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地球上的水為什麼流動不止
地球上的水為什麼流動不止
更新时间:2025-04-02 18:56:09

俗話說,人往高處走,水往低處流。水是一種無色透明的液體,在重力的作用下總是趨于流向海拔最低的地方。水作為一種流體,就是哪裡地勢低,哪裡有縫哪裡填。

滲入是指水分子以擴散的方式進入多孔疏松的物體。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。那麼為什麼這些水沒有滲入地球内部呢?

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)1

這些水之所以沒有全部滲入地球内部,是因為地球内部溫度高、物質密度大。

水在常溫常壓下的密度通常為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。

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)2

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1萬米深海,那裡的壓力是大氣壓的1000倍,水的密度仍比岩石小。

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)3

此外,越深入地下,溫度也就越高。地心處的溫度與太陽表面的溫度相當,高達5000℃以上。然而在高壓作用下,這裡的物質仍然是固态的。這些熱量主要來源于地球誕生之初的餘熱、地球内部放射性物質的衰變和天體間潮汐作用産生的摩擦熱。

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)4

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

正是這兩個原因,所以水很難滲入地球内部。

地球是一顆岩石行星,平均半徑6371千米。在地球誕生之初,那時地球還處于熔融狀态,密度大的物質下沉,密度小的上浮,随着溫度下降,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内部的狀況,方式類似于CT。地球可以分為内圈和外圈,地球内部圈層由内到外可以分為地核、地幔和地殼,外部圈層則包括水圈、生物圈、大氣圈。

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)5

地核、地幔和地殼就如同蛋黃、蛋清和蛋殼,一層包裹着一層。研究表明,地殼非常薄,平均厚度僅為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态物質,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。

因為在上地幔頂部存在一個軟流層,厚度為80~400千米,主要由熔融狀态的岩石構成,岩漿就發源于此。軟流層中的物質呈液體狀态,并且密度大、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。滲入此處的水,會通過火山噴發、地質運動等方式回歸地表。

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)6

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

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)7

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、彗星等也會帶來水。整個地球上的水資源大約為14億立方千米,其中97%的水都存在于海洋之中,而整個地球表面大約70%的面積都被海洋所覆蓋。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3600米,海洋中最深的地方是馬裡亞納海溝,深達10000多米。

地球上的水為什麼流動不止(水似乎無孔不入)8

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于自然界中。在太陽光等能量的驅動下,水的形态不斷發生轉變,通過蒸發、凝結、降水、滲透、流動等方式,不斷地循環。

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