自然科普：为甚么海底火山不会被海水浇灭？

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我们在灾艰辛材的海底火山影视作品中经常会看到多么的场景：海底的火山剧烈喷发，翻搅出恐惧的不会被海涡流和巨浪……

面对这个画面，很多人的水浇脑海中都曾闪过多么的一个标题：

为甚么海底的火山不会被海水浇灭呢？

Part.1

火山≠喷火的山

在懂得这个标题之前，需要先矫正局部人的科普学数学的健身教练缺陷印象：火山≠喷火的山。

很多人在想起火山时，为甚第一反响多是海底火山一座挺拔的锥形山，正在喷出粗大年夜的不会被海烟柱——看上往就似乎是一座正在喷火的山。而在火山喷发今后，水浇大年夜面积飘落的科普大年夜量白色火山灰，也与我们罕见的为甚烟灰极为相似，都是海底火山细颗粒的尘土，都是不会被海灰白色。所以很多人下看法以为火山＝喷火的水浇山。

炎热的白色和滚滚黑烟，让火山看上往确切像是在冒火一样

（图片来源：wikipedia）

但假设我们拉远视角，近距离不雅察火山就会发明完全不是多么的。由于火山喷收回来的熔岩实践上是一种高温流体，在实质上与水并无差异，反而与火是健身教练推举女学员截然不合的物质。很多熔岩的近距离照片都可以清楚看出它们很多时辰与液体无异。

我们从小进修物理的时辰就知道物质存在三种相态的变卦：气体、液体、固体。与相态变卦相关的则是熔点和沸点。以水为例，水的熔点是0℃，沸点是100℃，当温度低于0℃时，我们见到的固态水——冰；当温度处于0℃—100℃之间时，我们见到的是液态水；而当温度高于100℃时，我们见到的则是气态水——水蒸气。

这一杯水中就有水的三种相态：气、液、固

（图片来源：wikipedia）

基本上全部物质都是多么，有熔点和沸点，并会跟着温度而改动相态。岩浆则是熔融的岩石——由于岩石成分特别很是复杂，其外部不分解分的熔点和沸点均不合等，所以真实大年夜局部岩浆是两米身高健身教练固液气异化物。而与之比拟，火焰则是可燃物在熄灭进程中释放光和热和各类化学产品的进程。在火焰中，重要物质成分是二氧化碳、水蒸气、氧气、氮气等气体。

岩浆是炎热的固-液-气异化物

（图片来源：wikipedia）

火焰是炎热的气体

（图片来源：wikipedia）

懂得了火山喷出的是岩浆，而岩浆是高温熔融体而不是火这一点今后，我们应当就能懂得，当海底火山喷发的时辰，岩浆进入海水中真实就似乎在冷水槽中通入热水一样，而不是从海底喷出的大年夜火——冷水会让热水降温，但却没法像袪除火焰一样，让热水消掉落，除非我们手动封锁热水水龙头。

Part.2

海底火山从那边来？

所以标题到了这里就变成，既然海底火山似乎一个赓续喷出热水的水龙头，而海水又会让岩浆降温变成岩石，那末巨量的曹玲玲健身教练合肥海水无疑能让喷出来的岩浆都凝结，从而梗塞火山口，让海底火山再也没法喷发吧？

谜底是不克不及。由于火山实践上是行星级其他热量和物质轮回的产品，地球不逝世，火山就不会遏制活动。

全部地球真实是猛攻着基本的物理和化学规律在运转的，这些规律并不深奥。比如火山的构成和活动，就可以用热力学第二定律来解释——听起来很专业，但它的克劳修斯表述却很切近我们的生活：热量老是自发地从高温热源流向高温热源，而不是相反。

假设追溯地球46亿年的演化汗青就会发明这一规律的感染：大年夜约46亿年前，地球在有数星子的碰撞中逐渐出身，碰撞的能量转换为热量，是以，事先的地球是一个庞大年夜的岩浆球（全部或大年夜局部地表都是岩浆），其外不雅温度高达数千摄氏度。

有数小行星的撞击下地球就是一个红彤彤的岩浆球，图片中的环状就是撞击发生的。

（图片来源：flickr/Kevin Gill）

随后，健身教练散单挑战由于岩浆是可活动的，是以重的物质下沉，轻的物质上浮（看，这里又是一条物理规矩）。重的物质下沉时，重力势能会转化为热能；同时，原本分散在星子中的放射性元素也是以而聚积在一路，赓续停止衰变，同时释放出能量。这些能量让地球外部的岩浆一向处于加热状况。

但与此同时，由于宇宙背景温度很低，平均为-270℃，所以地球以热辐射的方法赓续向别传递热量（热量传递三种方法：热传导、热对流、热辐射，但宇宙中为真空，没有介质，所以地球只能以热辐射情势向别传递热量）。

既然传递了热量，那末地球一定要降温——地表末尾降温，因此这里的岩浆就会先冷却上去构成岩石，这就是最后的地壳了。

地球逐渐冷却的进程，岩浆会构成最后的岩石（图中黑色）

经由进一步演化后最终构成了原始地壳

（图片来源：wikipedia/Jack Madden）

到了而今，地球已演化出地壳、地幔、地核三层结构，其温度也是从地壳到地核愈来愈高。同时，由于重的物质赓续下沉，招致其密度也是愈来愈高的——地壳平均密度2.8g/cm3，地幔平均密度4.59 g/cm3，地核平均密度11 g/cm3。所以我们也可以或许以为地壳就是“漂流”在地幔之上的——就跟木板漂在水上一样。

地球的三层结构

（图片来源：123rf）

到了这时辰间，我们就可以把地球想象成一个火锅——地核是火炉，能量来源于重力势能和放射热能；地幔是火锅汤底，由于火炉的炙烤赓续升温；地壳则是漂流在最下层的白菜帮子。在地核加热下，地幔赓续发生热对流——热的地幔从地核处往上活动，冷的地幔物质从地壳之下往基层钻。

地幔中的热轮回形式，有人以为是全幔轮回，有人以为是上下地幔区分轮回

（图片来源：wikipedia）

而地壳局部相对地幔和地核特别很是薄，地壳平均厚度只要17千米（大年夜陆地壳33千米，陆地地壳10千米），就算加上上地幔顶部局部固态岩石后构成的岩石圈，其厚度也只要100千米支配。与之比拟，地幔厚度则高达2850千米，是以，在地幔活动的带动下，这些薄薄的固态岩层肯定会被扯破开来，并跟着地幔而活动——就似乎火锅上的白菜帮子会由于火锅汤底的翻腾而活动不休一样。

地球的板块时辰处于活动中

（图片来源：wikipedia）

被扯破的地壳的各个局部就变成了板块，而跟着地壳的活动，板块之间也会活动起来，有些板块之间相互碰撞，有些板块之间相互区分。从知识就能知道，这些相互分其他板块界限处又薄又软弱，其下的地幔物质也很随便突破岩层的封锁，喷出地表——多么就会沿着板块界限构成一长溜火山带。

而跟着板块之间分开的愈来愈远，板块界限处火山喷发后的岩浆冷却，就构成了薄薄的地层，也就是洋壳——由于这里相对板块外部地层薄很多，是以自然就是低凹地带，所以就会积水构成陆地。毕竟上陆地也就是这么构成的，而陆地的构成也与板块活动痛痒相关。

我们在而今的地球上就能找到各个停顿阶段的陆地：裂谷-小洋盆-成熟的洋盆-消亡阶段的洋盆-死亡立时闭合的洋盆-完全闭合的洋盆。这在地质学中被称为威尔逊轮回。

威尔逊轮回

（图片来源：wikipedia）

所以，海底火山实践上就是板块活动的效果，个中尽大年夜局部海底火山都位于板块分其他界限。从二战今后，跟着人类对陆地索求的深切，我们已发清楚明了漫长的海底火山带，它们大年夜多位于陆地中心的位置，被称为洋中脊。它们是世界上最长的山脉，总长度约有8万千米。

地球上的洋中脊散布图，有洋中脊的处所就有海底火山

（图片来源：wikipedia）

当然，还有别的一些海底火山。它们的构成与地幔热柱的活动有关系。在地幔处并不是处处平均受热的，个中局部地幔物质要比其他处所热很多，热了就会向上跑，因此它们就会构成中转地壳之下的地幔热柱，地幔热柱顶端能够还会分出不少分支小热柱来，它们的活动也会顶破薄薄的洋壳的束厄窄小，成为赓续喷涌的海底火山。夏威夷岛链的构成就与此有关。

在这个实际中，地幔热柱的位置是不变的，然则由于地壳活动（图中深蓝色箭头），地幔热柱就在地壳上构成一系列火山

图中的数字是岛屿的构成年代，单位为百万年，比如4.89，就是489万年

（图片来源：getarchive.net）

从太空中俯瞰夏威夷岛链

（图片来源：wikipedia）

但无论是板块边沿，照样地幔热柱，火山的构成都是地球外部热量轮回的效果，仅靠地表这薄薄的一层海水是没法让地球外部遏制活动的。所以说，大年夜家就不用为海底的火山而担忧啦！

出品：科普中国

作者：地星引力

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