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自然科普:为甚么海底火山不会被海水浇灭?

来源:BRIGHAM网 编辑:知识 时间:2023-01-30 13:00:29

版权回原作者全部,科普如有侵权,为甚请接洽我们

我们在灾艰辛材的海底火山影视作品中经常会看到多么的场景:海底的火山剧烈喷发,翻搅出恐惧的不会被海涡流和巨浪……

面对这个画面,很多人的水浇脑海中都曾闪过多么的一个标题:

为甚么海底的火山不会被海水浇灭呢?

Part.1

火山≠喷火的山

在懂得这个标题之前,需要先矫正局部人的科普国外最好的老年人健身操缺陷印象:火山≠喷火的山。

很多人在想起火山时,为甚第一反响多是海底火山一座挺拔的锥形山,正在喷出粗大年夜的不会被海烟柱——看上往就似乎是一座正在喷火的山。而在火山喷发今后,水浇大年夜面积飘落的科普大年夜量白色火山灰,也与我们罕见的为甚烟灰极为相似,都是海底火山细颗粒的尘土,都是不会被海灰白色。所以很多人下看法以为火山=喷火的水浇山。

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炎热的白色和滚滚黑烟,让火山看上往确切像是在冒火一样

(图片来源:wikipedia)

但假设我们拉远视角,近距离不雅察火山就会发明完全不是多么的。由于火山喷收回来的熔岩实践上是一种高温流体,在实质上与水并无差异,反而与火是广场舞健身操服装批发商截然不合的物质。很多熔岩的近距离照片都可以清楚看出它们很多时辰与液体无异。

我们从小进修物理的时辰就知道物质存在三种相态的变卦:气体、液体、固体。与相态变卦相关的则是熔点和沸点。以水为例,水的熔点是0℃,沸点是100℃,当温度低于0℃时,我们见到的固态水——冰;当温度处于0℃—100℃之间时,我们见到的是液态水;而当温度高于100℃时,我们见到的则是气态水——水蒸气。

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这一杯水中就有水的三种相态:气、液、固

(图片来源:wikipedia)

基本上全部物质都是多么,有熔点和沸点,并会跟着温度而改动相态。岩浆则是熔融的岩石——由于岩石成分特别很是复杂,其外部不分解分的熔点和沸点均不合等,所以真实大年夜局部岩浆是30人团队健身操完整版固液气异化物。而与之比拟,火焰则是可燃物在熄灭进程中释放光和热和各类化学产品的进程。在火焰中,重要物质成分是二氧化碳、水蒸气、氧气、氮气等气体。

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岩浆是炎热的固-液-气异化物

(图片来源:wikipedia)

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火焰是炎热的气体

(图片来源:wikipedia)

懂得了火山喷出的是岩浆,而岩浆是高温熔融体而不是火这一点今后,我们应当就能懂得,当海底火山喷发的时辰,岩浆进入海水中真实就似乎在冷水槽中通入热水一样,而不是从海底喷出的大年夜火——冷水会让热水降温,但却没法像袪除火焰一样,让热水消掉落,除非我们手动封锁热水水龙头。

Part.2

海底火山从那边来?

所以标题到了这里就变成,既然海底火山似乎一个赓续喷出热水的水龙头,而海水又会让岩浆降温变成岩石,那末巨量的草原上的花健身操教学视频海水无疑能让喷出来的岩浆都凝结,从而梗塞火山口,让海底火山再也没法喷发吧?

谜底是不克不及。由于火山实践上是行星级其他热量和物质轮回的产品,地球不逝世,火山就不会遏制活动。

全部地球真实是猛攻着基本的物理和化学规律在运转的,这些规律并不深奥。比如火山的构成和活动,就可以用热力学第二定律来解释——听起来很专业,但它的克劳修斯表述却很切近我们的生活:热量老是自发地从高温热源流向高温热源,而不是相反。

假设追溯地球46亿年的演化汗青就会发明这一规律的感染:大年夜约46亿年前,地球在有数星子的碰撞中逐渐出身,碰撞的能量转换为热量,是以,事先的地球是一个庞大年夜的岩浆球(全部或大年夜局部地表都是岩浆),其外不雅温度高达数千摄氏度。

有数小行星的撞击下地球就是一个红彤彤的岩浆球,图片中的环状就是撞击发生的。

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(图片来源:flickr/Kevin Gill)

随后,微笑人生健身操完整版由于岩浆是可活动的,是以重的物质下沉,轻的物质上浮(看,这里又是一条物理规矩)。重的物质下沉时,重力势能会转化为热能;同时,原本分散在星子中的放射性元素也是以而聚积在一路,赓续停止衰变,同时释放出能量。这些能量让地球外部的岩浆一向处于加热状况。

但与此同时,由于宇宙背景温度很低,平均为-270℃,所以地球以热辐射的方法赓续向别传递热量(热量传递三种方法:热传导、热对流、热辐射,但宇宙中为真空,没有介质,所以地球只能以热辐射情势向别传递热量)。

既然传递了热量,那末地球一定要降温——地表末尾降温,因此这里的岩浆就会先冷却上去构成岩石,这就是最后的地壳了。

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地球逐渐冷却的进程,岩浆会构成最后的岩石(图中黑色)

经由进一步演化后最终构成了原始地壳

(图片来源:wikipedia/Jack Madden)

到了而今,地球已演化出地壳、地幔、地核三层结构,其温度也是从地壳到地核愈来愈高。同时,由于重的物质赓续下沉,招致其密度也是愈来愈高的——地壳平均密度2.8g/cm3,地幔平均密度4.59 g/cm3,地核平均密度11 g/cm3。所以我们也可以或许以为地壳就是“漂流”在地幔之上的——就跟木板漂在水上一样。

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地球的三层结构

(图片来源:123rf)

到了这时辰间,我们就可以把地球想象成一个火锅——地核是火炉,能量来源于重力势能和放射热能;地幔是火锅汤底,由于火炉的炙烤赓续升温;地壳则是漂流在最下层的白菜帮子。在地核加热下,地幔赓续发生热对流——热的地幔从地核处往上活动,冷的地幔物质从地壳之下往基层钻。

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地幔中的热轮回形式,有人以为是全幔轮回,有人以为是上下地幔区分轮回

(图片来源:wikipedia)

而地壳局部相对地幔和地核特别很是薄,地壳平均厚度只要17千米(大年夜陆地壳33千米,陆地地壳10千米),就算加上上地幔顶部局部固态岩石后构成的岩石圈,其厚度也只要100千米支配。与之比拟,地幔厚度则高达2850千米,是以,在地幔活动的带动下,这些薄薄的固态岩层肯定会被扯破开来,并跟着地幔而活动——就似乎火锅上的白菜帮子会由于火锅汤底的翻腾而活动不休一样。

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地球的板块时辰处于活动中

(图片来源:wikipedia)

被扯破的地壳的各个局部就变成了板块,而跟着地壳的活动,板块之间也会活动起来,有些板块之间相互碰撞,有些板块之间相互区分。从知识就能知道,这些相互分其他板块界限处又薄又软弱,其下的地幔物质也很随便突破岩层的封锁,喷出地表——多么就会沿着板块界限构成一长溜火山带。

而跟着板块之间分开的愈来愈远,板块界限处火山喷发后的岩浆冷却,就构成了薄薄的地层,也就是洋壳——由于这里相对板块外部地层薄很多,是以自然就是低凹地带,所以就会积水构成陆地。毕竟上陆地也就是这么构成的,而陆地的构成也与板块活动痛痒相关。

我们在而今的地球上就能找到各个停顿阶段的陆地:裂谷-小洋盆-成熟的洋盆-消亡阶段的洋盆-死亡立时闭合的洋盆-完全闭合的洋盆。这在地质学中被称为威尔逊轮回。

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威尔逊轮回

(图片来源:wikipedia)

所以,海底火山实践上就是板块活动的效果,个中尽大年夜局部海底火山都位于板块分其他界限。从二战今后,跟着人类对陆地索求的深切,我们已发清楚明了漫长的海底火山带,它们大年夜多位于陆地中心的位置,被称为洋中脊。它们是世界上最长的山脉,总长度约有8万千米。

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地球上的洋中脊散布图,有洋中脊的处所就有海底火山

(图片来源:wikipedia)

当然,还有别的一些海底火山。它们的构成与地幔热柱的活动有关系。在地幔处并不是处处平均受热的,个中局部地幔物质要比其他处所热很多,热了就会向上跑,因此它们就会构成中转地壳之下的地幔热柱,地幔热柱顶端能够还会分出不少分支小热柱来,它们的活动也会顶破薄薄的洋壳的束厄窄小,成为赓续喷涌的海底火山。夏威夷岛链的构成就与此有关。

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在这个实际中,地幔热柱的位置是不变的,然则由于地壳活动(图中深蓝色箭头),地幔热柱就在地壳上构成一系列火山

图中的数字是岛屿的构成年代,单位为百万年,比如4.89,就是489万年

(图片来源:getarchive.net)

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从太空中俯瞰夏威夷岛链

(图片来源:wikipedia)

但无论是板块边沿,照样地幔热柱,火山的构成都是地球外部热量轮回的效果,仅靠地表这薄薄的一层海水是没法让地球外部遏制活动的。所以说,大年夜家就不用为海底的火山而担忧啦!

出品:科普中国

作者:地星引力

监制:中国科普博览



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