地球是圓的,而水可以流動,為什麼地球上的水不會掉下去?

2020-12-04 鍾銘聊科學

我們知道,地球是圓的,而水是具有流動性的,那為什麼水沒有流到地球的「下面」,而是緊緊地包裹住地球表面呢?

水為什麼不往「下」掉?

我們常說水往低處流,而地球又是一個近似於球體的結構,按照我們的常識:水應該會流向地球的下方,然後掉進宇宙之中。

之所以水沒有向下掉,其實是因為引力的存在。

我們都聽說過牛頓的名字,也都知道他被蘋果砸中之後才開始思考引力的問題。實際上,牛頓有沒有被蘋果砸中我們不得而知的,但他確實在很早之前就開始思考「地球上的物體為什麼不會落到天上,而是會掉到地上?

事實上,關於這個問題,古人已經給出過答案,那就是:天圓地方假說,認為海水之所以沒有流出地球,是因為地球是平的。

牛頓對這個解釋顯然不滿意,為此,他提出了萬有引力定律,大意是:任何兩個物體之間都存在相互吸引力,但引力的大小和物體的質量成正比,和物體距離的平方成反比。

海水之所以沒有向下落,是因為海水距離地球較近,受地球引力較大,而引力的方向是指向地心,所以站在地球,「下面」就是指地心的方向,所以海水才會牢牢地貼在地球表面。

但如果地球周圍有一顆大質量的星球,比如:黑洞,由於黑洞的引力大,而黑洞引力的方向指向黑洞,從地球角度來看,黑洞引力指向天空,所以海水會向天上流去。

在《流浪地球》中,由於地球距離木星過近,所以地球上的大氣會首先被木星引力捕捉,流向木星的方向,站在地球上看,地球上的大氣就流向了木星位置。

由此可見,地球上的水之所以沒有向下掉,就是因為地球引力較大,而地球周圍沒有較大的引力來源(如果地球周圍有較大的引力來源,可能地球上的水,甚至是地球本身都有可能被該星球的引力捕捉)。

海水的潮汐變化

地球上的水雖然會老老實實待在地球上,但是月亮的存在使地球海水會發生潮汐變化。

我們知道,引力的大小和物體的質量成正比,和物體之間的距離的平方成反比,月亮雖然質量不大,但是距離地球比較近,所以地球上的潮汐變化主要是由月亮引起的。

大約在46億年前左右,地球剛剛形成不久,此時地球軌道周圍有一顆和如今的火星差不多大的星球,被人們稱為「忒亞」。

由於引力的作用,忒亞撞上了地球,導致忒亞解體,其中一部分物質留在地球上,而另一部分物質飄到了太空中,由於地球的引力這些物質沒有跑太遠,而是在地球周圍形成了類似於土星環的存在,這些物質又逐漸在引力作用下坍塌成月球。

由於月球引力的存在,使得海水受月球引力的影響紛紛湧向月球的一側,形成高潮(在另一側也會形成高潮)。

就這樣,伴隨著月球圍繞地球公轉,地球上的海水也在不停的發生著潮汐變化,消耗著地球的動能,使得地球自轉速度越來越慢。

科學家證實,在侏羅紀時期,地球一天只有23.5小時,但在現在地球一天有24小時。如果地球和月球的歷史無限長,或許有一天月球會將地球潮汐鎖定,使地球自轉一圈的速度等於月球圍繞地球公轉一圈的速度,這在天文學中被稱為「衛星與主星相互潮汐鎖定」。

目前,地球已經完成了對月球的潮汐鎖定,但由於月球自身引力較小,暫時還沒有完成對地球的潮汐鎖定。

總結

在地球上,海水之所以會貼合地球,而不是向「下面」流淌,是因為地球引力的存在,使得海水無法脫離地球的束縛。

但同時,海水也會受月球引力影響(地球上萬物都受月球引力影響,只是海水比較明顯),海水也會朝向月球的方向湧去,形成高潮。之所以海水沒有流到月球上,就是因為月球的引力不夠大,海水無法擺脫地球引力的束縛,仍舊老老實實地待在地球上。

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