把地球里的煤炭挖出来烧掉,地球的总质量是不是会变少了呢?为什么?
这个问题要从三个方面来考虑:
总质量定义?如果大气也算入总质量,那么问题比较简单。煤炭即便燃烧完,地球(连同大气)的总质量还是守恒的。
但如果不计大气的质量,那么,比较现实的情况应该是地球本身的质量会在煤炭集中燃烧的初期大量减少。
化学固碳过程但是很快巨量的二氧化碳又会跟水结合,被海洋吸收,毕竟地球表面大部分都是海洋,降水会很快溶解过滤空气中的二氧化碳,迅速降低海洋的ph值。而且大量的二氧化碳还会跟碳酸盐结合,形成碳酸氢盐,并随水分流入海洋。
某些可溶的碳酸氢盐(如碳酸氢钙或碳酸氢镁)在饱和的条件下,会跟碳酸盐(如碳酸钙或碳酸氢镁)形成动态溶解平衡,这个过程可以参考溶洞的形成,最后石灰岩又沉积下来,形成岩石,乃至岩层。于是,二氧化碳又被固定到地壳之中。
这是自然的快速化学固碳过程。
生物固碳过程除了上面所说的化学固碳过程,生物固碳过程也会很快展开,首当其冲的就是海洋中的藻类,例如蓝藻。植物的光合作用的效率也会因二氧化碳浓度的提升而提升,固碳效率相应提高,但这个过程比较慢。毕竟地球上的植物经过数亿年,才形成了这么多的煤炭。一次性燃烧完,要让植物再把它们固定下来,可不是一两年的事情。
但海水酸化对海洋动物来说是大灾难,软体动物可能因为酸化的海水而无法形成碳酸钙质的外壳,有珊瑚、贝类等等,这对生物固碳是一种阻碍,想想那些巨型的珊瑚礁,就知道这些软体动物对固碳的贡献也不小啊。不过植物固碳还是主力。
地球的碳是循环是一个动态过程,如果大量烧煤,这个动态过程的的水平会提高,直到一个峰值,然后再缓缓下降。
通过各种固碳作用,最终煤炭燃烧产生的二氧化碳还是会被固定到地球的岩石圈和水圈,恢复到接近之前的水平。
注意:以上解答,完全没有考虑人类的生存可能性哈。要是全世界都煤都烧了,全球平均气温可能至少会上升十度,二氧化碳形成的温室效应足以把人类蒸死了。
没有人类的地球照样旋转呢。?
简单说就是不会,原因有三。要点总结:
化学反应质量守恒
地球大气层也算地球的质量
地球质量够大能够保护自己的大气层不散逸到太空中去
首先是因为化学反应的质量守恒
图示:地下煤层可以发生自燃现象,这是新疆乌鲁木齐某地的煤层自燃现象,位于地面浅表的煤层,容易发生自燃现象
煤炭的燃烧过程虽然相当复杂,但化学反应不是核反应,它简单的遵守质量守恒的规律。烧煤炭与太阳上的核聚变不一样,太阳上的氢核聚变成氦,每秒钟将大约4,200,000吨质量转化成能量,然后能量被辐射到太空中,因此太阳的核聚变真的会让太阳质量减少,而且太阳还会因此往外狂吹太阳风,也是在损失质量,但这些损失的质量,只不过相对于太阳的总质量来说,这些减少的质量都微不足道。
图示:太阳风的带电粒子被地球磁场阻挡,在两极形成美丽的极光
图示:5000万吨TNT级别的沙皇炸弹
理论上说,地球上的核电站,那些利用裂变释放能量的核电站,在让地球的质量减少,未来如果我们能利用核聚变发电,那么这些利用原子能的电站,是真的会让地球质量减少,质量转变成了能量。而历史上美苏的核试验也实实在在的让地球质量减少了一些,但是这点减少的质量实在太少了,非常微不足道,毕竟只要一吨质量完全转化成能量(注意是完全转化,一吨氢聚变成氦,损失的质量显然没有一吨),就够全世界用一年的。
图示:中国可控核聚变研究取得重大突破
其次,计算地球质量时,地球的大气层也是地球质量的一部分地球的大气层是有质量的,当煤炭燃烧后产生的气体(比如二氧化碳和二氧化硫等)进入大气层后,这部分质量并没有消失,而是依然算在地球的质量之中,因为它实实在在的压在你我身上,形成了大气压,想忽视都不行的。据估计,地球的大气层的总质量为5,750,000,000,000,000吨(5.75千万亿吨)。
图示:简易显示大气压的实验,将一个剥好的鸡蛋,放在一个比它稍小一些的加热后的玻璃瓶口上堵住它,当玻璃瓶冷却后,内部气压变小,外部气压就会将鸡蛋压进玻璃瓶里。其实,我们用吸管喝饮料的过程,也是在主动利用气压差。
最后,地球是个很大的星球,它的引力足以保护住自己的大气层。不让它大量散逸到太空中去,在说二氧化碳的密度大,呆在大气层较低位置,就算散逸,也轮不到二氧化碳。如果您在月球上烧煤炭,假设您在月球上找到了煤和氧,那么产生的气体最终会从月球出逃,因为月球的引力太小吸不住这些气体。
图示:由于月球上没有大气层,因此也就没有空气阻力,当你同时扔下铁锤和羽毛时,它们将同时落地,这是美国宇航员当初在月球上重做伽利略比啥斜塔实验,证明重量和物体的下落速度无关
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