03.02 地球上的水是怎麼形成的?

fengyongyao


地球上水的來源根據測算,地球表面的71%的面積是被水覆蓋,水的總量約為13.6億立方公里,其中97.3%存在於海洋。那末地球上的水是從哪裡來的呢?以前科學家認為,水的來源是太空和地球內部。水從太空來到地球有兩個途徑:一是落在地球上的隕石,二是來自太陽的的質子形成的水分子。然而美國科學家最近提出一個令人矚目的新理論:地球上水來自太空由冰組成的彗星。科學家發現,地球表面的水會向太空流失。這是因為大氣中水蒸氣分子在太陽紫外線的作用下,會分解成氫原子和氧原子。當氫原子到達80―100公里氣體稀薄的高熱層中,氫原子的運動速度會超過宇宙速度,於是脫離大氣層而進入太空消失掉。科學家推算,飛離地球表面的水量與進入地球表面的水量大致相等。但地質科學家發現,2萬年來,世界海洋的水位漲高了大約100米。於是,地球表面水量不斷增多就成難解之迷。直到最近,美國衣阿華大學研究小組的科學家,從人造衛星發回的數千張地球大氣紫外輻射圖像中,發現在圓盤形狀的地球圖像上總有一些小黑斑。每個小黑斑大約存在2―3分鐘,面積約有2000平方公里。經過分析,這些斑點是由一些看不見的冰塊組成的小彗星衝入地球大氣層,破裂和融化成水蒸汽造成的。科學家估計,每分鐘大約有20顆平均直徑為10米的冰狀小彗星進入地球大氣層,每顆釋放約100噸水。地球形成至今大約已有38億年的歷史,由於這些小彗星不斷供給水分,從而使地球得以形成今天這樣龐大的水位。

地球上的水是打哪兒來的?科學家解開"水之謎" 最近一段時間,國際學術界對地球生命起源的討論又熱鬧起來。眾所周知,最時髦的一種理論認為,是來自太空的攜帶有水和其它有機分子的彗星和小行星撞擊地球后才使地球產生了生命。最近,科學家們第一次發現了可證明這一理論的依據:一顆被稱為利內亞爾的冰塊彗星。 據科學家們推測,這顆彗星含水33億公斤,如果澆灑在地球上,可形成一個大湖泊。但十分令人遺憾的是,利內亞爾彗星在熾烈的陽光下蒸發成了蒸氣。全世界的天文學家們都觀察到了這一過程。那麼,這顆彗星攜帶的水與地球上的水相似嗎?根據科學家們的研究,答案是肯定的。 實驗證明,數十億年前在離木星不遠處形成的彗星含有的水和地球上海洋裡的水是一樣的。而利內亞爾彗星正是在離木星軌道不遠的地方誕生的。 天文學家們認為,在太陽系剛形成時可能有不少類似於利內亞爾的彗星從"木星區域"落到地球上。美國航空航天局專家約翰·瑪瑪說"它們落到地球上時像是雪球,而不是像小行星撞擊地球。因此,這種撞擊是軟撞擊,受到破壞的只是大氣層的上層,而且撞擊時釋放出來的有機分子沒有受到損害。" 海洋形成之謎 地球上的水究竟是從哪裡來的?討論這個問題,實際上是討論海洋形成的問題。然而,直到今天,科學界一直存在著不同的看法。 多數的看法認為,大約在50~55億年前,雲狀宇宙微粒和氣態物質聚集在一起,形成了最初的地球。原始的地球,既無大氣,也無海洋,是一個沒有生命的世界。在地球形成後的最初幾億年裡,由於地殼較薄,加上小天體不斷轟擊地球表面,地幔裡的熔融岩漿易於上湧噴出,因此,那時的地球到處是一片火海。隨同岩漿噴出的還有大量的水蒸氣、二氧化碳,這些氣體上升到空中並將地球籠罩起來。水蒸氣形成雲層,產生降雨。經過很長時間的降雨,在原始地殼低窪處,不斷積水,形成了最原始的海洋。原始的海洋海水不多,約為今天海水量的1/10。另外,原始海洋的海水只是略帶鹹味,後來鹽分才逐漸增多。經過水量和鹽分的逐漸增加,以及地質歷史的滄桑鉅變,原始的海洋才逐漸形成如今的海洋。這是第一種有代表性的說法。 還有一種說法是,海水來自冰慧星雨。這是美國科學家提出的一種新的假說。這一理論是根據衛星提供的某些資料而得出的。1987年,科學家從衛星獲得高清晰度的照片。在分析這些照片時,發現一些過去從未見到過的黑斑,或者說是"洞穴"。科學家認為,這些"洞穴"是冰慧星造成的。而且初步判斷,冰慧星的直徑多在20千米。大量的冰慧星進入地球大氣層,可想而知,經過數億年,或者更長的時間,地球表面將得到非常多的水,於是就形成今天的海洋。



咱的生活不容易


水(H2O)是由氫、氧兩種元素組成的無機物,在常溫常壓下為無色無味的透明液體.水是最常見的物質之一,是包括人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分.水在生命演化中起到了重要的作用.人類很早就開始對水產生了認識,東西方古代樸素的物質觀中都把水視為一種基本的組成元素,五行之一;西方古代的四元素說中也有水.

水的性質

水在常溫常壓下為無色無味的透明液體.在自然界,純水是非常罕見的,水通常多是酸、鹼、鹽等物質的溶液,習慣上仍然把這種水溶液稱為水.純水可以用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得,當然,這也是相對意義上純水,不可能絕對沒有雜質.水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質.固態的水稱為冰;氣態叫水蒸汽.水汽溫度高於374.2℃時,氣態水便不能通過加壓轉化為液態水.

在20℃時,水的熱導率為0.006 J/s•cm•K,冰的熱導率為0.023 J/s•cm•K,在雪的密度為0.1×103 kg/m3時,雪的熱導率為0.00029 J/s•cm•K.水的密度在3.98℃時最大,為1×103kg/m3,溫度高於3.98℃時,水的密度隨溫度升高而減小 ,在0~3.98℃時,水不服從熱脹冷縮的規律,密度隨溫度的升高而增加.水在0℃時,密度為0.99987×103 kg/m3,冰在0℃時,密度為0.9167×103 kg/m3.因此冰可以浮在水面上.

水的熱穩定性很強,水蒸氣加熱到2000K以上,也只有極少量離解為氫和氧,但水在通電的條件下會離解為氫和氧水.具有很大的內聚力和表面張力,除汞以外,水的表面張力最大,並能產生較明顯的毛細現象和吸附現象.純水有極微弱的導電能力,但普通的水含有少量電解質而有導電能力.

水本身也是良好的溶劑,大部分無機化合物可溶於水.

在-213.16℃,水分子會表現出現厭水性.

水的來源

地球是太陽系九大行星之中唯一被液態水所覆蓋的星球.地球上水的起源在學術上存在很大的分歧,目前有幾十種不同的水形成學說.有觀點認為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結下來並形成海洋;也有觀點認為,形成地球的星雲物質中原先就存在水的成分.另外的觀點認為,原始地殼中硅酸鹽等物質受火山影響而發生反映、析出水分.也有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至現在地球上的水還在不停增加.

對氣候的影響

水對氣候具有調節作用.大氣中的水汽能阻擋地球輻射量的60%,保護地球不致冷卻.海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高;在冬季則能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低.

海洋和地表中的水蒸發到天空中形成了雲,雲中的水通過降水落下來變成雨,冬天則變成雪.落於地表上的水滲入地下形成地下水;地下水又從地層裡冒出來,形成泉水,經過小溪、江河匯入大海.形成一個水循環.

雨雪等降水活動對氣候形成重要的影響.在溫帶季風性氣候中,季風帶來了豐富的水氣,形成明顯的乾溼兩季.

此外,在自然界中,由於不同的氣候條件,水還會以冰雹、霧、露水、霜等形態出現並影響氣候和人類的活動.

對地理的影響

地球表面有71%被水覆蓋,從空中來看,地球是個藍色的星球.水侵蝕岩石土壤,衝淤河道,搬運泥沙,營造平原,改變地表形態.

地球表層水體構成了水圈,包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、積雪、地下水和大氣中的水.由於注入海洋的水帶有一定的鹽分,加上常年的積累和蒸發作用,海和大洋裡的水都是鹹水,不能被直接飲用.某些湖泊的水也是含鹽水.世界上最大的水體是太平洋.北美的五大湖是最大的淡水水系.歐亞大陸上的裡海是最大的鹹水湖.

地球上水的體積大約有 1 360 000 000 立方公里. 當中

海洋佔了的1 320 000 000立方公里(或97.2%).

冰川和冰蓋佔了25 000 000立方公里(或1.8%).

地下水佔了13 000 000立方公里(或者0.9%).

湖泊,內陸海,和河裡的淡水佔了250 000 立方公里(或0.02%).

大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都佔了13 000立方公里(或0.001%).

對生命的影響

地球上的生命最初是在水中出現的.水是所有生物體的重要組成部分.人體中水佔70%;而水母中98%都是水.水中生活著大量的水生植被等水生生物.

水有利於體內化學反應的進行,在生物體內還起到運輸物質的作用. 水對於維持生物體溫度的穩定起很大作用.

水的種類

不同的學科對水有著一些不同的稱呼:

根據水質的不同,可以分為:

軟水:硬度低於8度的水為軟水.

硬水:硬度高於8度的水為硬水.硬水會影響洗滌劑的效果,硬水加熱會有較多的水垢.

飲用水根據氯化鈉的含量,可以分為:

淡水.

鹹水

此外還有:生物水:在各種生命體系中存在的不同狀態的水.

天然水:

土壤水:貯存於土壤內的水

地下水:貯存於地下的水

超純水:純度極高的水,多用於集成電路工業

結晶水:又稱水合水.在結晶物質中,以化學鍵力與離子或分子相結合的、數量一定的水分子.

重水的化學分子式為D2O,每個重水分子由兩個氘原子和一個氧原子構成.重水在天然水中佔不到萬分之二,通過電解水得到的重水比黃金還昂貴.重水可以用來做原子反應堆的減速劑和載熱劑.

超重水的化學分子式為T2O,每個重水分子由兩個氚原子和一個氧原子構成.超重水在天然水中極其稀少,其比例不到十億分之一.超重水的製取成本比重水還要高上萬倍.

氘化水的化學分子式為HDO,每個分子中含一個氫原子、一個氘原子和一個氧原子.用途不大.

與水相關的化學反應

水的電離與溶液pH值

水是一種極弱的電解質,它能微弱地電離: H2O+H2O↔H3O++OH- 通常H3O+簡寫為H+

水的離子積 Kw=[H+][OH-]

25度時,Kw=1×10-14

pH=-log10([H+])

pH7,溶液為鹼性.

能溶於水的酸性氧化物或鹼性氧化物都能與水反應,生成相應的含氧酸或鹼.酸和鹼發生中和反應生成鹽和水.水在電流的作用下能夠分解成氫氣和氧氣.鹼金屬和水接觸會發生燃燒.

在催化劑的作用下,無機物和有機物能夠與水進行水解反應:

有機物的水有機物分子中的某種原子或原子團被水分子的氫原子或羥基(-OH)代換,例如乙酸甲酯的水

無機物的水通常是鹽的水解,例如弱酸鹽乙酸鈉與水中的H+結合成弱酸,使溶液呈鹼性:

此外,水本身也可以作為催化劑.

淡水短缺問題與對策

地球上水總儲量約為1.36x1018m3,但除去海洋等鹹水資源外,只有2.5%為淡水.淡水又主要以冰川和深層地下水的形勢存在,河流和湖泊中的淡水僅佔世界總淡水的0.3%.

世界氣象組織於1996年初指出:缺水是全世界城市面臨的首要問題,估計到2050年,全球有46%的城市人口缺水.對於水資源稀少的地區來說,水已經超出生活資源的範圍,而成為戰略資源,由於水資源的稀有性,水戰爭爆發的可能性越來越高.

為讓全世界都關心淡水資源短缺的問題,第47屆聯合國大會確定每年3月22日為世界水日.

水的利用

水是人類生活的重要資源,特別是農業需要大量水進行灌溉,人類文明的起源大多都在大河流域.早期城市一般都在水邊建立,以解決灌溉、飲用和排汙問題.在人類日常生活中,水在飲用、清潔、洗滌等方面的作用不可或缺.

隨著科學技術的發展,人們興修水利,與水澇害和洪水等自然災害作鬥爭.因此形成了一些專門與水有關的研究領域,如水力學,水文科學,水處理等,甚而產生了以水為生的產業水產業.

工業生產和化工生產大量使用這種廉價的原料.但未經處理的廢水的任意排放就會造成水汙染.為了解決這一問題,汙水的處理就變得十分必要. (見水汙染和汙水處理.)

古代世界觀中的水

在文明的早期,人們開始探討世界各種事物的組成或者分類,水在其中扮演了重要角色.古代西方提出的四元素說中就有水;佛教中的四大也有水;中國古代的五行學說中水代表了所有的液體,以及具有流動、潤溼、陰柔性質的事物.

水崇拜

在人類的童年時期,對於水兼有養育與毀滅能力、不可捉摸的性情,產生了又愛又怕的感情,產生了水崇拜.通過賦予水以神的靈性,祈禱水給人類帶來安寧、豐收和幸福.

中國傳統上的龍王就是對水的神格化.凡有水域水源處皆有龍王,龍王廟、堂遍及全國各地.祭龍王祈雨是中國傳統的信仰習俗.

還有口語化

形容人沒有出息,或者是做事不夠好.

例如:你雜這麼水的那.(你雜這麼差勁那.)

高山流水

古代琴曲.戰國時已有關於高山流水的琴曲故事流傳,故亦傳《高山流水》系伯牙所作.樂譜最早見於明代《神奇秘譜(朱權成書於1425年)》,此譜之《高山》、《流水》解題有:“《高山》、《流水》二曲,本只一曲.初志在乎高山,言仁者樂山之意.後志在乎流水,言智者樂水之意.至唐分為兩曲,不分段數.至來分高山為四段,流水為八段.”兩千多年來,《高山》、《流水》這兩首著名的古琴曲與伯牙鼓琴遇知音的故事一起,在人民中間廣泛流傳.

《高山流水》取材於“伯牙鼓琴遇知音”,有多種譜本.有琴曲和箏曲兩種,兩者同名異曲,風格完全不同.

隨著明清以來琴的演奏藝術的發展,《高山》、《流水》有了很大變化.《傳奇秘譜》本不分段,而後世琴譜多分段.明清以來多種琴譜中以清代唐彝銘所編《天聞閣琴譜》(1876年)中所收川派琴家張孔山改編的《流水》尤有特色,增加了以“滾、拂、綽、注”手法作流水聲的第六段,又稱“七十二滾拂流水”,以其形象鮮明,情景交融而廣為流傳.據琴家考證,在《天聞閣琴譜》問世以前,所有琴譜中的《流水》都沒有張孔山演奏的第六段,全曲只八段,與《神奇秘譜》解題所說相符,但張孔山的傳?滓言鑫哦危笄偌葉嗑荽似籽葑唷?

另有箏曲《高山流水》,音樂與琴曲迥異,同樣取材於“伯牙鼓琴遇知音”.現有多種流派譜本.而流傳最廣,影響最大的則是浙江武林派的傳譜,旋律典雅,韻味雋永,頗具“高山之巍巍,流水之洋洋”貌.

山東派的《高山流水》是《琴韻》、《風擺翠竹》、《夜靜鑾鈴》、《書韻》四個小曲的聯奏,也稱《四段曲》、《四段錦》.

河南派的《高山流水》則是取自於民間《老六板》板頭曲,節奏清新明快,民間藝人常在初次見面時演奏,以示尊敬結交之意.這三者及古琴曲《高山流水》之間毫無共同之處,都是同名異曲.

典 故

傳說先秦的琴師伯牙一次在荒山野地彈琴,樵夫鍾子期竟能領會這是描繪“巍巍乎志在高山”和“洋洋乎志在流水”.伯牙驚曰:“善哉,子之心與吾同.”子期死後,伯牙痛失知音,摔琴斷絃,終身不操,故有高山流水之曲.

春秋時代,有個叫俞伯牙的人,精通音律,琴藝高超,是當時著名的琴師.俞伯牙年輕的時候聰穎好學,曾拜高人為師,琴技達到水平,但他總覺得自己還不能出神入化地表現對各種事物的感受.伯牙的老師知道他的想法後,就帶他乘船到東海的蓬萊島上,讓他欣賞大自然的景色,傾聽大海的波濤聲.伯牙舉目眺望,只見波浪洶湧,浪花激濺;海鳥翻飛,鳴聲入耳;山林樹木,鬱鬱蔥蔥,如入仙境一般.一種奇妙的感覺油然而生,耳邊彷彿咯起了大自然那和諧動聽的音樂.他情不自禁地取琴彈奏,音隨意轉,把大自然的美妙融進了琴聲,伯牙體驗到一種前所未有的境界.老師告訴他:“你已經學了.”

一夜伯牙乘船遊覽.面對清風明月,他思緒萬千,於是又彈起琴來,琴聲悠揚,漸入佳境.忽聽岸上有人叫絕.伯牙聞聲走出船來,只見一個樵夫站在岸邊,他知道此人是知音當即請樵夫上船,興致勃勃地為他演奏.伯牙彈起讚美高山的曲調,樵夫說道:“真好!雄偉而莊重,好像高聳入雲的泰山一樣!”當他彈奏表現奔騰澎湃的波濤時,樵夫又說:“真好!寬廣浩蕩,好像看見滾滾的流水,無邊的大海一般!”伯牙興奮色了,激動地說:“知音!你真是我的知音.”這個樵夫就是鍾子期.從此二人成了非常要好的朋友.

五行之一.五行以腎屬水,故常腎、水並稱.此外還用於指病名或指水腫病的病理機制.

氫和氧的化合物.化學分子式為H2O .在自然界 ,純水是罕見的,水通常是多酸、鹼、鹽等物質的溶液.純水是用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得的.水是一種可以在液態 、氣態和固態之間轉化的物質.轉化的條件是溫度和壓力.標準大氣壓時,水的冰點為0℃、沸點為100℃.當水汽溫度高於374.2℃時 ,氣態水便不能轉化為液態水 .液態水的比熱容為 4.18 焦耳/(克·攝氏度),冰的比熱容約為 2.09焦耳/(克·攝氏度).在1個標準大氣壓和100℃情況下,水的汽化熱為 2253.02 焦耳/克 ,在常溫常壓下為 2441.12 焦耳/克,水汽凝結成液態水時放出相同的熱量.在0℃和1個標準大氣壓時,冰的融解熱為333.146焦耳/克 ,當水凝成冰時放出相同的熱量.水從固態直接轉變為氣態時所吸收的熱量稱昇華熱,昇華熱等於汽化熱與融解熱之和.在20℃時,水的熱導率為0.006焦耳/( 秒·釐米·攝氏度 ),冰的熱導率為0.023焦耳/(秒·釐米·攝氏度),當雪的密度為0.1千克/升時 ,雪的熱導率為0.00029焦耳/(秒·釐米·攝氏度).水的密度在3.98℃時最大 ,為1千克/升,溫度高於3.98℃時,水的密度隨溫度升高而減小 ,在0~3.98℃時,水一反熱脹冷縮的規律,密度隨溫度的升高而增加.水在0℃時,密度為0.99987千克/升 ,冰在0℃時,密度為0.9167千克/升 .水的熱穩定性很強,當水蒸氣加熱到2000K以上,也只有極小部分離解為氫和氧.凡是能溶於水的酸性氧化物或鹼性氧化物,都能與水反應,生成相應的含氧酸或鹼.純水有極微弱的導電能力.水的酸鹼性用pH值表示,天然水的pH值為6.8~8.5.水具有很大的內聚力和表面張力,除汞以外 ,水的表面張力最大,並能產生毛管現象和吸附現象.

水能調節氣候.大氣中的水汽能攔阻地球輻射量的 60%,保護地球不致冷卻.海洋和陸地水體在夏季能吸收和積累熱量,使氣溫不致過高,在冬季能緩慢地釋放熱量,使氣溫不致過低.水侵蝕岩石土壤,衝淤河道,搬運泥沙,營造平原,改變地表形態.水使地球產生生命,它是一切有機體的主要組成部分,全球動植物和40 億人體內含有約11200億噸水 .人類社會依賴水而生存發展.古代,人類對水取利避害,適應水而生存;近代,人類對水興利除害,興建工程,開發水利,控制水害;現代,隨著社會和生產的發展,地球上可資利用的水日趨短缺,水體受到汙染,嚴重影響人類生存的環境,人類逐漸認識到水是一種重要資源和環境因素,從而在更高的水平上開始對水開展了新的興利避害活動.

世界氣象組織1996年初指出:缺水是全世界城市面臨的首要問題,估計到2050年, 世界2/3以上的人口將生活在城市,而全球有46%的城市人口缺水,必須平衡社會經濟發展和城市淡水供應管理二者之間的關係,進行水資源的儲存 、輸送和管理的大規模工程建設.



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地球上水的起源在學術界上存在很大的分歧,有幾十種不同的水形成學說。有些觀點認為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結下來並形成海洋;也有觀點認為,形成地球的星雲物質中原先就存在水的成分。另外的觀點認為,原始地殼中硅酸鹽等物質受火山影響而發生反應、析出水分。也有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至地球上的水還在不停增加。水在常溫常壓下為無色無味的透明液體,被稱為人類生命的源泉。水是地球上最常見的物質之一,是包括無機化合、人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分。擴展資料:水循環中的環節:水循環是多環節的自然過程,全球性的水循環涉及蒸發、大氣水分輸送、地表水和地下水循環以及多種形式的水量貯蓄降水、蒸發和徑流是水循環過程的三個最主要環節,這三者構成的水循環途徑決定著全球的水量平衡,也決定著一個地區的水資源總量。蒸發是水循環中最重要的環節之一。由蒸發產生的水汽進入大氣並隨大氣活動而運動。大氣中的水汽主要來自海洋,一部分還來自大陸表面的蒸散發。大氣層中水汽的循環是蒸發-凝結—降水—蒸發的週而復始的過程。海洋上空的水汽可被輸送到陸地上空凝結降水,稱為外來水汽降水;大陸上空的水汽直接凝結降水,稱內部水汽降水。一地總降水量與外來水汽降水量的比值稱該地的水分循環係數。全球的大氣水分交換的週期為10天。在水循環中水汽輸送是最活躍的環節之一。


西北漢子321


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