地球的山峰為什麼不會超過2萬米?

弄潮科學


地球上目前已知最高的山峰應該就是珠穆朗瑪峰了,其高度達到8844.43米。但這並不是珠穆朗瑪峰最終的高度。



根據研究,珠穆朗瑪峰每年都以1.2釐米的速度在增高,所以珠穆朗瑪峰到底能夠最終有多高,目前還未知。那麼就有朋友就問了,那它到底能夠長多高,總不會頂破天吧?

其實頂破天是開玩笑的,也確實不可能。要說海拔,肯定是珠穆朗瑪峰,但是要說到高度,其實我們地球上還有比珠穆朗瑪峰高的山。它就是夏威夷島上由火山噴發形成的冒納凱阿峰。



雖然它的海拔只有4205米,但它的山底基卻在海平面以下6000米的海底,因此它的實際高度有10203米。不考慮海拔問題是世界最高山峰!

所以題中說的不會超過2萬米我覺得都是非常高的數值了,依我看的話,超過1萬兩千米都是比較困難的。目前我們太陽系最高的山峰是火星的奧林帕斯山,根據火星衛星傳回的數據分析,這座山的高度冒納開亞山高度兩倍還多,達到了驚人的21229米。


之所以火星能夠形成這麼號的山,和本身有很大的關係,火星體積只有地球一半大小,質量只有地球11%,所以火星的引力和地球相比是不強的。我們知道質量越大引力越強。

這就為高峰的誕生提供了條件,在萬有引力作用下,引力小的不容易發生坍塌。而我們地球引力比火星強太多,隨著山峰高度的增加,在萬有引力下,要麼山的底部會受不了,要麼在地球地質運動和引力的雙重作用下就坍塌了。所以地球的山峰是根本不可能達到那種高度的!


壹點科譜


簡單的來說,地球上山脈的高度和地球質量的大小有關係的。

圖示:珠穆朗瑪峰

地球上超過8000米以上的山峰就有14座。地球上的最高山峰是珠穆朗瑪峰,海拔高度是8844.43米。地球上還有一座山峰高度其實是超過了1萬米的,這就是夏威夷的冒納凱亞火山。這座火山的海拔高度是4205米,但是它的山體底部卻在海平面以下5998米,因此,從它的山體底部算起的話,它的高度可以達到10203米。但是無論是珠峰還是冒納凱亞火山的高度都沒有超過15000米,更不用說是2萬米了。

然而在太陽系的另一個行星上面,高度在1萬米以上確實很平常的一件事情。這就是火星。火星上高度在萬米以上的山峰就有5座。火星最高的山峰奧林匹斯火山高度是21229米,接近地球上珠峰的3倍!

圖示:火星奧林匹斯火山

為什麼地球上就沒有火星上這麼高的山峰呢?我覺得問題關鍵就在這兩顆行星的質量上面。地球的質量是5.965×10^24千克。火星的質量是6.42×10^23千克。地球的質量要比火星大得多了,差不多是火星的10倍。因此在相同高度的情況下地球上山峰要比火星上的山峰承受的重力更大,更容易被自身的重力壓垮。

有證據表明,珠穆朗瑪峰曾經的高度達到過12000米以上,但是後來因為地震或者自身重量的原因倒塌了。現在的珠穆朗瑪峰還在增高,基本上是每100年上升7釐米。但是它不會超過2萬米的,在此之前它就會被自身的重量所壓垮。而火星的質量相比地球要小,因此火星上的火山可以堆積到2萬米以上不會被壓垮。

其實我們可以從科學家對行星的定義上得到一些啟示。其中的一點就是行星的質量必須足夠大,能夠克服固體引力來達到流體靜力平衡的形狀(就是近似球體的形狀)。因此行星的質量越大,行星就越圓,表面起伏就越小,就越不容易產生高大的山峰。大家認為是這樣吧?


兔斯基聊科學


地球上自然形成的山峰別說超過兩萬米,即便是一萬米的山峰,地表也不存在,即便是海拔8848米的珠穆朗瑪峰,其實也是建立在青藏高原整體隆起的基礎上,所測量的海拔高度,並不是獨立山峰的垂直高度。這個問題其實更準確的說法,應該是地球上的山峰,自然形成的不會超過兩萬米,因為地球上的山峰基本都是地殼板塊運動以及火山噴發的結果,而在地殼板塊擠壓局部隆起的過程中,超過一定高度便會因為引力作用以及重心不穩而倒塌,基本不會超過一萬米。而火山噴發在周邊堆積熔岩形成高山的過程中,超過一定高度,便會減弱熔岩噴出的能量,不再繼續升高。
我們可以舉幾個現實生活中常見的例子,以各個國家的高樓來講,高度有很大限制,高度越高所需要的材料或者技術越嚴格,而且地基必須非常牢固,否則會因為地殼運動以及萬有引力而倒塌。同樣,一顆竹子在長到一定高度後,不管頂端是否受風力影響,這顆竹子都會發生彎曲,原因也是長到一定高度後重心向上就會受到引力影響,如果不是竹子有韌性,那也是最終折斷。而如果人為建設高山,理論上是可以超過兩萬米的。從物理力學角度上來看,只要地基足夠大,坡度足夠斜,兩萬米的高山只是土方量多少的事,技術上根本沒有難題。當然,沒有任何一個國家會單純的為了建設高山而去開展這樣的工程,畢竟這樣與實際不相符合。如果未來有一天發生星際戰爭,地球的防禦工事要求高度,那時或許會出現兩萬米高山吧。
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地理有意思


英國地質學家韋斯利夫計算過地球表面山體海拔極限高度不會超過21.7千米,準確的說就是21700米。


韋斯利夫研究後得到結論,山的高度會受到星球引力、重力及平衡力的影響。雖然年輕的地球地質活動頻繁,會讓山不斷增高,但山的海拔高度不會超過21700千米,超過這個界限,山體就會承受不住巨大的重力發生爆炸或坍塌。

科學家韋斯利夫根據岩石力能學原理,分析了地質結構從固體轉換到塑形體時所需的外力能量。當山體基座所需的能量值小於或等於外加能量時,山體基座物質的晶格結構就會受到毀滅性破壞,山體必定會崩塌或不再增高。


據統計,地球上超過8000米的山峰有14座,海拔最高的是8848米的珠穆朗瑪峰,如果按山底測量高度就是夏威夷的莫納克亞山,有1.02萬米。


其實這個原因就像修建高樓一樣,人類無法修建無限高的大樓。因為受到地球引力的影響,樓房越高,底部承受的壓力越大,超過了樓底下鋼筋的承受力就會發生倒塌。


弄潮科學


您恐怕問錯了吧?

地球上連海底算起的最高峰,是夏威夷群島的冒納羅亞火山,總高度不過10200米,而以海平面計沒有一座山峰超過9000米,您或許問的是“地球的山峰為什麼不超過10000米”吧?

目前太陽系已知最高山峰是火星上的奧林帕斯山Olympus Mons,淨高度26000米;其次是小行星灶神星上的雷亞希爾亞斯(Rheasilvia)中央峰,淨高度22000米;第三位為土衛八上的赤道脊equatorial ridge.,淨高度20000米,除此以外也並沒有淨高度超過20000米 的山峰。

之所以部分星球、尤其小行星上出現超過兩萬米的山峰,而且這些擁有高山的星球普遍比地球小得多,是因為這些“高山”其實都是基於“從最低點量起”的原則來測量的,如前面提到的奧林帕斯山,其26000米的淨高是從火星表面最低點算起的,如果用一種“平面基準點”的概念來計算,則其高度不過21229米,就基本打了個八折。地球上計算山峰的標準是海平面,像冒納羅亞火山按照海平面標準,高度就只有4200米了。如果也採用“從最低點量起”的算法,地球的最低點是馬裡亞納海溝(-11034米),最高山峰是珠穆朗瑪峰(海拔8848米),則地球最高峰高度是11034+8848=19882米,離兩萬米也就沒多遠了對吧……

火星上的奧林帕斯山

灶神星上的雷亞希爾亞斯中央峰

木衛八上的赤道脊


順便說,很多資料上說“月球最高峰也比地球高”,這座“比地球上珠穆朗瑪峰還高”的萊布尼茨山18100的高度,也同樣是“月球最低點到最高點”的距離,如果珠穆朗瑪峰也照這個算法,還是要高近100米的。

之所以小的行星、小行星和衛星普遍有“高山”,是因為這些星球普遍大氣稀薄或幾乎沒有,經常遭遇巨大隕石撞擊,從而形成巨坑,“從最低點到最高點”的測量,自然是這些有巨坑的星球耿佔便宜。地球雖然比火星大不多少,但既有較稠密的大氣層(這樣隕石砸不出大坑),又有浩瀚的海洋(這樣計算山峰的標準就變成了海拔,即“從海平面算起”,打了五折都不止),算山峰高度自然吃虧,而土星、木星等巨大行星又為全液體狀態,當然談不上什麼山峰的高度了。


李厚何


答:在星球上的山峰,最底下的岩石將承受整座山峰的重量,由於岩石的強度是有限的,超過一定高度的山峰,最底下的岩石將被壓成熔融狀態(也就是岩漿),所以山峰存在極限高度。


在有重力的星球上,山峰的極限高度與星球的引力密切相關,比如地球上的珠穆朗瑪峰高度為8844米,火星上的奧林匹斯山為21171米,在緻密的白矮星上,最高的“山峰”不會超過1釐米。

地球上最高的珠穆朗瑪峰,是印度板塊向亞洲板塊擠壓的結果,目前珠穆朗瑪峰還在以每年0.3釐米的速度抬升;據地質學家估計,在1000萬年前,珠穆朗瑪峰曾經達到過12000米的高度。


山峰的高度存在極限,主要原因是地球岩石的強度存在極限,隨著山峰高度的增加,最底層岩石將承受整座山峰的重量,當岩石的強度不足以支撐起山峰重量時,最底層的岩石將被壓成岩漿。

試想一座聳立的山峰,最底層的岩石解體後,整座山峰的高度降低,於是山峰的勢能轉化為內能,融化了最底層的岩石。


在2016年全國中學生物理競賽試題中,第12道題就利用了這個思路,可以粗略估計一個星球上,山峰所能達到的高度極限。

原理簡述:當山峰超過極限高度後,最頂層的山體將滑落到底部;也可以看成山基部分的物質被融化,導致山體高度降低;於是就可以視為山頂物質滑落到山底,釋放的重力勢能融化了山底的物質。

在地球上的絕大部分岩石,主要成分是二氧化硅(SiO2)、碳酸鈣(CaCO3)等等,岩石的平均融化熱為c=2~3*10^5J/kg,根據以上假設就有:

mgH=mc;

可以估計出地球上的山峰高度極限,在2~3萬米之間,當然這只是一個粗略的估計,實際情況還需要考慮各方面的因素;英國地質學家韋斯利夫,在考慮各方面影響後,計算出地球上山體的高度極限為21700米。


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確實有這個說法,但原因卻眾說風雲。

為什麼山峰高度會有極限

正如另一個答主所說地球上8000米高度以上的山峰就有14座,而且在海底更是有一座超過一萬米的冒納凱亞火山,只不過海拔高度只有4000米罷了,那麼到底是什麼因素限制了山峰高度呢?

其實這裡有好幾個極限,最大的極限就是地球的引力!我們知道萬有引力是存在於各個物質之間的,也就是說當物質堆積到一定程度後,引力自然會將整個星球壓成類球狀。



所以這一情況也就是山峰高度的最大極限!這也就告訴我們可能質量小的星球上的山峰更高。

為什麼會有2萬米的說法

按照地球引力的說法來看地球山峰極限應該大於2萬米吧,但還有其他原理。

目前對於山峰2萬米極限有兩種解釋:一種是認為隨著山峰的不斷增高,自身質量也越來越大,其對下層的壓力也越來越大,到達一定程度可能自身的底層岩石結構就承受不住了,就會導致山峰崩塌。



另一種說法則是計算風化掉的岩石量和其他原因增加的岩石量相等時的狀態。正視因為這兩種說法才有了地球山峰極限為21560米!


科學認識論


地球的山峰高度都無法超過兩萬米,主要是因為受地球大氣環境和地質運動等因素的影響所導致的。



世界上最高的山峰,大家都知道就是珠穆朗瑪峰,海拔高度是8844.43米。而作為“世界屋脊”的喜馬拉雅山脈,其實一共有一百多座山峰超過7300米海拔,但卻沒有一座能超過一萬米,更別說是兩萬米了。



但是,我們還是能發現超過兩萬米的山峰,不過它不在地球,而是在火星,那就是奧林匹斯山。

別看火星的質量比地球小,只有後者的11%,但火星上的這座巨無霸山峰,卻能高於火星基準面達21229米,直徑達648公里(大約相當於從廣州到長沙的距離),而珠穆朗瑪峰與它比起來,簡直就是小巫見大巫。



地球比火星大,卻並沒有形成像火星的奧林匹斯山那般巨大高聳的山峰,首先是由於地球和火星兩者的結構和性狀是不一樣的。



地球上的山形成的原因主要有兩種,一是通過板塊碰撞擠壓,進而形成巨大褶皺山地;二是由於火山活動而形成的。

但由於組成地球岩石圈的各大板塊之間一直都在不斷進行板塊運動。因此,很難保證某一處區域能長時間受到碰撞擠壓,或是持續產生的火山噴發,因此地球上的山峰很難長得太高。



此外,與還火星不同的是,地球上擁有大氣、氣流、冰川河流、海浪等,這些外力會對地形不斷風化和侵蝕,經過千百萬年的持續侵蝕作用,便會對於山峰高度產生明顯的削減,從而降低高度。

而火星就不一樣了,它沒有像地球那樣活躍的板塊運動。因此,火星的火山底下的熱點能維持固定,能夠不斷的向外噴發,逐漸積累起巨量的火山岩石,進而不斷增大增高火山山體。



另外,由於火星體積和質量都比地球要小得多,因此幾乎沒有大氣層。火星大氣密度只有地球的1%左右,而且缺少液態水,所以這種外力的侵蝕作用很微弱,使得奧林匹斯山得以將外力侵蝕的程度降到很低,高度也不會被削低。

這些就是地球上的山峰難以達到兩萬多高的原因所在。



這些歷史要讀


主要是引力的因素,這也是為什麼地球的形狀是球體,而不像一些小行星那般長的隨心所欲。

世界第一峰——珠穆朗瑪峰,它的海拔高度是8844米,但這是海拔高度,如果直接從山底算起,地球上的最高山峰則是位於夏威夷的莫納克亞山(見下圖),高度在1萬米出頭。但為什麼地球上就沒有更高的山存在了呢?原因就在於地球的引力。

如果建造鋼筋混泥土大廈一樣,人類是不可能將其建造的無窮高的,最大的原因就是地球引力影響,很簡單的一個道理,因為上層累計的重量會全部壓在最底部,試問最底部的承載能力是無限高嗎?很顯然,並不是,那麼大廈自然存在一個極限高度。

同理,對於地球上的山峰來講,也是同樣的道理,山底部的岩石承受不了上層的壓力,就會被壓塌甚至於融化。那麼地球上的高山也就存在一個極限高度,這個高度大概就是兩萬到三萬米之間。

插一句:火星上存在一座高達21.3公里的高山,名叫奧林匹斯山(見下圖),是太陽系最大最高的火山。

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賽先生科普


地球的山峰為什麼不會超過2萬米?

如果將地球和地球上的山峰看成是一個剛體的話,它並沒有2萬米的限制,甚至遠超2萬米,但地球並不是一個完美的剛體,山峰也只是地殼的延伸或者隆起而已,因此在足夠高時就會被自身的重量所壓垮!而這個壓垮有兩個概念,一是山峰自身垮塌,二是地殼塌陷,但無論是哪個都會組織山峰進一步增高!

上圖是青藏高原的形成過程,一般認為是印度板塊與亞洲板塊的碰撞導致了青藏高原的隆起,但有資料認為喜馬拉雅山的最高峰珠穆朗瑪歷史上高度曾經超過12000M,但被其自身重量所壓垮!不過現在珠峰高度仍然在不斷增加中,未來也許又將重新超過10000M,當然我們的有生之年是看不到了!

上圖是太陽系裡最高的山峰:灶神星上的雷亞希爾維亞中央峰,其山腳到山頂的高差是22公里!

上圖是太陽系內第二高的山-火星上的奧林匹斯山,高於火星基準面21.9公里,當然兩者相差無幾,一般都認為火星的奧林匹斯山是最高的山峰,因為灶神星的雷亞希爾維亞中央峰是山腳到山頂,而火星則是基準面(火星沒有大海,因此沒有海平面,只能以火星大地水準面:人為訂定與火星重力垂直,接近火星平均地表的重力等位面),當然還有以平均高度或者橢球面基準計算標準!比如奧林匹斯山的這三個高度分別將變成:

奧林匹斯山 21287M 22663M 24736M

因此很多資料中將火星奧林匹斯山的高度定位24.7公里也並沒有錯!

我們說了那麼多廢話是讓各位瞭解下,這個山脈的高度和天體的質量(質量與重力有這直接關係)和山脈最高的高度是直接相關的!

地球上能達到的最高山峰高度火星一點壓力都沒有,理論上比火星小的天體可以擁有更高的山,但事實上難以存在,因為再小就不存在地殼運動或者火山活動,那麼哪來的山呢?只能小行星撞擊,前文中灶神星的最高峰就是撞擊所導致,但撞擊形成高山是需要條件的,因此更小的天體上只是理論上存在極高峰的基礎,但現實中卻比較難存在!

撞擊坑以及中央峰的形成過程!


地球重力偏大,內部有著極其活躍的岩漿活動,薄薄的地殼也就幾十千米,這都是地球上超過10KM高山難以存在的因素!因為地震以及板塊運動會阻止其達到更高的高度!

在《流浪地球》中的設定也是嚴格限定了行星發動機的高度,最高為11KM,直徑為30KM!


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