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如果把世界上所有的船全部拖上岸,海平面会下降多少米?

通常所说的海平面,是指全球海洋的海面平均高度,我们一般都会认为,因为地球表面所有的海洋都是互通的,所以不管在地球上的哪个海域,其海面高度都差不多,但实际情况却并非如此。

由于海洋会受到很多因素的影响,例如洋流、潮汐、大气压、风力、不同海域的重力差异、海水的盐度和温度等等,因此对于地球表面不同区域的海洋而言,它们的海面高度差异是很明显的,以至于在同一时刻,地球表面不同海域的海面高度可以相差上百米。

上图描述了地球的“大地水准面”(Geoid),需要注意的是,为了直观地表现出“大地水准面”的起伏,这张图其实是做了非常夸张的处理,因为图中描述“大地水准面”的单位是米,而地球的半径则高达6千多公里,如果按实际比例来绘制的话,在这么小的图片中根本就看不出“大地水准面”的起伏。

总而言之,从整体上来看,地球海洋的海面其实是“凹凸不平”的,正是因为如此,在过去的很长一段时间里,人们都无法精确地测量出全球海洋的海面平均高度,直到20世纪90年代,卫星雷达探测技术才可以让人们对海平面进行高精度的测量。

上图为1993年至2021年的卫星数据,可以看到,地球的海平面在这段时间里一直在上升,平均每一年上升大约3.4毫米。显而易见的是,这对于人类而言并不是什么好消息,所以海平面的上升也受到了越来越多的关注。

考虑到世界上的船只众多,并且绝大多数都在海洋里,从理论上来讲,这些船只对海平面的上升应该存在着一定的影响,于是我们就有了一个异想天开的问题:假如把世界上所有的船全部拖上岸,海平面会下降多少米呢?其实这是可以计算的。

当一艘船漂浮在海面上的时候,我们可以认为它受到了两个力的作用,一个是重力,另一个是浮力,并且这两个力是相等的,根据阿基米德原理,浸入水中的物体所受到的浮力,等于该物体排开的水的重量,因此可以说,船排开的水的重量与船的重量是相等的。

从物理学的角度来讲,重量是物体所受到的重力大小的度量,其单位是牛顿,这与质量有着本质上的区别,不过在地球表面,重量和质量是等值的,通常来讲,我们将质量为1千克的物体在地球表面的重量称为1千克重。因此我们只需要知道世界上所有的船的总重量,以及地球海洋的总面积,就可以计算出上述问题的答案。

统计数据表明,截至2021年末,世界上约有6万多艘商用船只、1万多艘军用舰船、460万艘渔船以及大约3000万艘其他用途的船只,所有船只满载时的总重量约为3万亿千克,考虑到这些船只不可能全部都在海洋之中,以及它们不可能全部都是满载情况,因此一般认为,地球海洋中所有船只的总重量约为2.15万亿千克。

因为在地球表面,重量和质量是等值的,所以这些船只的总排水量也就是2.15万亿千克,海水的平均密度介于1020千克/立方米与1030千克/立方米之间,为方便计算,我们不妨粗略取值为1000千克/立方米,据此可以得出,这些船只的总排水量为21.5亿立方米,也就是2.15 x 10^9立方米。

另一方面来讲,地球海洋的总面积约为3.61亿平方公里,也就是3.61 x 10^14平方米,简单计算后就可以得出,如果将21.5亿立方米的水平铺在3.61亿平方公里的面积上,那么水的厚度就大约为0.000006米,也就是6微米。

所以答案就是,如果把世界上所有的船全部拖上岸,那么海平面就会下降大约6微米。要知道人类头发的平均直径一般都在60至90微米之间,也就是说,这个下降幅度差不多只有人类头发直径的10分之1,毫不夸张地讲,即使是现代卫星也无法探测到如此细微的变化。

由此可见,人类的船只在地球的海洋中有多渺小,反过来讲,我们也可以看到地球海平面的上升规模有多巨大。科学界普遍认为,海平面上升的主要原因就是全球变暖,而这与人类的活动密切相关,所以如何应对全球变暖,是地球上所有人类都应该正视的一个问题。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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