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地球之所以是圆的,归根结底是因为“它”……

2019年12月19日
看到标题可能很多小伙伴会发笑,因为大家觉得地球当然是圆的,否则怎么能叫“地球”呢?
其实,人们是从知道了大地整体是一个大球以后,才将我们的家园称之为地球的。在古代,中国人称之为“地”,并没有关于其形状的描述。地球的英文“earth”,也有“地”“泥土”等意思。古代大部分人,特别是中国古代,还是认为大地是平的,即所谓“天圆地方”。
是什么原因导致古人认为地球是平的呢?
原来,当我们站在空旷的地方,一眼望去,确实会给人以大地是平坦的感觉,特别是登高望远的时候,看到如棋盘状的大地,更是给人一种大地是平的错觉。这是因为人能看到的地表和地球的大小相比,实在是太小了,一般情况下,很难发现大地的弧度。
但经过科学验证,现在我们都已经知道地球是圆的,但你有没有想过:为什么地球不能是方的、扁的、平的或者其他更一般的形状呢?
都是引力在作怪!
实际上,我们发现,肉眼可见的绝大部分天体都是球状的,所以地球是圆的,并不意外。但背后的道理是什么呢?当初有人质疑地圆说时问过一个可笑的问题:“如果地球是圆的,那么背面的人不是掉下去了吗?”地球“背面”的人当然不会掉下去,因为有一种叫万有引力的力量,把我们牢牢地束缚在地面上。而正因为地球具有较为强大的引力,才使得自身的形状呈现球形。
引力是一种有心力,只要距引力中心距离相同,引力的大小就相同。几何体中,球有一个性质,即球面上到球心的距离处处相等。那么在强大的引力作用下,一个天体的形状就会逐渐呈球形。但如果一个星球的引力不够强大,那形状就比较五花八门了,比如直径小于500千米的小行星——盖斯普拉看上去就像一颗土豆一样。
小行星盖斯普拉(图片来源/Wiki)
地球的引力虽然比较强大,但是还没有强到使得地球表面没有任何起伏的程度,因此,我们才能看到高山、峡谷、海沟。科学家计算发现,地球引力允许的高度差是26千米左右。这就是说如果一座山超过这个高度,就会在引力作用下垮塌。目前,地球上海拔最高的山峰还不到9千米,而最深的海沟是11千米,相差差不多20千米,相较于地球6371千米的半径来说,这点起伏不算什么。因此,从远处看,地球还是呈现圆球状。
不是特别强大的引力使地球表面存在高低起伏
质量更大的恒星,如太阳,当然呈现出更加完美的球形,更加致密的天体如中子星、黑洞等,都是如此。中子星的密度极大,一个指头大小的物质就有差不多7亿吨,因此上面任何小的凸起都会被碾平。不过,天体都在自转,自转会提供一种抵抗引力的离心力。我们可以做一个小实验,双臂自然下垂,然后旋转自己的身体,这时你会察觉你的双臂自然而然地升起来。对天体来说也是如此。地球的自转,导致地球赤道鼓起来,而两极略扁,形成一个椭球状,因此地球赤道半径就比地心到北极的半径要多差不多20千米。即使是中子星这样致密的天体,如果自转很快的话(目前观测到自转最快的中子星,每秒转700圈,是地球自转的6000万倍),形状严格来说也是椭球形。
最后,我们总结一下:
粗略地说,地球是圆的,这是因为万有引力的作用;更精确一点,因为地球的自转等作用,地球并非一个正圆,而是中间鼓起、两极略扁的椭球体;再精确一点,因为地球的引力还不够强大,所以地球的形状大体上是椭球,但存在非常丰富的高低起伏,有高山、峡谷、海沟等,是一个丰富多彩的世界。也正因为如此,人类才能在这个星球上繁衍。
来源:知识就是力量公众号