有没有认真想过,地球为什么是个球?|科学小馆儿
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自古以来 , 针对“地球是什么形状?”的讨论数不胜数 。 我国古书《周髀》中记载“天圆如张盖 , 地方如棋局” , 这也正是“天圆地方”的由来 。
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而古巴比伦人和古印度人则认为地球是座海龟驮在背上的山 , 只不过 , 因为古印度人崇拜大象的缘故 , 他们想象中的这座山不是由海龟直接驮着 , 而是由屹立在大海龟背上的三只神圣的大象驮着 。
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相比之下 , 古希腊人的观点更接近正确答案一些(虽然理由也很草率) 。 他们认为大地是圆的 , 之所以这样认为 , 并不是因为他们有什么实质性的证据证明了这一观点 , 而是因为他们认为球体是几何图形中最完美的形状 。
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直到麦哲伦历时三年完成了人类历史上的第一次环球航行 , 才真正证实了“地圆论”这一观点 。
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为什么地球不是正方体、圆锥体 ,
而是近球体呢?
难道真是有什么神秘的天外力量
在操纵它的形状?
跟着胖科一起来看看吧!
不可或缺的电磁力
物理课上大家都学过天地万物的存在状态大体可以分为三种:固态、液态和气态 。 由于分子间电磁力的相互作用关系 , 固态有明确的形状 。 液态分子之间的距离比固体远得多 , 分子间的电磁吸引力也就较弱 , 所以液体没有固定的形状 。
胖科:“水滴状”了解一下 。
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液体不是没有固定的形状吗?那这是怎么回事儿呢?其实 , 液滴成球的主要因素是液体的表面张力 , 其本质还是回到了上文提到过的分子之间的电磁力上 。
还记得之前的“天空课堂”上展示过的一个画面吗?在没有地球引力的影响下 , 让滴液自由下落 , 表面张力会使滴液呈现完美的球形 。 这是因为形状为球形时液滴的表面势能最小 , 而势能最小时 , 系统最稳定 , 这就是“最小势能原理” 。
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无处不在的万有引力
除了分子之间的电磁力之外 , “万有引力”肯定不会缺席 。 只要有质量存在 , 就会有万有引力 , 因此物体中每个分子都会对其他分子产生吸引力 , 如果想要破坏物体的完整性 , 也就是说必须要克服分子之间的万有引力 。
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除了自身的引力之外 , 物体双方之间也具有引力关系 , 且与物体的质量成正比 , 与两者之间的距离成反比 。 也就是说 , 物体之间的引力大小取决于它们的质量大小和两者之间的距离远近 , 和物体的形状是没有关系的 。
电磁力与万有引力相辅相成
引力与质量相关 , 电磁力与质量无关 , 只和电量有关 。 对于小体积的物体来说 , 每个分子自引力的作用要比电磁力小得多 , 所以当电磁力>引力 , 物体就能够保持自身的形状 。
但是当物体的质量增大到某一程度时 , 超过了临界点 , 引力就会战胜电磁力成为主宰 , 根据“最小势能原理” , 物体最终就会变成一个球 。 在这种尺度之下 , 再坚硬的物体在引力的作用下 , 也会被“揉捏”成引力势能最小的形状——球体 。 而气态行星在引力主导的前提下 , 也会遵循这一原理 。
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