水球研究方法

『壹』 地球的水源如何形成的

浩瀚無垠的海洋似乎是永遠也不會乾涸的。但是，海水為什麼不會乾涸？大海里的水為什麼總是那麼多呢？

據估計，全世界海洋的總水量有13．7億立方千米。如果把所有的水集中起來做成一個「水球」，這個水球的直徑可達1400千米。

茫茫的大海中這么多的水是從哪裡來的呢？

一般的說法是，大海中的水歸根結底是從它「自身」來的。每年，從海洋的表面有1億多噸的水蒸發到天空中去，這些水蒸氣的絕大部分仍然在大海上空變成雲再化為雨，最後又降回大海中，而水蒸氣中的一小部分變成雨雪後降落到陸地上，流進江河湖泊，再順著江河又流回海洋。大海中的水就是這樣不斷地循環往復，當然就不會有乾涸的一天。

那麼，大海中的水最初又是怎麼有的呢？

許多學者認為，這些水是地球本身固有的，即海洋中的水是與生俱來的。早在地球形成之初，地球水就以蒸氣的形式存在於熾熱的地心中，或者以結構水、結晶水等形式存於地下岩石中。

那時，地表的溫度較高，大氣層中以氣體形式存在的水分也較多。後來，隨著地表溫度逐漸下降，地球上到處是狂風暴雨、電閃雷鳴，呼嘯的濁流通過千川萬壑匯集到原始的窪地中，形成了最早的江河湖海。地球在最初的5億年，火山眾多且活動頻繁，大量的水蒸氣及二氧化碳通過火山口噴發出來，冷卻之後便漸漸形成河流、湖泊和海洋，即所謂的「初生水」。

可是，隨著火山研究的深入，科學家們發現：火山活動所釋放的水並非所謂的「初生水」，而是新近溶入地下的雨水：這無疑是對「地球之水與生俱來」理論的挑戰。

為了尋求地球水的淵源，人們把目光投向了宇宙。

1961年，科學家托維利提出的假說令人耳目一新：地球上的水是太陽風的傑作：太陽風即太陽颳起的風，但它不是流動的空氣，而是一種微粒流或帶電質子流。

根據托維利的計算，從地球形成至今，地球已從太陽風中吸收了多達17億億噸的氫量，若把這些氫和地球上的氧結合，就可產生153億億噸水。這個數字與現今地球上水的總量145億億噸十分接近。但是，有人卻提出質疑：若光靠太陽供給而自身沒有來源的話，地球不可能維持現有的水量。

那麼，地球之水究竟來自何方呢？美國荷衣華大學的天體物理學家路易斯·弗蘭克和由他率領的研究小組獨辟蹊徑，提出一個驚人的新理論：地球上的水既不是來自地心，也不是來自太陽風，而是來自於外太空的冰彗星雨。

該研究小組提出：不僅是地球上的海洋，而且太陽系其他行星和衛星上的水，都有可能來自迄今為止還未觀測到的由冰組成的小彗星。1981年，美國發射了一顆觀測地球大氣物理現象的「動力學探索者」1號衛星。在分析衛星發回地面的數千張觀測資料時，細心的弗蘭克發現：在桔黃色的衛星圖片背景上總有一些黑色的小斑點，或者說是「洞穴」，弗蘭克稱之為「大氣空洞」。這些「洞穴」的直徑一般有十多千米，個別的甚至達四五十千米。它們存在的時間很短暫。每個小黑斑都是突然出現，大約2～3分鍾後又消失得無影無蹤。

從1981年到1985年，在大約2000小時的觀測期里，弗蘭克共觀測到30000個類似的黑色斑點。這些小黑斑是什麼東西？

在對大氣中所有數量充足的分子一一作具體的分析研究後，科學家們發現：只有水分子才能吸收頻帶足夠寬的波長而呈現黑色。這使他們確信，衛星照片上的黑斑是由於高層大氣中存在著由大量分子聚集而形成的氣體水雲所造成的。

弗蘭克將他們的觀測結果同彗星聯系起來進行研究後認為，小黑斑現象最有理由的解釋是許多小彗星不斷地把水從高層注入大氣。由大量的冰塊及少量塵埃微粒混合而成的彗星，在剛接近地球時，是一個直徑約為二十千米的冰球，然後在地球引力作用下破裂、融化，並被太陽光汽化形成較大的水汽球或是絨毛狀的雪，後來化作雨降至地面。其中的一部分則進入大氣，形成彗星雲團。衛星照片上的小黑斑就是這些彗星雲團。

不久，在六百多千米上空，弗蘭克又發現了帶狀發光物，即含水破碎物留下的「尾流」。而這一高度又恰好是此類彗星可能徘徊的地帶。這似乎又為弗蘭克的觀點提供了證據。

這一理論為一些未解之謎提供了解釋。例如，偶爾有大量的小彗星傾瀉而下，造成地球氣候劇變，從而使恐龍及其他一些物種滅絕。小彗星理論還能解釋火星上似乎是水作用形成的河道等等迄今無法解釋的問題。又如在1990年的一天，一塊冰體從天而降，落在中國江蘇省無錫梅村鄉。根據弗蘭克的小彗星理論，我國專家經潛心研究後認為，此冰塊就是來自彗星。

「君不見黃河之水天上來，奔流到海不復回」。這是一千二百多年前，唐代大詩人李白充滿幻想色彩的吟誦之作。倘若弗蘭克的新理論是正確的，那麼詩人所言或許就是事實。並且，從天上來的，又豈止黃河之水呢？

針對弗蘭克的小彗星理論，美國科學界引發了一場異常激烈的爭論。科學家們雖然沒有對衛星圖像上的那些黑點或帶狀物表示異議，卻不同意弗蘭克作出的這些水將全部降落到地球上的解釋。

然而不久後，美國弗吉尼亞技術大學和約翰遜航天中心的科學家們聯手打開了一塊隕石，結果竟在裡面發現了少量的鹽水水泡！毋庸質疑，這一發現是對弗蘭克彗星理論強有力的支持。

據負責這項研究的科學家米切爾·佐倫斯基介紹，這塊隕石是1998年墜落在美國得克薩斯莫納漢斯的兩塊隕石中的一塊，並在發現後48小時之內被送到約翰遜航天中心，在一個空氣已被過濾的凈化室里被打開後，科學家們驚奇地發現隕石裡布滿奇怪的紫色晶體，化驗的結果讓人震驚：竟然是鹽！進一步分析後，結果令科學家們目瞪口呆：這些神秘的鹽晶體里竟然有水！

科學家們因而認定：這些水絕不可能來源於地球，其惟一的來源就是產生隕石的天體或者包含鹽分冰體的彗星。

地球之水是從天上來嗎？對於小彗星是否為地球帶來過大量降水這一論斷，科學家們正在不斷地觀察，不斷地試驗。

然而我們不應該忘記，地球雖然多水，卻是一個缺水的星球。我們固然知道，地球上有大約14．5億立方千米的水，每一平方千米為10億立方米，這是一個大得驚人的數量；我們也固然知道，如果把這些水全部均勻地鋪在地球表面上，地球的平均水深可達到2800米，地球真可稱作是「水球」。但是我們仍然說地球是個缺水的星球，這是為什麼呢？

因為地球上絕大部分的水是不適合人類使用的，海洋雖然是個巨大的天然水庫，約佔地球總水量的94％，但因海水含鹽太高（每公升含鹽量35克），故不能為人類直接利用。

在人類居住的陸地上約有2800多萬立方千米的淡水，約佔地球總水量的2％。在這些陸地水中，有冰川2400萬立方千米，又佔地球淡水總量的85％。由於冰川在自然界的特殊地位，開發起來十分艱巨。陸上比較容易開發利用的淡水資源是地下水、淡水湖泊、土壤水和河流，共有400多萬立方千米，只佔地球總水量的千分之三。而且由於這些水在地區上的分布很不均勻，所以很多國家的水資源十分貧乏。越來越多的人類和越來越嚴重的生態環境的破壞，使地球面臨缺水的挑戰。

『貳』 宇宙中是否存在一顆水球，從里到外都是水

宇宙中的水球並非是全部由水組成，格利澤581b雖然外表跟地球很相似，但根據科學家研究其應該不是真正的水球。宇宙很奧秘，很多人都覺得宇宙中應該會存在沒有陸地的水球存在；而科學家還在真的從宇宙中找到了跟地球很相似的格利澤581b，最初認為這顆海洋星球應該是全水構造，可考慮到宇宙曾經發生過大爆炸，考慮這顆海洋星球裡面並非只有水的存在。

所以說對於格利澤581b這個水球，其實是否到處是水也沒有人知道。

『叄』 為什麼地球被稱為水球

是因為地球表面海洋面積佔到71%，即地球表面絕大部分，而且水量儲存很多，平鋪在地面的話地表水厚度可達幾十米。

地球（Earth）是太陽系八大行星之一，按離太陽由近及遠的次序排為第三顆，也是太陽系中直徑、質量和密度最大的類地行星，距離太陽1.5億公里。

地球自西向東自轉，同時圍繞太陽公轉。現有40~46億歲，它有一個天然衛星——月球，二者組成一個天體系統——地月系統。46億年以前起源於原始太陽星雲。

地球赤道半徑6378.137千米，極半徑6356.752千米，平均半徑約6371千米，赤道周長大約為40076千米，呈兩極稍扁赤道略鼓的不規則的橢圓球體。地球表面積5.1億平方公里，除海洋面積外，29%為陸地，在太空上看地球呈藍色。

地球內部有核、幔、殼結構，地球外部有水圈、大氣圈以及磁場。地球是目前宇宙中已知存在生命的唯一的天體，是包括人類在內上百萬種生物的家園。

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一、海陸分布

地球總面積約為5.10072億平方千米，其中約29.2%（1.4894億平方千米）是陸地，其餘70.8%（3.61132億平方千米）是水。

陸地主要在北半球，有五個大陸：歐亞大陸、非洲大陸、美洲大陸、澳大利亞大陸和南極大陸，另個還有很多島嶼。大洋則包括太平洋、大西洋、印度洋，北冰洋和南冰洋五個大洋及其附屬海域。海岸線共35.6萬千米。

二、地球圈層

地球圈層分為地球外圈和地球內圈兩大部分。地球外圈可進一步劃分為四個基本圈層，即大氣圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球內圈可進一步劃分為三個基本圈層，即地幔圈、外核液體圈和固體內核圈。

此外在地球外圈和地球內圈之間還存在一個軟流圈，它是地球外圈與地球內圈之間的一個過渡圈層，位於地面以下平均深度約150公里處。這樣，整個地球總共包括八個圈層，其中岩石圈、軟流圈和地球內圈一起構成了所謂的固體地球。

對於地球外圈中的大氣圈、水圈和生物圈，以及岩石圈的表面，一般用直接觀測和測量的方法進行研究。而地球內圈，主要用地球物理的方法，例如地震學、重力學和高精度現代空間測地技術觀測的反演等進行研究。

地球各圈層在分布上有一個顯著的特點，即固體地球內部與表面之上的高空基本上是上下平行分布的，而在地球表面附近，各圈層則是相互滲透甚至相互重疊的，其中生物圈表現最為顯著，其次是水圈。

『肆』 我們在視頻里看到水膜變成了大水球的實驗是因為水有什麼的性質

王亞平還演示了水膜張力實驗，水膜變成了大水球的實驗是因為水表面張力的性質，這個實驗同樣用到了表面張力原理。航天員向水膜上不斷注入水時，這些水就能夠均勻分布在水膜周圍，逐漸形成水球。

液體表面張力在航天活動中有重要應用。失重環境下，航天器推進劑貯箱中的液體燃料界面和氣體界面不再是穩定的，可能產生液體遷移、氣液混合等現象，導致推進劑無法正常供應。因此，科學家們製造了表面張力貯箱，利用表面張力推動液體推進劑流動。

太空實驗

在中國空間站內，航天員葉光富展示了失重條件下的細胞生長發育研究；王亞平邀請地面課堂的學生和自己一樣，把乒乓球放入一杯水中，地球上的乒乓球會浮在水面上，但太空中的乒乓球會懸浮在水中，因為浮力和重力有關，在空間站的微重力環境下，浮力也會幾乎消失。

之後，王亞平還依次演示了水膜張力實驗、水球光學實驗和泡騰片實驗，引導學生深入探索液體表面張力、凸透鏡成像等的原理。

『伍』 科學探索得出結論，地球原本是個大水球，水究竟去哪了

世界太大了，有各種各樣奇怪的東西。現在是高科技時代，大多數奇怪的事情都可以用科學的方法來解釋。然而，世界上還有許多神秘的事物尚未被科學地解釋。我們都知道地球作為一個整體是一個水球，它的大部分區域被海洋覆蓋，人類對海洋知之甚少。隨著科學的進步，人類逐漸認識到這一點，揭開了海洋的面紗。

如果這些海水流向地球的中心，那麼為什麼地球中心的水在幾千萬年甚至幾億年之後還沒有被填滿呢？如果這個假設是真的，那麼地核是一個無底洞，永遠不會充滿嗎？當然，這個無底洞的答案還在探索中。畢竟，在有限的科技水平下，這些稀奇古怪的東西還在探索過程中。