《科學探索》地球上的水，數量是永恆不變的，還是在增加或減少？

我們都知道，水分為三種形態，即固體、液體和氣體。這三種形態中的固態水和液態水都被地球的引力牢牢的束縛住了，因此我們只需要操心地球上的氣態水，也就是水蒸氣的問題了。因為水蒸氣比空氣略輕，所以它在大氣層中呈上浮的趨勢，這不由得讓我們擔心，這些水蒸氣在大氣層中不斷上浮，那在這個過程中，會不會有一部分水蒸氣跑掉了？現在我們就來看一看，在地球大氣層中水蒸氣的逃跑之路。

在地球表面，因為太陽光的輻射以及生物的活動等等原因，每時每刻都有大量的水蒸氣散逸到大氣層中。變身為氣體的水蒸氣們仗著比空氣輕，歡呼著向地球上空跑去，但它們很快就發現自己越跑越慢，甚至根本就跑不動了。這是因為雖然這些水蒸氣比空氣輕，但它是很容易和空氣混合的，在大氣層中不會形成單獨的水蒸氣團，這裡可以簡單理解為水蒸氣通常都會「溶化」在空氣中。我們常說的濕度，就是指空氣中的水蒸氣含量，而由於天氣變化，空氣中的一部分水蒸氣會以露、霜等形成重新成為液態或固態的水。

雖然逃跑的速度被大大減緩，但是為了自由，勇敢的水蒸氣們還是頑強的負重前行，努力的讓自己上升得高一點、再高一點……然後它們就遇到了一個大大的問題。大氣層從地球表面開始至距地表大約12公里處，我們稱之為對流層，在對流層中的空氣越往上溫度越低，其頂部溫度最低可達零下80攝氏度，所以空氣中大部分的水蒸氣在對流層上部，通常都會凝結成水或者直接形成冰晶，並最終以雨、雪、冰雹等方式回到地球表面。根據相關資料，大氣層中的水蒸氣有約90%都集中在距地表12公里以下的對流層，離地表越近，空氣中的水蒸氣含量越高。

大部分水蒸氣逃跑的夢想就這樣夭折在對流層，但還有一少部分水蒸氣憑著上升氣流的作用，以及自己的滿腔熱血，努力的衝破了對流層的限制，來到了更高的空間--平流層。到達平流層的水蒸氣們很快就發現了一個現象，那就是在這裡的空氣很少垂直運動，絕大多數都是在水平運動，也就是說它們不能再憑上升氣流來繼續向上了。

這是為什麼呢？答案就在於天上明晃晃的太陽，在平流層的頂部，太陽光中的紫外線比在地表強烈得多，這些紫外線將平流層頂部的一部分氧分子（O2)直接分解成單個的氧原子(O)，這些氧原子又會和其它的沒有分解的氧分子結合，生成一種叫臭氧(O3)的分子，大量的臭氧就在大氣層中形成了一個臭氧層。因為臭氧層吸收了大部分來自太陽的紫外線，臭氧層的溫度就變得比較高，從而在平流層形成了一個上熱下冷的環境，這非常不利於空氣的對流。（這裡要提一下，臭氧層可以說是地球上生物的保護傘，沒有了它，地球上的生物將直接暴露在強烈的紫外線輻射之下）

於是這些從對流層逃跑出來的水蒸氣們，就只有在平流層里「隨波逐流」，由於平流層底部的溫度很低，運氣不好的水蒸氣到了這裡，就會又變成液態或者固態的水，慘被地心引力拉回地面。但機會總是會有的，平流層里的空氣雖然總體上是以水平運動為主，但並不是絕對的水平運動，隨著空氣的運動，在平流層里的少部分水蒸氣還是會幸運的來到平流層的頂部，在這裡它們從臭氧層中得到了熱量，有了上升的動力，可以繼續它們的逃跑之路了。值得一提的是，能跑出平流層的水蒸氣已經很少很少了。

平流層之上就是中間層，在這裡由於沒有臭氧層的限制，大氣的溫度又變成下熱上冷，空氣的對流變得明顯起來，逃跑出來的水蒸氣們輕車熟路，借著上升的氣流繼續向地球外層挺進。然後不出意外的又遇到了和對流層一樣的問題，中間層的頂部比對流層的頂部溫度更低（可達零下100攝氏度），按照老規矩，這些倖存的水蒸氣中的一大部分又「陣亡」了--它們被凍成了液態水或者冰晶。

但仍然有少部分水蒸氣逃了出來，它們是真正的「幸運兒」，用「一將功成萬骨枯」已遠遠無法形容它們的成就，本人覺得至少也應該是「一將功成百億骨枯」吧，因為這裡的空氣密度已經是地表空氣的百億分之一了。然而這裡的名字叫「電離層」，在電離層中充斥著具有極高能量的、非常強烈的太陽輻射以及各種宇宙射線，逃出來的水蒸氣還沒有來得及撒花慶祝，就解體了，它們被電離成了氫和氧。

在電離層地心的引力減弱了不少，已經無法束縛住氫了，但更重的氧卻跑不掉，所以在這裡組成水分子的氫和氧就分道揚鑣了，在互道一聲「珍重」之後，氫就頭也不回的奔向了大氣層的最外層--散逸層，並最終消失在茫茫的星際空間。因此，構成地球上水的組成元素中的一種--氫元素是會逃逸的，雖然這個比例極小，但在地球龐大的基數面前還是相當可觀，根據相關資料，地球上每一秒都會有大約3000克的氫逃逸到宇宙空間。

那麼，地球上的水會不會就這樣越來越少呢？其它大家也不必擔心，因為地球上的水有很多途徑來補充，這裡簡單講一下。由於氫是宇宙中最多的元素，所以在地球會經常得到氫的補充，例如太陽風、隕石、彗星帶來的氫元素。另外就是，水分解之後留下的氧，可以與其它一些化合物反應並生成水，例如氨、甲烷、硫化氫等等，而這些物質也在宇宙中廣泛存在，地球在宇宙空間運行時，可以輕易的捕捉到這些物質。

所以我們可以這樣講，地球上的水，其總量並不是永恆不變的，但它會在一定的範圍內保持一個動態的平衡。

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