

發(fā)布日期:2022-6-4 17:55:20 訪問次數(shù):1007
人類社會自從誕生之后起,就無時無刻不在消耗著巨量的燃料。而進入工業(yè)社會以來,人類主要的燃料非石油莫屬。據(jù)報道稱,人類每天消耗的石油相當(dāng)于一條大河。于是,我們不禁疑問,照這樣的速度消耗下去,我們的地球是不是一直在變輕呢?
對于這個問題,首先我們要知道,人類到底有多耗費石油?根據(jù)統(tǒng)計,人類從1965年至2020年間平均每年消耗石油量為32.543億噸。下圖是人類從1965年到2020年的石油年消耗量的折線統(tǒng)計圖。可以看到人類每年的石油消耗量總體呈上升狀態(tài)。
1965年~2020年世界耗油量變化
那么,人類每年消耗的石油是不是真的相當(dāng)于一條大河呢?我們假設(shè)一年所用的石油流在一條河流里面,它恰好相當(dāng)于哪條河流的年徑流量呢?我們?nèi)∈兔芏葹?.9噸/m3 ,那么這么多的石油,總體積就是36億立方米。
對比我國年徑流量達到9600億立方米的長江來看,人類按照過去消耗石油的平均速度,需要大約270年才能達到長江一年的徑流量。不過,長江作為世界第三長河,與它進行比較,或許不太合適。而根據(jù)中國水文部的數(shù)據(jù),山東境內(nèi)的沂河年徑流量(2017年)大約是38億立方米,也就是說,人類一年就可以消耗掉相當(dāng)于一條沂河水量的石油。
沂河
那么,按照石油如此巨大的消耗量來看,它會使地球變輕嗎?我們可以查到地球的質(zhì)量大約是60萬億億噸,假如要想讓地球的重量減少原來的萬分之一的話,也就是減少60億億噸,我們至少需要1.3億年。
當(dāng)然,地球上的石油應(yīng)該是無法支持我們燒1.3億年的。根據(jù)2020年的數(shù)據(jù),全球石油儲量大約為2444億噸——依然不及長江一年的徑流量,不過大約是黑龍江年徑流量(2017年,2712億立方米)了。這些石油按照過去60年的平均消耗速度使用的話,大約也就夠我們使用76年。
那么76年以后,假如沒有新發(fā)現(xiàn)的油田的話,我們的地球會變輕多少呢?簡單地計算一下就可以發(fā)現(xiàn),這個改變微乎其微,大約只能讓地球減少百億分之一的重量。
其實,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,我們的地球可能連上面所說的百億分之一的重量也不會減少。
讓我們回到最開始的這個問題,為什么我們會覺得石油燃燒,地球的重量就會變輕呢?因為在日常生活中,原本大量的木柴、煤炭燃燒以后,只剩下一堆小小的灰燼。這些燃料燒完之后就變少了,相應(yīng)的質(zhì)量自然也減小了,所以給我們一種錯覺,那就是人類消耗地球的資源會讓地球變輕。
木炭燃燒
上面我們通過石油量和地球質(zhì)量的對比說明了,即便消耗石油會讓地球變輕,但是這個影響也幾乎可以忽略不計。但是根據(jù)質(zhì)量守恒定律,我們可以很明確地回答,地球不會變輕!
什么是質(zhì)量守恒定律呢?顧名思義,就是構(gòu)成我們這些物體的物質(zhì),它不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失。世界上所有物體的總質(zhì)量是一定的。
就好像父母雇傭自己的小孩來做家務(wù),然后給小孩一定的零花錢作為雇傭費,這時我們發(fā)現(xiàn),雖然家長的錢變少了,但是整個家庭的總財富并沒有發(fā)生變化。
所以當(dāng)人們在地球上消耗資源的時候,只是把一種物質(zhì)變成了另一種物質(zhì)。比如,從一堆石頭變成一棟樓,或者從一堆鋼鐵變成了火箭和衛(wèi)星,僅僅改變了他們的形狀。
燃料燃燒也是一樣的道理。簡單來說,石油在燃燒時消耗了氧氣,最終變成了水、二氧化碳,不過石油和氧氣的總質(zhì)量與水和二氧化碳的總質(zhì)量相同,所以地球的質(zhì)量并不會因為石油的燃燒而減少。
也許大家還有疑問,那就是這些“煙”和二氧化碳氣體不會飄走嗎?它們會不會離開地球。其實,地球上所有的物體都會受到地球引力的作用。地球的引力就像是伸出了密布在地球周圍的無數(shù)小手,將地球上每一個物體都牢牢抓住。
燃燒以后的尾氣也不例外,每一個尾氣分子都會受到地球吸引力的作用而不會脫離地球,這樣,地球的質(zhì)量也就不會因為石油的燃燒而減輕了。而且從這一點出發(fā),地球無論燃燒多少燃料,燃燒后變成的物質(zhì),比如灰燼、尾氣等等都會被地球引力的小手牢牢抓住,而不會使地球重力減輕。
如果更深入探索的話,就會發(fā)現(xiàn),地球的質(zhì)量還是在發(fā)生變化的。
首先,地核會損失能量,因為在一顆行星的壽命中,大部分能量都會被消耗掉,但這只能解釋每年大約16噸的質(zhì)量損失。
另外一方面,地球的大氣層確實會有一部分氣體脫離地球進入到太空中。大氣層中的分子十分活躍,他們在做永不停息的無規(guī)則運動,有時候它們做無規(guī)則運動的力量超過了抓住它們的引力小手的力量,就會從地球上逃逸出去,成為太空氣體。
因為越輕的氣體越容易逃逸,所以在地球的重力環(huán)境下,只有最輕的氫H和氦He會自然逃逸,其余氣體可能因為太陽活動出現(xiàn)逃逸,但是數(shù)量基本可以忽略。
那么石油燃燒以后產(chǎn)生的二氧化碳會不會逃掉呢?按照剛才的解釋,二氧化碳確實也有可能逃到太空中,不過由于二氧化碳的密度比空氣大,而二氧化碳分子也比較重,所以逃逸的數(shù)量相對來說少得多。
當(dāng)然,地球并非一直在付出,它也會從太空中捕獲漂泊流浪的過客,而這就會使地球的絕對質(zhì)量增加。
根據(jù)一些計算,地球每年都在減少5萬噸的質(zhì)量,盡管會有額外的4萬噸太空塵埃被地球的重力捕獲,但它仍然在變輕。不過,即便這樣算起來,每年的凈損失也不過約為萬億分之一,與地球總質(zhì)量60萬億億噸相比,它所占的比例實在太小了。
無數(shù)隕石落到地球上使地球重量增加
如此看來,我們的地球確實是在不斷變輕,不過這種變化對于我們的日常生活幾乎毫無影響。相比之下,由于石油等化石燃料的燃燒,釋放出了大量二氧化碳和甲烷等溫室氣體。它們造成的溫室效應(yīng)和全球變暖,使得地球的氣候發(fā)生了巨大的變化。這,對于我們?nèi)祟惖挠绊懖攀亲蠲黠@的。