实验35：在一个装有新鲜水的大烧杯中放入一支密度计作为浮标，或者用 一根细线拴住一段小木棍的一端，将其放入水中也可以，主要是让它可以竖直 地漂浮，用橡皮筋给浮标的入水位置做上记号。在另一个水的深度足够深的容 器中溶解大量的盐，当盐完全溶解后，尝一下水面部分水的味道，然后再把其 中的水倒出去一大部分，再尝尝容器底部的水的味道。现在盐已完全溶解在水 的各个部分里面，但外观并无任何改变。
在刚才的盐溶液中再放入密度计浮标，会发现其与之前的下沉深度不一 样。你对能支撑物体的溶液浮力有什么看法？水里的鱼需要靠发挥自身肌肉力 量才能在浮在水中吗？正因为水溶液中可以包含很多物质，所以水生动物即使 不四处移动，也能在其周围获得食物以维持生存。
实验36（老师的教学实验）：在一个结实的广口瓶中放入少量锌屑，用一 个双孔橡胶塞塞紧瓶口，从一个孔中插入一只长颈漏斗，让长颈漏斗末端靠近 瓶底，从另一个孔中插入一根弯曲的玻璃导管，用一根橡皮管将其与一个集 气水槽的隔板孔相连。取几个8盎司广口瓶，装满水后倒置于集气水槽的隔板 上。通过长颈漏斗先向装有锌屑的瓶中注入适量的水，让其能淹没一部分锌 屑，然后再注入稀释10倍后的工业盐酸或硫酸。
锌遇酸会发生化学反应，并产生氢气。先让瓶中的气体排放几分钟，因为 其中大部分都是之前瓶中的空气。然后通过水槽收集数瓶氢气，注意保持瓶子 必须倒置。取一瓶进行检测，观察它是否具有颜色和气味？将另一瓶氢气瓶口 朝下地握住，插入一片点燃的小纸片，会发现小纸片停止了燃烧，瓶中的氢气 却燃烧了起来。再取一瓶氢气，在桌上瓶口朝上放置几分钟，再插入燃烧的小 纸片，为什么瓶中的氢气全然不见了？
将一个玻璃管管口加温拉拔到只有铅笔尖大小，形成尖嘴后插入氢气流经 的橡胶导管，再给反应瓶中注入更多的酸液并让其持续反应几分钟，然后将一 根点燃的火柴靠近氢气流出的尖嘴导管口，会看见氢气形成了喷焰。将一只干 燥的常温烧杯罩在氢气的喷焰上，会发现烧杯壁上逐渐累积水珠，这说明氢气 与空气中的氧气正在发生化合反应，水便在这个化学反应中形成了。
纯净的水是由氢气和氧气两种气体化合而成。氧气我们已经非常熟悉了， 我们周围环境中的空气有1/15就是氧气。氢气就是刚才实验中收集到的气体。
它是一种无色的透明气体，也是世界上最轻的物质，因此必须小心处置。如果 它与空气或者氧气混合并发生燃烧，将可能形成强烈爆炸，并形成水。
实验37：给一只小烧杯装满新鲜水，慢慢在火上加热，一会儿便会看见杯 底和杯壁上会累积许多小气泡，这些小气泡在水变凉的时候也不会消失。如果 它们是水蒸气气泡的话，在水变冷时它们就应该会变成水，那它们是什么呢？ 它们从何而来呢？水里面含有溶解于其中的空气吗？水里面的动物是怎样做到 即使不浮出水面也能获得它们必需的氧气的？
实验38：将一小块冰放入水中，它哪一部分会淹没在水面以下？它比水轻 还是比水重？通过实验24，请你总结一下，冷水是比热水轻还是比热水重？
我们日常所见的水，其中溶解了空气以及其他许多物质，因为水是一种我 们目前所知最强大的溶剂。水还有另一种极其重要的特性，就是它的不可压缩 性。不管多大的压力加之于水，它的体积也极少收缩，密度自然也极少改变。 这样一来，物体只要在水面下沉，就会一直沉到水底，因为底部的水的密度和 水面的水的密度相比，增加的程度极其微小。
溶解在水中的物质，与水均匀地混合在一起。但在水的分解物中，各类溶 解在其中的物质真是千差万别，不过就海洋整体来说，从洋面到海底，水的构 成成分都是一致的。
从之前的实验中，我们已经了解了水的一些物理特性，因此便也可能初步 理解了陆地与海洋的天壤之别，以及这对生存在其中的生物的进化活动会带来 多么大的影响。一些水生动物在水里四处游动以寻找食物，但还有一些水生动 物只是靠水里面的溶解物来维持生命，当然，这不需要自身的肌肉力量。它们 的呼吸也依赖于溶解在水中的空气，并且它们不能像陆地动物那样，可以很轻 松地获得大量空气进行呼吸。所有动物自身的能量都依赖于它们体内新陈代谢 所需的氧气量，因此，水生动物普遍地比陆地动物拥有较低的能量。同时由于 它们在水中游动沉浮以获取所需相对比较容易，因此它们自身生物机能的发达 程度也远远低于陆地动物。
水可以被风吹动，然后变成水蒸气随风而去；它也可以冲蚀陆地，并将 陆地的沙石悄悄带走。当它被太阳或者其他热源加热之后，会变成气体升于 空中，飘向远方；进而又云腾致雨、露结为霜，变成雨雪降落大地。它在蒸 发时会吸收大量的热，而在凝结时又会全部释放出来。水总是寻求最低的地方 以自处，并在其流动的过程中释放自身的势能。在很多作家笔下，地球被描述为一个水的发动机，因为在地球的漫长历史中，水真的扮演了一个极其重要的 角色。
水的另一个极其重要的特性，就是它对热量的保持能力，这在实验27中我 们已经有所了解了。在它降温的时候，它会释放在升温过程中吸收的热量，正 是因为这个原因，热水袋才可以让人们保持温暖，农民如果担心地窖可能结冰 的话，便会在地窖里放上一大桶水，以让地窖的温度保持在0度以上。霜冻可 能来临之前，果农经常会给橘子林进行提前灌溉，也是因为这个原因。
一磅①水温度降低1度所释放的热量，可以让一磅铁的温度降低9度。水的 这个保持热量的特性自然让它在夏天升温更慢，而在冬天来临时，降温也很 慢，因为在其降温的过程中，它会把自身持有的热量完全释放到大气当中。故 而在初夏，水面的空气依然凉爽；在深秋，它也依然荡漾着暖意。后面我们还 会发现，水的这个特性有着极大的重要性。
40.组成陆地的物质
实验39：取几组岩石标本，包括：火成岩、岩浆岩、黑曜石、玄武岩、花 岗岩、沉积岩；沉积岩、砂岩、石灰岩、砾岩、泥炭；变质岩、页岩、片岩、 大理石、无烟煤。用放大镜仔细观察它们的外观，看它们是构成成分相同，还 是由不同的颗粒构成。这些组成岩石的颗粒是透明的吗？它们是不规则地分 散，还是有规律地排列？用锉刀或者刀背分别擦拭一下整块标本和它一部分的 硬度。给每个标本滴上一滴盐酸，看它们各自是否都会发生反应。最后总体描 述一下各个标本的特征。
陆地的不同区域的构成成分千差万别，许多不同种类的岩石经常被发现聚 集于一处，但也有时候发现同一种岩石的分布覆盖了很大的区域，因此谈不上 有什么一致的规律。岩石层表面的土壤也极其多变。在有些地方，土壤中含有 下面岩石层中的许多矿物质，而在其他一些地方，土壤成分可能跟下面岩石层 成分风马牛不相及。
尽管如此，地壳岩石还是存在着三种主要分类，分类依据是它们一致的形 成方式。这三种分类是：火成岩、沉积岩与变质岩。
火成岩是熔岩凝固而成的岩石。它们可以在地壳深处固化而成，也可以在 地壳表面，或者在二者之间的任何一个深度形成。如果这类岩石在形成过程中 冷却很慢，它们便会拥有结晶状的构造，比如花岗岩；如果冷却很快呢，会有 类似玻璃状的构造，比如黑曜石。它们的总体构造便可以在这两个极端条件下产生丰富的变化。这类岩石中，有一种最普通的暗色岩石就是玄武岩，当然火 成岩还有很多种种类，这里就不一一列举了。
沉积岩是水中的沉积物累积而成的岩石。有些岩石在漫长的岁月中被磨损 成碎片，而这些碎片又在水中慢慢沉积，在一定的自然条件下，它们便又固化 成了坚硬的岩石。在深深的海底，贝壳和海洋动物的残骸也会逐渐累积，经过 足够的时间，也会慢慢形成岩石。而海洋植物的残骸也会在漫长的时间内逐渐 累积，但不会腐烂，在一定条件下它们会变成一种沥青煤，或者叫烟煤。地球 上大约五分之四的陆地表面都是由沉积岩构成的，它们颜色丰富多样，十分坚 固，在人类生活中大有用处。
由微小的沙石颗粒聚合而成的砂岩，被用来作为建筑的主要材料以及其他 许多用途。由海洋动物残骸沉积形成的石灰岩，便是石灰的来源，也被经常用 于建筑以及其他用途。页岩是由泥沙分层沉积而成，每一沉积层大约有一英寸 左右的厚度。沥青煤是由植物残骸在极其漫长的时间中积累而成，是一种极其 有用的矿物质。以上所有的沉积岩种类都没有晶体结构，因为它们都是由岩石 碎片或动植物残骸沉积而成，一般在地层中以分层分布的形式存在。
石油就可能是海洋中动植物残骸分层累积的结果，它被其他沉积层覆盖， 在形成过程中又不断腐化分解，经过漫长的时间便形成了石油与天然气。
变质岩一般拥有透明的晶体结构，并且一般还会有结构精致细腻的结晶物 质嵌在它们内部，甚至包含一些延伸距离很长的水晶类的物质。这类岩石不是 生来就是如此，而是一般由火成岩或者沉积岩转化而来。这些改变是在最初状 态下，岩石自身的矿物成分被打乱，改变了内部结构之后，慢慢形成的。
改变的直接原因，总体而言无非热量与压力，变化的类型也多种多样。大 理石是一种结晶的石灰岩，片麻岩总体上是一种变质的花岗岩。板岩和云母片 岩变成黏土岩和无烟煤的过程，其实是一种沥青煤的变质形式。这一类岩石有 时也很难与火成岩类的岩石严格区分开来。
41.陆地区域的结构
实验40：取一个小铜球以及一个刚好可以让其通过的环，就跟我们已经在 实验19中使用过的装置一样。把球放在环中一起加热到高温，取出球将其投入 一盆水中冷却，然后再放入环中，会发现环比之前大了许多，二者之间的空隙 范围很大。
如果这个环有一个常温的凹槽，紧紧箍住高温小球的表面，则小球的表面会被环面降温，直到二者温度逐渐趋近，被环包围的球面也会发生收缩。这便 会在二者之间形成空隙，因为球形表面支持力不够的话，便会在降温过程中收 缩，并同时在表面形成皱折。
实验41：在家里用一根细绳测量出一个表面光滑的大苹果的最大和最小周 长，然后将苹果进行烘焙，之后再测量一次，测量结果比之前更大还是更小？ 苹果的表面还像之前那样光滑吗？
陆地区域不仅在岩石的构成类型上差别很大，其存在形态上也是如此。 有些岩石层一直保持着它们形成后的状态，有的则被折叠、弯曲、扭裹得十 分严重。数目众多的岩层被巨大力量不断磨损，并被不断地挤压到地球表面， 许多本来在地球很深处的岩石也就被推到了浅表地层。即使像花岗岩这类岩 石，本来形成于地表数千英尺之下，现在也能在地表看见，许多地方都已经挖 到了它。
岩石层的折叠弯曲形成了明显的岩床，这些岩床最早是水平状的，而现在则 可能成了垂直状的，我们也因此有机会可以看见岩床的边缘。这些大不相同的岩 石种类和它们千差万别的存在形态，也为我们提供了一个窥探大自然鬼斧神工的 侧面，正是这样的自然力量，参与形成了陆地表面丰富多彩的特征地貌。
虽然我们没有必要对所有影响岩层形态的因素都加以深究，但其中最重要 的原因是值得注意的。我们已经发现，尽管地球表面温度不高，但其内部温度 却非常高。我们也知道所有物体在冷却时都会收缩，因此如果地球内部的温度 是在逐渐下降的话，当然有理由相信这很可能是真的②，那么它也必定一直在 慢慢收缩。又由于地壳温度已经相对较冷，因此地壳的收缩已经停止，于是地 球内部核心会逐渐向内坍缩进去，地壳则会随之而缓慢坍塌，以同步于坍缩的 内核。不过地球的冷却过程极其缓慢，因此它对地壳的影响也虽有如无，我们 大可放心。
42.岩石的风化
实验42：小心地给一片干燥的粗砂岩或者贝壳灰岩称一下重量，然后让其 在水中浸泡几天。取出擦干，在进行称重，为什么重量会改变？
实验43：给一支试管或烧杯中注入一半容积的石灰水，石灰水的浓度差不 多按照两盎司石灰兑一品脱水的标准即可。然后用嘴朝石灰水中吹气，会看见 石灰水中形成了一些白色物质，化学家们告诉我们，它们和石灰岩的构成成分 是一样的。
实验44：继续通过玻璃管向刚才的石灰水中吹气，持续吹一段时间后会发 现，之前的白色物质消失了。我们呼出的气体中有一种成分叫做二氧化碳，它 溶解在水中，让水变成了弱酸性，进而导致了这一变化。现在我们如果将石灰 水继续加热，这样会分解弱酸并排除水中的气体，白色的物质又会重新出现。 二氧化碳气体在我们周围的空气中随处可寻，物体在燃烧或腐烂的过程中也会 释放这种气体。
暴露在大气中尤其是潮湿气候条件下的岩石会逐渐分解变质，而如果在 干燥温暖的气候条件下，岩石也可以原封不动伫立数百年。不过即使同样的岩 石，如果将它们换到一个气候条件截然不同的地方，它们也照样可能会迅速分 解成碎片。一个极为显著的例子就是那个名叫克娄巴特拉方尖碑的著名石碑， 它在多年以前被从埃及运至纽约中央公园。即使它在埃及已经模样不改地伫立 了3000年，但在纽约潮湿多变的气候环境中，不到一年就发现它周身已经覆盖 上了一层变质保护层。
