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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?
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℃。 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 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? 在我们的印象中,水只能渗透到地球表层的土壤中,无法再深入到地球内部的岩石之中,仅在地球表面参与物质循环,周而复始,地球的总水量基本保护稳定的状态。而实际上,地球上的水是可以深入到地球内部的,只不过随着深度的增加,周围环境的变化使得水无法再继续深入到更深的内部而已。 地球上的水循环 我们在上学的时候,肯定都学会水在地球表面的循环,包括大循环和小循环两种方式。其中小循环又包括海上循环和陆地循环两种方式,意思就是仅在海洋或者陆地上进行着水相态的周期变化,从海洋或者陆地上因吸收太阳辐射生成的水蒸气,又会随着温度的下降发生冷凝降回到原来的海面或者陆地上。 而大循环则相对复杂得多,它涉及到地球的各个方面,即包括陆地,也包括海洋;既包括土壤,也包括生物;即包括地表水,也包括地下水。这些存贮在不同区域、不同部位的水资源,在太阳辐射能量的驱动下,循环往复地发生蒸发、凝结、降水、渗透、流动等现象,从而实现海陆间的大范围转移。 除了在地球表面发生的水循环之外,其实还包括地表和地下的水循环,这个地表,既有海底,也有陆地表面。由于水的渗透性极佳,它可以在重力作用下,沿着地表土壤或者岩石中的缝隙,不断向下运动。而在运动过程中,这些水的“命运”是不相同的: 有的被土壤、泥砂和岩石所吸附; 有的被植物根系所吸收; 有的进入地下水系; 有的会直达地球内部很深的地方,成为某些岩石水合物的重要来源; 有的则会在高温作用下形成水蒸气,重新返回到运移空间; 有的会以水蒸气形式与岩浆混合。 ………… 以上水进入地球内部之后的不同走向,其实都是地球水循环的方式,只是参与循环的载体和方式不同而已。有的通过孔隙以液态或者水汽形式直接返回地表,有的则会被固定在岩层中,造成参与水循环的周期具有很大的差异性。 水能够渗透到地球内部多深? 在地球上,水之所以能够流动,一方面取决于其流体的性质,另一方面取决于重力势能的影响,因此,理论上只要有足够的空间和缝隙,水都是可以进入其中的。但是地球内部随着深度的增加,其自然状态将变得十分复杂,将会直接影响水的渗透性。 大家都知道地球是一个随着深度不同,其组成物质和物理状态出现明显差异的分层结构。这个结构的形成,来源于地球形成之初的演化进程。在太阳行成之后,相应的各个行星也各就各位,地球此时还是一个整体温度非常高的火球,之所以有这么高的温度,一方面来源于在吸收周围星际物质时相互碰撞下所积累的能量,另一方面来源于地球引力作用,使地表物质不断向内坍缩,引发组成物质之间的相互碰撞和摩擦。 在起码有上千度的高温下,地球表面一开始还分布着大量呈现熔融态的岩浆物质,随着时间的推移,在热辐射的作用下不断散失热量,地球逐渐发生了冷却。而在流体状态之下,物质的沉积在重力作用下显得就比较容易,密度大的物质要比密度小的物质沉积速度快,因此地球从外向内呈现出组成物质密度不断加大的趋势,逐渐演化成了现在的地壳、地幔和地核三个主要部分,越往上物质密度就普遍越高,温度和压力也越大。 其中,地壳为地球的最上层,平均厚度为35公里,海洋中的地壳厚度较小,平均仅为6公里左右,主要由硅-铝氧化物或硅-镁氧化物所构成,整体上每下降100米温度就会上升1摄氏度。 地壳的下方是地幔,这一层由非常致密的造岩物质所构成,也是地球三大圈层中体积最大的一层结构,达到2800公里左右。在上地幔的顶层存在着一个软流层,地球各大板块就是“漂浮”在这个软流层之上,随着时间的推移缓慢地进行着板块运动,这里也是岩浆的发源地。在下地幔中,温度将达到1500-3000摄氏度,压力达到50-150万个标准大气压,在这种环境下,组成物质呈现出的是一种可塑性的固态形式,平均密度将达到4.7克每立方厘米。 在地幔的下方是地核,平均厚度3400公里,外地壳的组成物质仍然为黏稠的液态,而内地核中温度高达5000摄氏度以上,压力超过1.3亿个标准大气压,物质密度达到惊人的13克每立方厘米,内地核中的物质在这种环境下,将以固态的形式存在,主要成分为由铁、镍等金属元素所构成。 由于水或者水蒸气的流动,需要空间传输途径,当物质的密度过大、且以液态呈现时,则水很难从中穿过。通过刚才的分析,在地球圈层中,存在这个临界点的将是软流层,其距离地表的上界深度为100公里左右,下界深度为400公里左右,在软流层中,温度普遍在1200摄氏度以上,达到了地幔组成物质的熔融相温度,在水和挥发性物质的共同参与下,组成物质呈现固态、液态混合的固流体形态。因此,理论上,从地表渗入的水,最多只能渗透到400公里左右的软流层。 地表水的补充机制 根据有关科研监测数据,在海底有许多能够大量渗入地球内部的裂隙存在,其中以板块分离或者上下挤压形成的海沟最为明显。而且科学家们还估算出了每年因海沟渗透进入地球内部的水量,高达近十亿吨。与此同时,在地球水循环的过程中,会有一部分的水气分子散逸到大气层的外层空间,在高能辐射电离、太阳风吹拂作用下,会有一定的比例最终逃逸到宇宙空间中,虽然比例相对较小,但也或多或少存在着这种客观的损失数量。那么在“一内一外”的消耗下,地球的水量为何不见减少呢?重点是地球上的水资源从整体上看,具有非常有效的补充机制。 渗入水的返回机制。在地球内部高温作用下,一部分液态水变为水蒸气通过原有渠道直接返回地表。 地质运动的返回机制。地表水渗透进软流层之后,会与岩浆共同形成呈固流体形态的物质,随着地球自转的作用,地球内部岩层之间的应用以及能量会逐渐积累,当到达一定程度之后就会以火山、地震等形式,在地壳最薄弱的地方向外释放。而在释放的过程中,水就会以水蒸气的形式从地球内部带回地球表面,重新参与地球的水循环。 结晶水基本不参与水循环。虽然地球内部拥有大量的可以形成结晶水的岩石,比如林伍德石,但是这些水基本上地球形成之初、原始海洋形成之后就开始富集产生的,相态比较稳定,同时地表渗透水也很难通过软流层到达结晶水岩石这一区域,因此,这部分的岩石固然含水量丰富,但也不会对地球表面水量产生任何影响。 地外空间的水源补充。虽然有一部分水气可以逃离到地球大气层之外,但是地球上经常会发生着小行星和彗星等地外天体的坠落事件,这些小天体特别是彗星上富含了大量的水源,在一定程度上弥补了水气逃逸的损失。 总结一下 地球上的水,其实是无时无刻不在向地球内部渗透的,只不过由于地层结构、温度和压力的限制,其最多只能渗透到软流层之中。而地球表面水量总体保持稳定的原因,就在于渗透的水、逃逸到外太空的水总量,与从地底返回、地外小天体补充的总水量保持着相对平衡的状态。 水真的不会流到地球内部吗? 我们都知道,水的形态可以自由变化,并且由于水会受到地球的重力,那照理说,水应该可以流到地球内部中去。比如:地球的核心或者地壳,地幔。 可事实很有趣,地球的地幔中是可以找到水分子的存在的,而在地球核心却是见不到水的。同样是地球内部,为什么会有这么大的区别呢? 马里亚纳大海沟在渗水? 之前《自然》杂志成刊登过一篇论文。 这篇论文中,研究者在研究马里亚纳大海沟时,就发现马里亚纳大海沟每年吞噬数亿吨的海水。 可是你发现没有?有这么多的水被吞噬,可地球表面的海水并减少了。照理说,地球已经有45亿年的历史了,这个数亿吨水乘以45亿年,那地球表面的水早就应该干涸了。可我们现在也看到地球表面70%以上都是水。那究竟是咋回事呢? 这就和地球的形成说起。 水的循环 话说在46亿年前,在现在太阳系位置附近有一片长达2光年的星云物质,这片星云物质由于引力坍缩,在引力的作用下形成了如今的太阳,还剩下的一部分边角碎料形成了太阳系的其他天体,地球就是这其中的一份子。 在形成地球的星云物质中,有一部分“水”就是以氢离子,羟基的形式存在。起初,地球形成时温度特别高,处于熔融状态。换句话说,地球在形成时,有一部分的“水”肯定是存在过地球中心区域的。后来,由于高温,水蒸发了出来,但由于地球引力的作用,这些水汽并没有离开地球。 随着地球逐渐降温,水汽液化后,这些“水”开始落回到地球,地球迎来了上百万年甚至是一千万年的大雨。 这场雨过后,地球其实只有一片大海和一片大陆。可是后来为什么地球会有如今分裂的大陆和海洋呢? 这其实归功于地壳运动。我们知道,地表下面是地壳,地壳下面是地幔,地幔下面是地核。 但是同样是地壳,其实还分为海洋地壳和大陆地壳。海洋地壳比较薄,但由于密度很大,所以比较重,而大陆地壳比较厚,但因为密度很小,所以比较轻。 这本来也没有什么问题,但是地壳下面是地幔,由于热对流的存在,地幔会缓缓地移动,地幔这一移动,也带动着海洋地壳和大陆地壳移动。在这个过程中,就形成了各个大陆和海洋。其实高山,大湖也都是这个原因形成的。 在形成的过程中,就会有很多海水进入到地球内部。那问题就来了,这些水如果这样只进不出,为什么地球表面还有这么多水呢? 这其实是因为,这些进入到地下的水,最后还会随着火山喷发的岩浆回到地面上来。最后,进入到地球的水循环当中。 所以,即使是地球每天都在吞噬水,但是这也能保证地球表面的水是充足的。 地幔中有更多的水 在地球的上下地幔过渡地带,存在着一种神奇的矿石,叫做林伍德石。这些石头中富含着大量的水分子。 科学家曾经就测算过,即使是非常保守的估算,这些石头所还有的含水量至少是地表水量的3倍左右。也就是说,地球上最多水的地方其实并不是在地球表面,而是在上下地幔的交界处。只不过这些水都被锁在的林伍德石的晶格当中,并不是液态的水。 地核为什么没有水? 地球再往下就是地核,但地核并不存在任何的水。这里只要有两个主要原因,第一是地核的温度极其快。在这样的温度下,水根本没有办法存在。 第二个原因是地核的密度极其大,水根本无法进去到这个地方。我们都知道水的密度是1g/cm^3,而地核的密度要远远大于这个水平。因此,水根本没有办法进入到这个地方。 总结 最后我们来总结一下,水其实在地球形成之初就存在了,但水并不是整个地球都有。地球表面的水会进入到地壳和地幔当中,之后会随着岩浆回到地球表面的水循环当中来,这个过程主要是由地壳运动主导的。除此之外,地幔中富含水,但都被锁在林伍德石的晶格当中。 至于地核并不存在水,主要的原因是地核的温度太高,密度太大,水无法进入到这里。 看到这个问题,想到一个故事:老和尚给小和尚一个杯子,让小和尚装满,小和尚依次装了石头、沙子、水,最后才算装满了。 题主要问的应该是类似的,假设地球好比一个圆形装备,在我们的观察中,水是很容易下渗的,为什么地球内部却没有水。…
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在没有重力的情况下,航天员(宇航员)吃的食物怎么到胃里?
▲人类的食管。 我们人类直立着身体,食管垂直于地面,所以很多人认为是地心引力在帮助我们吞咽,其实吞咽与重力的关系并不大。您看其它那些脊椎动物,它们的食管大多并不与地面垂直,有些物种的食管与地面是平行的。最邪乎的是果蝠,它们倒挂着吃东西,吞咽对它们而言是将食物向上送。 ▲倒挂着进食的果蝠。 我们的食管可不只是一根简单的管子。 人类的食管长度约为25厘米,壁厚4毫米,具有消化管典型的4层结构。它设计非常“银杏”,最内层是黏膜;黏膜下面是环节肌层,这层的肌肉横向环状布置;再往下是纵行肌层,这层的肌肉纵向并排布置,两层肌肉间遍布弹纤维;最外层是食管外膜。 看这两种肌肉的布置就能明白,食管输送食物并不依靠重力,而是靠内横外纵两层平滑肌协调动作,使食管周期性收缩和蠕动,将食物团挤压进入胃中的。 所以,失重状态下的航天员是可以正常吞咽食物和喝水的,不止如此,我们即使头下脚上被吊在那里,也是可以正常进食的。 太空吃饭的最大问题不是吞咽,而是打嗝。 在重力环境下,食物被吞进胃中后,其中夹杂的气体会因重力自动聚集到胃部的顶端——贲门,然后以打嗝的形式排出体外。 但在失重环境下,食物发酵产生的气体、咀嚼过程混入的气体、食物内部包含的气体都会均匀地散布在胃内的食物糜中,无法自行分离出来。如果贲门察觉胃内气体太多了,启动打嗝程序的话,这些气体便会裹挟着大量半消化的食物糜从航天员的口鼻飞出来,在飞船舱室中到处乱飘……想想就下饭…… 所以,航天食品会尽量避免加入易产气、易存气的食材,以减少航天员打嗝的冲动。早期航天食品干啥做成牙膏状?其实也有一部分是基于这个考虑。 拓展:人类的食管其实并不完美。 长期的直立生活让食管有了重力的协助,于是这货“变懒”了。在所有哺乳动物中,我们的食管肌肉差不多是最弱的,您很少听说驴吃着吃着料被噎死吧?况且它们的食物又干又硬,吃的时候还得低着头,让食管将食物糜往上送。 人类就很容易被噎住,因为我们的食管不光变得无力,而且天生就有四个狭窄处。从上往下数,第一个狭窄处位于食管的上扩约肌,脖子里,噎在这里很危险,容易使食物进入气管造成窒息;第二个狭窄处在食管与主动脉弓交叉的地方,第三个在食管与左主支气管交叉处,这俩地方(也有将这两处归于一处的)噎住后非常难受,因为它们会影响循环系统和呼吸系统;最后一个狭窄处位于食管与膈肌交叉的地方,反流的胃液容易侵害这里。 炎症和一些食物的刺激会损伤食管黏膜,让我们更容易被噎住,甚至在四个食管狭窄处诱发更严重的疾病。所以,还是得少饮烈酒、少喝烫水、少吃变态辣,把食管保护好。 最后,如果睡觉前打嗝了,感觉嘴里反酸味,请喝一杯水,将食道内的胃酸冲干净再躺下睡觉。胃是防酸的,食管不是。 如有谬误,烦请指正。欢迎喜欢科学的朋友们关注:纯野生科学家。不列公式,不堆数据,专业化繁为简,每天分享通俗易懂的科学小知识。 严格来说,在零重力下吞咽不应该成为问题 食管或食道被平滑肌组织衬里,平滑肌组织被设计用于连续收缩和松弛。这些用于称为蠕动的过程的基本运动集(还伴随着其他几个运动),蠕动是一种包括松弛和收缩的周期性运动,有助于将食物(由于口腔中部分食物被消化而产生的大量后续食物)穿过食道进入胃内。这种蠕动非常强烈,以至于即使您颠倒地食用食物,它也仍会在胃中结束。食物摄取的机制自然是可以将其压低的。它是一种将食物向下推的节奏。 因此,没有别的食物可走,因此消除了上升或中途卡住的机会。 在没有重力的情况下,消化照常进行。
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我国首次完成珠峰区域航空重力测量 可将珠峰地区大地水准面精度提高到厘米级,获得更高精度珠峰“身高”
6月2日下午,“航空地质一号”飞机完成当天测量任务,平稳降落在拉萨贡嘎机场,这标志着我国首次完成对珠峰及周边区域的高精度航空重力测量。 2020珠峰高程测量任务由自然资源部统一部署和组织实施,包括地面和航空测量两部分。航空测量任务5月1日正式开始,由有着“中国地调空军”之称的自然资源部中国地质调查局航空物探遥感中心使用“航空地质一号”飞机执行航空重力和遥感测量任务,快速、高效、高精度地获得珠峰高程的关键数据。 中心副总工程师、珠峰高程航空测量项目负责人陈斌说,这是我国首次在珠峰及周边区域开展高精度航空重力和遥感综合测量,将填补相应数据资料的空白。 其中,6月2日刚刚完成的航空重力测量任务,测量数据能够计算出更高精度的大地水准面(即海拔高程系统的起算面),可将珠峰地区大地水准面的精度提高到厘米级,最终获得更高精度的珠峰“身高”。 目前还在进行中的航空遥感测量则能够获得大范围、精度可达分米级的珠峰及周边区域三维地形测量成果,如同拍摄一张几亿像素的珠峰全景高清立体图。 航空测量任务的进度受到机场和测区天气情况等多种因素影响。陈斌表示,完成航空重力测量后,将集中进行航空遥感测量。如果天气良好,预计6月上旬可完成全部航空测量任务。此后,需要大约2个月完成数据的后期处理。 (据新华社电) 原标题:我国首次完成珠峰区域航空重力测量 可将珠峰地区大地水准面精度提高到厘米级,获得更高精度珠峰“身高” 值班主任:李欢
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叹为观止!丹麦反重力瀑布奇景 瀑布逆流上升如时间倒流
近日,在丹麦法罗群岛,41岁的游客萨米在悬崖边看到一条“逆流而上”的瀑布,海水直接冲上了470米高的绝壁,在顶端散开来。 据《每日邮报》1月10日报道,在丹麦的一处岛屿上,人们惊讶的发现了一条“反重力瀑布”,画面让人难以置信。 首位发现这个奇观的是41岁的萨米雅·各布森(Samia Gibson),他在悬崖边正欣赏法罗群岛的美景,忽然发现了这条由旋风制造的“反重力瀑布”,当时就直接看呆了。 他说,他亲眼看着海水飞上了高470米的悬崖顶端,从悬崖的底部到顶部形成了一条“瀑布”。 对此,气象专家表示,这种现象是由于海洋漩涡制造出了一种螺旋状的气柱,在悬崖的边缘处,气柱快速旋转,在水面上形成了一股“龙卷风”。 原标题:丹麦现反重力瀑布?逆流而上冲过470米绝壁 网友:这不科学啊 值班主任:李欢
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《遇见王沥川》团队打造新剧,高以翔、宣璐坎坷恋
新京报讯(记者 杨莲洁)10月8日,由《遇见王沥川》幕后团队打造,高以翔、宣璐等共同出演的都市爱情题材剧集《彩虹的重力》宣布将于10月16日起在腾讯视频独播。高以翔在剧中饰演大学教授,宣璐饰演助教,两人看似令人羡慕的爱情,也遭遇了现实的“重力”。 《彩虹的重力》改编自作家施定柔的同名小说。《遇见王沥川》的制作人周恬再度携手作者兼编剧施定柔、《遇见王沥川》原声音乐制作人胡小鸥共同打造《彩虹的重力》,展现都市年轻人情感世界的冷暖。该剧讲述了三位不同的现代女性在都市丛林中所做出的生存选择。剧中前半部分为“美丽的彩虹”,而后半部分则开始讲述“深沉的重力”。高以翔在剧中饰演风度翩翩的中文系教授季篁,他与助教何彩虹(宣璐饰)的爱情看似令人向往,其实也经历了诸多坎坷不易。剧集延续了原作的精神内核,探讨了当代女性在亲情、爱情、友情以及职场中所遭遇的困境,通过细腻鲜明的女性视角,刻画了当代人在情感世界里的自我蜕变与成长。 新京报记者 杨莲洁 编辑 徐美琳 校对 李项玲