地球物理是個什麼鬼?

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跟搞石油的聊到白雲深處,總能蹦出一個奇怪的學名:地球物理。

物理大家都曉得。

我們人類認識物質世界,最基本、最普遍的科學,就是物理。

物理定律,從原子分子唾沫星子,到星系星球來自星星的你,都得乖乖遵守。

所以,掌握了物理定律,你就掌握了星星的秘密,當然包括地球。


既然如此,地球物理又是個什麼鬼,難道還有火星物理、潘多拉星物理?

潘多拉星物理,這個真沒有。

但火星物理,這個可以有,「好奇號」不是跑去火星研究呢麼?

那麼,為啥同一個世界,同一個定律,物理要按星球分呢?

因為,行星們的家庭出身、本人成分、社會關係、三圍體重差別實在太大了,以至於每一顆行星都可以作為物理學的一個小枝椏來研究。

遠的不說,就說太陽系吧。

水星是太陽的貼身秘書,有多貼身呢?你每次看到她時,她都和太陽在一起,離太陽只有585萬公里。


這麼近的代價是:雲裳水衣穿不住,只能裸奔。

又近又沒衣裳的代價是:晝夜溫差600度(高427℃,低-173℃)。

水星只有我大地球1/18大,被撞出很多環形山,雖然有著月亮的外表,卻有著地球的內心,也分殼、幔、核三層。

她和地球一樣,有個鐵核。

不過,她的鐵核超大,差不多占總體重的2/3,原因是少女時期趕集時被一愣頭青撞掉了一部分輕物質外衣。

於是,水星大概70%是金屬,30%是碳酸鹽,俗稱石頭。

金星離太陽第二近,所以咱倆要看她,就和看水星一樣,早晨朝東看,傍晚向西看。


太陽系行星家族中,金星最亮,軌道最圓,偏心率最小,身高體重、身體結構和地球差不多,不過她少了一樣重要的東西:磁場。

這玩意兒,其他幾個兄弟姐妹你有我有全都有。

在古代,它是希臘人的維納斯,中國人的太白金星,雖然男女有別,但大家都是神仙。

科學殘酷地打破了古人美麗的神話:金星披著大氣外衣,但沒有液態水,大氣主要是二氧化碳,雲層主要是硫酸,溫室病十分嚴重,體表溫度有500℃之高,大氣壓是地球的92倍,相當於地球上1公里水深的壓力。

所以天氣不太好,雲厚風狂沙塵暴,電閃雷鳴硫酸雨。

金星自轉方向和地球相反,so,打西邊出來的太陽沒見過?去金星,天天見。

金星也有殼、幔、核,但金星的殼主要是玄武岩熔岩,比地球的殼更厚更牢固,所以hold得住比地球更高的山、更陡的崖、更深的谷,防水防火,抗壓抗爆,不像地球殼那樣裂成很多板塊漂來移去。

從太陽往外數,金星之後就是我大地球了。

地球最神奇,因為上面有奇葩的我和你。

這個咱倆待會聊起。

如果嫌地球危險,你可以回火星


因為離地球最近的行星就是她,抄近路只有5500萬公里,僅僅4300多個地球直徑辣麼短。

火星的直徑只有地球的一半,但它和地球很像,核也是鐵的,殼也是矽酸鹽的,但殼外敷了一層赤鐵礦,搞得像戰神關二哥那樣紅,神奇的是,它的英文名就叫戰神(Mars)。

火星一年大概是地球的兩年。

如果你在火星上約冰冰看月亮,她會問你看哪個,因為這裡有兩個月亮看。

火星的外衣主要是二氧化碳,摻了點氮氣、氬氣,還有一丁丁氧氣。

由於衣料太薄,所以儘管主要成分是二氧化碳,它產生的溫室效應也不能讓火星變熱,平均溫度只有-55℃。

因此,火星姐姐看上去火熱,其實很冷靜。

和水星妹妹恰好相反。

火星上有大量的水,只不過目前發現都是固態的,翻譯過來就是冰。

有證據表明,不久之前,也就是幾十億年前吧,火星的大部分地區是汪洋大海。

所以,人類一直懷疑有火星人。

於是好奇地派探測器去拜訪。

好奇號沒找到火星人,但2015年發現可能存在液態水。

木星最胖,質量比其它兄弟姐妹加起來還大1.5倍。

並且作為氣體行星,比相同質量的岩石行星更臃腫。


別看他虛胖,自轉速度卻是全系最快。

雖然他有68顆月亮,但你沒法站在木星表面去看。

因為氣體行星說好了沒有實體表面。

更重要的是,木星太不安全了,這是個狂暴症患者,他用地球質量300多倍的氣體,只干一件大事:刮颶風。

時速400公里的颶風是木星日常。

跟颶風相伴的,當然是生生不息的雷電暴。

傳說中的地獄,大概就是這樣了。

那個美麗的大紅斑,就是一個千年不息的超級風暴——全太陽系最大的風暴,有三個地球那麼大。

木星大氣80%是氫,然後是18%的氦,還有一點甲烷、氨、碳、氧、水汽、硫等等。

木星也有個核,主要是液態金屬氫。

輕盈飄逸氫怎麼會變成水銀一樣的液態金屬呢?只有一個原因:

壓!力!太!大!

1億標準大氣壓,咱倆想像不出來是什麼鬼玩意兒。

不過,有天體物理學家稱,木星大氣里的碳會被壓成大塊鑽石,下降一段距離後,這些鑽石會被壓成液體,形成鑽石海洋,壓力再大些,溫度再高些,一些液態鑽石又會被壓成固態,漂成鑽石冰山...

不過,你甭想去舀一瓢鑽石水回來,因為人類煞費苦心搞出來的那些抗高溫高壓的木星探測器,每一個進入木星大氣不遠,就被壓得粉身碎骨。

除了颶風和壓力,木星磁場搞出來的輻射也是大規模殺傷性武器。

就算探測器元件可以應付致人死地100萬倍劑量的輻射,也會被木星輻射秒殺。

所以,最近發射的「朱諾號」木星探測器,披掛了一身可減弱800倍輻射強度的鈦金盔甲,才敢在輻射比較弱的區域活動。

木星雖然暴虐,卻是保護地球的好哥哥。

它強大的引力,把很多闖進太陽系亂竄的愣頭青拉進他溫柔的颶風懷抱。

土星也是氣體行星,按大小排行老二,大氣成分和大哥木星類似,也有岩石核、液態金屬氫,土星質量是木星的1/3,所以壓力明顯不如木星,然而他的颶風更可怕,時速竟有1800公里,比手槍子彈速度(時速約1400公里)還快。

掉進土星,那就是闖進了子彈風暴。


所以你要是和火星人聊天氣,不能說個「颶風」就拉倒,你得說清楚是哪個星球的颶風,因為都不是一個概念。

土星月亮也很多,有62個。

然而土星最美的不是月亮天團,而是他的呼啦圈——土星環。

人類剛發現土星環時,以為那是玉佩般的一整塊。

然而用牛頓力學一算,這個環怎麼著都得碎。

後來看清了,發現它本來就是稀碎稀碎的:那是繞著木星轉的衛星、冰粒、石塊、灰塵等雜七雜八的東西,只不過它們的軌道都在一個平面上,於是飄成一個美麗的環。

這種頂級飾品,有錢買不到。

巧的是天王星也有,不過品相稀薄,若隱若現,如輕紗曼舞。

除了紗,天王星也有月亮,27顆。

天王星離太陽太遠,所以灰常灰暗,古人沒注意,於是他就成了人類用望遠鏡發現的第一顆行星,發現者是天文學大神赫歇爾。


這傢伙的自轉軸很奇葩,和繞日軌道差不多在同一個平面,所以他是躺著繞日旅行的(所以天王星上的日夜變化就很詭異,不信你腦補一下?),這姿勢,跟他的名號還挺搭。

天王的名號雖響,質量卻只有土星的15.3%,是地球的14.5倍。

表面看,他也是一團單純的氣,其實內心很複雜:一顆半個地球大的岩石核,裹著一層厚厚的「冰地函」,外衣是厚厚的氫和氦。

所謂冰地函的「冰」,並不是我們認為的那種冰,而是由水、氨以及其他揮發性物質亂燉的稠湯。

天王星颶風的時速有860多公里。

天王星的低內熱是個謎,跟他這麼大個頭不相稱,由於內熱發射不足,他成了太陽系最冷的行星。

所以海王星雖然離太陽最遠,卻不是最冷。

儘管他大氣層頂端溫度只有-218℃。

海王星構造和天王星差不多,體積比天王星小,但質量卻比天王星大,大約相當於17個地球。


海王星有14個月亮,也山寨了一套環,用幾根若有若無、斷斷續續的細圈圈拼湊而成。

海王星颶風是太陽系之最,時速可達2100公里。

剛剛橫掃加勒比海地區、美國福羅里達州東海岸,不可一世的颶風馬修,時速只有230公里,卻是十年來規模最大的一場颶風,所到之處,一片狼藉,近千人遇難。

所以,海王星上的微風,已是地球上最殘暴的颶風。

已知星球中,最溫柔的那個,就是我們的地球。

居然可以養活脆弱的生命。

而這些脆弱的生命也在一點點改變地球,比如:

改造了空氣成分、濕度。

製造、固定土壤。

改變全球水循環、碳循環等。

遠古生物的屍體在地層下慢慢熬成石油。

多年以後,它們的後代來勘探開發這些石油。

用的就是地球物理知識。

地球物理,就是用定量的物理方法研究地球、尋找礦藏的一門學科。

怎麼「定量」呢?舉個栗子,在地上挖個洞,埋進炸藥,引爆,就會引起小小的地震波,不同的岩石(礦物),對地震波的反射當然也不同,我們拿到這些地震波數據,一頓分析,就能猜到地下大概的樣子。

為啥要用「猜」呢?因為地下太複雜了,我們分析的也不一定準。

怎麼驗證呢?你說800米下有石油,那就鑽個洞,取出800米下的岩心一看,就踏實了。

攻城獅說,世界上沒有什麼模型是一頓分析建不起來的,如果有,那就兩頓。

除了地震波,我們還可以利用地磁、地電、地熱、輻射、重力等搞測量。

地球物理可遠不止搞搞震鑽鑽洞這麼簡單,它包括:勘探地球物理學、固體地球物理學、大地構造物理學、水文地理學、海洋學、氣象學、地核構造學、大地測量學、地球動力學、地震學、地熱學、地磁學、比較行星學、大地天文學……

是不是懵了?其實還可以分得更浩瀚。

不過,歸結起來就是四個字:

探索地球。

我們怎樣就地取材,既創造了幸福生活,又讓資源利用成為地球物質良性循環的一部分?

這不僅是地球物理學要思考的問題,也是全人類要思考的問題。


對了,地球有一個月亮。

地月大小、距離的真實比例是這樣的↓

太陽系行星距離的真實比例是醬紫的↓

想在一張圖里同時看到太陽和八大行星,距離比例就只能是錯的↓

浩瀚的地球物理,就是宇宙里那顆藍色微塵的八卦。

下面這個網頁再現了太陽系的真實比例,體會一下從太陽到冥王星的距離吧

http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html


圖片來自網絡

本文原發於本人(劉繼軍)維護的公眾號上


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