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地球引力是怎么形成的

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  引力是存在于自然界中強度最小的相互作用力,你知道地球引力是怎么形成的嗎?學習啦小編在此整理了地球引力形成的原因,供大家參閱,希望大家在閱讀過程中有所收獲!

  地球引力形成的原因

  假如地球表面完全為自由流動的液態(tài)水所覆蓋,那么這種液體水的表面呈現一個扁球體,在兩極稍平,而在赤道膨脹,這在前邊已經作了簡要的敘述。這個理想的形狀,稱為地球體,它將完美地同全部的重力、轉動力相平衡。牛頓定律對于引力的表達是重力遵循的基礎。眾所周知,該定律的基本表述為:m1與m2這兩個質點之間的引力,正比于二者質量的乘積,反比于這兩個質點中心之間距離的平方,如果說此處的F為作用在m2上的力,那么R1為從m1指向m2的單位向量,r是m1與m2之間的距離,而A是萬物有引力常數。加上負號表示著力是互相吸引的。

  很明顯,引力是存在于自然界中強度最小的相互作用力。最近還發(fā)現,A的數值也不是常數,而是隨著時間有緩慢的減少。它的這種變化,是由許多原因造成的,其中之一被認為是由于地球半徑隨著時間而增加,這樣反過來,又必將對地球的發(fā)展歷史帶來深刻的影響??墒?,所得出的A值變化速率是如此之小,以至于它在整個地球演化過程中,即在幾十億年的時間內,其變化速率只大約為1%,所以在實際應用上并無什么真正的價值。

  由于地球(假定為m1)這個巨大質量的存在,使得m2所產生的加速度,稱做重力加速度。它最早是被伽利略在意大利的比薩斜塔上測定的。在地球表面上這個數值一般定為980厘米/秒2,通常又將1厘米/秒2稱為“伽”(gal),用以紀念這位偉大的科學家。重力場是守恒的,也就是說在重力場中,移動一個物體所做的功,獨立于它所經過的路徑,而僅僅取決于它的終點。事實上,假如該質量最終轉到它原來出發(fā)時所處的位置時,其凈能量的消耗等于0,而不管它在其間所走過的道路是什么。這在自然地理面中,是可以很輕易得到證明的。

  尋常所見的水分循環(huán),就是一個很好的說明重力守恒的例子。一滴水從海洋面上被蒸發(fā),克服重力,進入大氣,這是外界做功的結果。待它由空中重新回歸到海洋時(而不管它是直接落入海洋,還是被運送到幾千公里之外,又隨著河川逕流回到海洋來的),放出了原先克服重力時的那部分功,遵循著重力守恒,使得凈能量的消耗等于0。類似的例子,在地表面是很多的。另外一種對重力守恒的表達方式就是:動能和勢能之和在一個封閉體系中為一常數,這涉及到動能與勢能的互相轉化,也是我們要經常使用的一個規(guī)律。同時要記住引力是一個向量,它的方向是沿著地球的質量中心與另外一個物體質量中心的連線,這在進行向量分析時,是極為有用的。地球表面的重力大小,一般來說與五個因素有關,它們是地理緯度、海拔高度、周圍地體的地形、地球潮汐與地表以下物質的密度。這最后一個因子,僅僅在進行重力測量中才有價值,一般情況下它對重力變化的影響,要比前四個因子的聯合效應小的多。

  例如,從赤道到兩極,重力隨著緯度變化的數量大約為5伽,而油田勘探中的較大重力異常是10毫伽,只相當于上述數字的1/500。在1930年,國際大地測量和地球物理協(xié)會采用了一個公式,給出了在地球這個橢球體上任意一點的重力加速度為:

  g=g0(1+αsin2Φ+βsin22Φ) (5.9) g——重力加速度;g0——在赤道上的重力加速度,它等于978.0490厘米/秒2;Φ——緯度,常數α及β分別是0.0052884和-0.0000059。自從1930年以來,由于在重力測量中獲取了大量的資料,特別是通過人造地球衛(wèi)星的準確測定,上式中的常數已經有了進一步的改動。

  地球引力磁場消失的影響和應對

  其間磁場會出現短暫消失,屆時將造成的破壞現時仍難以預料。不過最少人類射到太空的人造衛(wèi)星都會因電磁紊亂而毀壞;靠偵測磁場變化本能而遷 徙的候鳥和移居動物亦會不知所措。而對人類來說,太陽粒子風暴擾亂大氣層,將令高層大氣升溫,為氣候帶來無法預知的轉變。這將在何時發(fā)生亦難以估計。據分析古代熔巖得出的結果顯示,在過往同類事件中,磁場減弱的情況可以延續(xù)數千年。但同時有其他研究員卻稱,兩極易位有時只需數周。而更可怕的是,人類暫時都沒有解決或應對方法。地質學家及古生物學家發(fā)現,地球古代生物之突變與地磁反極有密切關系。例如中生代恐龍之突然出現及消滅,新生代哺乳動物之突然出現,以及有些有孔蟲在幾百萬年前之突然全部滅種,都與地磁反極之時間完全符合。雖然詳細之情形還不大清楚,但在地磁反極發(fā)生過程中,一定有一段時期是無地球磁場的,而此種沒有地球磁場的情況可能對生物之演化有極大影響,使其消滅或突變。

  地球偶極子主磁場并不固定,根據百多年來的紀錄并理論上的分析,我們發(fā)現主磁場會漸漸減少,以至完全消失。然后變成相反的極位,即磁北極變成磁南極,磁南極變成磁北了!這種南北極周期性的變換,可由巖磁研究之結果中得到證明。目前的資料顯示,地球主磁場平均每22萬年反極一次,而最近之反極系發(fā)生在70萬年前,這表示第一次地球主磁場之反極似乎早就該來臨了。如果考慮地球的自轉等因素,兩極引力強,赤道引力最弱,這也是為什么衛(wèi)星發(fā)射中心的緯度都很低的原因.。不加證明,我們可以給出一個定理,就是地球引力是連續(xù)變化的,這是顯然的。然后,地心的引力為0,無窮遠處引力為0,因此可以證明存在一個地球引力最大值的地方,這個位置在哪里呢,在萬有引力除去自轉離心力作用最大得地方,就是兩極的金屬礦上。北極是冰雪覆蓋的一片汪洋大海地表沒有礦藏,所以這個引力最大的位置就是南極 查爾斯王子山脈南部的魯克爾山北部的特大磁鐵礦上。

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