自然科普:水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?
發布時間:2021-02-09
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自然科普:水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

俗話說,人往高處走,水往低處流。水是一種無色透明的液體(ti) ,在重力的作用下總是趨於(yu) 流向海拔最低的地方。水作為(wei) 一種流體(ti) ,就是哪裏地勢低,哪裏有縫哪裏填。

 

滲入是指水分子以擴散的方式進入多孔疏鬆的物體(ti) 。地球表層主要是土壤和岩石,水似乎總能夠以滲透的方式進入地下,形成地下水資源。凡是有孔隙的地方,似乎都能被水滲透。那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 這些水沒有滲入地球內(nei) 部呢?

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

這些水之所以沒有全部滲入地球內(nei) 部,是因為(wei) 地球內(nei) 部溫度高、物質密度大。

 

水在常溫常壓下的密度通常為(wei) 1克每立方厘米。岩石的密度通常比水大,在重力的作用下,岩石一般都會(hui) 沉入水底。越深入地下,壓力越大,在超強的壓力作用下,岩石的密度會(hui) 變大。地球表層岩石(主要是地殼)的平均密度在2.2~2.9克每立方厘米,地心處的物質密度更是高達13克每立方厘米。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

密度越大,孔隙越小。越深入地下,物質密度越大,水也就越難以滲入。即便在1萬(wan) 米深海,那裏的壓力是大氣壓的1000倍,水的密度仍比岩石小。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

此外,越深入地下,溫度也就越高。地心處的溫度與(yu) 太陽表麵的溫度相當,高達5000℃以上。然而在高壓作用下,這裏的物質仍然是固態的。這些熱量主要來源於(yu) 地球誕生之初的餘(yu) 熱、地球內(nei) 部放射性物質的衰變和天體(ti) 間潮汐作用產(chan) 生的摩擦熱。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

水在常壓下的沸點為(wei) 100℃,在高壓環境下,沸點會(hui) 升高。一般在地下40公裏處,溫度就高達600度了,也足夠使水沸騰了。

 

正是這兩(liang) 個(ge) 原因,所以水很難滲入地球內(nei) 部。

 

地球是一顆岩石行星,平均半徑6371千米。在地球誕生之初,那時地球還處於(yu) 熔融狀態,密度大的物質下沉,密度小的上浮,隨著溫度下降,才逐漸形成了各種穩定的圈層。科學家通過探測地震波等信息了解地球內(nei) 部的狀況,方式類似於(yu) CT。地球可以分為(wei) 內(nei) 圈和外圈,地球內(nei) 部圈層由內(nei) 到外可以分為(wei) 地核、地幔和地殼,外部圈層則包括水圈、生物圈、大氣圈。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

地核、地幔和地殼就如同蛋黃、蛋清和蛋殼,一層包裹著一層。研究表明,地殼非常薄,平均厚度僅(jin) 為(wei) 17千米。地殼和地幔主要是由岩石構成的,而地核則是由鐵鎳等金屬構成的。通常岩石圈就是指地殼和上地幔頂部軟流層以上的區域,這部分都是由堅硬的岩石構成的。雖然地幔和地核中都存在液態物質,但密度都非常高。

 

一般而言,地表水最多能滲入至地下400千米處。

 

因為(wei) 在上地幔頂部存在一個(ge) 軟流層,厚度為(wei) 80~400千米,主要由熔融狀態的岩石構成,岩漿就發源於(yu) 此。軟流層中的物質呈液體(ti) 狀態,並且密度大、溫度高、厚度大,水和水蒸氣都滲透不過去。研究發現,岩漿的形成就需要水的參與(yu) 。滲入此處的水,會(hui) 通過火山噴發、地質運動等方式回歸地表。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

此外,科學家發現,在地球的上下地幔的過渡帶中也富含豐(feng) 富的水,嚴(yan) 格來說是水分子,在高壓的作用下,它們(men) 都被鎖在了林伍德石的晶格當中,基本不參與(yu) 自然界中的水循環。這些水在地球誕生之初就已經存在了,應該不是從(cong) 地表滲下來的。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

地球是由太陽形成之後的塵埃形成的,地球在誕生之初就擁有水,此外,太陽風、彗星等也會(hui) 帶來水。整個(ge) 地球上的水資源大約為(wei) 14億(yi) 立方千米,其中97%的水都存在於(yu) 海洋之中,而整個(ge) 地球表麵大約70%的麵積都被海洋所覆蓋。海洋是地表水循環過程中的重要一環。全球海洋的平均深度大約為(wei) 3600米,海洋中最深的地方是馬裏亞(ya) 納海溝,深達10000多米。

水似乎無孔不入,為什麽沒有全部滲入地球內部?

 

地球上水的總量基本上保持不變,這些水隻是以不同的方式存在於(yu) 自然界中。在太陽光等能量的驅動下,水的形態不斷發生轉變,通過蒸發、凝結、降水、滲透、流動等方式,不斷地循環。



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