在你认知里,海平面是不是平的,全球各地都基本一样高?
你的认知是错的!海平面实际并不平,而是有凹陷和隆起,最深的凹陷达106米,而最高的隆起,也达到了约80米。
也就是说,如果不考虑地球上的山脉海沟,以海拔为“0”把地球表面所有点连成面的话,地球并不是圆形,而是像一个梨子或土豆,这是把高差放大了10000倍的地球假彩色图像:
(资料图片仅供参考)
根据伦敦大学学院网站上的一篇文章(网址附后),最高的地方在北大西洋,海平面比参考椭球体预测的要高54米,而最低的地方在印度洋,凹陷达到了94米,不过目前更为公认的数据是凹陷达106米,还有说隆起最高达78米或85米的,可能是各种测量方式不同导致的差异。
是不是深感震惊?当你坐船环游地球的时候,从视觉上来看,其实船并不是在平坦的海面航行,而是一会儿在“上坡”,一会儿在“下坡”。
但这种上下坡并不会耗费更多的燃料,因为这是大地水准面,也就是地球重力场中海平面的重力等位面,换言之,在地球的重力场中,这种“不平”才是真正的“平”。
这种不平还可能对航空母舰上的飞机起降产生影响,因为海平面的凹陷会影响海平面高度的测量和报告,不过鉴于飞机起降还受到很多重要因素,如风速、风向、气压、气温、湿度、海浪、海流等的影响,这种影响可能并不明显,甚至是可以忽略的。
那么这种海面凹凸是如何形成的呢?
地球并不是一个均匀的球体,有的地方物质质量大、密度高,这个地方的重力就会大一些,反之则小一点。
在海洋中,如果地下的重力大,就会将海水吸引过来,导致海平面的隆起;如果重力小,海水就会被周围重力大一些的地方吸走,导致海平面的凹陷,这就是海平面凹凸不平,最大高差达85+106=191米的根本原因。
这可能和你的直观印象刚好相反,可能需要认真思考才能想明白。
地球海面最高的地方,可能在格陵兰岛和冰岛之间的北大西洋海脊上,高约+78.5米,这里有一个厚度超过40公里的异常厚的海洋地壳,由火山活动和板块运动形成,厚度异常的海洋地壳对海水产生了强大的引力,导致海水向这里流动,造成了海平面的上升。也有说最高是在新几内亚,高达+85.4米。
而印度洋靠近斯里兰卡的海面凹陷最深达106米,是因为这里有一个巨大的“重力洞”,直径达3000公里,引力比周围弱得多,导致了海面的凹陷。这个洞被称为印度洋海底重力异常,或印度洋大地水准面凹陷(Indian Ocean geoid low,IOGL)。
那么这里的重力为什么“很”弱呢?之所以加“很”,是因为这只是相对的弱,相差幅度实际是很小的。
重力弱肯定是因为下面的物质质量比其他地方“小”造成的,此前的研究认为,这里出现巨大的“重力洞”,是因为这里有一个深达8公里的海沟,叫做印度洋变形带,是印度板块向北运动时与其他板块碰撞形成的,其质量和密度低于周围的海底,因此对海水的引力也弱得多,导致海面凹陷的形成。
最近印度科学研究所的两位地球科学家提出了一个新的假设。他们认为,这个“重力洞”的形成,是因为3000万年前一个古老的海洋板块——特提斯海沉入地幔,形成了一个“板块墓地”,搅动炙热的岩浆,上升到了印度洋下方,导致了重力的异常变化。
也就是说越热的岩浆密度越小,所以导致引力降低,出现“重力洞”。
两位科学家通过计算机模拟了过去1.4亿年来地球板块和地幔的运动,重建了“重力洞”的演化过程,并且与实际观测数据进行了比较,发现他们的模型能够解释“重力洞”的形状和大小。
他们的研究为解决这个长期的科学难题提供了一个新的视角,但是也需要更多的数据和证据来支持。目前,还有其他的理论来解释“重力洞”的产生,比如火山活动或地壳变形等。因此,这个问题还没有得到最终的答案。
参考:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL102694
https://www.ucl.ac.uk/EarthSci/people/lidunka/GEOL2014/Geophysics2%20-%20Gravity/gravity.htm
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