山能有多高？

太陽系中已知最高的山是火星上的奧林匹克山，拔地而起以21千米的雄偉之姿，孤寂而立。那裡沒有諸神，沒有生命，只有紅色的荒漠。

地球上的最高山峰——珠穆拉瑪峰的高度8800多米，還沒它的一半。

如果地球上有奧林匹克山這麼高的山，每年登峰，我們至少需要一件太空服才能登頂了。

地球上會有這麼高的山麼?

僅根據地球上的重力和石頭的密度和強度，理論上是可以造一個錐型山，從大連堆到鄭州，高度可以飆升到45千米！

這是奧林匹斯山的兩倍，讓珠穆朗瑪峰變成侏儒。

然而，事實上這樣巨大的山不可能存在，為什麼呢？

第一、瞭解大陸漂移說，就該知道地球的外殼實質上是漂浮在半固態的地幔上的。大陸板塊是可以下沉的，如果要是真堆出這麼大一座山，它們會沉沒到地球的炙熱內部，當沉入足夠深，就會變為熔岩軟化。所以地球上的山高度是由限制的，有人估算不得超過15千米。

第二、各大陸板塊一直在運動，這種看似緩慢的運動，由於噸位巨大，碰撞異常強烈。地球上的大型山脈都是它們衝撞的結果，碰撞還會造出大山岩石的斷裂。也就是說，板塊之間的碰撞既可以讓山長個，也可以讓山變矮。

第三、看似無害的大氣、雨水都會緩緩地侵蝕大山。經過數百萬年，凍融迴圈會撬開那些裂縫，山坡上的強風還有激流和冰川在山腰上雕刻出深谷，這些都會削弱山體的支撐，讓山不再上升。

1991年，位於紐西蘭庫克山脈高3764米的阿拉基山，曾在一夜之間發生山頂塌落，高度直接減少10米。

沉入地幔、斷裂和侵蝕，綜合所有這些限制山體高度的因素，地球上能有的最高山，應該比現在已經存在的山要高很。珠穆朗瑪峰現在不也仍在長高嗎？

但到底能出現多高的山，我們難以預測，只能拭目以待。或許那時地球上早已沒有人類，亦或我們早已離開地球。

再次強調下：地球地殼厚底分佈不均勻！這一點很重要，後面會說到。

地球的地幔圈分為上地幔和下地幔，整個地幔的厚度在2800km以上，其中的物質呈熔融狀態、甚至是液態，具有流動性。而且在上地幔的上層，也就是岩石圈和上地幔之間存在一個軟流圈，從70公里延伸到了250公里左右，這裡的溫度達到了700℃到1300℃，是岩漿的主要來源。

這裡只需要記住一點就行了：地殼是固態岩石圈，它漂浮在軟流圈和地幔之上。

火山噴發後由火山岩堆積起來的高山，這一點很好理解，在火星上擁有太陽系中最高的山：奧林匹斯山，由火山噴發形成的，高度達到了2.1萬米。但是由於火星地核已經完全冷卻，所以地質活動基本已經停止，不會再出現任何的造山運動了。其實一個活躍的星球，所有的地質運動的主要驅動力，都是來自核心的溫度以及引力導致的重元素沉降的過程。

所以說，一個星球上想要形成更高的山體，必須有足夠小的引力，而且要有強度比較大的材料。這就是為什麼火星比地球小，卻可以擁有如此高的奧林匹斯山，主要是因為，火星上的引力比較小，同樣的能量下火山噴發的高度就比地球上的高，所以奧林匹斯山可以在長時間的火山噴發中持續的堆積到如此高的高度。

在地球上就比較難以實現，在同樣的能量下，由於引力比較大，火山噴發的高度和永續性都會受到限制。

例如：例如珠穆朗瑪峰所在的位置地殼是地球上最厚的地方，而地球上最深的馬裡亞納海溝是地殼最薄的地方。

但是青藏高原地殼和珠穆朗瑪峰的質量加起來，要比馬裡亞納海溝薄薄的地殼和海水的質量大得多，由於軟流層是流體狀態，所以珠穆朗瑪峰下的地殼有非常大的一部分已經深入到了軟流層中，就跟巨大的冰山一樣，看似冰面上只有很小的一部分，但是大部分的冰山被埋在了水裡。這就是所謂的地殼均衡補償原理。也就是在補償面以上，壓力都是一樣的。

所以，我們看到的所有山脈、山體其實只看見了一部分，更大的體積都隱藏在了地下，這也解釋了為什麼一座山的高度是有極限的，因為兩個板塊在碰撞形成山體的過程中，其中一個板塊俯衝向下，穿透軟流層甚至只地幔的深度是有限的，所以抬升的的山體高度也是有限的。一般來說，山根深度基本上是山高的5.6倍，這其實就是阿基米德的浮力原理。

以上就是一個星球上，身體高度受限的主要原因。

這是一個很有意思的問題，地球的山峰高度確實有極限，這個極限到底是多少還很難說，但是從地球地質構造來說，極限是存在的。

我們知道全球最高的山峰珠穆朗瑪峰在2億年前還是一片汪洋，但是隨著地殼板塊的移動和擠壓，珠穆朗瑪峰所在的青藏高原不斷從海底隆起，經過2億年的擠壓，形成了現在的青藏高原，當然也包括世界之巔珠穆朗瑪峰。

事實上，到目前為止，珠峰還在緩慢的變高，大約每一萬年長高20-30米，但是這個長高過程終有一天會觸碰到極限。高聳的山峰都是基於巨大的底座，山峰底部承受的重力壓力是非常巨大的，從地質構造來說，山峰底座也是有承受極限的。

我們知道中國四川盆地是中國地震頻發的地區之一，這裡的龍門山地震帶更是發生過數次強烈地震，大家最熟悉的汶川地震就是發生在這裡。這裡地震頻發的主要原因就是青藏高原不斷隆起給高原邊緣造成的巨大壓力，到了一定極限地殼內部就會尋找“出口”釋放能量，從這個角度來說山峰太高並不是什麼好事。

事實上，如果沒有版塊的擠壓，目前地球上所有的山峰都會緩慢“變矮”，這主要是由於山峰會長年累月受到風化作用，加上地球的引力，山峰會不斷“變矮”。最典型的例子就是俄羅斯的烏拉爾山，這裡曾經高達10000米以上，但是隨著地殼運動的改變，經過幾億年的風化作用，現在烏拉爾山的最高峰還不到1900米。

地球上的山峰不會超過2萬米，這顯然是引力作用造成的。在太空的一些巖類天體中，理論上只要其直徑超過800公里，那麼在大體的形狀上，它必然就會是一個圓球型，為什麼會這樣？因為在那樣的體量之下，它已經有能力收壓任何不安分的稜角了。

引力的方向，這就跟太陽本身對外照射Sunny的方向一樣，沒有任何死角，引力可以透過萬物來對有質量的物體產生牽制的作用。物體的質量越大，其本身所承受的引力牽引作用必然也就越大。

因為大質量的物體，其所需要能抗衡引力的支撐力必然也就越大，所以越大的山，必然就需要越大的山基來承受山體本身的質量。這其實是一個很基本的常識概念，我們來舉個例子，比如說，為什麼我們到目前為止，潛水器有能力潛入6000米以下的水域會那麼稀少呢？這說明了一個水壓的問題，而水壓的本質也不過就是引力對水的牽引作用所造成的。如果一米水深比作是1米山的話，想象一下，6000米的高山，其底部所需要承受的擠壓力到底能有多強大。因為水與巖類山體不同，水的本身是沒有“結構框架”的，所以拿水深來比作山峰的高度顯然不夠恰當，但這卻也極好地說明了一個擠壓力的問題。

山體越高，其質量就越大，同時需要的底座必然也就越大，而龐大的底座所要承受的擠壓力必然要向周邊去分散，必然要把大量的物質給推攤到山的周邊去。這就跟一滴在平面上的水一樣，由於水內部的氫鍵原本能抗衡重力的力量就那麼大了，你在水滴上面再滴水，其結果必然就是水滴往下塌，根本無法通過往水滴上面再滴水的操作來增加水的高度。

我們都知道地球上最高的山是珠穆朗瑪峰，其高度為8844.43米，雖然在理論上，或許在地球上能達到的高度或許並不止這個數，但是在實際上的情況當中，這已經算是地球上能夠凸起的極限了吧。

不要說2萬米了，超過一萬米都可能很難。要知道，這是作為地球山峰的不幸。

因為太陽系其它行星上沒有海洋，所以如果用海拔來比較山峰的高度，似乎對地球的山峰不公平，因此我們以峰基與峰頂間的距離來進行比較。

若海拔來說，地球上最高的山峰是珠穆朗瑪峰，這沒有爭議。但是以峰基到峰頂距離來說，那麼地球上最高的山則是夏威夷群島的莫納克亞峰了，因為此峰雖然海拔只有4200米，但其大部分都藏在海面以下，峰基-峰頂高程為10200米，而珠穆朗瑪峰則只有3600-4600米（峰基選擇不同）。

太陽系超過莫納克亞峰的山峰列表（剛好有10座）：

灶神星，瑞亞西爾維婭山主峰，高22公里；

火星，奧林巴斯山，高21.9公里,山頂火山口寬60至80公里，深達3.2公里; 邊緣陡峭，高達8公里；

土衛八，赤道山脊，高20公里；

木衛一，布索爾山脈“南峰”，高17.5至18.2公里；

火星，阿斯克魯斯山，高14.9公；

木衛一，愛奧尼亞山東脊，高12.7公里；

火星極樂世界山，高12.6公里；

上圖：火星上的奧林巴斯蒙斯是太陽系大行星中最高的山（小行星和衛星排除在外），它與地球上的珠穆朗瑪峰和莫納克亞峰相比的高度差異。

為什麼長得沒人家高？？有幾大原因。

首先說，木星、土星、天王星、海王星這幾顆巨行星都是氣態行星，雖然質量巨大，但它們沒法形成山峰,關於山峰的希望都只能交給他們的石質衛星了。

而除開這幾顆巨型行星之外，地球就是所有石質行星、小行星以及衛星當中質量最大的，因此吸引力也是最大的(第二大的金星的質量只有地球的81.5%,火星只有地球的10.7%)。

地心引力對抗著任何離開中心的企圖，這自然也包括山峰的“成長”，這似乎是地球上的山峰不太可能長得特別高的一個最基本因素。

看看前面的列表，排在前幾位的都是在質量小的行星上,排在第1名的灶神星小得都無法形成球形，對這種天體來說，上面隨便哪個角都可以被看成一座山，因為太不規則了——引力不夠強大以至於能夠將這些泥土和石頭捏成球形（連我們的月球都不如），所以太陽系第一高峰就是這樣被打造出來的。

上圖：灶神星上的太陽系最高峰，就是中間的那個鼓包。看起來像一個凸肚臍。

論板塊活動，地球是幾大類地行星當中最活躍的。所以多數在地殼上隆起的山峰，尤其是那些位於大陸板塊邊沿的褶皺山系，都可能因為重力和地下岩漿的活動而沉陷。

上圖：褶皺山系形成示意圖。

當兩塊板碰撞時會出現褶皺——沿逆衝斷層發生擠壓和摺疊。由於較低密度的大陸地殼“漂浮”在下方密度較高的地幔物質上，這些摺疊的岩石被迫向上形成山丘、高原或山脈。地殼物質的重量必須通過將地殼下壓進入地幔而造成的更大的浮力來平衡。 因此，與低窪地區相比，山區的地殼通常更厚。

由於這種浮力原理，地球上的許多山脈形成之後會自然地下沉一些，而不是硬挺挺地立於地球表面，這也造成了很多山脈沒有辦法將它全部高度展現出來的原因之一——因為一部分高度下沉到地幔之中了。像是喜馬拉雅山，如果不是有大面積的整塊青藏高原作為後盾，分擔山脈整體的浮力，那麼喜馬拉雅山就不大可能誕生那麼多的世界高峰。

而且火星就不存在這種情況，因為火星地下的岩漿活動已經基本停止，火星上的山峰形成的時候不需要向下平衡內部熔岩流體的浮力，於是長多高就是多高。其他小行星也是類似。只有在個別大型行星的衛星上，因為主行星的引力潮汐作用會加熱衛星內部的岩石，形成活躍的岩漿活動，木衛一就屬於這種（但木衛一的引力束縛就比地球小多了）。於地球類似的還有金星，其實內部的演講活動也很活躍，遍地火山，但是金星的地殼要比地球厚的多，並沒有板塊活動，因此金星上大多是火山形成的山峰，但也受到引力束縛長不到太高。

在山脈隆起期間和之後，山脈受到物理外力的侵蝕，諸如水、風、冰，會被逐漸磨損，尤其是那些高處不甚寒的頂峰，正所謂樹大招風，槍打出頭鳥，高峰肯定是最容易被侵蝕的部分，那裡四面要麼有最強悍的風、最大的溫差、最強烈的日晒雨淋，即便不是先從頂部開始，那麼山基的侵蝕也會導致頂峰有朝一日坍塌墜落。

上圖：風蝕地貌。

而在地球上跟其他行星不同的一嗯個情況是，地球上有很多水，這些水有時候不僅以液態形式，例如降雨、河流、霜、霧等形式對岩石形成直接的物理沖刷，另一時候，例如在冰河時期，形成強悍的冰川直接對地表進行刨蝕。

冰川過程產生特徵性的地形，如金字塔形的山峰、刃狀的山峰，以及可以容納湖泊的碗狀圓形凹陷。

這樣的情況在火星上是基本不存在的,火星稀薄的空氣的風蝕能力要比地球和金星上的大氣要小得多。考慮到金星上稠密的大氣，估計金星上的山脈遭受風蝕的強度要比地球強很多，但大氣再稠密沒法超過水的密度呢，所以地球上的山脈不僅要遭受風蝕，還要遭受水侵，“腹背受敵”，風霜雨雪的，再堅強也要被磨平啊。那些小行星就更不用說了。

地球作為類地行星的老大，飽受引力、水力、風力的侵蝕， 這不是那些小（尺寸）行星能夠“體會”的。但這裡我要給地球打打氣：山不在高，有人則靈！O(∩_∩)O~

1、岩石的力學性質

岩石種類有很多，比如花崗岩、石灰岩之類的。每一種岩石，都有自己的力學性質。基本上，它們的曲線都比較類似，如下圖為單軸拉伸曲線。

下圖給出了幾種岩石的一些力學引數，抗壓、抗拉和抗剪的強度。對於本問題，主要考慮2個：抗壓和抗剪。

岩石多是脆性材料，其抗剪效能弱於抗壓效能。當岩石受壓時，在斜45°方向，會形成剪力，如果這個方向的剪力先達到抗剪強度，那麼岩石就被剪下破壞掉。應力狀態如下圖。

2、極限山高的計算

2.1 壓應力計算

假設高山高度為Ｈ，已知岩石密度約為3000kg/m^3，單位橫截面的重力約3e4HN，即底部壓應力約3e4H Pa。岩石的壓應力小的20MPa，大的有300+MPa，通常的高山岩層還是比較耐壓的，我們取300MPa。由此，可以計算出高度H=1萬米。

2.2 剪應力計算

如前所述，脆性的岩石更多的是被剪下破壞的。單向壓縮的情況下，剪應力與正應力有如下關係。花崗岩的抗剪強度在30MPa左右，由此得壓應力約42MPa，從而得到高度約1400m。

3、計算結果與實際不一樣

如果高山是脆性石頭山，那麼其高度不超過1400m，這與實際完全不一樣。原因在於上述計算按照岩石密度計算，即假設山體沒有任何空隙，密度都是花崗岩。實際情況當然不是如此，實際的高山密度絕不是均勻的，也不全是大密度的花崗岩，有土壤、植物等等。按照高度2萬米測算，山體的平均密度約210kg/m^3。

此外，重力加速度也隨高度發生變化，考慮重力加速度的變化後，底層的單位面積的力如下圖，大家可以自行計算高度。

第三，上述計算假設單向壓縮。實際上山體底部由於地面的關係，處於三向壓縮的狀態，不易產生45°的壓裂。

4、總結

山體的高度取決於山的密度、剪下強度、重力加速度。密度越小，剪下強度越大，那麼高度也就越高。

山峰的形成主要是因為板塊的運動擠壓造成的，在太陽系中的幾大岩石星球中，金星上最高山脈麥克斯韋山，高度1.1萬米，火星上最高山脈奧林匹斯山2.1萬米，地球上最高山脈珠穆朗瑪峰8844米，為何火星上最高山脈比地球還要高2倍多呢?

原因很簡單，山峰平地起，山越高，山基承受的壓力就越大，就越容易發生垮塌、下陷以及因為山基溫度過高，導致山基的岩石物質呈現出流動性，這樣山的高度還是會降低，要知道岩石的熔點很低，1000℃左右而已。

究其根本是因為星球重力的不同。

火星上重力小，山峰就有了更高的資本，因為山基不需要承受像在地球上那麼大的重力了，就好比人類登上月球時，輕微的一跳就可以跳幾米高。

重力就像是收緊的漁網，不斷地向著中心收緊，這也是大質量星球一般呈現出球形的原因。如果像在緻密的白矮星或中子星上，在白矮星上你連1cm的凸起都找不到，在中子星上那是絕對的光滑，絕對沒有磨砂感。

這些說法與地殼窿起有矛盾，因為地殼漙才被大陸板塊推起，西藏高原因為地殼，地皮輕而被推高，正常地殼都7一80公里以上，所以西藏（珠穆朗瑪峰）不夠重，因重量使山峰不高說不通。

如果沒有大氣和降水，地球上很容易出現兩萬米的山峰。

據地質學家研究，歐洲的阿爾卑斯山脈在幾百萬年裡已經上升了至少2萬米！

千萬年前的泥盆紀，歐洲中部（德國）還是淺海。非洲板塊北移，地殼隆起，形成山脈。但是經過風雨侵蝕，地表剝落。好像後浪推前浪，前浪死在沙灘上。

當喜馬拉雅山脈抬升到一個極限的時候，它就會因為承受不住而坍塌，至於說這個極限到底是多少，我個人以為應該不會超過15000米，另外火星有一座山叫奧林匹斯山，這座山的海拔高度超過2萬米，但火星的引力大約只有地球的三分之一，那麼考慮到引力的影響，地球的山脈不太可能超過2萬米......