地球是怎么防水的?為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?
盡管地球表面有大約7成的面積都被海洋覆蓋,但地球上的水其實并沒有想象中的那么多。要知道地球的海洋平均深度只有3.8公里左右,最深處也才11公里出頭,而地球的半徑卻高達6371公里。以質量來計算的話,這些水的質量大約只占地球總質量的萬分之2.18,由此可見,這點水量與地球的龐大體積相比,可以說是少得可憐。
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(圖為地球表面的水與整個地球的大致比例)
通常情況下,當我們把少量的水倒在地面上之后,水很快就會滲入地下,那么按常理來講,既然地球表面的水這么少,那這些水也應該很快地滲入地球內部,然而事實卻并非如此。所以問題就來了,為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?地球是怎么防水的呢?
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從物理的角度來講,所謂滲入是指水分子向結構疏松的物體內擴散,在地球重力的作用下,其水的滲入主要方向是向下的。地球表層大多都是結構疏松的物質,即使有較為致密的巖石,其中也通常存在著很多縫隙,因此水就可以順利地滲入地下。
然而地球并不是一個均勻的球體,隨著深度的增加,地球內部的壓強也會逐步提高,物質的致密程度也會隨之越來越大,從而造成水分子的擴散越來越難。
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另一方面,地球內部的溫度也是不均勻的,具體表現(xiàn)為距離地心越近,溫度就越高,基于地震波的研究數(shù)據(jù)表明,地球的垂直深度每增加100米,物質溫度就會升高1至3攝氏度,當?shù)竭_地核位置時,溫度可以高至6000攝氏度,這比太陽表面的溫度還要高。
可以看到,地球表面的水確實會滲入地下,只不過在上述機制的綜合作用下,水是不可能一直往下滲的,當深度達到一定程度的時候,地球內部的高溫、高壓以及高密度的環(huán)境就阻止了水繼續(xù)向地下滲入。根據(jù)科學家的估算,即使是在最理想的情況下,地球表面的水也最多只能滲入到地下400公里左右。
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需要指出的是,由于地球內部能夠容納水的空間極為有限,因此滲入地下的水只占地球表面的總水量的很小一部分,而這些水在滲入地下之后,也不會被地球永久地“吞噬”。
這些水會在地下高溫的作用下向氣態(tài)或者超臨界狀態(tài)轉化,這會使得它們的體積增大,從而產(chǎn)生額外的壓力,在此之后,它們中的一部分就會沿著地殼中的縫隙重新回到地球表面,而如果該縫隙位于海底,就會形成奇特的海底熱泉。
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【地球是怎么防水的?為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?】當然了,并不是所有滲入地下的水都能夠及時地返回地球表面,如果找不到壓力釋放的出口,它們就會隨著地球內部的地質活動到處“游蕩”,一旦找到機會,它們就會從地球內部“逃”出來,比如說在地球上發(fā)生地震或者火山噴發(fā)的時候,常常都伴隨著大量水蒸氣的釋放。
簡單總結一下,地球的防水功能來自于其內部的高溫、高壓以及高密度的環(huán)境,而地球表面其實是不防水的,水并沒有永久地停留在地球表面,實際上,它們一直都在少量地滲入地下,而滲入地下的水又會持續(xù)地返回地球表面,這樣就形成了一種動態(tài)的平衡,在這種情況下,水當然就不會全部滲入地下了。
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值得一提的是,有一種觀點認為,地球在自轉過程中會產(chǎn)生“離心力”,而地球表面的水就是被“離心力”從內部甩出來的,就像洗衣機甩干衣物一樣。這種觀點看似有點道理,其實卻根本經(jīng)不起推敲。
洗衣機之所以能夠將衣物中的水甩出來,是因為洗衣機內的甩干桶擁有多孔的外壁,它可以在阻擋住衣物的同時,讓水在“離心力”的作用下從孔洞中通過。
而地球卻沒有這種結構,因此構成地球的所有物質都會受到地球自轉產(chǎn)生的“離心力”的作用,如果“離心力”真的強大到可以將地球內部的水甩出來,那就說明“離心力”已經(jīng)大于地球的引力,在這種情況下,地球表面的物質早就飛上天了。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關注我們,我們下次再見。
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