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全球每天消耗大量汽油和煤炭,地球质量是不是在逐年减少?

放大字体  缩小字体 发布时间:2019-11-22 15:25:36  来源:钟铭聊科学 新闻归档

客观地说,地球的质量问题是一个极为复杂的系统问题,它并不是和单一因素有关的,比如:大气层每天都有气体逃逸出地球,而太阳的辐射也会给地球增加重量,不过这些量相对于地球这个体量而言都是极其小的。

因此,地球从大尺度上来看,整个系统的质量变化不大。

那么问题来了,我们每天都要消耗大量的汽油和煤炭,这会对地球的质量有影响么?

我们直接给出答案:没有什么影响。要知道,其实整个过程都是在地球系统内部的,所以,根据质量守恒定律,我们就可以得出这个结果。


不过,为了解释清楚这个问题,我们可以来展开地聊一聊。

地球的质量

在开始之前,其实我们需要先把地球的质量定义清楚,免得引起混淆。首先,地球的组成部分应该包含从地球一直到大气层。如果只算到地球表面,那我们人类的很多活动其实都脱离的地球的系统,那根本就没有办法分析。

当然,不仅如此,我们知道地球的整个系统内有很多循环,他们不断地地在进行物质交换,比如:水循环。如果不算大气,地球的质量就应该会因为很多循环,而处在浮动状态下。

除了水循环,还有氧循环,说白了就是氧元素的在整个地球系统中的流动。这个循环一旦出问题,那一定会引起生物大灭绝。

还有,我们都知道地球的昼夜温差相对于大多数的天体是比较小的,这是因为地球的能量交换也有一个循环。依靠大气和地球表面的海洋,很多太阳辐射来的热量得以保存在地球上,不容易流失。

因此,我们如果抛去大气层不看,那地球的系统本身就是不稳定的,质量会发生上下浮动,也没有办法研究其他的影响因素了。

地球系统的质量会因为烧煤而减少么?

明白了上述的定义,我们接下来看看燃烧石油和煤对于地球的影响。首先,我们都知道无论是石油还是煤,说白了就是有机物,燃烧过后会产生二氧化碳,一氧化碳,水和大量的能量。


但是通过化学反应过程中质量守恒定律,我们知道,反应前后,反应物和生成物的质量是相等。意思就是说二氧化碳、一氧化碳、水和能量等的质量等于石油或者煤的质量

你可以要纳闷了,能量为什么还有质量?其实能量真的有质量,或者我们可以理解成质量是能量被高度压缩的形式。为什么会是这样的呢?

我们就要提到一位物理学家的超级大神,他就是爱因斯坦。在1905年,爱因斯坦发表了4篇极具开创性的论文,在第四篇论文中,爱因斯坦把相对论效应带入到了运动物体的质量和能量当中,结果,他发现了著名的质能等价关系。

这个公式其实是具有普世性的,但是它同时也是被误会最深的物理学公式。第一个误会来自于核武器,很多人认为这是核武器的原理。实际上,核武器的原理是核聚变或者核裂变,是在质能等价提出来之后30多年才被提出来的

其次,很多人认为这个质能方程表述的是“转化关系”,比如:质量转化为能量。实际上,这个观念是错误的。如果我们翻开当年爱因斯坦的论文,或者现在市面上带有狭义相对论内容的大学物理学教材,就会发现,这里的并非是“转化”关系,而是“等价”关系。尤其是教材当中,会特意强调“转化”其实是一个误区,并且强调质能方程的本质其实是指:质量就是能量,能量就是质量,或者我们可以说质量里有能量,能量也有质量,这是一个物体的两个面。因此,能量也是对应质量。

所以,上述的生成物中的能量其实也是有质量的,只是质量极其小。知道了这些,我们只需要再搞清楚,生成物是不是脱离了地球就可以了。像二氧化碳,一氧化碳其实是进入到了地球的碳循环当中。因此,它们不会离开地球。而水其实是直接参与到了水循环当中。

其他的诸如污染物,比如:氮化物,硫化物,其实都是加入到各自的循环系统当中,都不会离开地球。而产生的大量能量其实都被使用了,要么转化汽车的动能(这里依然可以用质能等价来换算质量),要么散失掉。(但也在地球系统中)

因此,我们会发现,生成物其实都还在地球系统内,而且质量就等于反应物的质量,因此,无论如何烧炭,烧煤,实际上地球质量都不会变。



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