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冰的比热容是指冰在单位质量下降或上升1摄氏度时,所需的热量。

冰的比热容与水的比热容非常接近,约为2.09焦耳每克摄氏度。这意味着在同样的温度变化下,冰吸收或释放的热量与水的吸收或释放的热量几乎是相等的。然而,与水相比,冰在升高温度时吸收的热量要少于水,而在降低温度时释放的热量却多于水。

冰的比热容对于地球科学和气候研究非常重要。在极地地区,冰川和冰盖的比热容对地球表面的温度调节起到了关键作用。当气温升高时,冰川会吸收热量并融化,从而减缓气温上升的速度。相反,当气温下降时,冰川会释放储存的热量,有助于维持地球表面的温度稳定。

此外,冰的比热容还影响海洋和大气的能量交换。由于冰的比热容较大,北极和南极地区的温度变化相对较小,这有助于维持地球的热平衡。

冰的比热容的应用:

1、气候预测和环境研究:

冰的比热容在气候预测和环境研究中发挥了关键作用。冰的比热容使得极地地区的温度变化相对较小,这有助于维持地球的热平衡。通过研究冰的比热容,科学家可以更好地了解极地地区的气候变化,从而预测全球气候变化趋势。此外,冰的比热容还用于研究冰雪覆盖的地区,如北极和南极地区,以了解这些地区的能量平衡和气候敏感性来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-230.html

2、能源利用:

冰的比热容在能源利用方面也有应用。例如,冰蓄冷技术是一种利用冰的比热容来储存和释放冷能的节能技术。在电力需求较低的时段,制冷设备将水冷却并冻结成冰,以释放出冷能。当电力需求增加时,冰被用来融化成水,吸收热量并降低温度,以满足制冷需求。这种技术有助于平衡电力负荷和提高能源利用效率。

3、生物学和医学:

冰的比热容在生物学和医学领域也有应用。例如,在冷冻保护技术中,生物组织的冷冻过程需要控制降温速度和温度范围,以避免冰晶形成和细胞损伤来源:https://wanghongming.com/zhishi/202412-20.html。通过研究冰的比热容,科学家可以更好地了解生物组织的冷冻过程和冷冻保护剂的作用机制,从而开发更有效的冷冻保护方案。此外,冰的比热容还用于研究生物体内温度变化对细胞和组织的影响,以探索新的医学治疗方法。

极地地区--南极

古气候和古环境的档案室 来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-40.html

由于南极大陆的冰盖厚度深达几百至几千米,而且气候极其寒冷,成冰过程中无融化现象,因而,冰川学家在研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时,采用了钻取冰岩芯样品的方法来测定冰川的年龄和形成过程。他们发现,从冰川的冰岩芯样品中,不仅能测定冰川的年龄及其形成过程,还可以得到相应历史年代的气温和降水资料,以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量,开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。

记载表明,从南极大陆冰盖获取的冰岩芯样品,至今已超过2 000米,获得了15万年以前的古气候和古环境资料。

怎样从冰岩芯中获取古气候和古环境资料呢?

首先,谈谈怎样获取冰龄的资料。南极大陆冰盖是由积雪本身的重量长年挤压而成,称作重力冰。在南极地区,由于气温低,积雪不融化,每年的积雪形成一层层沉积物,年覆一年,从底部至上逐渐形成一层层的冰层,越向上年代越新来源:https://www.wzwxpx.com/xwzx/202412-77.html。冬季气温低,雪粒细而紧密;夏季气温高,雪粒粗而疏松;因而,冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异,宛如树干的年轮一样,用这种直观的方法只可辨认约90米厚的冰层,代表近500年的冰沉积。

要测定100米以上深度的冰层年龄,必须采用氧同位素方法来源:https://wanghongming.com/cshi/202501-154.html

所谓氧的同位素,即同属氧元素(O)但具有不同质量数的氧原子,如160,170和180就是氧的三种同位素。氧元素符号左上角的数就是它的质量数,显然,180的质量大于160。180不易蒸发,160易蒸发。因而,在夏天高温时,水中所含160减少,故180/160的值增加;冬天低温时,180/160的值减小。据此,测定冰岩芯中各冰层的180/160值的变化,即可确定冰层的年龄,其比值的每一起伏为一年。

有了冰层的冰龄资料,再进一步确定各冰龄的气温和降水,便有了历史气候的最基本资料了。

原则上,可以根据各年冰层厚度来确定当年降水量。其条件是,必须选取风速很小地区的冰岩芯资料才能排除风吹雪的影响。如在南极内陆区域,由于风速小,冰芯资料最理想。

用冰岩芯提取古代气温资料的方法,可通过如下途径来进行。 来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-205.html

首先,实际测定一组现代南极冰盖上某点的气温以及相应时间降雪中180/160的值,得到南极地区气温与180/160值关系的曲线;之后,把过去某一年冰层中180/160值与上述曲线比较,即可知道当年的气温。

原苏联科学家利用这种方法,测定了南极东方站0~2 038米的冰岩芯样,从中提取了15万年以来全球气温的变化资料。获取古环境资料的方法可根据不同的大气化学成分而定。

二氧化碳与气候的密切关系,早为世界关注。因此,获取二氧化碳历史资料的问题首先得以提到日程来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-214.html

在南极地区降雪堆积并挤压成冰层的过程中,总会保留下冰间空穴,保存着当年的空气。在分析冰岩芯样品时,分析冰芯中滞留氧泡的大气化学成分,即可测得其二氧化碳的含量。有了上述测定冰龄的前提,二氧化碳的历史演变资料即可得到。 来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-191.html

依照同样方法,还可分析得到诸如甲烷、氮等气体的历史资料。

从冰岩芯样品中还可分析其他各种元素成分的历史资料,如硫,砷,氟,钾……这些都是研究环境变化的重要依据。同钻取冰岩芯样品分析古气候和古环境资料的思路一样,从南极地区的湖底沉积中钻取岩芯,也可得到古气候和古环境的历史资料。

南极自然环境

南极洲,位于南极点四周,为冰雪覆盖的大陆,周围岛屿星罗棋布。南极洲的面积,包括南极大陆及其岛屿面积共约1 400万平方千米,占世界陆地面积的10%,与美国和墨西哥面积之和相当,是中国陆地面积的1.45倍,是澳大利亚陆地面积的2倍,为世界第五大陆。

南极洲四周围绕着多风暴且易结冰的南大洋,为大西洋、太平洋和印度洋的延伸,面积约3 800万平方千米,为方便研究,被称为世界第五大洋。 来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-245.html

南极洲距离南美洲最近,中间隔着只有970千米的德雷克海峡。距离澳大利亚约有3 500千米;距离非洲约有4 000千米;与中国北京的距离约有12 000千米。

南极洲是由冈瓦纳大陆分离解体而成,是世界上最高的大陆,平均海拔2 350米。横贯南极山脉将南极大陆分成东西两部分。这两部分在地理和地质上差别很大。东南极洲是一块很古老的大陆,据科学家推算,已有几亿年的历史。它的中心位于难接近点,从任何海边到难接近点的距离都很远。

南极洲有藏量丰富的矿物资源,目前已经发现的就有220多种,包括煤、铁、铜、铅、锌、铝、金、银、石墨、金刚石和石油等。还有具有重要战略价值的钍、钚和铀等稀有矿藏。据科学家估计,在罗斯海、威德尔海和别林斯高晋海蕴藏着150亿桶的石油和3万亿立方米的天然气。南极洲煤的蕴藏量大约有5 000亿吨。在东南极洲的维多利亚地以南煤的蕴藏量极为丰富,煤田面积达2万平方千米。

在南极大陆的岩石或陡坡上惟一发现到的植物是最低等的植物,它们面北朝着太阳生长。生物学家在大陆的边缘及附近的岛屿,已经发现约400种不同的苔藓植物。在南极洲最温暖的南设得兰群岛以外和南极半岛的北部,也发现了两种粉红色的显花植物。在夏天解冻的池塘里,还发现了200种淡水藻类。在雪地上也有藻类生长来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-206.html

南极地区的动物主要有鲸、海豹和企鹅。它们从陆地周围的海水中觅取食物。在20世纪50年代,南极海域的捕鲸量曾达到世界捕鲸量的70%左右。所捕获的最大蓝鲸,身长37.8米,为目前所知世界上最大的动物。南极海域生产名贵毛皮的海豹惨遭捕杀,现有6种海豹。生活在南极地区的企鹅有4种,即帝企鹅、阿德利企鹅、金图企鹅和帽带企鹅。帽带企鹅大部分分布在南极半岛。帝企鹅体型最大,高约122厘米,重达41千克;阿德利企鹅是南极洲最常见的鸟类,高约48厘米,重约5千克。南极洲的许多岛上也有其他种类的鸟,包括雪鸟、信天翁、海鸥、贼鸥和燕鸥。南极洲还有一些不会飞的昆虫。在南极点的483千米范围内发现有粉红色的小虫生长。南极海域的特色之一是浮游生物如甲壳动物丰富,其中磷虾的蕴藏量就有10亿~50亿吨。有些科学家认为,如果每年捕获1亿~1.5亿吨,不会影响南大洋的生态平衡。

南极大陆的98%被冰雪覆盖着来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-159.html。经过科学家多年的测量计算,南极冰盖的总体积为2 800万立方千米,平均厚度为2 000米,最大厚度为4 800米。最厚的冰盖位于东南极洲的澳大利亚凯西站以东510千米处。南极大陆常年被冰雪覆盖着,使得南极大陆,特别是东南极洲形成一个穹状的高原,平均高度为2 350米,成为地球上最高的大陆,比包括青藏高原在内的亚洲大陆的平均高度要高2.5倍。但是如果不计这巨大的冰盖,南极大陆的平均高度仅有410米,比整个地球上陆地的平均高度要低得多。南极洲的冰和雪是世界上最大的淡水库,全球90%的冰雪储存在这里,占整个地球表面淡水储量的72%。南极洲有众多的冰川。其中,兰伯特冰川是世界上最大的冰川,这条冰川充填在一条长400千米、宽64千米、最大深度为2 500米的巨大断陷谷地中。它以每年平均350米的流速流注入海。南极洲四周的冰障有10多座。在罗斯冰架临海的罗斯冰障长达900千米。平均高出海面50米,是南极洲最大的一座冰障。据专家测定,冰障在不断地移动,罗斯冰障的前端一般每天移动3米,最快达4米。在南极大陆的毛德皇后地和阿黛利地的冰舌,向海中伸出100多千米,宽度达50多千米,高度20~30米。由于海冰从海岸向大洋延伸,南极大陆面积冬季和夏季相差甚大。科学家测定,在格林尼治子午线上,夏季南极大陆的直径为3 600千米,而冬季可达5 400千米。

移动的岛屿

在南极周围的海洋——南大洋中,漂浮着数以万计的冰山,其体积之大,数量之多,远远超乎人们的想象。

冰山和浮冰不同,浮冰是海水冻成的海冰,冰山却是从南极冰盖分离出来的。每年都有数以万计的冰山从陆缘冰的边缘分裂出来,成为南极海域独具特色的象征。据统计,南大洋的冰山大约有218 300座,平均每个冰山重10万吨。

南大洋的冰山一般长几百米,高出海面几十米。大的冰山长度达到170千米。有的台状冰山高出水面达到450米。1956年美国人观测到一座罕见的大冰山,长333千米,宽96千米。这样巨大的冰山,难道还不是移动的岛屿吗?实际上,它的面积远远超过了大洋中的一些小岛。像1987年10月初,罗斯冰架断裂出一座冰山,长140千米,宽约40千米,高出水面225米,它的面积达到6 400平方千米。

冰山,在海上看起来似乎是静止的,实际上它在移动,随着海流的方向移动。由于南大洋的冰山体积大,海面温度低,一般寿命可以维持10年左右才会慢慢消融,而北冰洋的冰山平均寿命仅有2~4年。

南大洋飘泊的大量冰山,虽然美丽壮观,给大洋增色不少,但是对于航行在海上的船只来说,冰山始终是可怕的威胁。尤其是在大雾迷漫、能见度很差的天气,或者是夜航期间,船只必须小心翼翼地避开冰山。现代化的考察船和其他船只,配备了雷达装置,能够及时发现冰山,因而减少了和冰山相撞的危险。

白色的沙漠

南极是世界上最干燥的大陆。 来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-236.html

不同于撒哈拉大沙漠高温少雨的典型热带沙漠气候,南极大陆的干旱却是因为低温寒冷造成的。据观测记录,整个南极大陆的年平均降水量只有55毫米。降雨量的多少从沿海?/

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