這個問題絕非時空通訊故弄玄虛,有位網友邀請我作答這樣一個問題,原題是:地球是圓的,水是平的。那太平洋那麼大,幾乎佔地球的一半,能解釋一下為什麼嗎?
我只能告訴他,地球是圓的,水也是圓的。為此,說一說如下的為什麼。
我曾經寫過一篇文章,題目叫《萬有引力企圖把一切都弄成球形,最終會把一切都弄沒了》,這裡面詳細介紹了為什麼這個世界上所有自然的東西幾乎都是圓的,原因就是引力作用。
可以說引力主導著這個宇宙的一切,不管是我們能夠看到的宏觀現象,還是眼睛看不到的微觀現象。
但引力是四種基本作用力裡面最小的力,我們平時是覺察不到的,只有當物體相當大時,才能夠感覺得到。比如地球引力,就把我們人類等一切生長在地球上的物體,都吸附在地球上。
引力最顯著的特徵就是力求把任何東西都拉向自己的核心,就似乎引力是從物質的核心發出來的。
其實這並不準確,比較準確的表述是當物體聚集在一起時,就會具有一個向心力,向著中心那個質點收縮,看起來就像是引力在中心位置。
早在300多年前,經典力學的鼻祖艾薩克·牛頓就在他出版的《自然哲學的數學原理》一書中,精確地闡述了萬有引力定律,這個定律的核心就是:引力的大小與相互作用物體質量乘積成正比,與相互作用物體之間距離平方成反比。
表達式為:F=GMm/r^2
式中,F為引力值;G為引力常數,一般取值6.67x10^-11N·m^2/kg^2;M和m為相互作用大小物體的質量;r為相互作用物體之間的距離。
需要說明的是,這個距離不是物體的表面距離,而是物體的質心距離。
由於引力的這種性質,任何物體的自引力就表現出把自己周邊的一切都拉向核心,這些湧向核心的物質最終會擠在一起,最外圍物質會達成一個引力平衡,而球形是一個最完美的平衡。
通俗的說,就是在一個物體自引力的邊沿地帶,物質都擠在一起,各不相讓,誰也別想再進一步,誰也不想往後拉下,這樣就擠成了一堆,這個一堆就是一個球體。
但引力是最弱的力,對液體流體類物質,引力很容易把它們吸引成一個個球體,如水、水銀等,很容易形成一個珠型。
當然在地球重力狀態下,水珠很容易被地球重力拉垮,所以一個水珠是很難在平面上立足的。但在太空船失重狀態下,漂浮在空中的水一定是一個球形。
如果是剛體物質,如巖石、鋼鐵,很小的引力是沒有辦法克服這個剛體力的。只有當物體的質量達到很大時,引力形成的重力才能夠勝過剛體力,使物體能夠以自身的重力克服剛體力,呈現出流體靜力平衡的形狀,也就是圓球體。
這也是國際天文學會對行星、矮行星定義的一條非常重要的槓槓。
我們地球這麼大質量的行星,引力導致的重力當然克服了剛體力,使地球成為一個接近完美的球體。
當然這個球體表面還是有些坑坑窪窪,有高山有洋底,但這些與地球半徑相比,比例是很小的。
地球還由於自轉的甩力(離心力),使赤道周長略大於南北極周長,所以地球是一個接近圓形的橢圓形,但扁率只有1/298.257。
既然地球重力把剛體力都克服了,那麼流體的水怎麼可能還不呈現圓球型呢?不光是太平洋還是大西洋、印度洋,都是球面的。
只不過地球這個球很大,周長有4萬千米,因此人類肉眼在短距離看起來就水似乎都是平面的。
其實我們肉眼也還是能夠看到球面的。我們在大海中航行,到了公海,我們就像在一個大圓盤中,遠方的天際線圍繞著我們一圈。
其實那就是球面的最遠端,在陸地上叫地平線,在海中叫海平線。我們如果看到海平線處有一條船向我們開來,一定會先看到桅杆,再漸漸看到船身。
而且站得越高,看得越遠。古代在船上,負責瞭望的水手都是站在高高的桅杆籃子裡觀察遠方的。
這就是大海是一個球面的證明。
這些都說明了海洋是球形的。
現代已經有很多飛出地球之外的衛星太空飛行器,拍攝了許多地球的照片,正是因為大海大洋佔據了地球大部分面積,整個地球才呈現出蔚藍色。
在這些圖片上,誰看到了大海大洋是平面的呢?
如果大洋是平面的,到了大洋彼岸,那裡的水豈不高聳入雲,你怎麼到達碼頭呢?
就是這樣,歡迎討論。
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