海水为什么流不出地球呢?有勇敢的曾试图“逃出”,却被层层锁住

说宇宙寻真理 2024-01-20 18:06:32

我们生活的地球虽然被以“地”来命名,但实际上水才是地球上最多的部分。

有人可能不禁会想,这么多的水,为何就没有一滴的流出去,或者说是漏到外太空中去呢?

今天,就来跟大家聊聊,地球上的水为何逃不走,以及这些水最初究竟来自哪里。

液体水是逃不出地球的

先说答案,地球上所有的水,和这个星球上其他物质都一样,永远脱离不了星球的束缚。牛顿当年看到苹果落地,最终想清楚了这个问题,一切都是因为地球有引力。

地球的引力来自于地球的核心,这样一来,所有处于地球表面的物体,都会被牢牢的“吸附”而无法离开地球本身。

引力是宇宙中的通行法则,虽然不同星球上的引力有大小,但都存在引力。所以,作为液体水是没有机会逃走的。

但是,液体水仅仅是它的一种形态,水在蒸发以及光合作用下,还能变成气体飘浮到空中。这样一来,不就等于用气体的形态逃出地球了嘛。

气体确实是飘浮在地球四周围的,但气体本身依然没有逃走,依然受到地球引力的作用,而被牢牢束缚在地球的四周。

那么,相比于水重量较轻的气体,当真就完全没机会逃走吗?

大气的分层

既然名字叫大气层,确实也是分层的。蒸发后的水,以气体的形式聚集在地球的上空,它们一层又一层的堆叠在一起,相当的厚实。

从分层上来看,大气的最下层叫对流层,水蒸发后超过90%的气体,都集中在这一空域内。形象一点说,对流层的大气含有更多的水分,体积太重所以才会受到地球引力的作用,处在最靠下的位置。

对流层向上是平流层,这一区间的距离可以达到55公里左右。越是往上升,大气中水汽的含量就变得更少。

这一区域内因为紫外线的照射,使得最上部的氧分子分解成为了氧原子,两者便一起构成了臭氧。

它因为吸收短波紫外线,因此该区域的温度会比较高,从而形成了逆温层。大气之所以不能上下对流进行交换,就是因为逆温层的锁闭。

如果从平流层的顶部再往上,经过至少85公里的高度,便进入了中间层的范围。在这一区域内,水的含量就更少了,少量的存在也是以固体冰的形式。

你以为大气的分层到这里就结束了?再往外的区域还有一个暖层又叫电离层,这一区域距离中间层的顶部至少有800公里。

到达这一区域,便没有了水汽的存在。即便偶尔有漏网的水分子到达这一区域,因为电离的作用也会变成氢离子和氢氧根离子。

在电离层的最外面,还有一圈磁力层,又叫外层和逃逸层。听名字就知道,到达这一区域后,才算是接近了地球和外太空的边界。

这一区域就是明显的边界区域,但是与外太空的边界并不明显。该区域地球的引力最小,而且空气稀薄,密度只有地表的一亿亿分之一。

有任何物质到达这一区域后,基本上就脱离了地球的引力束缚。如果有一些大气质点进入了这个区域,接下来就能脱离地球进入到外太空了。

水能以气体的形态逃走吗

水汽聚集的区域,位于大气层的最下层,光是依靠自身的浮力难以逃走,即便可以跟空气中的其他气体分子融为一体,它还是不会因为自身的变轻而上升。

而且大气层中的温度存在差异,有些区域的温度会很低。在低温的作用下,凝结而成的水分子又会转化成液态水。

凝结的数量越多,整体的重量也就越大,这些凝结成水或者冰晶的东西,在浮力不够的情况下,最终又会因为地球的引力而掉落地表。

如此一来,逃到空中的水还是回到地面了。即便接下来通过阳光而蒸发,再次来到空中,也不过是开启了另一轮循环。

再者,大气层中存在逆温层,它就好比是隔离带。而且在平流层和热层区域,都是底层的温度低而顶层的温度高。

这种情况下,下层的空气密度会更高,更有利于水汽凝结成水或者形成冰晶。一旦再从气体变成液体或者固体,就更没有机会再上浮到更上层的区域了。

所以,依照地球精妙的设计和安排,所有的水都被牢牢束缚在了地球上,根本不可能逃走。偶尔的漏网之鱼,最远也无非逃到电离层。在这一空域,水的形体结构再次改变,再无外逃的任何可能。

水分子既然无法靠自身的浮力而逃走,如果是通过扩散运动,以高速的方式能否冲破束缚呢?

能逃走的不是水,而是构成水的一部分

要想逃出地球的引力,必须得以很高的速度才行,目前地球上只有人类的火箭能有逃离的能力。而在自然的状态下,水分子仅仅靠着分子的热运动,是根本别想逃走的。

不过有意思的地方在于,水以整体的形式逃不出去,但是构成水的氢原子或者氢离子,在引力相对减弱的情况下,还是可以逃出地球的。

对比之下,氧气、氮气和二氧化碳,因为自身的分子量大,所以逃不出地球。比如在磁力层,空气分子实际上是不存在的,只有氢包括氦两种原子,可以通过这一区域。

氢原子很轻,穿透一切最终能来到外太空。有人不免就会产生这样的疑问,氢在逃逸,那不断损失的情况下,水也等于在不断减少,假以时日的话,地球上的水不就消失殆尽了吗?

地球有“补水”机制

根据科学家的计算,地球上每秒逃走的氢有3公斤。每时每刻都在逃走,而地球经历了几十亿年的变迁,为何水却一点都没减少呢?

虽然有逃走的氢,但是太阳风以及不时的陨石出现,也会给地球补充氢,这就使得逃走而空出的份额,很快又被新的氢所代替。

除此之外,氢虽然逃走了,但是氧气却可以跟硫化氢、氨、甲烷等发生反应,进一步生成二氧化碳、水、硫酸以及氮气。

在这种转化机制下,氧气在地球上的含量越来越高,而且氧化反应后的别的物质,同样也可以生成水。

最终通过循环的作用机制,构成了以二氧化碳、硫化氢、甲烷等为主的原始大气层。经过亿万年的作用下,氮气、氧气和二氧化碳,又构成了现代的大气层。

由此,碳基生命的生存机制才逐步构筑起来,并形成了一个完美的闭环。那么,这些逃不走的水,当初又是如何生成的呢?

地球上的水是自己生成的

水来自哪里,多年来科学界一直在进行研究。一种观点认为,地球在早年刚诞生的时候,自身就存在水。

哪怕最初不是水的形式,但由于构成水的元素氧和氢很丰富,自然作用下也就形成了水。

有科学家推断,早期地球上的水,以液体的形式存在于地球的内部。因为板块运动以及火山喷发,储存在内部的水逐渐来到地表,并渐渐汇聚成为了江河湖海。

按照科学家的研究,地球的内部可以储存巨量的水。尤其是在岩浆中,更是含有丰富的水。有实验表明,温度达到10000℃的岩浆,压力达到15千巴,就能形成30%的水。

目前,地球所有的活火山,其火山口区域的岩浆,含水量可以达到6%,有些甚至可以达到12%。

科学家通过测算地球内部岩浆的规模,推测在几十亿年的历史中,地表有一半以上的水,都是由内部的岩浆喷发出来形成的。

除了岩浆之外,地球内部的矿物质中也存在结晶水。这些水可以通过岩石而释放到地表,不过总体来说,这一部分的水数量并不是最大的。

还有水储存在地幔之中,按照澳大利亚和加拿大的一些科学家的观点,地幔中的水,才是构成地球上水的主要部分。

尤其是在地幔厚度达25公里的过渡地带,这一地区所蕴含的水量,应该是现在地表总水量的3倍之多。

当然,这一切也仅仅是推测性研究,由于人类现在还没有探测地球内部的技术,所以究竟有没有水,也没有一个确切的定论。

外部来到地球的水

除了内部之外,还有一种观点认为地球上的水来自外部,太阳就是地球上水的重要来源地。

太阳风在生成后,波及范围能轻松抵达地球的大气层外部。在这个过程中,大量的氧核以及氢核等进入地球的范围,再经过与电子的结合反应,就能形成氧原子和氢原子。

最终,这些分子再经过化学反应而成为了水,经过凝结又通过下雨的形式,最终来到了地表。按照推算,现在地球的外部区域,还能形成至少1.5吨的水,之后以降雨的形式来到地表。

不过有观点认为,这种模式下形成的水规模太小,难以形成地球上现在广阔的海洋。于是又有一种观点就认为,太空陨石的撞击,也会携带一定量的水到达地表。

尤其是一些碳质球粒陨石,含水量就更高了。太阳系中超过八成的陨石都属于这一种,所以它们早期到达地球表面,最终构成了地表上的水。

结语

总体来看,多数科学家倾向于相信地球上的水来自内部,因为外部来的构成机制不管多么的完美,数量太少是显而易见的。只有地球内部原本就存在水,才能构成现在地表庞大的江河湖海。

而且在引力的作用下,现在地球上的水还逃不走。通过地表到天上的不断循环,在一系列的转化形式下,为地球上的所有生命提供着保障。

参考资料:

《水会逃出地球吗?》 中国科学院 2015年6月19日

5 阅读:2523
评论列表
  • 2024-01-22 10:34

    大的理论我不懂,战斗机都飞不出地球水又怎么能流出去?

  • 骇[赞][玫瑰]还记得人类强磁铁[笑着哭][玫瑰]夜氧化磁铁吗?[玫瑰][赞]氧气爱上了[笑着哭]!地球核聚变[笑着哭][玫瑰]而氦[赞][玫瑰]跃出星际旅行去了

  • 2024-01-29 18:58

    俺的小便也离不开地球,最后还是喝了

  • 2024-01-20 21:26

    在宇宙万有引斥力作用下,地球物质结构为7态9个圈层,从外到内方别为离子态电离圈层,气态太气圈层,液态水圈,固态地壳,熔融态地慢,地核内粒子炀态,离子炀态,粒子炀态三态三圈层,一共7态9圈层,所以水不可能流出地球。详见《守正创新国学现代化》一文。龚木益

  • 2024-01-22 02:48

    神奇的宇宙

说宇宙寻真理

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