地球:水与生命共同塑造的蓝色行星
从太空看,地球之所以呈蓝色,最主要的原因是海洋覆盖了地球表面约71%。水会更多地吸收阳光中的红色光,剩下的蓝色光进入我们的眼睛。不过,地球的特别之处不只是颜色。液态水的循环、大气对热量的调节、不断运动的地壳,以及生命与环境之间的相互作用,共同塑造了今天的地球。
海洋并不总是呈现相同的蓝色。水中的沉积物、微小生物和悬浮颗粒吸收和散射光线的方式不同,海水可能呈现绿色、褐色,有时甚至泛红。地球上的水也不会只停留在海洋中。它在冻结、融化、蒸发和凝结的过程中,不断循环于海洋、大气、地表和地下。
- 约71% 地球表面被海洋覆盖的比例
- 约97% 地球全部水量中储存在海洋里的比例
- 约78%和21% 近地面大气中氮气和氧气的比例
- 冰·水·水蒸气 水会在这三种形态间转变,并在海洋、天空和陆地之间往返
地表上的水为什么能保持液态?
水要长期以液态留在地表,环境就不能太热,也不能太冷。地球的温度并不只由它与太阳的距离决定。地球从太阳接收的能量,以及地球经过大气向太空释放的热量,都会影响地表温度。
阳光加热地表,变暖的地表又以热的形式向外释放能量。水蒸气和二氧化碳等温室气体会吸收其中一部分热量,让它不能立刻逃向太空。这就是自然温室效应。这个过程让地球保持足够温暖,使液态水能够存在。
温室效应本身并不是坏事。自然温室效应是保持地球温暖的基本过程。问题在于,人类燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料,增加了二氧化碳,使大气比过去留住更多热量。
地球上的水是怎样循环的?
太阳能量加热海洋、湖泊和地面的水,其中一部分会变成水蒸气升入空气。高处的空气冷却后,水蒸气会变成小水滴或小冰晶,再以雨或雪的形式回到地表。落下的水会沿河流流动、渗入地下,也可能储存在冰中。水不断改变地点和状态、持续移动的过程叫作水循环。
- 蒸发 太阳加热海洋、湖泊和地面的水,使其中一部分变成水蒸气。
- 凝结 上升的水蒸气在冷空气中变成小水滴或小冰晶,形成云。
- 降水 水滴和冰晶变大、变重后,以雨或雪的形式落下。
- 流动与储存 水沿河流或经过地下回到海洋,也会停留在湖泊、冰和地下水中。
同样的水在海洋、云、河流和冰之间来回流转,将地球的天气与生命连接在一起。
看似静止的陆地是怎样移动的?
地球坚硬的外层不是一整块相连的外壳,而是分成许多巨大的部分,这些部分叫作板块。每块板块移动的方向和速度各不相同,但速度通常只和指甲生长差不多。因此,我们在日常生活中很难感觉到它们的移动。
在非常漫长的时间里,板块相互推挤、碰撞会形成山脉;板块在海底分开时,则会形成新的地表。板块边界因摩擦而无法移动,随后又突然滑动时,就可能发生地震。我们今天看到的大陆和海洋形状,也是这些变化长期积累的结果。
生命是怎样改变地球空气的?
植物、藻类和一些细菌利用阳光,用水和二氧化碳制造养分,同时释放氧气。这个过程叫作光合作用。地球大气并不是从一开始就像今天这样富含氧气。海洋中的光合生物制造的氧气经过漫长时间不断积累,大约24亿年前,大气中的氧气开始大幅增加。
生命不只是接受环境的影响。生物会改变水、空气和土壤的性质,改变后的环境又会反过来影响生物。地球环境和生命并不是各自独立形成的,而是在彼此影响中一起变化。
从太空看到的地球能告诉我们什么?
蓝色部分是液态水汇聚成的海洋,白云则表明水正在大气中移动。看起来静止的大陆其实也在缓慢移动。植物、藻类和微生物会改变空气与水的成分。一张地球照片里,同时留下了流动的水、移动的陆地和生命活动的痕迹。
地球的环境不是由单一条件造就的。来自太阳的能量、调节热量的大气、在海洋、天空和陆地之间循环的水、缓慢移动的板块,以及改变周围环境的生命彼此相连。到目前为止,还没有确认地球之外存在生命的证据。这并不表示其他世界没有生命,只表示我们还没有发现。
