地球有引力的原因是什么離開(kāi)多高才沒(méi)有引力
地球有引力的原因是什么離開(kāi)多高才沒(méi)有引力
如果地球沒(méi)有引力的話，那么人都會(huì)在空中下不來(lái)，一直都會(huì)在空中飄蕩，我們甚至連喝水都做不到，只能在空中吸水。下面是小編分享的地球有引力的原因，一起來(lái)看看吧。
地球有引力的原因
1665年，著名物理學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。這證明，引力和物質(zhì)是并存的，有物質(zhì)就有引力。不只是地球有引力，一切物質(zhì)之間都有引力。那么，地球?yàn)槭裁磿?huì)有引力呢?
從地球的形成來(lái)看，地球就是在萬(wàn)有引力的作用下，通過(guò)物質(zhì)微粒互相吸引、不斷凝聚、累積和演變而成的，所以從這個(gè)角度說(shuō)，地球也是靠引力起源的。
從地球自身的特性來(lái)看，地球是具有磁力的球體，因此，地心自然就會(huì)產(chǎn)生一種巨大的引力，把地球上的一切物質(zhì)都牢牢地吸引著。
從地球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)看，在地球繞地軸自轉(zhuǎn)和繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于地球自身和地球與太陽(yáng)的相互作用，從而使地球產(chǎn)生了一種引力，這種力可以與太陽(yáng)的引力相抗衡，使地球不至于被太陽(yáng)的強(qiáng)大的引力所吸引而“走錯(cuò)路”。
萬(wàn)有引力也存在于被認(rèn)為是物質(zhì)與反物質(zhì)的物質(zhì)之間，除愛(ài)因斯坦提出的廣義相對(duì)論對(duì)牛頓萬(wàn)有引力理論略作修改外，萬(wàn)有引力在任何地方都是通用的。
人在離地球多遠(yuǎn)才會(huì)感覺(jué)不到地球的引力
只要人離開(kāi)地球達(dá)到一個(gè)離心力與重力平衡，人就不能再感覺(jué)到地球的引力了。
1、理論上，人無(wú)論何時(shí)都會(huì)受地球引力作用，這是萬(wàn)有引力定律;
2、人感覺(jué)不到地球的引力，并不代表地球的引力不作用人，只是一種平衡力罷了或者說(shuō)這種引力已經(jīng)小到人無(wú)法感覺(jué)的地步。
一般認(rèn)為任意具有質(zhì)量的物體之間無(wú)論距離多遠(yuǎn)，都會(huì)受到引力的作用，和物體的質(zhì)量成正比，與物體間的距離的平方成反比，神州7號(hào)上太空員處于失重狀態(tài)不是因?yàn)闆](méi)有了地球的引力，而是因?yàn)樵擄w船及太空員已經(jīng)達(dá)到宇宙第一速度或以上，環(huán)繞地球所產(chǎn)生的離心力與地球引力互相平衡，看上去就象是失重.如果大家不好理解，我舉個(gè)小例子可以幫助大家理解---失重不等于沒(méi)有受到引力:當(dāng)一個(gè)物體在自由下落狀態(tài)(無(wú)空氣阻力下處于自由落體狀態(tài))，其實(shí)就是一種失重，下落中，和在失重中的太空船沒(méi)有任何差別，差別在于我們通常身邊周圍的空氣阻力大，太空中特別是太空倉(cāng)基本沒(méi)有空氣阻力影響.如果大家好奇，想知道究竟距離地球多遠(yuǎn)沒(méi)有地球引力，我可以舉一個(gè)不大符合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)定論，卻又能這么說(shuō)。
地球形成有45億年，如果我們定義為45億年前地球才稱之為地球的話(形成過(guò)程的引力效應(yīng)不計(jì))，那么根據(jù)廣義相對(duì)論的宇宙中信息傳播的最快速度---光速，那么在地球45億光年外，就沒(méi)有了我們所稱之為地球的引力.
地球引力的介紹
引力是質(zhì)量的固有本質(zhì)之一。每一個(gè)物體必然與另一個(gè)物體互相吸引。盡管引力的本質(zhì)還有待于確定，但人們?cè)缫延X(jué)察到了它的存在和作用。接近地球的物體，無(wú)一例外地被吸引朝向地球質(zhì)量的中心。因?yàn)樵诘厍虮砻嫔系娜魏挝矬w，與地球本身的質(zhì)量相比，實(shí)在是微不足道的。
假如地球表面完全為自由流動(dòng)的液態(tài)水所覆蓋，那么這種液體水的表面呈現(xiàn)一個(gè)扁球體，在兩極稍平，而在赤道膨脹，這在前邊已經(jīng)作了簡(jiǎn)要的敘述。這個(gè)理想的形狀，稱為地球體，它將完美地同全部的重力、轉(zhuǎn)動(dòng)力相平衡。牛頓定律對(duì)于引力的表達(dá)是重力遵循的基礎(chǔ)。眾所周知，該定律的基本表述為：m1與m2這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，正比于二者質(zhì)量的乘積，反比于這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)中心之間距離的平方，如果說(shuō)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(wàn)物有引力常數(shù)。加上負(fù)號(hào)表示著力是互相吸引的。
很明顯，引力是存在于自然界中強(qiáng)度最小的相互作用力。最近還發(fā)現(xiàn)，A的數(shù)值也不是常數(shù)，而是隨著時(shí)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(rèn)為是由于地球半徑隨著時(shí)間而增加，這樣反過(guò)來(lái)，又必將對(duì)地球的發(fā)展歷史帶來(lái)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(gè)地球演化過(guò)程中，即在幾十億年的時(shí)間內(nèi)，其變化速率只大約為1%，所以在實(shí)際應(yīng)用上并無(wú)什么真正的價(jià)值。
由于地球(假定為m1)這個(gè)巨大質(zhì)量的存在，使得m2所產(chǎn)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(cè)定的。在地球表面上這個(gè)數(shù)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(jì)念這位偉大的科學(xué)家。重力場(chǎng)是守恒的，也就是說(shuō)在重力場(chǎng)中，移動(dòng)一個(gè)物體所做的功，獨(dú)立于它所經(jīng)過(guò)的路徑，而僅僅取決于它的終點(diǎn)。事實(shí)上，假如該質(zhì)量最終轉(zhuǎn)到它原來(lái)出發(fā)時(shí)所處的位置時(shí)，其凈能量的消耗等于0，而不管它在其間所走過(guò)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(jiàn)的水分循環(huán)，就是一個(gè)很好的說(shuō)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(jìn)入大氣，這是外界做功的結(jié)果。待它由空中重新回歸到海洋時(shí)(而不管它是直接落入海洋，還是被運(yùn)送到幾千公里之外，又隨著河川逕流回到海洋來(lái)的)，放出了原先克服重力時(shí)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(duì)重力守恒的表達(dá)方式就是：動(dòng)能和勢(shì)能之和在一個(gè)封閉體系中為一常數(shù)，這涉及到動(dòng)能與勢(shì)能的互相轉(zhuǎn)化，也是我們要經(jīng)常使用的一個(gè)規(guī)律。同時(shí)要記住引力是一個(gè)向量，它的方向是沿著地球的質(zhì)量中心與另外一個(gè)物體質(zhì)量中心的連線，這在進(jìn)行向量分析時(shí)，是極為有用的。地球表面的重力大小，一般來(lái)說(shuō)與五個(gè)因素有關(guān)，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(zhì)的密度。這最后一個(gè)因子，僅僅在進(jìn)行重力測(cè)量中才有價(jià)值，一般情況下它對(duì)重力變化的影響，要比前四個(gè)因子的聯(lián)合效應(yīng)小的多。例如，從赤道到兩極，重力隨著緯度變化的數(shù)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(dāng)于上述數(shù)字的1/500。在1930年，國(guó)際大地測(cè)量和地球物理協(xié)會(huì)采用了一個(gè)公式，給出了在地球這個(gè)橢球體上任意一點(diǎn)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(shù)α及β分別是0.0052884和-0.0000059。自從1930年以來(lái)，由于在重力測(cè)量中獲取了大量的資料，特別是通過(guò)人造地球衛(wèi)星的準(zhǔn)確測(cè)定，上式中的常數(shù)已經(jīng)有了進(jìn)一步的改動(dòng)。
從自然地理學(xué)的角度來(lái)看，我們的著眼點(diǎn)不在于尋求計(jì)算重力或進(jìn)行訂正的準(zhǔn)確公式，而在于利用這種重力分析的基本原理，闡述物質(zhì)在進(jìn)入自然地理面和輸出到環(huán)境時(shí)的受力狀況，在這些受力當(dāng)中，重力是特別應(yīng)當(dāng)考慮的一項(xiàng)。舉凡地形的改變、物質(zhì)的搬運(yùn)和堆積、氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)、水分的循環(huán)、生物的生長(zhǎng)，甚至于地球物質(zhì)的調(diào)整等，離開(kāi)了重力的分析，就不可能得出正確的結(jié)果。前面已經(jīng)講過(guò)，重力最為明顯的表達(dá)，一般都在地球固體表面之上。在其下并非重力消失了，只是不容易有如固體表面之上那樣明顯地看出來(lái)罷了，此外作為研究的對(duì)象來(lái)說(shuō)，我們亦不去特別關(guān)注地層深處的重力狀況，而只接受它所帶來(lái)的對(duì)地表造成的后果。進(jìn)而看到，在海平面之上陸地面積約占全球總表面積的29%，以雨和雪降下來(lái)的水，必然經(jīng)受重力的作用回歸到海洋中去。這樣，每一次落到地表上的降水，都具有比例于本身質(zhì)量和海平面以上高度的乘積，這樣數(shù)值的能量，這就是它所具的勢(shì)能。在陸地地表，亦有個(gè)別的點(diǎn)低于海平面，例如我國(guó)的吐魯番盆地，美國(guó)加利福尼亞的死谷等，它們之所以能在陸面上保持這種例外的情況，一是由于其面積小，二是由于這些盆地均處于干旱區(qū)，很少有降水發(fā)生。假如把它們移到濕潤(rùn)地區(qū)，這種低于海平面的狀況決不會(huì)保持很久，在重力的參與下，很快就要被水充滿或被水所帶來(lái)的風(fēng)化物質(zhì)填注，以補(bǔ)足海平面在全球延伸中的“漏洞”。重力在自然地理面中的表現(xiàn)，既平常又深刻，對(duì)此應(yīng)有充分的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)粗略地討論一下重力在改造地表形態(tài)上的作用。陸地表面由于風(fēng)化作用而造成的松散物質(zhì)，在一定的條件下，由于力的作用是要移動(dòng)的。
無(wú)論是從高處到低處的滾動(dòng)、滑落、崩塌，還是通過(guò)河流的輸運(yùn)，風(fēng)的挾帶等，其中一個(gè)極重要的因素就是重力的參與。我們以一個(gè)在坡面上運(yùn)動(dòng)的巖塊為例，簡(jiǎn)要分析一下重力的作用。由分析得知，重力的一個(gè)分力，即巖塊向下滑動(dòng)的力，比例于所處坡度的正弦，當(dāng)然還取決于這個(gè)坡面的摩擦系數(shù)。一克重的巖塊在坡度為45°時(shí)，向下滑動(dòng)的分力為0.7克;而當(dāng)該坡度等于60°時(shí)，這個(gè)分力將增加到0.87克(如圖5.5)。由于摩擦系數(shù)很少有大于1的狀況，因此單憑摩擦系數(shù)的阻抗，在坡度大于45°時(shí)，將支持不住重力所引起的向下滑動(dòng)的分力。事實(shí)上，比40°更為陡峭的自然坡度在全球是很少見(jiàn)的，因?yàn)槿绻谐?0°的角度時(shí)，重力作用將比較迅速地對(duì)此加以改變，由此可以看出重力改變地表形態(tài)的作用來(lái)。
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