地球引力是怎么形成的
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发布时间：2022-09-07 10:39
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时间：2024-11-22 21:59
引力是存在于自然界中强度最小的相互作用力，你知道地球引力是怎么形成的吗?我在此整理了地球引力形成的原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!
地球引力形成的原因
假如地球表面完全为自由流动的液态水所覆盖，那么这种液体水的表面呈现一个扁球体，在两极稍平，而在赤道膨胀，这在前边已经作了简要的叙述。这个理想的形状，称为地球体，它将完美地同全部的重力、转动力相平衡。牛顿定律对于引力的表达是重力遵循的基础。众所周知，该定律的基本表述为：m1与m2这两个质点之间的引力，正比于二者质量的乘积，反比于这两个质点中心之间距离的平方，如果说此处的F为作用在m2上的力，那么R1为从m1指向m2的单位向量，r是m1与m2之间的距离，而A是万物有引力常数。加上负号表示着力是互相吸引的。
很明显，引力是存在于自然界中强度最小的相互作用力。最近还发现，A的数值也不是常数，而是随着时间有缓慢的减少。它的这种变化，是由许多原因造成的，其中之一被认为是由于地球半径随着时间而增加，这样反过来，又必将对地球的发展历史带来深刻的影响。可是，所得出的A值变化速率是如此之小，以至于它在整个地球演化过程中，即在几十亿年的时间内，其变化速率只大约为1%，所以在实际应用上并无什么真正的价值。
由于地球(假定为m1)这个巨大质量的存在，使得m2所产生的加速度，称做重力加速度。它最早是被伽利略在意大利的比萨斜塔上测定的。在地球表面上这个数值一般定为980厘米/秒2，通常又将1厘米/秒2称为“伽”(gal)，用以纪念这位伟大的科学家。重力场是守恒的，也就是说在重力场中，移动一个物体所做的功，独立于它所经过的路径，而仅仅取决于它的终点。事实上，假如该质量最终转到它原来出发时所处的位置时，其净能量的消耗等于0，而不管它在其间所走过的道路是什么。这在自然地理面中，是可以很轻易得到证明的。
寻常所见的水分循环，就是一个很好的说明重力守恒的例子。一滴水从海洋面上被蒸发，克服重力，进入大气，这是外界做功的结果。待它由空中重新回归到海洋时(而不管它是直接落入海洋，还是被运送到几千公里之外，又随着河川迳流回到海洋来的)，放出了原先克服重力时的那部分功，遵循着重力守恒，使得净能量的消耗等于0。类似的例子，在地表面是很多的。另外一种对重力守恒的表达方式就是：动能和势能之和在一个封闭体系中为一常数，这涉及到动能与势能的互相转化，也是我们要经常使用的一个规律。同时要记住引力是一个向量，它的方向是沿着地球的质量中心与另外一个物体质量中心的连线，这在进行向量分析时，是极为有用的。地球表面的重力大小，一般来说与五个因素有关，它们是地理纬度、海拔高度、周围地体的地形、地球潮汐与地表以下物质的密度。这最后一个因子，仅仅在进行重力测量中才有价值，一般情况下它对重力变化的影响，要比前四个因子的联合效应小的多。
例如，从赤道到两极，重力随着纬度变化的数量大约为5伽，而油田勘探中的较大重力异常是10毫伽，只相当于上述数字的1/500。在1930年，国际大地测量和地球物理协会采用了一个公式，给出了在地球这个椭球体上任意一点的重力加速度为：
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——纬度，常数α及β分别是0.0052884和-0.0000059。自从1930年以来，由于在重力测量中获取了大量的资料，特别是通过人造地球卫星的准确测定，上式中的常数已经有了进一步的改动。
地球引力磁场消失的影响和应对
其间磁场会出现短暂消失，届时将造成的破坏现时仍难以预料。不过最少人类射到太空的人造卫星都会因电磁紊乱而毁坏;靠侦测磁场变化本能而迁 徙的候鸟和移居动物亦会不知所措。而对人类来说，太阳粒子风暴扰乱大气层，将令高层大气升温，为气候带来无法预知的转变。这将在何时发生亦难以估计。据分析古代熔岩得出的结果显示，在过往同类事件中，磁场减弱的情况可以延续数千年。但同时有其他研究员却称，两极易位有时只需数周。而更可怕的是，人类暂时都没有解决或应对方法。地质学家及古生物学家发现，地球古代生物之突变与地磁反极有密切关系。例如中生代恐龙之突然出现及消灭，新生代哺乳动物之突然出现，以及有些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种，都与地磁反极之时间完全符合。虽然详细之情形还不大清楚，但在地磁反极发生过程中，一定有一段时期是无地球磁场的，而此种没有地球磁场的情况可能对生物之演化有极大影响，使其消灭或突变。
地球偶极子主磁场并不固定，根据百多年来的纪录并理论上的分析，我们发现主磁场会渐渐减少，以至完全消失。然后变成相反的极位，即磁北极变成磁南极，磁南极变成磁北了!这种南北极周期性的变换，可由岩磁研究之结果中得到证明。目前的资料显示，地球主磁场平均每22万年反极一次，而最近之反极系发生在70万年前，这表示第一次地球主磁场之反极似乎早就该来临了。如果考虑地球的自转等因素，两极引力强，赤道引力最弱，这也是为什么卫星发射中心的纬度都很低的原因.。不加证明，我们可以给出一个定理，就是地球引力是连续变化的，这是显然的。然后，地心的引力为0，无穷远处引力为0，因此可以证明存在一个地球引力最大值的地方，这个位置在哪里呢，在万有引力除去自转离心力作用最大得地方，就是两极的金属矿上。北极是冰雪覆盖的一片汪洋大海地表没有矿藏，所以这个引力最大的位置就是南极 查尔斯王子山脉南部的鲁克尔山北部的特大磁铁矿上。
