。最有名的就是气体喷泉、铁质泉和硫黄泉。第一种喷出带有轻微酸味的碳酸气体，还会像苹果酒或其他的白酒那样冒泡。普鲁士省的海瑟-拿索上的尼德-瑟尔特斯、法国阿利埃河部落的维希都有这种喷泉。铁质泉溶解后，里面包含铁，这种铁有类似墨水的味儿。如果往里面扔些五倍子，马上就会变黑。巴黎附近的森尼-因弗瑞尔斯的福吉斯、比利时的斯帕都有这样的喷泉。最后，硫黄喷泉，就是在它的溶解水里有硫黄混合物在里面。这种硫黄有臭鸡蛋的气味，会把银变黑。

温泉是指那些泉水是温的或热的泉水，位置不同，温度也不同，有些水温甚至达到了水的沸点——100摄氏度。你们已经知温泉的热度来源于地球内部的热量。大部分的温泉也是矿泉；也就是说，它们的溶解质里含有各种各样的矿物质。