為什麼山峰的高度會受到限制?有人說:地球的山不會超過2萬米?

2021-01-15 李論科學

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地球上的山峰高度確實不會無限的生長,但是至於會不會超過兩萬米,並沒有具體數值的限制,但我們可以肯定的是自然過程中地球很難形成海拔兩萬米的高山。這是為什麼呢?

首先說下地球的結構

雖然我們生活在地球上,但是我們對腳下的地球卻不是很了解,因為我們無法用直接的手段去探測地球的結構,例如:我們打個很深的鑽孔,甚至打穿地球去研究其結構。這一點我們人類在上世紀也嘗試過,不過只鑽了12263米,這個距離就像是地球劃破了一點皮。因為地球的半徑平均有6371km。

不過雖然我們看不到地球內部的樣子,但是我們可以通過地震學、重力學和高精度現代空間測地技術觀測反演等進行研究。目前我們已經對地球結構建立了一個比較標準的模型。

我們將地球總體上分為外圈和內圈,外圈就是我們可以看見、可以直接測量研究的大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈;內圈主要通過地震波速在各個圈層中傳播速度的不同,我們將其分為:地幔圈、外液態地核圈、內固態地核圈。

巖石圈就是我們常說的地殼,我們在地球上能看到的一些地質結構:山脈、山峰、高原、平原、丘陵、盆地、以及海洋盆地都是在地殼上形成的。而且我們還知道地殼厚度分布不均勻,整個地球的地殼平均厚底為17千米,平原和盆地的地殼厚度相對來說處於中間,高原(青藏高原)的地殼厚度最大,可以達到70公裡,而海洋深處的地殼最薄的地方只有1.7公裡。

再次強調下:地球地殼厚底分布不均勻!這一點很重要,後面會說到。

地球的地幔圈分為上地幔和下地幔,整個地幔的厚度在2800km以上,其中的物質呈熔融狀態、甚至是液態,具有流動性。而且在上地幔的上層,也就是巖石圈和上地幔之間存在一個軟流圈,從70公裡延伸到了250公裡左右,這裡的溫度達到了700℃到1300℃,是巖漿的主要來源。

這裡只需要記住一點就行了:地殼是固態巖石圈,它漂浮在軟流圈和地幔之上。

地球上的山是怎麼形成的

地球上的山脈主要是由地質活動造成的,其中分為兩個主要的造山運動:板塊的運動碰撞和火山噴發巖漿堆積。

這兩個過程其實都是地球內部能量釋放的過程,上文我們說過,地球的巖石圈漂浮在軟流層上,而地殼又分為六大板塊,這些板塊會隨著軟流層運動,當兩個板塊發生相對運動碰撞時,一個板塊會向下俯衝將另外一個板塊隆起形成山脈,喜馬拉雅山脈是由印澳板塊與歐亞大陸板塊碰撞形成的。

火山噴發後由火山巖堆積起來的高山,這一點很好理解,在火星上擁有太陽系中最高的山:奧林匹斯山,由火山噴發形成的,高度達到了2.1萬米。但是由於火星地核已經完全冷卻,所以地質活動基本已經停止,不會再出現任何的造山運動了。其實一個活躍的星球,所有的地質運動的主要驅動力,都是來自核心的溫度以及引力導致的重元素沉降的過程。

地球上山的高度受到了哪些限制

首先山體的高度受到了山體材料強度的限制,地球上的巖石包括花崗巖、玄武巖、輝長巖、砂巖。其中砂巖的抗壓強度最大,如果一座山完全由砂巖構成的話,根據地球上的重力加速度9.8m/s,(砂巖密度)2300千克每立方米,代入h=P/g,可以得出由砂巖構成的山體高度不會超過8900米,如果超過這個高度的話,整個山體底層的巖石就會受到極限壓力,造成整個山體結構不穩定,雖然在造山運動過程中可以形成更高的山,但是經過漫長的歲月,整座山就會在重力的作用下慢慢的垮塌變小。

不過一座山的成分比較複雜,不可能由單一的巖石構成,而且山體多出現在高原地區,這也會增加山體的海拔高度,例如珠瑪琅瑪峰就坐落在海拔5200米的青藏高原上,而山體的高度只有三千多米。

所以說,一個星球上想要形成更高的山體,必須有足夠小的引力,而且要有強度比較大的材料。這就是為什麼火星比地球小,卻可以擁有如此高的奧林匹斯山,主要是因為,火星上的引力比較小,同樣的能量下火山噴發的高度就比地球上的高,所以奧林匹斯山可以在長時間的火山噴發中持續的堆積到如此高的高度。

在地球上就比較難以實現,在同樣的能量下,由於引力比較大,火山噴發的高度和持久性都會受到限制。

除了以上的因素以外,影響山體高度還有一個特別重要的原因

樹大根深,山高「根」深!樹大招風,山大也招「風」!

上面的話也許你聽說過吧,任何一座山都有山根,會一直延伸到軟流層中,就跟樹根一樣。並不是直接堆在地殼上的一堆石頭。上文也特別強調了,地球地殼的厚度不一樣,地殼漂浮在軟流層上。軟流層的密度比地殼密度大。

例如:例如珠穆朗瑪峰所在的位置地殼是地球上最厚的地方,而地球上最深的馬裡亞納海溝是地殼最薄的地方。

但是青藏高原地殼和珠穆朗瑪峰的質量加起來,要比馬裡亞納海溝薄薄的地殼和海水的質量大得多,由於軟流層是流體狀態,所以珠穆朗瑪峰下的地殼有非常大的一部分已經深入到了軟流層中,就跟巨大的冰山一樣,看似冰面上只有很小的一部分,但是大部分的冰山被埋在了水裡。這就是所謂的地殼均衡補償原理。也就是在補償面以上,壓力都是一樣的。

即在大地水準面以下某一深度處常有相等的壓力,大地水準面之上山脈(或海洋)的質量過剩(或不足)由大地水準面之下的質量不足(或過剩)來補償。

上圖中,上面的虛線稱為大地水準面,C的位置地殼較厚,明顯質量過剩,所以它深入地下就越多,而A處的地殼最薄,質量明顯不不足,所以質量的缺失就由下層密度更大的物質來補償,因此在上圖最下面的虛線位置稱為均衡補償面,在這個位置上層的壓力都是一樣的。

所以,我們看到的所有山脈、山體其實只看見了一部分,更大的體積都隱藏在了地下,這也解釋了為什麼一座山的高度是有極限的,因為兩個板塊在碰撞形成山體的過程中,其中一個板塊俯衝向下,穿透軟流層甚至只地幔的深度是有限的,所以抬升的的山體高度也是有限的。一般來說,山根深度基本上是山高的5.6倍,這其實就是阿基米德的浮力原理。

以上就是一個星球上,身體高度受限的主要原因。

相關焦點

  • 地球上的山峰高度有極限嗎?會不會出現高出大氣層的山?
    組成山體的巖石存在強度極限,當山峰超過一定高度之後,最底層巖石將承受不了高壓而坍塌,所以山峰高度是有極限的,在地球上,山峰的極限高度大約是2萬米。越高的樓層,對建築承重材料的要求越高,因為樓層底部承受的是整棟樓的重量,山峰也是一樣的,山峰底部承受了整座山的重量,當巖石不足以承受整座山峰重量時,底部巖石會被壓垮,從而導致整座山峰的垮塌。由於不同行星上的重力加速度不一樣,所以同樣材質和高度的山峰,在不同行星上的極限高度也不一樣,在地球上,山峰的極限高度,可以根據巖石的熔化熱進行粗略估計。
  • 太陽系最高山峰高度超過2座珠峰,它在哪個星球?答案讓人很意外
    他認為泰山就是世界上最高的山了。孔子雖然週遊東周列國眼界夠開闊了,但是當時的局限性,他並不知道天外還有天,一山更比一山高。孔子不知道位於泰山西南方向3000公裡地方就是世界屋脊喜馬拉雅山。在喜馬拉雅山脈一共有110座山峰的海拔高度超過了7350米。其中珠穆朗瑪峰海拔高度8844.43米是地球上最高的山峰。
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  • 珠穆朗瑪峰海拔8844米,在太陽系的所有山峰當中,能排第幾?
    首先第一肯定是不可能的,目前人類在太陽系當中,觀測到的第一高峰,是位於火星表面的奧林匹斯山,這座山峰位於火星的北半球地區,因為目前火星沒有海洋,所以奧林匹斯山的高度是從山的基座開始測量的,整體的高度達到了21229米,而我們地球上面的珠穆朗瑪峰的測量方式不一樣。
  • 山的高度有限制嗎?宇宙中有沒有行星的山脈超越自己的大氣層?
    我們都知道,一顆行星或衛星的大氣層一般都會包裹著整個星球,但這些星球上總有一些因為板塊運動形成的地質構造,其高度在我們人類看來是不可企及的。因此我們就會想有沒有一顆的星球的山體超出了它的大氣層?直戳太空?這個其實問題可以分成兩部分:一座山能有多高,山的高度受哪些限制?行星的大氣層有多高?一座山能有多高?山體可以無限生長嗎?
  • 太陽系最高的山峰在哪個星球上?這座山峰高度是珠峰的2倍
    引言:相信很多人第一次聽說「火星」這顆星球的時候,不禁會想像這顆星球是否流淌著熔巖,或者到處都有火山噴發的現象。隨著對火星的深入了解,我們發現火星地表並不存在這些現象,但火山在火星上是真實存在的。在勇氣號、機遇號、好奇號等探測器的不懈努力下,人類幾乎完整地勾勒出火星的地貌,那麼火星地貌與地球上的地貌存在哪些異同呢?從探測的情況看來,火星上也存在眾多山峰,而且經過天文學家長期的研究發現,太陽系中海拔最高的山峰並不在地球上,而是在火星上,它就是奧林帕斯山。天文學家表示,如果以火星地表為基準線的話,那麼奧林帕斯山海拔超過了20000米,這樣的高度足足是地球最高峰珠穆朗瑪峰的兩倍多。
  • 地球上十四座8000米以上的山峰
    ,可以想像有多麼的艱難,登8000米以上山的死亡率為12%,14座8000米以上山峰的攀登之旅就是一個恐懼與挑戰並存的危險過程。 海拔高度:8091 米 第一次成功登頂記錄:1950年,2名法國人MauriceHerzog和LouisLachenal首登頂,不過因為凍傷被切除了全部腳趾和手指。
  • 地球最高峰是珠峰,太陽系最高峰是哪座山峰?它在哪顆星球上?
    而在亞歐板塊和印度板塊的擠壓下,地球表面出現了一座海拔最高的山峰,那就是喜馬拉雅山脈的珠穆朗瑪峰。珠峰現在的高度是8848米,而且還在以每年0.7毫米的速度不斷增長。我們地球上的最高峰大家都知道是珠峰,但如果把視野放大,拓寬到整個太陽系的八大行星和無數的小行星上面,最高峰又是哪座呢?答案可能大多數人都不知道。
  • 三座相對高度/垂直高度最高的山峰,遠遠超越珠穆朗瑪峰!
    請大家放心,我的文章以真正的百科科普為主,不會是簡單地搜索一下然後複製給大家看的,所以大家會看到很多「與眾不同」的東西,絕非標題黨而已。大家應該有過這樣的疑惑,有些山海拔很高,但是實際體驗的話,卻發現不過如此。而平原地區那些幾百米海拔的小型山脈,往往讓人覺得高不可攀。
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