有关地球水体的一条直线
张学文
(中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所)
(2004.12)
提要
发现地球表层附近的液体(海水)、固体(冰雪)、气体(水汽)和颗粒(云滴)形态的水体数量(的对数)与形态的关系符合一条直线。
关键词:地球,
水分, 直线1. 地球水体的4种存在形态
地球表层存在着大量的水。它也是地球表层唯一的以固体、液体、气体3 种状态同时存在,并且经常互相转化的物质。
过去物理学明确了物质以固体、液体、气体三种形态存在,但是
20世纪后期也把以颗粒状态存在的固体、液体称为物质的第四态。对于地球表层的水体,它不仅以流体的海水、固体的冰雪、存在于大气中的气体(水汽)的形态存在,而且时刻包围着地球半数以上地区的云实际就是固体、液体状态的水的小颗粒(云滴、冰晶)的集合体。我们可以认为地球表层的水体以固体、液体、气体、颗粒体4种形态广泛存在于各处。人们容易相信这些不同形态的水体在数量是比较稳定的,但是它们的数量之间是否存在某种函数关系,则可能没有受到注意。
2.
水体数量取对数以后的分析确实,这
4种形态的水体的数量相差很多,其绝对值跨7个数量级[1,2],直接找它们之间的关系是困难的(表1)。表
1 地球表层不同形态水体的数量和其对数值
排序 |
水体形态 |
水体质量(吨,t) |
对数值 |
1 |
液体水(海水) |
1.3 ×1018 |
18.11394 |
2 |
固体水(冰雪) |
2.4 ×1016 |
16.38021 |
3 |
气体水(水汽) |
1.3 ×1013 |
13.11394 |
4 |
颗粒水(云) |
9 ×1010 |
10.95424 |
分析发现如果以地球表层的液体(海水)、固体(冰雪)、气体(水汽)和颗粒(云滴)形态为一个直角坐标系的横坐标上的
4个等距离点,以它们的水体数量(取了对数以后)做为纵坐标值,那么在这种直角坐标图上地球水体状态与数量对应的4个点就很靠近一条直线(图1)。
结论3.
水体以液体(主要是海水)、固体(主要是冰雪)、气体(水汽)和固体液体的水颗粒(主要是云)
4种形态存在于地球表层附近,这些不同形态的水体的数量差别很大,跨越了7个数量级。在状态坐标和数量(的对数)坐标张开的直角坐标系中这4 个“状态点”却集中在一条直线附近。这是值得深思的事实,其物理含义有待人们再分析。参考文献:
[1]David R. Maidment.
水文学手册,北京:科学出版社,2002:7[2]
张学文.云的含水量及其水循环,水科学进展,2002,13,(1):83-86