迷你世界Laplace 图版 01 — 地貌

图版 01 · 地球

雨水如何雕刻一座山

一场雨几乎改变不了什么,可雨从未停过。下面这座岛,会在几分钟里经历漫长的地质年代。

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01

一座新岛

它刚从海里升起:山坡光滑,海岸齐整,还没有一条像样的河。山顶最高,四面向海倾斜——此后发生的一切,都由这片坡面决定。

模拟地形 · 高度经过放大

02

水只认得下坡

雨落在山坡上,不会原地停留。每一滴水都沿着最陡的方向往下走,遇上别的水流便合在一起。细流汇成溪,溪汇成河,水量一路向下游累积。

点按山坡上任意一处,可以看到落在那里的一滴雨走哪条路,直到入海。

光点沿模型算出的流向移动

03

沟谷越刻越深

流水会带走泥沙。水越多、坡越陡,带走的就越多。于是水最集中的地方被冲刷得最狠,而水偏偏总回到那里——每一次冲刷,都让下一次更容易发生。

山脊几乎原封未动,沟谷却一路下切。红褐色的,是剥去表土后裸露的地面。

04

泥沙去了哪里

冲下来的土并没有消失。水流一旦变缓——流上平地、汇进湖泊、注入大海——就再也带不动它们,泥沙随之沉落。

河口的沉积物一层层堆高,直到露出海面。原本是海的地方,长出了新的陆地。

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森林是一张网

有树的地方,冲刷要轻得多。树根把土壤攥在一起;树冠和落叶接住雨水,让更多的水渗进地下,而不是贴着地面流走。

看看低处的林地:周围的山坡已被刻出深沟,林下的地面却大体完好。

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前与后

拖动分界线,把这座岛的过去与现在并排放在一起。轮廓还在,细节已面目全非。

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塔拉纳基:故事的开头

新西兰北岛的塔拉纳基山是一座休眠火山,海拔 2,518 米,以近乎完美的对称闻名,也是这片山地里最年轻的火山锥。雨水已在锥体上刻出一圈向四周散开的沟,却还没能改变它的轮廓。

这里的水流,是直接从真实地形数据算出来的。

新西兰 · 39.3°S 174.1°E · 34 公里见方 · 高度放大 2.5 倍

08

考艾:很久以后

考艾是夏威夷群岛中最古老的大岛,熔岩年龄约 500 万年。同为火山岛,它的山坡早已被切成一道道深谷。

西侧的威美亚峡谷深约 1,100 米、长约 16 公里。约 400 万年前,岛的一部分曾经塌陷;此后,从怀厄莱阿莱山流下的雨水,沿着塌陷的边缘冲出了这道峡谷。那座山是地球上最潮湿的地方之一,年降水量约 11 米。

美国夏威夷 · 22.1°N 159.5°W · 60 公里见方 · 高度放大 3 倍

09

大峡谷:一条河,五六百万年

大峡谷不是一场洪水冲开的。据美国国家公园管理局,科罗拉多河在这里切割岩层已有五六百万年;它在峡谷中蜿蜒 446 公里,落差约 610 米。

谷壁的岩层比峡谷古老得多:最底部的岩石形成于近 20 亿年前,就连最上面一层也有 2.7 亿年。河流只是把它们一层层揭开。

美国亚利桑那 · 36.1°N 112.1°W · 36 公里见方 · 高度放大 2 倍

10

轮到你了

调节雨量与土质,留下或砍掉森林,也可以换一座岛重新开始。

试一试关掉森林,再下一场雨:被搬运的土壤会多出多少?

模型省略了什么

为了让变化在几分钟内发生,时间被极度压缩,速度并未按真实年代校准。模型只计算流水的冲刷与沉积,以及土壤缓慢的蠕移;风、冰川、地震和岩石软硬的差异都不在其中。森林的作用被简化为两点:土壤更难被带走,地表径流减半。

一个常见的误解

河谷不是一场暴雨冲出来的。塑造地形的,主要是无数场寻常的雨在漫长岁月里的累积。被带走的泥沙也没有消失,只是换了地方——堆成平原、冲积扇和三角洲。

资料来源

  1. 美国国家公园管理局:大峡谷地质
  2. NASA 地球观测站:考艾岛威美亚峡谷(2003)
  3. 新西兰保护部:塔拉纳基国家公园的自然与历史
  4. Terrain Tiles(AWS 开放数据)

数据

Elevation: Terrain Tiles on AWS Open Data (Mapzen / Tilezen). United States 3DEP (formerly NED) and global GMTED2010 and SRTM terrain data courtesy of the U.S. Geological Survey. Global ETOPO1 terrain data U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration. New Zealand terrain data Copyright 2011 Crown copyright (c) Land Information New Zealand and the New Zealand Government. All rights reserved.

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