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1 # 鍾銘聊科學
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2 # 自然知道
地球上的水很緩慢地向宇宙逃逸,之所以沒有像倒掉盆子裡的水一樣“掉進”宇宙,是由於地球引力的存在,引力使物質聚集,所以絕大多數地球水只能存在於地表而不會逃。
一切都得從引力說起,太陽系大型天體基本上都是比較規則的球體,而這毫無疑問是引力的作用。中學知識就告訴我們,引力公式為F=GMm/r2,和引力相關的只有物質的質量和相互之間的距離,G為引力常數,實由卡文迪許扭成實驗首次測量出來的固定數值,現代航天探測器也測定了大尺度天體範圍的引力常數G,表明G在廣闊的宇宙空間內也基本是恆定的數字。那麼引力的作用就使物體間保持著相互靠近的趨勢,靠的越近引力的作用反而越強。
於是天體在引力的束縛下向引力中心聚集,但是一般的天體質量小、內部壓力低溫度低,不足以引發物質的聚變,因此仍以原來的物質元素存在,結果就是天體的形狀越來越圓。水也是物質的一種,在地球上不管水位於哪裡,地球的壓力溫度環境都不能消耗組成水的氫氧元素核,只有在地球內部深處的高溫中,或者一些人造的高溫場景中,分子會被電離成為等離子態。
除此之外,水在地球引力的作用下也是向地球的引力中心聚集,只不過水的密度很明顯地小於岩石,而且地球內部高溫,水會被加熱加壓又被重新輸送到地面,因此地球上絕大多數的水都位於地表,主要以液態形式存在於海洋中,大約只有2.5%存在於陸地山,而其中有相當一部分以固態存在於南北極、雪域高原,還有很多由於不斷地衝刷周圍的岩石圈,蒸發量又大於匯流量成為鹹水湖。由於太陽和月亮的引力作用,地球上水被吸引(因為水更易變形),導致晝夜週期性的潮汐,在月球和太陽剛好位於地球同一側的時候,潮汐現象最明顯被稱為大潮。
水向地球外逃逸的情況也存在,主要是由於物質分子的熱運動(擴散)。水的三態變化跨越的溫度範圍比較小,所以地球上的水才能透過蒸發在大氣、岩石圈和海洋中迴圈,大氣中的水蒸汽含量比較高,尤其是距地面10公里範圍內的對流層中,儘管有受熱後的自由熱運動,但是即便是一顆顆的物質微粒也存在質量,也受到引力的影響,因此不管是地球大氣還是水蒸汽,絕大多數質量都存在於近地表的地方。
對流層中的水蒸汽和二氧化碳一樣可以截留地面輻射的熱量,這就是溫室效應,能夠幫助保持地球的溫度,地球的溫室效應恰到好處,使得地面溫度不高不低,反面就是金星,大氣中也有水存在,但大氣層中二氧化碳濃度遠遠超過地球,導致金星溫室效應失控,表面溫度400以上。
只有少數水分子,在熱運動的過程中能到達大氣層的邊緣,也就是散逸層,那裡的物質已經十分稀薄,非常少的水分子也會從那裡逸散到宇宙空間中,地球大氣也因為太陽風的吹拂不斷地損失,據估計每年10萬噸。值得一提的是,說起月球、水星等天體,我們都說它們沒有大氣層,但實際上也是不完全正確的,月球、水星也有非常稀薄的散逸層,NASA還探測到,月球稀薄的散逸層中也存在著氖氣等由放射性物質衰變產生的氣體。基本上所有的天體都有這樣一個不斷向外散逸物質的稀薄分子層。
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3 # 叫我瓜哥就好
如果這個問題是問海水怎麼不會散發到宇宙中去,能解釋…;可問的是“掉”,是把宇宙想象成一個馬桶嗎?這個“掉”的景象在地球上是這樣的:海水往天空流,像倒掛的瀑布,不是一面瀑布,是一大塊瀑布。題主好好想想為什麼不能吧
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我們知道,地球是圓的,而水是具有流動性的,那為什麼水沒有流到地球的“下面”,而是緊緊地包裹住地球表面呢?
水為什麼不往“下”掉?我們常說水往低處流,而地球又是一個近似於球體的結構,按照我們的常識:水應該會流向地球的下方,然後掉進宇宙之中。
之所以水沒有向下掉,其實是因為引力的存在。
我們都聽說過牛頓的名字,也都知道他被蘋果砸中之後才開始思考引力的問題。實際上,牛頓有沒有被蘋果砸中我們不得而知的,但他確實在很早之前就開始思考“地球上的物體為什麼不會落到天上,而是會掉到地上?
事實上,關於這個問題,古人已經給出過答案,那就是:天圓地方假說,認為海水之所以沒有流出地球,是因為地球是平的。
牛頓對這個解釋顯然不滿意,為此,他提出了萬有引力定律,大意是:任何兩個物體之間都存在相互吸引力,但引力的大小和物體的質量成正比,和物體距離的平方成反比。
海水之所以沒有向下落,是因為海水距離地球較近,受地球引力較大,而引力的方向是指向地心,所以站在地球,“下面”就是指地心的方向,所以海水才會牢牢地貼在地球表面。
但如果地球周圍有一顆大質量的星球,比如:黑洞,由於黑洞的引力大,而黑洞引力的方向指向黑洞,從地球角度來看,黑洞引力指向天空,所以海水會向天上流去。
在《流浪地球》中,由於地球距離木星過近,所以地球上的大氣會首先被木星引力捕捉,流向木星的方向,站在地球上看,地球上的大氣就流向了木星位置。
海水的潮汐變化地球上的水雖然會老老實實待在地球上,但是月亮的存在使地球海水會發生潮汐變化。
我們知道,引力的大小和物體的質量成正比,和物體之間的距離的平方成反比,月亮雖然質量不大,但是距離地球比較近,所以地球上的潮汐變化主要是由月亮引起的。
大約在46億年前左右,地球剛剛形成不久,此時地球軌道周圍有一顆和如今的火星差不多大的星球,被人們稱為“忒亞”。
由於引力的作用,忒亞撞上了地球,導致忒亞解體,其中一部分物質留在地球上,而另一部分物質飄到了太空中,由於地球的引力這些物質沒有跑太遠,而是在地球周圍形成了類似於土星環的存在,這些物質又逐漸在引力作用下坍塌成月球。
由於月球引力的存在,使得海水受月球引力的影響紛紛湧向月球的一側,形成高潮(在另一側也會形成高潮)。
就這樣,伴隨著月球圍繞地球公轉,地球上的海水也在不停的發生著潮汐變化,消耗著地球的動能,使得地球自轉速度越來越慢。
科學家證實,在侏羅紀時期,地球一天只有23.5小時,但在現在地球一天有24小時。如果地球和月球的歷史無限長,或許有一天月球會將地球潮汐鎖定,使地球自轉一圈的速度等於月球圍繞地球公轉一圈的速度,這在天文學中被稱為“衛星與主星相互潮汐鎖定”。
目前,地球已經完成了對月球的潮汐鎖定,但由於月球自身引力較小,暫時還沒有完成對地球的潮汐鎖定。
總結在地球上,海水之所以會貼合地球,而不是向“下面”流淌,是因為地球引力的存在,使得海水無法脫離地球的束縛。
但同時,海水也會受月球引力影響(地球上萬物都受月球引力影響,只是海水比較明顯),海水也會朝向月球的方向湧去,形成高潮。之所以海水沒有流到月球上,就是因為月球的引力不夠大,海水無法擺脫地球引力的束縛,仍舊老老實實地待在地球上。