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地球上的水来自哪里？: 热度 21 jiasf 2015-2-13 03:02; 地球 71 ％的表面积被水覆盖，号称水球。水孕育了生命，是地球上所有生物不可缺少的物质。正因为地球有液态水，地球才变得如此生机勃勃、与众不同！地球上的水是哪里来的？为什么太阳系的其他行星没有液态水呢？关于地球上水的来源，有两大说法：自源说和外源说。自源说认为地球的水来自于地球本身。地球起源时，形成地球的物质里面就含有水，或者包含组成水的元素氢和氧，氢和氧在适宜的条件下化学反应生成了水。在地球形成的一个阶段，温度很高，水或者在高压下存在于地壳、地幔中，或者以气态存在于地球大气中。后来随着温度的降低，地球大气中的水冷凝落到了地面。岩浆中的水也随着火山爆发不断释放到大气、降落到地表。汇集到地表低洼处的水就形成了河流、湖泊、海洋。地球内部蕴含的水量是巨大的。地下深处的岩浆中含有丰富的水，实验证明，压力为 15 kbar 、温度为 1,0000C 的岩浆，可以溶解 30% 的水。火山口处的岩浆平均含水 6% ，有的可达 12% 。有人根据地球深处岩浆的数量推测在地球存在的 45 亿年内，深部岩浆释放的水量可达现代全球大洋水的一半。地球岩石矿物中也含有结晶水和晶格水。结晶水是作物水合物分子组成部分的水，例如五水硫酸铜中的水。晶格水是矿物的晶体格架里面参杂的少量的 H 2 O 水分子。在合适的条件下，这些岩石中的水就会被释放出来。更大量的水存在于地幔中。澳大利亚地球科学家泰德·凌武德 (Ted Ringwood ， 1930-1993) 发现了以他的名字命名的尖晶橄榄石（ Ringwoodite ），这种矿物质的 1.5% 是由水分子构成的。在凌武德发表的一篇报告中提到，地幔的过渡层，即“三明治夹层”内具备超高压、超高温等条件，因此那里富含钻石，也符合尖晶橄榄石这种矿物质的产生条件。尖晶橄榄石在陨石中普遍存在，但在地球上的岩石上却极少发现，起码在 2008 年以前科学家认为这种矿物质只存在陨石中。 2014 年 3 月，来自加拿大阿尔伯塔大学的格拉汉姆·皮尔森等在英国《自然》杂志发表报告，宣称新发现的尖晶橄榄石样品，提供了足够充分的证据，证明地幔上下层之间的过渡带存在水分，而且按照岩石中的水分存在比例，水资源储量相当丰富，有望超过全球海洋总水量之和。当年，凌武德组织的科研队伍在巴西马托格罗索州雨林中的一条小溪内捡到一块棕色的钻石，经多年化验比对，直到最近才确认其内部含有微量尖晶橄榄石成分。科学家认为，此次发现的含有尖晶橄榄石的钻石，就是通过火山喷发，由地幔带到地表的。 2014 年 6 月，美国西北大学的地球物理学家雅各布森（ Steve Jacobsen ）及新墨西哥大学的地震学家施曼特（ Brandon Schmandt ）在美国《科学》杂志合作发表文章，报告通过利用遍布全美的 2000 多个地震仪分析了 500 多次地震的地震波，表明就在美国地下 660 公里深处，岩石发生部分熔融，且从地震波传播速度减缓来看，这是可能有水存在的信号。与此同时，研究人员在实验室中合成上下地幔过渡带中存在的尖晶橄榄石，并模拟地下 660 公里深处的高温高压环境，尖晶橄榄石在此环境下发生部分熔融，就像出汗一样释放出水分子。这为地幔过渡带存在水分提供了更多的证据。地幔上下层之间的过渡带 ( 介于 410km 和 660km 相变界面之间 , 界面深度强烈依赖于温度变化 ) 厚度约 25km ，占据地球内部的一个椭圆体区域，约占地球质量 7.5% ，平均含水量按 1% 计算，存水质量为：地球的质量 ×地幔过渡带质量比重×含水量＝ 5.98 ×10 24 kg×7.5%×1%＝4.485×10 21 kg＝4.485×10 10 亿吨，是现今地球表面的水贮量（包括液态水、固态冰雪和气态水汽） 1.3860 ×10 10 亿吨的 3 倍多。地幔中的水，因为地壳俯冲形成的上升通道可以进入地幔与地壳之间的软流层岩浆中，并随岩浆活动而达到地表。按此理论，地表的液态水很大部分是内部的水慢慢渗出而积累起来的。有人估计自地球诞生以来，深层岩浆活动带给地表的水占当今海洋贮水量的一半，又有人估计火山活动喷出来的水相当于海洋水贮量的一半。这二者肯定有重复的地方，外源说认为地球的水来自外空：彗星、陨石和太阳风。碰撞到地球的彗星、降落到地球的陨石，其成分含有一定量的水，一般为 0.5 ～ 5% ，有的高达 10% 以上。其中碳质球粒陨石含水更多。球粒陨石是太阳系中最常见的一种陨石，大约占所有陨石总数的 86% 。降落到地球的陨石把水分带到了地球。但是，不可想像在地球形成之后，会有如此多的的陨石带来如此多以至于形成地球海洋的水量！而且如果光有陨石而缺乏把其中的水释放出来的地球物理化学作用，陨石中的水也更本变不成液态水。所以，认为地球上的水是地球形成后陨石带来的观点不成立。而如果认为，地球和太阳系的其他行星都是由这些球粒陨石凝聚而成的，水来自形成地球的原始物质，那就与自源说没有差别了！另一种外源说认为太阳风到达地球大气圈上层，带来大量的氢核、碳核、氧核等原子核，这些原子核与大气圈中的电子结合成氢原子、碳原子、氧原子等。再通过不同的化学反应变成水分子，据估计，在地球大气的高层，每年几乎产生 1.5 吨这种“宇宙水”。然后，这种水以雨、雪的形式落到地球上。但太阳风形成的水是如此少，在地球 45 亿年生命史中，也不过形成 67.5 亿吨水！与现今地球表面的水贮量（包括液态水、固态冰雪和气态水汽） 1.3860 ×10 10 亿吨相比，不过九牛一毛。这也说明地球的水还是以自源为主。看来地球的水既有自源的，也有外源的，但以自源为绝对主要来源。目前地球表面的水，或许在地球形成初期就有了一部分，例如存在于原始大气中的水、存在于地表岩石中的水；后来又从天外陨石、彗星、太阳风获得了少部分；而主要的部分是地球内部通过岩浆活动渗出来的。既然地球可以自生水而形成水球，一个自然的问题是与地球有同样起源的其他星球如火星、月亮为什么没有液态水存在呢？甚至连水的踪影都找不到呢？液态水能否存在的一个控制因子是温度。太阳等星球温度太高，连水分子都不能存在而分解成了原子，所以根本没有水；有的星球例如金星，温度不算太高，水分子可以存在，但温度超过了水的沸点，水都蒸发了，所以没有液态水；有的星球例如火星，温度低于水的冰点，即使有水也都结冰了，所以也没有液态水。（已发于《百科知识》2015年第3期）; 个人分类: 科普|22419 次阅读|63 个评论

解说王亚平太空授课的两个细节: 热度 41 boxcar 2013-6-20 12:45; 今天上午，我上人民网看了王亚平的太空授课。不过我不小心错过了开头而部分，是从单摆看起的，感觉王亚平老师的演示实验做得非常精彩，解说语气很有亲和力，聂海胜助教和张晓光摄像师也都尽职尽责。不过，限于时间和听课对象的情况，王老师在课上所做的各个演示物理实验的描述与解说并不十分充分，因此我想写出这篇博文，再补充一些对具体实验现象细节的解说。 1、陀螺支架越转越快我们可以看到，在陀螺被王亚平拉动开始高速旋转时，陀螺支架被握在手里，并不旋转，但整个陀螺脱手飞出时没有明显的旋转，但随后却越转越快，这个支架的旋转方向和陀螺的方向一致。这个现象说明，陀螺轴和支架轴承之间存在着摩擦，它会导致陀螺的转速的不断下降和支架转速的不断上升，直到二者达到相同的转速为止。如果不考虑空气的阻力作用，在这个过程中陀螺系统（陀螺 + 支架）将保持角动量守恒。 2、气泡在水球中随意悬停在地球表面，液体中的气泡都会自动上浮，而且在到达上表面后经常会逸出，而在王亚平演示的实验中，向水球内部注入气体后形成的气泡却可以悬停在水泡中的任意位置。这是因为在地面上，由于重力存在，液体内部会由于高度差产生液体压强差，置于其中的气泡由于浮力作用而上浮，在失重环境下，浮力消失，气泡就不会“向上”（此时本来就无所谓常规意义中根据“重力竖直向下”而定义的“上下”了）浮起了。因为它在水球内部随意悬停，几乎静止不动，所以可以在内部停留很久，此时气液界面有内外两个，因为二者实际不能相遇，而不会因为体系的要达到最小表面能的趋势而造成气泡的迅速消失。; 个人分类: 科普|17040 次阅读|123 个评论

中国在亚洲杯“水球”预选比赛中1:0绝杀伊拉克: 热度 6 liruzi 2013-3-22 21:39; 2013年3月22日，中国在11人：10人“水球”生死战比赛中，最后时刻绝杀伊拉克，来之不易啊，全场积水，，，，，终于盼来了久违的胜利！！！比赛结束，大雨也停止了。。。。。。。。。太滑稽了。。。。。。。; 个人分类: 玩|2963 次阅读|14 个评论

我们脚下的土地：地球？水球？气球？: pony1984621 2010-11-19 20:48; 文 / 马志飞 2003 年 12 月 23 日，在我国重庆开县发生一起损失惨重的灾难，一处天然气井田发生井喷事故，事发时大量的有毒气体狂喷不止，最令人惊骇的是它居然能喷至 30 多米的高空！遗憾的是，这些气体富含 H 2 S 和 CO 2 ，结果造成当地 233 人罹难， 4000 多人受伤， 9 万多人受灾。很多人疑惑不解，究竟是什么力量这么强大，居然能将气体喷出近十层楼高？广东省茂名市茂港区羊角镇爱群村，从 20 世纪 70 年代初开始，村委会后面的一条长约一公里、宽约三百米、深达三十多米的深沟就一直不停地燃烧，不时还发出噼噼啪啪的响声，到如今，这条沟已经持续燃烧了 30 多年。这是什么东西在燃烧呢？可燃物是哪里冒出来的？我国东北地区大小兴安岭林区和新疆阿尔泰林区，常常出现一种森林火灾，可这种火灾不是人为造成的，有学者指出它的真正原因是有可燃气体聚积于林区腐殖层中发生白燃造成的。但，这种可燃气体是什么？还有一种最常见的现象，当火山爆发的时候，大量的气体以强劲的冲击力将岩浆、碎屑等直射云霄，声响震天，乱石穿空，遮天蔽日，我们还很疑惑，这些无穷无尽的气体从何而来？众所周知，我们的地球是在 46 亿年前由一大团炽热的星际气体和尘埃凝结而成，在浩瀚的宇宙之中仿佛只是茫茫沙漠里的一粒沙，虽然渺小，确是一个实实在在的整体。有人说，地球应该称水球才对，因为在它的表面 71% 的地方都被水覆盖着，从太空看地球，它是一个蓝色的美丽星球。但近年来越来越多的地质现象开始逼迫人们重新审视我们的地球了。很早以前，科学家门就普遍认为未来科学的发展应该是先入地，后上天，然而，迄今为止人们依然对我们脚下的地球充满敬畏和迷茫，虽然人类在高科技的支持下可以飞到月球、飞到火星甚至飞越太阳系，但在地球母亲的面前始终显得非常渺小。目前，世界上最深的钻孔俄罗斯的科拉超深钻，深度也不过 12 公里，连地壳都没有穿透。地球内部到底是什么样子的？谁也无法确切的回答。现阶段，对地球内部组成的研究，仍然是依靠地球物理方法和地球化学方法或借助于理论计算进行推论。我国著名的地质学家杜乐天研究员经过长期的研究发现，地球并非只有一个外层大气圈，其内部还有大量的高压气体，因此他形象地说地球是一个巨大的实心气球，并提出了地球五个气圈学说，即地球至少可有 5 个气圈，它们从内向外是：地核氢气圈、上地幔气圈、中地壳气圈、上地壳气圈、大气圈。地球每时每刻都在向外界排放着各种气体，猛烈者如火山爆发，轻缓者如山间温泉，就如同有生命的动物一样，地球也在呼吸。森林，被人们亲切地称作地球之肺，它维持空气中的二氧化碳和氧气平衡、清除有毒有害气体的这一强大功能可以看作是地球呼吸的一个方面，但除此之外，还有更多不为我们所熟知的。有学者认为，地球还存在着氢呼吸，当地震发生时会出现氢气向大气中的明显排放，而且其浓度随着地震震源深度和能量级别的加大而加大。不仅如此，当地震孕育时，断层之间的相对摩擦运动还会产生大量的热，足以使断层两侧的岩石和土壤中的水份汽化，因此在气体释放的同时还伴随有热量的产生，根据这些气体异常和热异常，常常可以预报地震。如 1990 年 4 月 26 日发生在我国青海的 7.0 级地震，有关部门就根据卫星热红外增温异常成功地进行了预报。不仅如此，地球向外排放的气体和热量升入高空之后，一旦与大气环流相互作用，还可影响气象。研究发现，这种地质与气象的关系是客观存在的，如 2004 年 12 月 26 日，苏门答腊岛发生了 9.3 级巨震， 2005 年 3 月 28 日又发生 8.5 级地震。 3 个月后，我国长江出现了百年不遇的特大洪水。更有甚者，还有学者提出整个大陆漂移、山脉隆起的一个重要动力因素就是地球的排气作用。大胆假设，小心求证是我们科研工作必备的严谨态度，面对种种疑惑，仍然要怀疑前人理论的正确性，我们脚下的这片土地究竟是地球、水球还是气球？地下深部是为固态、液态还是气态？期待科学家们继续深入探索转载自《科学24小时》2010年11期。; 个人分类: 发表作品|5256 次阅读|2 个评论

2009年中国机器人水球冠军赛(转发): xiegming 2009-5-6 13:21; 转发一个邀请函： 2009 年中国机器人水球冠军赛 ( 太原站 ) 暨第二届水下机器人技术研讨会邀请函尊敬的 ___________________ 专家：您好！为进一步促进中国机器人竞赛事业的发展，扩大机器人竞赛在全国范围内的影响，增强各高校机器人竞赛技术的成果交流与合作，中国自动化学会机器人竞赛工作委员会拟于 2009 年５月 2 ８日－３０日在山西太原理工大学举行 2009 年中国机器人水球冠军赛（太原站）暨第二届水下机器人技术研讨会。欢迎您带领队伍前来参加比赛或观摩比赛！欢迎您投稿并参加技术研讨会！联系人：李卫国太原理工大学电话 : 13503508858 Email:swzqaz@163.com 邹克旭北京大学电话 :13581791804 Email:zou_kexu@163.com 中国自动化学会机器人竞赛工作委员会中国自动化学会智能自动化专业委员会（代章） 2009.5.4; 个人分类: 机器人比赛|4843 次阅读|0 个评论

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