关键概念
水
重力
侵蚀
地球系统的结构
简介
潺潺流水和大河是怎么形成的?它们的形成都依赖两样东西:水和重力。尽管 它们看起来很平静,但河流和溪流一直都在缓慢地向山下流动。最终,大部分的水汇入湖、海或者大洋。
但是,是什么决定了河流的尺寸和形状?小溪会随着时间推移,变成湍急的河流吗?让我们一起来看看这神奇且强大的过程是如何发生的。
背景
水会沿着山向下流动,经常会带走泥沙、岩石和许多其他的物质。这个过程被叫做侵蚀,一般发生在雨后,土壤被冲入溪流。经过数百万年水流的侵蚀,水流经的地方就会形成峡谷。巨大的科罗拉多大峡谷是由经过科罗拉多河几百万年的侵蚀而形成。
但是,我们可以用几分钟的时间来观察发生过程。
材料
有沿的大矩形浅盘或者托盘(一个存储容器的塑料盖也可以)
一次性的塑料水瓶
剪刀
面粉或者其他质量轻的粉末
不同颜色的粉末,比如可可粉,来代表“表层土”
小圆点心,比如种子,来代表“岩石”
中等尺寸圆形点心,比如小的草莓或者无花果干,代表“圆石”
较长的点心,比如胡萝卜条,表示障碍物
麦片盒子(或其他撑起托盘的比较薄的东西)
水池(或其他大容器,可以容纳所有多余的水)
准备
把面粉或者其他粉末倒入托盘,均匀铺好后,厚度约为一两英寸。
把托盘的短边放在容器里(来接住多余的水或者冲下来的面粉)
用麦片盒子撑起托盘的另一端,这样面粉会稍微向水池倾斜。这样就做成一个小山的模型!
小心地在水瓶顶端附近戳一个洞(这样就不会有水溢出),把盖子盖上。这是你的水源,像自然的泉水或者雨水。
当你开始往粉末山洒水时,会发生什么?
注意:如果你把粉末山弄得太脏了,你可以扔掉粉末,重新开始实验。
步骤
把水瓶悬在面粉斜坡的顶端中央。小心地倾斜水瓶,让水从小孔里流出。
水留到哪儿去了?是怎么到那儿的?水经过的地方,表面是不是发生了变化?
停止倒水
在水流动路径里面和周围撒一些可可粉,表示表层土。
继续倒水,溪流附近的“土壤”会怎么样?
现在,沿着水流动区域撒一些小“石头”(种子),然后沿着小山多倒些水。种子会怎么样?它们会影响到水的流动吗?
现在把一些大圆石(无花果干、草莓等)放在水域附近。水的流动有什么不同吗?
最后,在溪流里摆放一些大的障碍物,比如胡萝卜条。你认为会对水流造成什么影响?
如果你有一个足够大的平盘,试着让它有更大的倾斜角(在山顶部分放更多的支撑物,就可以做到这点)。你认为倾斜角度会对溪流有什么影响?
你觉得更多的水,会影响溪流的形状和活动吗?如果你能够确保所有多余的水都会流到水槽(或者其他大容器)中,你可以尝试把瓶盖打开,往溪流中多倒些水。这样,会让溪流的形状和活动发生什么变化。
停止倒水。河床看起来怎么样?
继续阅读下面的观察与结果。
观察与结果
溪流如何随时间发生变化?是什么影响了它的路径、尺寸和形状?研究水的学科称为水文学。科学家们研究不同材料对溪流和河流的形成及形状的影响(比如灰尘、沙子和石头)。一些学者已经在火星上发现了像河床和峡谷的结构,他们认为是火星曾经有过水的证据。
但是,水并不是唯一引起地球表面变化的物质。你能想出其他改变地球表面的力吗?冰河形式的大块冰冻水(比如在前冰河世纪覆盖了北美的那些冰河)可以缓慢地在地球表面刮出清晰的痕迹或者前后推动泥土、岩石形成小山丘。甚至连风都可以吹起质量较轻的材料,比如沙子,改变沙丘的位置。学习这些不同过程的学科为地形学。
清理
水瓶可以重复利用,小心地清洗面粉和水的混合物。
(翻译 刘夏)
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