到18世纪末，寻找贸易路线的水手们已经编制了世界各地的海岸线地图。但很多内陆地区仍然是未知的，比如热带雨林、沙漠、冻土和高山等。欧洲人直到19世纪才真正开始绘制这些区域的地图。这是一项危险的任务，但渐渐地，地图上的空白消失了。20世纪以来，在飞机和卫星的帮助下，研究人员丰富了我们对这些领域的认识。21世纪，你可以在你自己的电脑屏幕上进行一次地球上最严酷、最孤立的虚拟之旅。
1853年Heinrich Barth穿越撒哈拉沙漠；1911年Robert Scott乘坐雪橇穿越南极的探险
2.沙漠的性质和位置2.1什么是沙漠？沙漠是指非常干旱(干燥)的地区，其植被覆盖面积不超过地表面积的15%。一般来说，沙漠的年平均降雨量(或降雪量)不足25cm。这样的区域约占地球陆地表面的25%。由于缺水，沙漠没有永久的河流。请注意，沙漠的定义取决于一个地区的干旱程度，而不是它的温度。地质学家区分了温度通常低于20℃的寒冷沙漠和温度经常超过35℃甚至58℃的炎热沙漠。
沙漠的全球分布
2.2沙漠的类型地球上的每一片沙漠都有独特的植物群，因此地质学家根据沙漠的成因将其分类：
2.2.1亚热带沙漠(Subtropical Deserts)低层大气在赤道和南北纬30度之间对流并形成了分别分布在南北半球的哈得来环流圈(Hadley cells)。其存在是因为强烈的太阳辐射使赤道的空气变暖，暖空气的密度小于冷空气，它会上升到高处，发生膨胀并冷却。上升的暖空气含有大量的水分，冷却后，其中的水汽凝结成雨，洒落在热带雨林中。
在高海拔地区，干燥的空气会从赤道向外流动，直到在亚热带地区下沉，受到压缩，变暖。这样的大气不能形成产生降雨的云，所以下面的土地变成了沙漠。地球上大部分的大沙漠，包括撒哈拉沙漠、阿拉伯沙漠、大印度沙漠(Great Indian)、澳大利亚沙漠和卡拉哈里沙漠都属于亚热带沙漠。
澳大利亚沙漠和卡拉哈里沙漠都属于亚热带沙漠
2.2.2雨影沙漠(Rain-shadow Deserts)流向山脉的空气在遇到山脉时上升。在此过程中，它会膨胀并冷却，因此它所含的水蒸气会凝结并以雨的形式落下，湿润了山的迎风面。当流动的空气从山的背风面下降时，它失去了水分，再也不能提供降雨。结果，下面的土地变成了沙漠。这种雨影沙漠位于美国西部的喀斯喀特山脉和内华达山脉的东部。
当冰冷的洋流沿着海岸流动时，它冷却了上面的空气，同时增加了水分。冷空气的密度大于其上空气，所以它不能上升形成雨云。因此，这些沿海地区几乎没有降水，它们不再是沿海雨林的栖息地，而是变成了沿海沙漠。南美洲西海岸的阿塔卡马沙漠就是一个例子，它是世界上最干燥的地方。
阿塔卡马沙漠是地球上最干燥的地方。当云在那里形成时，它们不会产生降雨
2.2.4内陆沙漠(Continental-interior Deserts)当空气从海洋流过大陆时，它失去了水分，从而变成了雨水。当空气到达远离海岸的大陆内陆时，它已经变得非常干燥，无法产生降雨，下面的土地变成了大陆内陆的沙漠。亚洲的戈壁就是这种沙漠类型的一个例子。
2.2.5极地沙漠(Polar Deserts)极地地区上方的空气非常寒冷，稠密，湿度非常低，不能上升形成云或雪。极地地区降水很少，非常干燥。但积雪会在极地沙漠停留很长一段时间。因此，极地沙漠可能有大量的积雪覆盖，看起来完全不同于骆驼穿越的地形。
3.沙漠中的风化、侵蚀和沉积3.1沙漠的风化和土壤的形成沙漠中的风化以物理风化为主，当节理把基岩裂成碎片时，以节理为边界的岩块最终从基岩中挣脱出来，滚下斜坡，变成更小的碎片。化学风化作用在沙漠中发生得比在潮湿气候中要慢，因为能与岩石发生反应的水较少。
然而，雨露为化学风化提供了足够的水分。当水分渗入岩石时，它会过滤(溶解并带走)方解石、石英和各种盐，并分解硅酸盐矿物。随着时间的推移，岩石会碎裂成一堆松散的沉积物。化学风化继续影响沉积物，将其中的许多矿物质转化为粘土，只留下石英砂粒。
尽管沙漠中有足够的雨水将化学物质从沉积物和岩石中过滤出来，但没有足够的雨水将这些化学物质完全带走。由于这个原因，加上缺乏植被，沙漠土壤不同于那些在潮湿气候下形成的土壤。沙漠土壤没有O层(在湿润气候的表层土壤中发现的富含有机物的层)。
此外，方解石不会被完全冲刷掉，而是在地表下积聚和沉淀形成钙质层。值得注意的是，沙漠中缺乏植物覆盖，使得基岩和土壤颜色的变化更加突出，例如，铁浓度或铁氧化程度的微小变化可以在陆地表面产生壮观的色带。亚利桑那州北部的“彩绘沙漠(Painted Desert)”得名于该地区页岩基岩中绚丽多彩的氧化铁。
亚利桑那州沙漠的红色色调是由于岩石中的铁氧化(生锈)造成的
因为沙漠土壤发育缓慢，不会被植物根系所稳定，所以不会在陡峭的山坡上积累。任何可能形成的土壤都会被罕见的强降雨或强风冲走。沙漠通常包括岩崖以及卵石、鹅卵石或卵石散落地面的区域。
通常，暴露的岩石表层具有沙漠清漆，一种深色的，有光泽的，锈棕色的氧化铁、氧化锰和粘土的涂层。最近的研究表明，当被风吹过的粘土在有少量水分的情况下附着在岩石表面时，沙漠清漆就形成了。
化学反应或微生物活动从灰尘中提取铁和锰，将它们合并成闪亮的氧化物矿物，将粘土和岩石结合在一起，形成一层抗氧化涂层。沙漠清漆的形成需要几百年到几千年的时间。传统文化通过凿掉清漆露出下面的岩石来创造被称为岩石雕刻的艺术符号。
通过剥落沙漠上的清漆，露出下面的岩石，印第安人创造了艺术和象征
3.2被水侵蚀尽管沙漠中很少有大雨，但如果下雨了，它们能在几分钟内彻底改变地貌，因为陆地表面没有植被的保护层。在大多数沙漠中，水比风造成的侵蚀更严重。水的侵蚀开始于雨滴的撞击，它将地面的沉积物撞击到空气中。当水开始流过地表时，它带走了松散的沉积物。一场倾盆大雨开始几分钟后，就会形成一系列的小溪流，在由柔软基质组成的山坡上，这些溪流切割出间隔紧密、几乎平行的河道，并向斜坡下汇合，形成了荒地地形。
这些山位于内华达州拉斯维加斯附近的沙漠中，它们的形状表明了水的侵蚀
因水侵蚀而形成的荒地地形
在强烈的暴雨期间，河谷底部的沟渠会伴随着汹涌的水和沉积物，以山洪的形式顺流而下，携带着沉积物一路前行。当雨停，水下沉到河床消失。存在于洪水之间的干渠被称为干河床。
死亡谷的一场突如其来的洪水过后，碎石和沙子被留在了干燥的河床上
3.3被风侵蚀由于植被无法提供保护，风可以直接进入地面，吸收并搬运大量的沉积物。悬移质(Suspened Loads)由细粒沉积物(粘土和淤泥)组成，它们可以随风移动，在空中停留很长一段时间。事实上，这些沉淀物可以被带到很高的地方(离地球表面几公里高)，也可以被带到很远的下风处(几万到几千公里)，以至于它可能会完全离开它的源头。例如，从撒哈拉沙漠吹来的沙尘可以穿过大西洋。
一团起源于撒哈拉沙漠的巨大尘埃云吹过了大西洋
特别强烈的风可以产生100公里长、1.5公里高的剧烈沙尘暴。一场即将来临的沙尘暴就像一股翻滚的、不透明的波浪。沙尘暴在撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠很常见，在那里它们被称为haboobs。2011年，一场特别大的沙尘暴席卷了亚利桑那州凤凰城。
表面负荷(Surface Loads)或推移质(Bed Loads)开始只在中等到强风中移动，因为这种风有能力使沙粒在地面滚动和反弹，这个过程被称为跃移。
当由风引起的湍流抬升沙粒时，跳跃就开始了。沙粒沿着不对称的弧形轨迹顺风移动。当它们返回地面时，它们会撞击其他沙粒，使这些沙粒反弹起来，顺风漂移或翻滚。沙粒通常上升不超过0.5米，但当沙粒在基岩上反弹时，它们可能上升2米。
风以悬浮和跳跃的形式运输沙漠沉积物
就像喷砂可以清除建筑物表面的污垢一样，沙漠中被风吹来的沙子和灰尘也会磨掉表面。经过很长一段时间，这种风在卵石、鹅卵石和大圆石上打磨出光滑的表面或小面。表面被风切割成平面的岩石称为风磨石(ventifacts)。
风携带的碎屑的大小取决于风速，因此，风可以对沉积物进行分类。在某些情况下，风带走了如此多的细粒沉积物，以至于卵石和鹅卵石作为滞后沉积集中在地面上。
风磨石的例子
当风吹走较细的沉积物，留下一层较粗的颗粒时，滞后沉积就形成了
3.4沙漠中的沉积:岩屑堆和冲积扇在沙漠中，岩崩和山洪爆发时，沉积物会移动到哪里？从悬崖上落下的岩石碎片从斜坡上滚下来，可能堆积成岩屑堆，在悬崖底部形成一个陡峭、倾斜的岩屑裙边。在沙漠中，岩屑堆很长一段时间都没有植被，它们的岩石可能会涂上一层沙漠清漆。
这些堆在沙漠悬崖底部的岩屑是由从悬崖上脱落下来的岩石形成的
当水停止流动时，由山洪冲到下游的碎片可能会留在干河床中。由永久溪流淤积而成的沙洲，如不被冲走，可能会长满植被；而由短暂沙漠溪流淤积而成的沙洲，则会保持干燥，成为石堆。
如果一条富含沉积物的短暂河流流入沙漠峡谷入口处的平原，它就不会继续作为支流流向干流，而是在更广阔的表面上扩散，并减速，再细分为许多向外发散的小渠道。当水渗入地下的砾石时，这些渠道中的水流就消失了。这些分布的网络将沉积物或冲积物扩展成一个宽阔的冲积扇，一个宽阔的楔形或围裙形的沉积物堆。
这片冲积扇聚集在加利福尼亚州死亡谷的一个小峡谷的入口处
但并不是所有冲积扇流的分布都同时发生。相反，水流带着泥沙沿着冲积扇的一部分走一段时间，直到泥沙堆积起来。下一股水流找到了更容易的路径，到达先前堆积的沉积物的旁边。随着时间的推移，这一过程的重复会导致沉积物从扇体的一部分移动到另一部分.
因此，总的来说，扇体保持了其对称的形状。来自邻近山谷的冲积扇最终可能会沿着山脉的前缘合并和重叠，在山脉的边缘产生一个拉长的楔形沉积物堆积，称为山麓冲积平原(bajada)。
3.5盐湖在特别湿润的季节，沙漠中山脉之间的低地或盆地可能会与山洪暴发或泉水汇合，形成暂时的浅湖。这些湖泊中的水，像所有淡水一样，含有微量的溶解盐。在干燥的时期，水完全蒸发，留下一个干燥、平坦、暴露的湖床，称为盐湖(Playas)。当水蒸发时，溶解在水中的少量盐就会沉淀下来。在流质渗出和干燥的多次循环过程中，由各种盐类(如岩盐和石膏)和粘土混合而成的地壳在盐湖表面聚集。
