爆款!高分读物《科学照进现实:科普必读精选集》,揭秘实情令人叹为观止!(6)
2024-01-14 来源:旧番剧
依照这增加率来看,地球的20千米或25千米深的地方的物质一定是灼热的,而200千米或250千米以下的热度则一定足以熔化所有构成地壳的物质了。这事实使早期的地质学家认为我们的地球是一个熔化了的大块,正如一大块熔化了的铁,上面蒙了一层几千米厚的冷壳层,我们就居住在这壳上。火山的存在以及地震的发生都增加了这种见解的可靠性。
但在19世纪20年代,天文学家与物理学家收集了一些证据,似乎证明地球从中心到表面都是固体,甚至比同样大的一块钢还坚硬。这学说是开尔文爵士(Lord Kelvin)第一个发展的。他认为如果地球是被一层壳包着的液体,月亮的作用就不是吸起海洋的潮汐而只要将全地球向月亮的方向拉起来,却不改变壳与水之间的相对位置。
同样可靠的是那奇特的现象,地球表面的纬度变迁,这在下面我们就要讲到。不仅一个内部柔软的球体不能像地球这样旋转,甚至硬度不如钢的球体也不能。
那么我们如何能调和这固体性质与那不可思议的高温度呢?看来只有一个可能的解决方法:地球内部的物质因那巨大的压力而保持其为固体。据实验证明:强大的压力能提高物质的熔点,压力越大,熔点就越高。一块岩石到了熔点以后再加以重压,压力的结果使它又还原为固体。因此,我们增加了温度只要同时考虑压力的问题就可以使地球中心物质保持固体了。
当然我们还有一些实际的办法来获得证据,在地表人工制造一个震源(如炸弹),通过接收地下的回波来确知地下结构。通过地震技术获得的资料发现,地球的内核与地壳为实体,而中间的外核与地幔层为流体。地核可能大多由铁构成,虽然也有可能是一些较轻的物质。地核中心的温度可能高达7 200摄氏度,比太阳表面还热;下地幔可能由硅、镁、氧和一些铁、钙、铝构成;上地幔大多由橄榄石、辉石、钙、铝构成。地壳主要由石英和类长石的其他硅酸盐构成。
地球的重力与密度
与地球有关的另一有趣问题就是它的密度,或说比重。我们都知道一块铅比同样大的一块铁要重,而一块铁又比同样大的一块木头重。是不是有方法确定地球广大内部的深处1立方米有多重呢?如果有方法,我们就能确定全地球的实际重量了。这问题的解决要依赖物质的引力。
任何小孩从会走路时起就很熟悉于万有引力的效应了,可是最深刻的哲学家也不能真正明白它的起因。依照牛顿的万有引力的学说,将所有地面上的东西引向中心去的力量并不仅存在于地球的中心,而是由构成地球的一切物质的共同努力导致的。牛顿还把他的学说更推进一层,说宇宙间一切物质都吸引着其他的物质,而这引力的大小是依两者之间距离增加按平方规律减少的。这就是说,距离加1倍,引力的大小就要除以4;远3倍除以9;远4倍除以16,依此类推。