尽管地球表面有大约7成的面积都被海洋覆盖,但地球上的水其实并没有想象中的那么多。要知道地球的海洋平均深度只有3.8公里左右,最深处也才11公里出头,而地球的半径却高达6371公里。以质量来计算的话,这些水的质量大约只占地球总质量的万分之2.18,由此可见,这点水量与地球的庞大体积相比,可以说是少得可怜。
(图为地球表面的水与整个地球的大致比例)
通常情况下,当我们把少量的水倒在地面上之后,水很快就会渗入地下,那么按常理来讲,既然地球表面的水这么少,那这些水也应该很快地渗入地球内部,然而事实却并非如此。所以问题就来了,为何水没有全部渗入地下,而是留在地球表面?地球是怎么防水的呢?
从物理的角度来讲,所谓渗入是指水分子向结构疏松的物体内扩散,在地球重力的作用下,其水的渗入主要方向是向下的。地球表层大多都是结构疏松的物质,即使有较为致密的岩石,其中也通常存在着很多缝隙,因此水就可以顺利地渗入地下。
然而地球并不是一个均匀的球体,随着深度的增加,地球内部的压强也会逐步提高,物质的致密程度也会随之越来越大,从而造成水分子的扩散越来越难。
另一方面,地球内部的温度也是不均匀的,具体表现为距离地心越近,温度就越高,基于地震波的研究数据表明,地球的垂直深度每增加100米,物质温度就会升高1至3摄氏度,当到达地核位置时,温度可以高至6000摄氏度,这比太阳表面的温度还要高。
可以看到,地球表面的水确实会渗入地下,只不过在上述机制的综合作用下,水是不可能一直往下渗的,当深度达到一定程度的时候,地球内部的高温、高压以及高密度的环境就阻止了水继续向地下渗入。根据科学家的估算,即使是在最理想的情况下,地球表面的水也最多只能渗入到地下400公里左右。
需要指出的是,由于地球内部能够容纳水的空间极为有限,因此渗入地下的水只占地球表面的总水量的很小一部分,而这些水在渗入地下之后,也不会被地球永久地“吞噬”。
这些水会在地下高温的作用下向气态或者超临界状态转化,这会使得它们的体积增大,从而产生额外的压力,在此之后,它们中的一部分就会沿着地壳中的缝隙重新回到地球表面,而如果该缝隙位于海底,就会形成奇特的海底热泉。
当然了,并不是所有渗入地下的水都能够及时地返回地球表面,如果找不到压力释放的出口,它们就会随着地球内部的地质活动到处“游荡”,一旦找到机会,它们就会从地球内部“逃”出来,比如说在地球上发生地震或者火山喷发的时候,常常都伴随着大量水蒸气的释放。
简单总结一下,地球的防水功能来自于其内部的高温、高压以及高密度的环境,而地球表面其实是不防水的,水并没有永久地停留在地球表面,实际上,它们一直都在少量地渗入地下,而渗入地下的水又会持续地返回地球表面,这样就形成了一种动态的平衡,在这种情况下,水当然就不会全部渗入地下了。
值得一提的是,有一种观点认为,地球在自转过程中会产生“离心力”,而地球表面的水就是被“离心力”从内部甩出来的,就像洗衣机甩干衣物一样。这种观点看似有点道理,其实却根本经不起推敲。
洗衣机之所以能够将衣物中的水甩出来,是因为洗衣机内的甩干桶拥有多孔的外壁,它可以在阻挡住衣物的同时,让水在“离心力”的作用下从孔洞中通过。
而地球却没有这种结构,因此构成地球的所有物质都会受到地球自转产生的“离心力”的作用,如果“离心力”真的强大到可以将地球内部的水甩出来,那就说明“离心力”已经大于地球的引力,在这种情况下,地球表面的物质早就飞上天了。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。
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