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地球体积多大_地球体积的变化

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  地球自从诞生以来,其体积是逐渐长大呢?还是逐渐变小呢?近几年业内对此课题的讨论比较热烈。也有主张地球在长大的,也有主张地球在变小的,下面小编为你分享的是地球体积的分析,欢迎阅读!

  一、主张地球在不断长大的观点,其依据可能都是事实的一个侧面

  韩晓刚将现在地球的陆地拼凑在一起,得出了一个较为完整的、比现在小得多的球形,于是就提出了地球是在不断长大的结论[1,2]。因为他的图做得比较好,很逼真,好像很有说服力的样子。透过他的图形,刚好说明了一个重要事实:洋底一直在不断生长,海洋板块都是后来新生的。现在不断长大的海洋板块仍在与大陆板块发生碰撞、插入、交叠和消亡。

  根据现在洋底板块生长和漂移的、每年几厘米的速度计算,有几亿年新生的岩石圈就能复盖地球一遍。现在的大陆板块已经是至少重叠了三层的岩石圈,既厚又硬,已经是很不容易再被折叠或压缩了。但在地球的早期的造山运动期,陆地只有薄薄的单层花岗层,且上硬下软,被从底部插入的、在海洋中新生的玄武岩层推挤,折叠而形成起伏的山脉,其陆地面积能不减少吗?这就像把一张平纸折成纸扇一样。如果把现在的山脉起伏的表面积伸展开,其面积最大能扩大2-3倍,再考虑当时被挤压时面积的缩小,刚好就能解释韩晓刚的图形面积变化问题。当然,对于今天我们看到的沙漠和高原,虽然没有山脉的折叠,但因为其质地疏松,在造山运动时期,它们虽然没有被造山,但它们肯定是被压缩和凸起了。因此,韩晓刚只把今天的陆地拼凑在一起,而没有把山脉的折叠、沙漠及高原的压缩部分给拉出来,就急忙得出了原始地球小的结论,这是错误的。

  主张地球在不断长大者,自己也很难解释的另一个事实,是地球在长大时的物质来源问题。有人甚至提出荒廖的地球内部自生新物质的观点。还有一种观点认为是来自宇宙尘埃[3],如果是这样,那么在现今的陆地上,无论山区还是南、北极,就都应该有厚厚的几百公里厚的宇宙尘埃层,这与事实不符。有人强调说,在土壤中曾检出过含有宇宙尘埃的成分,仅仅就凭能检测到的那么微少的成分,与地球增大相比,也太微少了吧!

  实际上每年不但宇宙尘埃落到地球上,地球上也有许多物质(例如氢、氦等)会逃逸地球。从能量看,每天白天地球吸收的太阳的热量基本上等于夜间地球辐射放出的热量,但后者会稍微略大。总之,地球每年增加的物质和能量与减少的物质和能量大致持平。从地球辐射来看,岩石圈之下的温度远大于地表温度,热量总是从温度高的地方向温度低的地方传递,因此,从长时间跨度来看,地球辐射的能量肯定会比从太阳接收的稍微多一些。地球的温度在慢慢降低,岩石圈厚度在慢慢增大。

  杜悦更是提出了光合作用之说[4]。他认为,“绿色植物的质量(扣除水分)远远大于从土壤中吸收的矿物质的质量”。其实他不知道光合作用时,植物还从空气中吸收了二氧化碳,与水分一起合成了碳水化合物。一个CO2分子转化成碳水化合物中的一个[C-OH]链节,其分子量从44变成了29,质量不是增加了,而是减少了,因为还有氧气放出。

  地球长大派还有个柄持的依据是地球自转周期的变长。这可由角动量J的计算公式来分析,

  J=Iω

  式中I为地球的转动惯量,ω为地球的自转角速度。自转角速度的减小,肯定是由转动惯量的增大引起。若不考虑月球加入成为地球卫星的影响,地球从初期的近圆球形演化至今,主要有三个自身增大转动惯量的因素:

  1、在自转离心作用下,地球在两极的轴向上压缩,在赤道向上变粗,有极区的近轴区质量转移到了赤道带的远轴区,导致自转转动惯量增大。

  2、洋、陆分离,由当年的泛海期的、到处为浅海的地球,逐渐变为海洋越来越深,陆地越来越高,甚至形成青藏高原。也就是说有相当的岩石圈地壳岩质,由地球的小半径区转移到了大半径区,使得地球的自转转动惯量增大。

  3、潮汐运动,无论海洋潮汐还是固体潮的潮汐运动都能增大地球的转动惯量。

  另外,考虑当年的水圈落地,也是增大转动惯量的一个因素。因为大气的粘滞性远小于液体的海水。当年的泛海期,遍布全球的海水对地球表面的拖曳作用,肯定是地球自转角速度减小的一个重要原因。

  综上所述,认为地球在长大的依据都是片面的,也是很不实际的。另外还有人曾提出地球的半径已经长大到了原来的两倍,更是不靠谱。

  二、主张变小的有一点道理,但也不尽然

  韩永全根据2011年1月23日国际计量局的迈克尔·斯托克在伦敦皇家学会公布的一条消息,提出了地球在逐渐变小的观点[5]。该消息说自1889年以来,巴黎国际计量局保存的铂铱圆柱体的国际千克原器,其质量神秘地减少了50微克。

  对此,我认为这还是科学上的未定结论。国际千克原器是国际上的唯一质量标准,全世界的度量衡都以此为基准,其不可能变,也不能变。变得应该是选定的对照参数——权威们至今认定的那些常数。与此相关的应该是普朗克常数h. 千克原器在大约120年的时间里少了50微克,(50×10-6克)/1000克/120年 = 4.1×10-10/年. 这一数值刚好与本人此前推算出的普朗克常数的变动值相符。在宇宙历史的时间尺度上,随着宇宙的膨胀,光速和普朗克常数可能都在增加,其数值就在每年10的负10次方的数量级上。而哈伯常数和精细结构常数是始终不变的。因此我认为千克原器质量减少的50微克,刚好验证了普朗克常数的增加。不过这还需要今后科学的验证,只要证明了普朗克常数是在增加,千克原器的质量就没有减少。另外,我提议,有条件的科研单位可测真空光速随时间的变化,不要太迷信于光速的定义。我估计,光速可能有每年2厘米每秒的变动。我借此呼吁,在新科学疑案破解之前,最好先不要取消千克原器的标准。1983年光速的新定义后,光速的变化已经被掩盖了。使得此后所有与光速有关的科学测量技术的数据精度,都给限制在10的负10次方的量级了,并且很难再有提高。不过时间是不变的,对频率的测量应该不受限制。

  因此,韩先生在千克原器的质量失踪之迷还未解开之前,就引用来说明地球在变小,因此也不具有多大的可信度。总之,我认为在地球演化史的大的时间尺度上,随着地球内部温度的逐渐降低,岩石圈的冷却增厚,地球的体积会稍微的慢慢变小。但不是因为像韩先生所提出的那样:是因为千克原器的质量丢失。

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