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為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

儘管地球表面有大約7成的面積都被海洋覆蓋,但地球上的水其實並沒有想象中的那麼多。要知道地球的海洋平均深度只有3。8公里左右,最深處也才11公里出頭,而地球的半徑卻高達6371公里。以質量來計算的話,這些水的質量大約只佔地球總質量的萬分之2。18,由此可見,這點水量與地球的龐大體積相比,可以說是少得可憐。

為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

(圖為地球表面的水與整個地球的大致比例)

通常情況下,當我們把少量的水倒在地面上之後,水很快就會滲入地下,那麼按常理來講,既然地球表面的水這麼少,那這些水也應該很快地滲入地球內部,然而事實卻並非如此。所以問題就來了,為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?地球是怎麼防水的呢?

為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

從物理的角度來講,所謂滲入是指水分子向結構疏鬆的物體內擴散,在地球重力的作用下,其水的滲入主要方向是向下的。地球表層大多都是結構疏鬆的物質,即使有較為緻密的岩石,其中也通常存在著很多縫隙,因此水就可以順利地滲入地下。

然而地球並不是一個均勻的球體,隨著深度的增加,地球內部的壓強也會逐步提高,物質的緻密程度也會隨之越來越大,從而造成水分子的擴散越來越難。

為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

另一方面,地球內部的溫度也是不均勻的,具體表現為距離地心越近,溫度就越高,基於地震波的研究資料表明,地球的垂直深度每增加100米,物質溫度就會升高1至3攝氏度,當到達地核位置時,溫度可以高至6000攝氏度,這比太陽表面的溫度還要高。

可以看到,地球表面的水確實會滲入地下,只不過在上述機制的綜合作用下,水是不可能一直往下滲的,當深度達到一定程度的時候,地球內部的高溫、高壓以及高密度的環境就阻止了水繼續向地下滲入。根據科學家的估算,即使是在最理想的情況下,地球表面的水也最多隻能滲入到地下400公里左右。

為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

需要指出的是,由於地球內部能夠容納水的空間極為有限,因此滲入地下的水只佔地球表面的總水量的很小一部分,而這些水在滲入地下之後,也不會被地球永久地“吞噬”。

這些水會在地下高溫的作用下向氣態或者超臨界狀態轉化,這會使得它們的體積增大,從而產生額外的壓力,在此之後,它們中的一部分就會沿著地殼中的縫隙重新回到地球表面,而如果該縫隙位於海底,就會形成奇特的海底熱泉。

為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

當然了,並不是所有滲入地下的水都能夠及時地返回地球表面,如果找不到壓力釋放的出口,它們就會隨著地球內部的地質活動到處“遊蕩”,一旦找到機會,它們就會從地球內部“逃”出來,比如說在地球上發生地震或者火山噴發的時候,常常都伴隨著大量水蒸氣的釋放。

簡單總結一下,地球的防水功能來自於其內部的高溫、高壓以及高密度的環境,而地球表面其實是不防水的,水並沒有永久地停留在地球表面,實際上,它們一直都在少量地滲入地下,而滲入地下的水又會持續地返回地球表面,這樣就形成了一種動態的平衡,在這種情況下,水當然就不會全部滲入地下了。

為何水沒有全部滲入地下,而是留在地球表面?

值得一提的是,有一種觀點認為,地球在自轉過程中會產生“離心力”,而地球表面的水就是被“離心力”從內部甩出來的,就像洗衣機甩乾衣物一樣。這種觀點看似有點道理,其實卻根本經不起推敲。

洗衣機之所以能夠將衣物中的水甩出來,是因為洗衣機內的甩幹桶擁有多孔的外壁,它可以在阻擋住衣物的同時,讓水在“離心力”的作用下從孔洞中透過。

而地球卻沒有這種結構,因此構成地球的所有物質都會受到地球自轉產生的“離心力”的作用,如果“離心力”真的強大到可以將地球內部的水甩出來,那就說明“離心力”已經大於地球的引力,在這種情況下,地球表面的物質早就飛上天了。

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