夏天荷叶上的水珠，或秋天清晨凝结于草叶上的露珠，均呈圆球状，这是人们常见的事实。如果用界面原理加以解释，那将是十分简单的。图3-3中的横线AB表示液—气界面。在液体中的水分子，其存在位置有3种状况，分别以m，m1和m2表示。每个分子周围的小圆，代表该分子的引力范围。在大块液体的内部，象分子m的存在位置那样，它与各个方向上所来的引力相平衡，其合力等于零。而分子m1离开界面AB的距离小于分子引力半径，它从其上所受到的引力，要比从其下所受到的引力为小，

　　这是由于界面AB之上的气相中，分子浓度比液体水要小得多，其结果形成了对于分子m1的作用合力f1的方向向下，企图将分子m1拉向水体内部；同理，作用于分子m2的向下合力f2更大，因为该分子正位于界面AB之上。由此看来，液体表面的分子，总是处于一个向内部拉引的力的作用之下，总是存在着有缩小界面表面积的趋势，这就是为什么荷叶上的水珠呈球形的原因，因为在相同体积的状况下，球形具有最小的表面积。

　　存在于界面上的物质受到向内部的力的作用，表面具有自动缩小的趋势，从物理学上看，它必然减少了总自由能。相反，如欲把界面的面积扩大，也必须作一定数量的功才能实现，作功的大小与界面表面积的大小成比例：

　　A=σ△S (3.1)

　　式中A为所要做的功；△S表示新产生的界面面积，如果取△S=1平方厘米，则A=σ，因此σ可以看做是单位表面上的表面能，即在等温的条件下，新形成1平方厘米或消失1平方厘米的界面所需要的或所放出的可逆功。对于水与空气这种界面来说，σ通称为表面张力。以一定量的物质而言，表面越大，它所具有的表面能也越大。由此看来，地理面是一个具有巨大表面能的物质系统，同时由于界面的动态表现活跃，故地理面也是一个很不稳定的系统，需要有更多的外加能量以驱使其达到或保持相对的稳定。地理面所处的三相界面，要比其上的大气圈与其下的岩石圈，都复杂得多，其基本表现为输入通道多、状态变化多、结构层次多。

　　生物，例如树木，总是采取化整为零（即扩大表面）的办法，尽量扩大自身与外界环境的接触面。换言之，就是能够尽量适应所在三相界面中表面积特别大的这种条件。只有这样，生物才可最大限度地截获其生长发育所必须的能量和物质。在某种意义上我们可以这样认为，生物的生命过程，正是通过与外部环境充分接触的最大可能界面，以实行这种物质和能量的交换而完成的。而地球表面的三相界面，正好具备了满足植物需要的巨大表面积，因此只有在这种特定的空间位置，才可能有生物的存在，这是生物与环境互相适应、互相协调的又一充分例证。

　　据计算，植物每制造1克糖，不仅需要约4000卡的太阳辐射能，还要吸取相当于2500升大气中所含的二氧化碳，当然也要加上从植物根部摄取的1000克左右的水及水中所溶解的各种矿物质营养元素。这样大量的需求，一方面要求系统内有大量的物质贮存，另一方面要求植物在短时刻内即可及时获取到。因此不仅要求系统的表面应尽可能地大，而且还要求植物本身，如叶子、根等器官，要与大气、日光、水分、养分等有充分的接触界面。可以发现，唯有在地球的地理面内，这种条件才比较完美地具备。

　　由这些例子看出，在地理面中，这种互相渗透的分散相体系（如在土壤的固相中，包括有次一级的固—液、固—气和液—气界面；在近地面空气层的气相中，由于气体内不同程度地含有雾滴、气溶胶和固体微粒等，因而也存在有次一级的固—气、液—气和固—液界面；在液体中，同时亦溶解有空气和其它矿物元素等，这样在液相内也存在着次一级的固—液、固—气及液—气界面），的确成为其所在空间的一个显著特征。正由于这种界面特点的存在，才十分有利于物质能量的输入、交换和贮存。海绵能贮水在于其有较大的表面积，地理面内可以贮藏较多的物质和能量，改变和迟滞物质、能量流动的进程，正是由于它具有充分大的表面积。此外，只有在界面层内，才具有交换速率大、发生变化的方向多、利用自然条件的途径广、对系统自我修复与自我调节的能力强等基础。由此出发，规定了地理系统行为的特殊性、综合性与复杂性。
　　本文标题：系统的边界——地理面(2)
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