水有重力且无孔不入,为什么没有全部渗入地球内部,而仅仅在地球表面循环?
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几个原因。
一、地球内部温度一直很高。
之前有个报道,说中国科学家在青海3705米深处钻获236℃高温干热岩。研究者们认为,中国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤,根据国际标准,以2%作为可采资源,则全国干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤。
从上面这个报道,我们得到的启发是,在地下3.7公里深的地方,岩石的温度可以高达236℃。
而水的沸点在100℃。
故,不难理解。在地下五公里深的地方,水会存在,但由于其高温,水倾向于变成水蒸气并冲出地面,这就是温泉的来源。
只是地下3.7公里深,岩石温度就有这么高。
那么想象一下,在地下37公里深的地方,岩石温度会有多高。
地球物理学上有个东西,叫做“地温梯度”。
说的是:在远离板块构造的地区里,在地表附近,深度每增加1公里,则温度上升25–30 °C。
地球实际上是个“大热球”,其内核温度高达4000℃左右,而一些别的研究显示,内核某些地方高达5400℃。
这个温度相当高,因为太阳表面也才5000多℃而已。
在这种情况下,沸点只有100℃水,它是很难在地球内部聚集的。
二、水的密度很小
地球的平均密度为5.515吨/立方米。
地表物质的平均密度只有约3吨/立方米。
地心的密度为12吨/立方米。
而水的密度是:1吨/立方米。
故,在极为严实,且呈熔岩状态的地球内部……
水是很难存在的,有,但很少很少。
假如我们把水换成“水银”……
则可以想见,地下几百公里范围内,水银将大量存在,甚至说……
地表可能会看不见水银湖。
因为水银的密度为13.59吨/立方米。
它的沸点高达356.6℃。
▍♠水有重力且无孔不入,为什么没有全部渗入地球内部,而仅仅在地球表面循环?
大家好,我是晨曦小荷,我来回答这个问题,欢迎和我一起走入文化草堂。
水有重力且无孔不入,为什么没有全部渗入地球内部,而仅仅在地球表面循环?
这个问题比较有质量,看来是有究竟心的人提出的问题。我才疏学浅,就试着解答,也欢迎大家一起来讨论。
首先我来说些其他的,地球某种意义上就是一个大水球,正确的说法不是水有重力,而是地球上的水受重力或者说受地球的引力。这个地球引力对我们人类非常重要,否则没有了这个引力,我们这些人类就会脱离地球的束缚,成了太空的尘埃了。现在我具体来讲解一下水为什么没有全部渗入地球内部,而在相对地球表面循环。
一、地球内部能量的释放,给渗入地下的水重新增加了能量,使得水重新上涌;
我们知道地球内部大致可以分成三层结构:地壳、地幔、地核。当水渗入地下以后,逐步向下前进,会遇到地幔以下炽烈的物质,比如岩浆等等的烤灼,重新汽化升腾,伴随着其他方式重新喷涌出地表,比如火山、海啸等等。说得简单一点,就是在地心的外围有大量的“火”将这些渗透的水逼退了。
二、地球内部的密度相对要比谁的密度要大得多,所以致使水只能在相对密度小一些的地表浅层滞留,密度比较轻的水挤不进密度比较大的地心。这个可以打个比方:一杯混合分层的油脂,越轻的越在上层。
三、地球自转的影响,我们知道由于地球自转,使得地球表面的事物,有离心的倾向,这样就使得抵消了一部分地球引力。使得水更容易上浮。
四、其他星体的引力作用,我们知道任何事物间都有引力作用,地球表面的事物同样受到其他星体的引力左右,比如太阳、月亮,这也使得水更容易上浮到地球表面。
五、地球的大气层空气稀薄,汽化的水分子会不断补充过去,这样也使得地表以下的水不断的上涌来补充一部分。
总之,地球上的水可以看作这样的一个模型:以地球表面为分界线,向上流动到大气层外端,然后回流;向下涌动到地下热力和密度强烈的地方,然后回流。这个地球表面某种意义上类似于赤道,南北回归线类似于谁在地下和大气层回流的终极位置。地球依然符合这个逻辑:抱阳负阴,抱阴负阳,是能量和物质转化的体现。
一家之言,多有偏颇,欢迎大家关注、转发。
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的确,理论上来说,在重力作用下,水应该向地球内部汇集,但全部的说不清楚,我在这里只说最简单的一些常识吧!
首先,平时我们都看到石头是沉在水底的,很显然,地球内部核心等等肯定是由石头之类甚至密度更大的成分构成,这就让水分有了一定的隔断,至少来说,地球球心不能是由水组成!
另外,有一点很简单的,水的沸点为100摄氏度,众所周知的是,地球越往地核深处,温度越高,甚至地核心温度为几千度,水根本存在不了,直接会化为蒸汽从裂缝里飞出大气层!
一般来说,在地下十公里左右,就是说一万米深左右,温度已经超过100度了,到了这个地层,水都已经沸了,自然而然地向气体转化,最终通过孔裂缝都返回地表,由于温度的高低,所以地球上的水,基本上都是在地表与大气层间循环的
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这是一个非常有意思的问题,按理来说水是具有重力的,能够往下渗透,但是为什么水并么有一直渗入到地心呢?如果我们换一个思路想想,我们每个人在地球上都受到重力的作用,但是我们同样不会被吸引到地心而是留在地表上,这是为什么呢?
马里亚纳海沟的海水
科学家发现马里亚纳海沟每年都有上千吨的海水被吞噬到更深的地底下,很可能从地壳渗透到了地幔,但是我们却也没有见到地球上的水被吞噬完,这又是怎么一回事呢?
实际上,确实可能有很多的水顺着马里亚纳海沟的裂缝渗透到了地底下,但是水可能以其他的方式被补充了。比如火山喷发会将大量的水蒸气带到陆地上来参加水循环。
所以,地球上确实存在着水向下渗透的现象,但是渗透的程度也是有限的,而且被损失的水很可能以其他的方式补偿回来,比如火山喷发。
那么为什么水更多地只是在地球的表面进行循环,而没有深入到更深的地球结构中呢?
地球的温度
地球上表面的温度整体上是受太阳光照的影响,赤道地区的阳光充足所以温度也比较高。这是表面,但是从地球的结构上来看,则是越往地球的核心去,温度越高。根据科学家的推测,地核的温度高达5500摄氏度,与太阳表面的温度差不多。
我们知道一个原理,就是海拔每上升100米,温度会下降0.6摄氏度。其实对应的另一个原理是,在浅层的地下温度梯队里,每增加30米,温度会升高1摄氏度。也就是说,若是向下的深度增加1000米,温度升高近30度。在地下100千米的深度的时候,温度大约是1100-1200摄氏度,已经达到了岩石的熔点。
而我们知道,水的沸点是100摄氏度,所以在温度很高的情况下,水会以水蒸气的形态出现,所以在地下较深的地方液态水不可能渗透下去并且存在的。
岩石的密度和水的密度
我们看水能够无孔不入,其实就是因为水的密度比较小,水的密度大约是1吨/立方米,而地球的平均密度是5.515吨/立方米,越往地底下,密度往往也越高。
因为油的密度比水小,所以油会浮在地球的表面上。而水的密度比地球的岩石密度更小,所以水会漂浮在岩石的上方。这是根据物体密度的特性出发的。
而且地表以下是有一个隔水层的,渗透系数极小,通常是由致密的黏土层和花岗岩组成的。所以水是无法渗透过隔水层的。
温泉的形成
温泉其实就是一个很好的例子来说明为什么水不会不断地往下渗透。有的温泉是在地表水的渗透循环作用下形成的。也就是说下雨的时候雨水会向地下渗透,深入到地壳的含水层,并受到下方的地热被加热成了热水,这些热水中往往含有丰富的二氧化碳,岩石的阻挡会导致压力的增强,所以热水和气体处于高压状态,一找到裂缝就会往上窜。
而且到地幔的是时候开始有岩浆,岩浆的浓度远比水大,水压根无法往下渗透,甚至只能往上冒。
水循环
正是因为如此,地球上的水并不会不断地往下渗透,基本上只能渗透到地球的表层土壤上,是无法渗入岩石内部的。所以地球的水量整体上是一个平衡的状态。
所以水在地球的表面上以不同的形态进行转化,以气态、液态和固态在陆地上、海洋上和大气间进行不断的循环,通过蒸发、降水、渗透和地表径流和地下径流等方式实现水的流动和转移。
小结:
为什么地球上那么多的水,重力如此之大,却不会往地心渗透,只会在地表上进行水循环呢?这主要是由地球的构造和水的特性所决定的。
距离地心越近的地方温度越高,从某些浅层地表往地下30米,温度就能提高1摄氏度,也就是说地下的温度很高,很快就达到的水的沸点。而且地球的内部是非常致密的,水是无法渗透过去的。温泉就是一个很好的例子,在压力和高温的作用下,水无法向下渗透,只能往上冒。
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水有重力且无孔不入,为什么没有全部渗入地球内部,而仅仅在地球表面循环?
水是生活中最常见的物质,在我们的印象中,地下室即使是水泥浇筑也是一个阴暗潮湿的世界,只要有一丝缝隙,汩汩的水流就会渗透而入,但地球并不密封,存在太多的裂缝和空隙,为什么地球上那么多水,没有在重力的作用下渗入到地球内部呢?
水是怎么来的?太阳系中有水的星球上,水都在表面吗?
水是地球上最神奇的物质,要是地球上没有水,生命根本就不会产生,地球就会像火星一样是个不毛之地!那么地球上那么多水是哪里来的呢?科学家提出了几个有趣的说法,各位看看哪种最有可能!
第一种:当然是随地球诞生了,地球在形成行星的过程中,水也是其中一部分,等地球形成后,水也就自然的在表面了,而地球处在太阳系的宜居带内,温度适宜,也就有了液态水的存在!
第二种:太阳风带来的,太阳的能量来自于内核的聚变,巨大的能量让太阳变成了一个高温等离子球体,粒子运动速度极高,在太阳大气顶端的大量粒子在磁场以及热辐射压力,以及日冕层抛射机制作用下到达宇宙空间,当然有很大一部分到达地球,这些高能粒子就是质子,也就是氢原子,和氧结合就成了水!
第三种:地球的水来自彗星,法国几位科学家提出了一个理论,认为木星形成时并不在现在轨道上,但因为提丢斯定则,木星的轨道不那么稳定,因此会慢慢移动到它应该在的轨道,因此它的异动造成了柯伊伯带的彗星大量进入内行星轨道,这些彗星被地球引力所吸引,撞击地球形成了海洋,由于这个大轰炸时期经历百万年甚至更久,形成的海洋遍布了全球!
太阳系中有水的星球,水都在表面吗?
地球并不是太阳系中唯一有水的星球,甚至都不是唯一有液态水的星球!而且地球的水拥有量都排不上前三甲,比如木卫二和土卫二的水都远超地球!但地球是唯一在地表有液态水的星球,因为在这些天体中,只有地球表面有液态水存在的条件!
左:木卫二,右:地球
但木卫二和土卫二表面的冰层下,也有大量的液态水,因为他们内部存在一个热源,来自于行星和卫星之间的潮汐引力对星球内核的作用!所以这些液态水被冰层包裹下,一直存在着,也许内部经过数十亿年的发展,都可能形成了生命!
而最近对于谷神星的研究,发现它内部也存在一个咸水海洋!水在太阳系中真不是一种稀缺物质,而是到处都是!
水的地球内部循环之旅
别的天体水体是怎么循环的我们还搞不清楚,但地球的水体循环科学家还是有不少心得的,除了在太阳热辐射作用下的水汽循环加上大气环流,水从海洋变成水汽进入大气,形成云彩,再经过风到全球各地,变成降水或者降雨回地面,汇集成河流进入湖泊海洋,完成一个循环!
除了这个能看得到的水汽循环之外,还有一个我们看不见循环,这是水在地球内部的循环!1977年斯克里普斯海洋研究所的科学家,利用阿尔文号深潜器,在东太平洋海隆发现了海底热液泉!就是俗称的海底烟囱,源源不断的从海底冒出几乎接近超临界温度的热水!
但这些热水并没有沸腾,因为压力太高!此后在全球大洋底部都发现了热液泉,我国蛟龙号在印度洋的其中一个任务就是去探查热液泉并且取样!热液泉是地球内部除了火山外,向人类开启的另一个窗口!内部喷出的水流中含有大量的重金属物质,沉积在周围形成热液管道!
海底“烟囱”取样
这些热液中的水是从哪来的呢?
废话,当然是地球内部冒出来的啦!话虽不错,但地球内部源源不断冒水,不间断的几十亿年,不是要憋了吗?这倒是完全不用担心,因为海洋中的水会随着板块之间的缝隙,地壳运动等进入地壳,然后在内部高温的作用下,又在某个裂缝冒了出来!当然也有可能通过陆地或者海底的火山喷发重新进入大气层!
进入地球内部的水,为什么还会跑出来?
水的渗透作用是很强的,这从美国的页岩油开采引发的地震可以看出来!美国自上世纪九十年代后,页岩油开采进入商业化以来,西部页岩油开采区地震数量增加了数十倍,调查后发现原来是页岩油开采公司不想处理废水,将其注入了地下!
而这些位置则是页岩油开采压裂过的区域附近,存在大量的断裂带,大量水进入后成了地层之间的润滑剂,让地层的错动更容易发生!所以水还充当了加快板块运动的调节剂,当然这个过程一直以来都在发生,也不用担心水会加快从错动,从而让日本大陆沉入太平洋底,大家对这样的结果都表示非常“遗憾”。
进入了地壳浅层的水,可能会半永久性的留存在那里,但更深层次的水则会通过地壳引起的运动,通过火山回到地面,进入下一次循环。这个原因是地球内部的热量,它来自于地球形成时的引力坍缩,还有放射性物质的衰变,尽管它在未来会越来越少,但据科学家估计,仍然能坚持23亿年之久!
所以在各位有生之年里,水是不会漏光的,23亿年后地球冷却,地球板块运动也会停止,到那时渗水就相当于裂缝被补上了,泄漏的更少,水就更没地方跑了!
地球上的水还是不见了!
不过这些水却不是漏光的,而是被烤干,因为几十亿年后太阳红巨星化,温度更低但体积更大,地球上的热辐射更多,因此烤干地球也是迟早的事情!到那会,地球真的成了不毛之地,要是人类不走,就等着烤成齑粉!
各位考虑下,地球热爆了,还有哪里可以去?
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