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地球一年能消耗多少燃氣

圖文 更新时间:2024-07-25 22:56:21

人類社會自從誕生之後起,就無時無刻不在消耗着巨量的燃料。而進入工業社會以來,人類主要的燃料非石油莫屬。據報道稱,人類每天消耗的石油相當于一條大河。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?

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對于這個問題,首先我們要知道,人類到底有多耗費石油?根據統計,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計圖。可以看到人類每年的石油消耗量總體呈上升狀态。

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1965年~2020年世界耗油量變化

每年用的石油相當于一條河?

那麼,人類每年消耗的石油是不是真的相當于一條大河呢?我們假設一年所用的石油流在一條河流裡面,它恰好相當于哪條河流的年徑流量呢?我們取石油密度為0.9噸/m3 ,那麼這麼多的石油,總體積就是36億立方米。

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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,或許不太合适。而根據中國水文部的數據,山東境内的沂河年徑流量(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于一條沂河水量的石油。

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沂河

那麼,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。

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當然,地球上的石油應該是無法支持我們燒1.3億年的。根據2020年的數據,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。

那麼76年以後,假如沒有新發現的油田的話,我們的地球會變輕多少呢?簡單地計算一下就可以發現,這個改變微乎其微,大約隻能讓地球減少百億分之一的重量。

燃燒石油為什麼不會讓地球變輕?

其實,根據質量守恒定律,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,為什麼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、煤炭燃燒以後,隻剩下一堆小小的灰燼。這些燃料燒完之後就變少了,相應的質量自然也減小了,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。

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木炭燃燒

上面我們通過石油量和地球質量的對比說明了,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。但是根據質量守恒定律,我們可以很明确地回答,地球不會變輕!

什麼是質量守恒定律呢?顧名思義,就是構成我們這些物體的物質,它不會憑空産生,也不會憑空消失。世界上所有物體的總質量是一定的。

就好像父母雇傭自己的小孩來做家務,然後給小孩一定的零花錢作為雇傭費,這時我們發現,雖然家長的錢變少了,但是整個家庭的總财富并沒有發生變化。

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所以當人們在地球上消耗資源的時候,隻是把一種物質變成了另一種物質。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星,僅僅改變了他們的形狀。

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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量與水和二氧化碳的總質量相同,所以地球的質量并不會因為石油的燃燒而減少。

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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小手,将地球上每一個物體都牢牢抓住。

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燃燒以後的尾氣也不例外,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,地球的質量也就不會因為石油的燃燒而減輕了。而且從這一點出發,地球無論燃燒多少燃料,燃燒後變成的物質,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。

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地球确實在變輕,但不必擔心

如果更深入探索的話,就會發現,地球的質量還是在發生變化的。

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,但這隻能解釋每年大約16噸的質量損失。

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另外一方面,地球的大氣層确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則運動,有時候它們做無規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境下,隻有最輕的氫H和氦He會自然逃逸,其餘氣體可能因為太陽活動出現逃逸,但是數量基本可以忽略。

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那麼石油燃燒以後産生的二氧化碳會不會逃掉呢?按照剛才的解釋,二氧化碳确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,所以逃逸的數量相對來說少得多。

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當然,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量增加。

根據一些計算,地球每年都在減少5萬噸的質量,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,每年的淨損失也不過約為萬億分之一,與地球總質量60萬億億噸相比,它所占的比例實在太小了。

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無數隕石落到地球上使地球重量增加

如此看來,我們的地球确實是在不斷變輕,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和全球變暖,使得地球的氣候發生了巨大的變化。這,對于我們人類的影響才是最明顯的。

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