地球表层不同形态水体数量对比表--气象表5

张学文，20190816

地球表层存在着液态水（海水，河水）固态水（冰雪），气态水（水汽），颗粒水（云中的云滴，冰晶）等不同形态的水分。这些不同形态的水分的数量各有多少？对此可以列表表示出来。也可以用下面的图表示。这提示它们数量（吨数）基本是相差3个数量级的关系。或者说把其数量取对数以后，基本是直线。此图如下

 

关于不同水体的列表，在我过去的博客

http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-40054.html 中已经给出，现在把该博客内容复制于下（写于2004年，表中的文字修饰略有补充）

有关地球水体的一条直线

　

提要

发现地球表层附近的液体（海水）、固体（冰雪）、气体（水汽）和颗粒（云滴）形态的水体数量（的对数）与形态的关系符合一条直线。

关键词：地球， 水分， 直线

1. 地球水体的4种存在形态

地球表层存在着大量的水。它也是地球表层唯一的以固体、液体、气体3 种状态同时存在，并且经常互相转化的物质。

过去物理学明确了物质以固体、液体、气体三种形态存在，但是20世纪后期也把以颗粒状态存在的固体、液体称为物质的第四态。对于地球表层的水体，它不仅以流体的海水、固体的冰雪、存在于大气中的气体（水汽）的形态存在，而且时刻包围着地球半数以上地区的云实际就是固体、液体状态的水的小颗粒（云滴、冰晶）的集合体。我们可以认为地球表层的水体以固体、液体、气体、颗粒体4种形态广泛存在于各处。

人们容易相信这些不同形态的水体在数量是比较稳定的，但是它们的数量之间是否存在某种函数关系，则可能没有受到注意。

2. 水体数量取对数以后的分析

分析发现如果以地球表层的液体（海水）、固体（冰雪）、气体（水汽）和颗粒（云滴）形态为一个直角坐标系的横坐标上的4个等距离点，以它们的水体数量（取了对数以后）做为纵坐标值，那么在这种直角坐标图上地球水体状态与数量对应的4个点就很靠近一条直线。

确实，这4种形态的水体的数量相差很多，其绝对值跨7个数量级[1，2]，直接找它们之间的关系是困难的（表1）。

 地球表层不同形态水体的数量和其对数值

排序	水体形态	水体质量（吨，t）	对数值
1	液体水（海水，河水）	1.3×1018	18.11394
2	固体水（冰川，积雪）	2.4×1016	16.38021
3	气体水（水汽）	1.3×1013	13.11394
4	颗粒水（云中的水滴，冰晶）	9×1010	10.95424

　3. 结论

水体以液体（主要是海水）、固体（主要是冰雪）、气体（水汽）和固体液体的水颗粒（主要是云）4种形态存在于地球表层附近，这些不同形态的水体的数量差别很大，跨越了7个数量级。在状态坐标和数量（的对数）坐标张开的直角坐标系中这4 个“状态点”却集中在一条直线附近。这是值得深思的事实，其物理含义有待人们再分析。

参考文献：

[1]David R. Maidment.水文学手册，北京：科学出版社，2002：7

[2]张学文.云的含水量及其水循环，水科学进展，2002，13，（1）：83-86

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