地球和人一樣,也有自己的“體溫”

《十萬個為什麼之遨遊宇宙》系列內容由

“科學維他命”獨家原創,用語言、圖片和視頻的方式帶你認識地球,瞭解星星,探索宇宙,每天幾分鐘有趣有料的知識,幫你成為科學小達人。


地球和人一樣,也有自己的“體溫”

關鍵詞1:地球的溫度

關鍵詞2:地球“發燒了”

太陽帶給我們光明和溫暖,地球上的光明固然歸功於太陽,但地球上的溫暖卻不都是由太陽那裡得到的。地球和人一樣,也有自己的“體溫”。

我們都知道,由於陽光的照射,地表溫度會隨晝夜和季節而發生變化,從而使地球表面和表層受到影響。但是,在地球深處,太陽熱量所產生的影響越來越小,以至消失。實驗證明,太陽的照射只能影響地下十幾米以內的溫度,這部分地層叫做變溫層。十幾米以下的地層不再隨晝夜和季節而變化,被稱做恆溫層。巴黎有個30米深的地下室,一百年來的溫度記錄始終保持在 11.85℃,沒有絲毫變化。

地球和人一樣,也有自己的“體溫”

如果我們再往地層深處去,溫度又會怎樣呢?是不是還會繼續保持恆溫?

從很深的礦井和鑽孔得到的資料表明,地球深處的溫度是隨著深度而增高的。從地殼深處冒出的溫泉,水溫可高達百度;而從地幔噴出的岩漿,溫度則高達千度。我們把每深入地下100米,地溫增加多少度,即溫度隨深度而增加的變化速度叫做“地溫梯度”。在不同地區,地溫梯度有所不同。在我國華北平原,每深入100米,溫度增高3~3.5℃;在歐洲大部分地區,每深入100米,溫度增高2.8~3.5℃。

如果按照這個增溫速度推算,地下100公里深處的溫度將是3000℃,1000公里深處將是3萬度,地心的溫度則會高達20萬度。地球如果真有這樣的高溫是不堪設想的。因為那樣的高溫條件,地球將不再是固體球,而會被氣化。多數人認為,地球內部溫度最高不超過4000℃。還有人指出,地心溫度必須小於8000℃,因為若超過這個溫度,無論壓力情況如何,地核的鐵都會變成氣體狀態。所以,前面所列舉的地溫梯度的數值,只適用於一定深度。隨著深度的增加,地溫梯度值會不斷減小。

至於地球內部的熱能從何而來,對於這個問題,目前尚有爭議。但一般認為可能來源於三個方面:第一,認為在地球形成過程中,由於塵埃和隕石物質積聚,位能(即勢能)轉化為熱能而保存至今。第二,認為在地球分層過程中,由於較重元素如鐵,不斷滲入地心,重力位能轉變為熱能,而保存下來。第三,認為地球內部有鐳、鈾、釷等放射性元素,會在緩慢蛻變過程中釋放熱能,為地球不斷補充“體溫”。不管哪種意見,都認為地球靠它自身可以產生熱能。

有人計算,地球自身每年散出的熱量,相當於燃燒370億噸煤的熱量,這個數字是目前世界產煤量的12倍。還有人估計,在地下10公里深的範圍內蘊藏著300×1027卡熱量,相當於目前世界年產煤所含熱量的2000倍。

地球和人一樣,也有自己的“體溫”

地球蘊藏著這麼多的熱量,如果用它發電、取暖,造福人類,豈不是天大的好事?這的確是很誘人的課題,目前很多國家已把開發地熱能列入日程。

但是,地球不是到處都能隨便開發的,因為具有利用價值的地熱太深了。地熱必須經過某種地質過程加以集中,距地面較淺,溫度較高才有開發價值,才能稱其為“地熱資源”。溫泉、火山就是地熱在地表集中釋放的現象。地下熱水是由於地面的冷水滲入很深的地下,遇到淺層灼熱巖體被烤熱後,又沿著某些地殼裂縫冒出地表而形成的。在目前條件下,人們主要是利用地下 淺層熱水,至於對火山熱能的利用那還是很遙遠的事。

目前已有很多國家在開發和利用地熱方面取得了很大成就。例如,新西蘭是一個地熱資源比較豐富的國家,全國已發現60餘處地熱田。有的地方熱水或熱蒸汽的溫度高達300℃。新西蘭利用地熱發電,裝機容量達20餘萬千瓦,僅次於美國和意大利,居世界第三位。

地球和人一樣,也有自己的“體溫”

冰島是因利用地熱而著稱於世的國家。它的首都雷克雅未克在過去幾十年的時間裡,通過燒煤取暖,弄得到處是煤煙,造成了嚴重的汙染。如今,這個城市的所有建築都是用地下熱水取暖,而成為世界上最清潔的城市。有的地方還利用地熱建造了大型溫室企業,新鮮蔬菜四季不斷。溫室內有幾百米深的鑽井,這些鑽井不需汲水動力,地下熱水自會汩汩冒出地面。

我國也有著豐富的地熱資源,並在開發和利用方面取得了成功。在青藏高原,沿著念青唐古拉山麓向東延伸,是我國地熱資源最豐富的地帶,地熱工作者叫它“喜馬拉雅地熱帶”。在這個地帶上已發現400多處多姿多彩的地熱活動。除有熱汽騰騰的熱泉和熱水湖以及水溫高達沸點的沸泉和熱噴汽孔外,還有世界上罕見的熱間歇泉和水熱爆炸等奇妙景象。其中最引人注目的是位於拉薩西北的羊八井盆地,水溫高達沸點的熱泉很多,有的地面燙得不能坐人,用鋼釺向地下只要鑽幾十釐米深,就會呼呼地冒出蒸汽。當地人稱它是念青唐古拉山神的爐灶。現在,那裡已經建起了我國第一座溼蒸汽型發電站。

地球和人一樣,也有自己的“體溫”

近年來地球的"體溫"一直在升高,那麼,這是正常現象,還是地球"發燒"了? 

地球最初形成的時候,他經歷過冷熱交替變化,最冷的時候,低緯度地區都會出現冰川極地。最熱的時候,熱帶的動物、植物也分別出現在兩極。然而隨著兩極發現的大量煤層可以充分的證明,這裡曾經是溫暖如夏。

眾所周知,太陽為地球提供熱量,難道是因為地球成型期太陽發生的冷熱交替?天文學家通過將近一個世紀的大量數據對比反覆研究從而準確的發現,從地球形成至今,太陽沒有進行任何冷熱變化,太陽只有黑子活動,週期為11年。而這正是因為強磁場導致的粒子輻射情況。

雖然有很大的影響,然而無法對地球長久的冷熱交替起作用,既然如此,那麼是怎樣形成熱帶的冰川呢?熱帶氣候又如何在兩極地區形成?對此科學家看法不一。

地球和人一樣,也有自己的“體溫”

一是地球內熱說,有的科學家認為地球裡面溫度和壓強都非常高,內部的能量會釋放出來,比如火山噴發,意味著地球釋放能量。

地球的此類活動,導致某些地區氣候的反常,因此歷史上不同階段表現冷和熱,反觀歷史,依照地球的冷熱交替規律看,我們現在地球正在變熱。

二是氣候演變“引擎”的假設。科學家認為氣候變化是北大西洋的高維地區,北極冰蓋會隨著太陽輻射的減少而逐步增大,北極的氣候訊息,通過海洋洋流傳遍世界,從而引發全球氣候變化。

然而,研究表明,二氧化碳在冰蓋變化以前變化,並且熱帶的變異也在北極形成之前,所以不少科學家支持“引擎”假說,是北大西洋的高危地區,並且馬六甲海峽附近的西太平洋暖流也是引起變化的導線。“暖池區”上方出現了溫度的提升氣流,將熱量輸送到各地,於是帶動的碳循環,對全球氣候進行影響,受開關與引擎的雙方面影響,地球氣候總是有規律的變化。

三是人為變熱,大多科學家相信由於工業和運輸業發展極為迅速,全球每天有大約500萬噸的二氧化碳排放到大氣中二氧化碳等“溫室氣體”相對於來自可見光的通過性很強,並充分吸納地球反射到空氣中的長波輻射,所以很多熱量只能保留在大氣層中,這便是“溫室效應”。

氣象專家給地球“量體溫”的工作一直都沒有停止過。2020年的第一個月再度刷新了人類自1880年有氣象記錄以來的高溫紀錄。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)國家環境信息中心發佈的信息稱,在有氣象記錄的141年中,2020年1月是迄今最熱的1月。全球陸地和海洋表面溫度比20世紀平均水平高出1.14°C。2020年有望躋身有記錄以來最熱的五年之列。地球逐漸“發燒”的表現,便出現在了冰川融化、極地變暖等方面。

地球和人一樣,也有自己的“體溫”

如何才能給地球“退燒”?“節能減排”刻不容緩

在享受科技給我們生活帶來便利的同時,是否也可以應用科技,減少地球不可再生能源的開採,開發新能源,提高能源的利用率,減少溫室氣體的排放,減輕地球的負擔。

保護環境,救助地球,人人有責。而保護我們的地球,也是在保護我們自己。

想要幫助地球,做出改變的你,準備好了嗎?

END

地球和人一樣,也有自己的“體溫”


分享到:


相關文章: