題:
海洋中是否存在幾乎永遠不會下雨的水分子?
Marijn
2016-06-08 15:18:09 UTC
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有些海洋很深。但是,海洋深處是否也存在對流(對流),以便所有水分子都會隨著降雨而蒸發並掉落,還是在底部非常完全,所以一些水分子會在底部停留數十年?

這讓我想起了XKCD的假設分析問題(https://what-if.xkcd.com/74/),而且它確實包含一個研究鏈接(?),該鏈接提供了續約3100的海水時間年份。您可能要檢查一下。 http://www.esf.edu/efb/schulz/Limnology/hydrologic.html
在水文循環中,幾十年很短。同意我的朋友boluc在那兒。
同樣,也許相關,水分子的同位素組成控制著它從海洋表面蒸發的難易程度。因此,例如。具有$ ^ {18} O $同位素的水比普遍的$ ^ {16} O $形成雨的機會更小。
五 答案:
gerrit
2016-06-08 16:30:56 UTC
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從不是非常非常長的時間。 幾乎從不是一個模糊的術語。

已通過模型和觀測值研究了深海水的年齡,並且都表明下限年齡在數千年左右。 ,而不是幾十年。在這裡,年齡定義為自與地面接觸以來經過的時間,這是唯一的蒸發機會。

在地質時間尺度上,所有海水都有足夠的機會蒸發又一次又一次下雨在人類的時間尺度上,並不是那麼多:對於海洋中的一些水,自上次接近水面以來已經有1000多年的歷史。

例如,最近對海洋中的一項研究的一個例子主題:

Gebbie and Huybers(2012):從放射性碳觀測推斷的海洋平均年齡:對地表源的敏感性和混合歷史的解釋。在:物理海洋學雜誌。 http://dx.doi.org/10.1175/JPO-D-11-043.1

摘自摘要(重點是我的):

許多先前的觀察研究發現,深太平洋水域的年齡或自與水面接觸以來所經歷的時間為700-1000年。數值模型表明年齡是原來的兩倍。在這裡,作者們提出了一個逆向框架,根據全球海洋數據分析項目(GLODAP)的放射性碳觀測值來確定平均年齡及其上限和下限,並且他們表明年齡的潛在範圍會隨著組成或來源數量的增加而增加。包含在分析中。 (...)作者發現, 2500 m深度的北太平洋年齡不小於1100歲,該年齡比以前的某些觀測估計值還老。 (...) 需注意的是,混合歷史的推論將得益於進一步的觀察,並且放射性碳不能排除來自外來來源的極老水域的存在,北太平洋深水域已有1200-1500年的歷史,這更符合現有的數值模型結果。

K. Lindsay
2016-06-09 08:41:52 UTC
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請注意,單個水分子的壽命比您要查詢的通風時間要短得多。參見

http://www.livescience.com/32254-does-a-water-molecule-have-a-lifespan.html

https://www.reddit.com/r/askscience/comments/1gk9gm/whats_the_lifetime_of_a_water_molecule/

因此,問題應該是在雨滴中出現一個深氧原子或一個氫氫原子需要多長時間?但是可能氫原子在雨滴中比氧原子早得多,因為氫原子更輕嗎?
peterh - Reinstate Monica
2016-06-12 22:07:18 UTC
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也許我離成為一名地球科學家還很遠:-),但這是根據可用數據進行的一些外行計算。

  1. 地球的陸地面積約為1.48億公里^ 2( ref)。
  2. 陸地上的年平均降雨量約為715mm( ref)。
  3. (1) (2)表示148e + 6 * 715e-6 = 105820 km ^ 3左右的陸地上的年降雨量總量。
  4. 世界總面積約為510072000 km ^ 2( ref)。
  5. (1)和(4)表示水域總面積約為3.62億千米^ 2。
  6. 世界平均海洋總深度為3800 m( ref)。
  7. (5)和(6)表示世界海洋總體積為1.375億km ^ 3。
  8. ( 3)和(7)表示時間常數約為1376.6 / 0.105820 = 13000年,這是降雨將水交換到世界海洋陸地區域的時間常數
  9. (8)也意味著每13000年後,世界海洋水分子中約63%(1-1 / e)ev會像雨水一樣滲入土壤並落入陸地-如果在世界海洋總體積中蒸發比例相同,則會發生蒸發。這顯然是不正確的-幾乎沒有所有水下溪流或任何類似區域的深處。但是-考慮其他答复-在13000年之內它們與水下溪流的交換要快得多,因此我們認為它們可以忽略不計。是雨交換的時間常數的338462倍。這意味著,到目前為止,世界上大約有1 / e ^ 338462的水分子沒有像雨一樣落下。現在大約是10 ^ -146992。

    現在考慮可見宇宙中的質子數大約是10 ^ 85。

    這個10 ^ 146992甚至比整個可見宇宙中的質子數大很多倍,以至於考慮到此計算中的微小誤差,或考慮了準穩定的深海區域(由以前的答案),我們可以肯定地說:

    世界海洋上沒有水分子不會像雨一樣落到某個表面區域。

DrGC
2017-01-21 03:35:08 UTC
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不在地質時間尺度上。

海洋中水的平均停留時間約為 3000年。這是因為世界每年的降水量約為5e14 m3 /年,而全球海洋量為1.4e18 m3 [ http://hypertextbook.com/facts/2008/VernonWu.shtml]。如果用第二個數字除以第一個數字,大約可以得到3000年。

但是,這種方法假定海洋中的水混合良好。請注意,有些異常海域包含高度分層的水域,其循環極其緩慢,例如在黑海中。在這些盆地中的本地停留時間可能會增加幾個數量級。

另一方面,形成南極冰的水在流回大氣之前可能要花費大約20,000年,因為冰的流動比海洋循環要慢。

BarocliniCplusplus
2018-01-24 04:37:54 UTC
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在嗎?當然。例如,任何經歷化學轉化的水分子。例如,化學方程式$$ \ ce {CO_ {2(aq)} + H_2O <–> HCO_ {3} ^ -_ {(aq)} + H ^ -_ {{aq)}} $$會破壞水分子產生離子。現在,由於它是可逆的反應,因此有爭議的是該分子是否確實被破壞了。但是,一旦反應$$ \ ce {Ca ^ {2 +} _ {{aq)} + 2HCO_ {3} ^ -_ {{aq)} <--> CaCO_3 + CO_ {2(aq)} + H_2O } $$發生了,然後可以說是原始分子被破壞了。被破壞(即原子不再組成水)。



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