从20世纪初开始，人们一直在探讨数十亿年前大气到底是怎样的。起初，一种观点认为当时的空气是由二氧化碳和水蒸气构成的浓雾。后来随着化学、大气科学的不断发展，人们开始倾向于原始大气包含着氢、氨和甲烷的说法。今天，人们已经了解到二氧化碳是金星和火星大气的主要成分，所以地球大气中二氧化碳也占有重要地位是非常可能的。一些科学家推测，如果封闭在碳酸盐岩石中的二氧化碳都被释放出来，地球表面的大气压力将提高60倍。
1986年，美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家卡斯汀和阿克曼研制出了具有二氧化碳高含量的大气气候模型。他们推断，如果大气中的二氧化碳比现在高10到20倍，地球表面温度会陡然增加到85℃。至于原始大气为什么如此高温，他们认为除了地球自身的地壳频繁运动之外，无数彗星核小行星的撞击，使得地球上的岩石汽化并释放出大量的二氧化碳。
大气对人类的影响如此巨大，却在很长一段历史中被人类忽视了。工业文明以来，人类破坏大自然的程度前所未有，无以复加。人类的很多发明都向自然排放着有害气体，造成严重的大气污染。大自然原本用来净化自身的湿地、森林遭到人们无休止的开发。汽车尾气、工厂废气使我们的大气越来越热，形成温室效应。据科学家观测，北极冰川由于温室效应正逐年融化。这些巨量的水体将在未来淹没大片的低地和岛屿。当然，这些人类自我毁灭的行为最终的施刑者首先就是将会炙热无比的大气。如果人们还不停止这些破坏自然规律的行为，最终将窒息在越来越热的大气中。
所幸的是，时至今日，越来越多的有识之士认识到了这一点。他们开始呼吁人们节能减排，适应低碳生活，禁止再向大自然无度地索取。只有这样，我们才能够守护住我们唯一的家园，也是守护住我们自己。
海底下沉之谜
众所周知，海洋中最深的地方是海沟，它们的深度都在6000米以上。而且，海沟附近发生的地震是十分强烈的。据统计，全球80%的地震都集中在太平洋周围的海沟及其附近的大陆和群岛区。这些地震每年释放出的能量，可与爆炸10万颗原子弹相比。有趣的是，海沟附近发生的都是浅源地震，向着大陆方向震源的深度逐渐变大，最大深度可达700千米左右。把这些地震源排列起来，便构成一个从海沟向大陆一侧倾斜下去的斜面。1932年，荷兰人万宁·曼纳兹利用潜水艇测定海沟的重力，发现海沟地带的重力值特别低。这个结果使他迷惑不解，因为根据地块漂浮的地壳均衡原理，重力过小的地壳块体应当向上浮起，而实际上海沟却是如此的幽深。经过一番研究，万宁·曼纳兹认为，可能是海沟地区受到地球内部一股十分强大的拉力作用，所以才有下沉的趋势，从而形成幽深的海沟。
20世纪60年代，人们认识到大洋中脊顶部是新洋壳不断生长的地方。在中脊顶部，每年都要长出几厘米宽的新洋底条带（面积约3平方千米），而地球表面积却并没有逐年增大。可见，每年必定有等量的洋底地壳在别的什么地方被破坏消失了。科学家们经过研究发现，在100～200千米厚的坚硬岩石圈之下，是炽热、柔软的软流圈，在那里不可能发生地震。之所以有中、深源地震，正是坚硬岩石圈板块下插进软流圈中的缘故。这些中、深源地震就发生在尚未软化的下插板块之中。海沟地带两侧板块相互冲撞，从而激起了全球最频繁、最强烈的地震。也正因为洋底板块沿海沟向下沉潜，才造成了如此深的海沟。通过以上分析，可以看出曼纳兹的理论是有道理的。
那么，是什么力量导致洋底板块俯冲潜入地下的呢？日本学者上田诚也等人认为，洋底岩石圈密度较大，其下的软流圈密度偏低，所以洋底岩石圈板块易于沉入软流圈中。俯冲过程中，随着温度、压力升高，岩石圈发生变化，密度还会进一步增大。这就好比桌布下垂的一角浸在一桶水中，变重了的湿桌布可能把整块桌布拉向水桶。海沟总长度最长的太平洋板块，在全球板块中具有最高的运动速度，上田诚也等人据此认为海沟处下插板块的下沉拖拉作用可能是板块运动的重要驱动力。如果确实如此，洋底板块理应遭受扩张应力作用，而近年来的测量发现，洋底板块内部却是挤压应力占优势。这一事实对于重力下沉的说法是个不小的打击。
另有一些学者提出地幔物质对流作用的观点，认为大洋中脊位于地幔上升流区，海沟则处在下降流区，正是汇聚下沉的地幔流把洋底板块拉到地幔中去的。这一看法与上述万宁·曼纳兹的见解是一脉相承的。但是，目前我们还缺乏地幔对流的直接证据。也有一些学者强调地幔物质黏度太高，很难发生对流。
海底为什么会下潜？科学家们仍在积极地进行研究探索。
海平面上升新解
海平面的上升意味着全球气候变暖，进而可能会对人类的生存造成一定的影响。那么，海平面的上升是不是我们平常理解的那样，是由于温度升高，冰川融化导致的呢？
对于海平面上升这一关系到人类生存的重大问题，国际地理协会专门组织了一支由120多位专家组成的科研小组。这些专家利用各种先进的设备，深入到科研的第一线进行详尽的科考，并且搜集大量的卫星云图资料。经过分析，专家发现，在1870～1970的100年间，澳大利亚的海岸线平均每年后退了约有1.5米。
目前世界上许多科学家认为，由于人类过多地燃烧石油、煤炭等资源，使得空气中的二氧化碳含量急剧增加，造成“温室效应”。如果按照现在人类的使用状况，二氧化碳含量会继续增高。南极冰层很可能会融化得更快，将使全球海面上升5米，如果真是这样的话，那么人类的正常生活无疑将会受到巨大的冲击。而对于这样的一种观点，有些专家予以反驳。他们的结论是，虽然“温室效应”是客观存在的，人类也确实有着不可推卸的责任，但是近年来在地球的中高纬度地区的冰川不仅没有消融，反而增大了，甚至个别地区还出现了新的冰雪覆盖区。因此，这部分专家认为南极冰川融化导致海面上升的说法未必很准确。
还有专家学者指出，由于温度的上升会促使海水蒸发。一部分水会随着气体进入到大气层，这样海平面实际上会出现下降的趋势。另一方面，由于水汽的增加，全球性的降水就会增多，这样冰川的雨水补充也相应地增加了，如果大量的水积聚成两极的冰川，那么海平面很可能会下降。而且，当前世界各地有各种大中型水库等水利工程，这些人造设施也会导致全球性降温，进而导致海平面下降。
那么，究竟海平面会持续上升，给人类带来巨大的灾难呢；还是因为种种原因，出现下降的趋势呢？目前，我们还没有一个肯定的答案。
神秘的地震云
万里无云、彩云追月、遮云蔽日，这些都是现实生活中我们非常熟识的关于云彩的词语。云在我们的生活中并不陌生，只要天气晴朗的时候，我们多数情况下是可以看见云彩的。但是，你能想到这生活中常见的云彩会和地震有着密切的联系吗？
早在17世纪，中国古籍中就有“昼中或日落之后，天际晴朗，而有细云如一线，甚长，震兆也”的记载。1935年，我国宁夏的隆德县《重修隆德县志》中也有这样的记载：“天晴日暖，碧空清净，忽见黑云如缕，婉如长蛇，横卧天际，久而不散，势必为地震。”这都是我国史书中关于“地震云”的记载，“地震云”顾名思义就是人们通过对云彩的观察，可以准确地预报地震。另据史书记载，这种云常出现在早晚时间，呈条带状，就连大风都很难改变它的形状，而且这种云和天空有很明显的界限，多呈白色、灰色、橙色和橘红色。如果这种云出现，一般预示着2周以后会有地震。
世界各国专家们对于地震云的研究还是最近的事，而其中以我国和日本处于领先地位。首先提出“地震云”这个名字的是日本福冈市前市长健田忠三郎，他曾经亲身经历过日本福冈1956年的7级地震，并且在地震时亲眼看到天空中有一种非常奇特的云，以后只要这种云出现，总有地震相应发生，所以他就把这样的云称为“地震云”。但是这种云的成因是什么呢？为什么地震之前会有这种云的出现呢？对此，目前学者们主要有以下两种观点。
一种是“热量学”说。持这种观点的主要是日本相关学者，他们认为地震即将发生时，因地热聚集于地震带，或因地震带岩石受强烈引力作用发生激烈摩擦而产生大量热量，并促使地热升高，这些热量从地球表面逸出，使空气增温产生上升气流，这些气流以同心圆状扩散到同温层，使1000米高空的雨云形成细长的稻草状“地震云”，云的尾端指向地震发生处。但是这种说法一提出，就遭到很多学者的质疑，疑点主要聚集在以下两方面：一是在地球上，即使是火山喷发、核弹爆炸所产生的气流也只能上升到同温层的下端即对流层的高度，而且这种强烈对流，一般都是产生“塔状”、“柱状”、“蘑菇状”等垂直方向发展的对流体，不可能形成沿水平方向展开的、横卧状的细长带状云，更无法解释这种长条状云为什么会指向震源方向；二是地球岩石的热传导是极其缓慢的，它要通过10米厚的岩石至少也要3年的时间。地球内部积聚的热量是如何通过10米厚的岩石，在短时间内加热大气并最终形成“地震云”的呢？由于此观点的众多疑问都不能得到科学的解释，所以有人认为这种观点并不可信，进而又提出了“电磁学”说。那么，究竟什么是“电磁学”说呢？
“电磁学”说认为，地震前岩石在地应力作用下出现“压磁效应”，从而引起地球磁场局部变化；地应力使岩石被压缩或拉伸，引起电阻率变化，使电磁场有相应的局部变化。由于电磁波影响到高空电离层而出现了电离层电浆浓度锐减的情况，从而使水汽和尘埃非自由地有序排列形成了地震云。
这些观点虽然对地震云的成因作出了一些解释，但都缺乏客观的数据统计。因此，学术界有相当一部分人对“地震云”说持怀疑态度，认为“地震云”就是普通的云彩，根部就不具备研究的价值。由此看来，是否存在神乎其神的“地震云”还是个未知数。
神奇的地光
地震，对于人类来说是一个既熟悉又恐惧的词汇。地球上几乎隔一段时间，在不同的国家就会有地震发生。轻者房屋震荡，重者地动山摇，危及人类生命。所以，人们一直以来都致力于地震的预报工作的研究。其实在自然界就有很多天然的预报员，像动物会在地震前做出一些反常的举动，以及地震云的出现，而除了这些之外，还会有地光的产生。那么，地光又是什么现象，它的原理是什么呢？
所谓地光，是指大地震时人们用肉眼观察到的天空发光的现象。地光的颜色是多种多样的，尤以蓝色、红色居多，白色、黄色、橙色、绿色较少些。从地光的外表形状来看，大概有球状光、片状光、带状光、柱状光。这些大自然神奇的地光在我们的文献中也曾有不少记载，例如1965～1967年日本松代地震群期间，中国1975年辽宁海城地震和1976年河北唐山地震，这些地震之前的地光现象都是非常突出的。一般情况下，地光出现的时间大多与地震同时，也有在震前几小时和震后短时间内看到的。但是，关于地光形成的原因历来说法不一。
有人认为，震前低空大气的发光是一种气体放电现象。持这种观点的主要是日本一些学者，早在1961年，日本学者安井丰等在研究地光时，注意到了大气电场的问题，后来他陆续研究了日本、美国等地的地震发光现象，于1972年提出了“地光现象是地震时剧烈的低层大气振荡”的看法。他认为：在地震区常会有以氧为主要成分的放射性物质从地里被“抖”到大气中。特别在含有较多放射性物质以及酸性岩石分布区和断层附近，大气中的氡含量将有显著提高（这一点已为实测结果证明），这也将使大气离子化增强，导电率增加。如果这时地面存在一个天然电场（这个电场可以由压电效应产生），那就会向空中大规模放电，使地光闪烁起来。这一理论不仅解释了地光的成因，而且还解释了地震时日光灯自动闪亮的情况。但是由于地光的形式多种多样，虽然大气离子化是地光形成的原因之一，却未必是所有地光的唯一成因。
另外，还有人认为地光是岩石中的石英由于受压而释放出的大量电荷的结果。物理学实验发现，许多晶体在受到挤压、拉伸时，会在两个平面上产生相反的电荷，称为“压电效应”。压电石英就是一种具有压电效应的晶体。如果沿着石英晶体的垂直轴切制一个薄片，并沿薄片厚度的方向施加一定压力，这时薄片的两个受压面将产生不同的电荷，且电荷的密度与压力成正比。美国的科学工作者芬克尔斯坦和波威尔认为，当石英在地壳岩层中作有规律排列时，如果沿长轴排列的石英晶体的总长度相当于地震波的波长时，就会产生地震等压电效应。若地震压力的压强为30～300帕，就有可能产生500～50000伏/平方厘米的平均电场，这个电场足以引起闪电那样的低空放电现象，因此产生地光。众所周知，石英是地壳中分布最广的矿物之一。但是石英大多是杂乱分布的，要想产生发光除非岩石中石英是做定向有规律的排列。
