地球在不停地翻轉,海水卻滴水不漏,因為這是一個思維方式問題,也是一個視角問題。讓我們做幾個實驗,來看看視角是如何影響我們的思維的。

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實驗一:

將一小滴水銀放在光滑、水平的玻璃板上,之所以要用水銀是因為水銀跟水都是液體,我們用玻璃板來模擬地球表面,水銀與玻璃之間是不浸潤的,這樣的受力分析就很簡單。

實驗分析:

水銀能夠在玻璃板上保持靜止不動,是因為玻璃板水平的時候,水銀受到地球的引力(重力)與玻璃板給水銀液滴的支持力大小相等,方向相反。水銀液滴受到的合外力為零。

當稍微傾斜玻璃板的時候,水銀受到的支持力與重力便不在同一條直線上,二者的合力不為零,所以水銀液滴在這個合力的作用下向低處滑動。

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實驗二:

現在如果我們的玻璃平板足夠大,幾十幾百甚至是上千平方公里,然后我們在平板玻璃的中心位置,用水平儀將玻璃板調整到水平。之后我們就會看到,只有當水銀珠位于中心附近的一個小范圍內,水銀珠才能保持靜止不動。

如果我們將水銀珠放到遠離玻璃板中心的位置,水銀珠機會從靜止開始加速向中心滾動。此時這個平板玻璃給我們的感覺就像是一個大碗的內壁,好像中間凹下去了。

這是因為,當我們把這個玻璃板做得很大的時候,只有中心位置處,所受到的重力是垂直于玻璃板向下的,在遠離玻璃板中心的位置,引力都會斜向指向地心,所以水銀珠所受到的玻璃板的支持力與引力不在同一條直線上,它們的合力指向玻璃板的中心。

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實驗三:

如果我們做一個足夠大空心玻璃球,這個玻璃球的球心與地球的質心重合,則我們將水銀珠放置在玻璃球外表面處任意一點,水銀珠所受到的地球引力與玻璃球表面提供的支持力的合力都為零。水銀珠都可以保持靜止狀態(tài)。

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實驗四:

把水銀珠換成小水珠。奇怪的現象發(fā)生了,小水珠會迅速地擴散開,成為一灘水,但不會覆蓋整個玻璃表面。我們可以把這灘水看作一個很矮的水柱。

明明有重力的作用,為什么還會形成水柱,而不是變慢一個無限大的薄膜呢?這是因為,水的表面張力很大,表面張力讓水聚集在一起,而不是"垮"成一灘。我們在倒啤酒的時候,倒?jié)M之后還能再倒進去一些,就是這個道理。

現在把小水珠變成一個太平洋那樣大的大湖倒在這個玻璃球的外表面上,我們能看到的是,水向四面八方流淌開去,最后包裹住整個玻璃球。這個時候,在玻璃球表面的任意一個局部,水所受到的引力都與玻璃板給它的支持力達到平衡。

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科學小總結:

從前面的分析可以看到,其實地球上的水之所以是在表面沒有被"倒掉"主要原因是因為引力的方向指向著地心,而不是平行指向另外一個方向的。在地球質心之外,引力大小處處相等的地方不是一個平面,而是一個球面。

其實地球上的水體所受到的力,遠比我們前面分析的復雜。它還由于地球自轉,會向赤道附近聚集。也會在月球引力作用下潮起潮落,更會因為地殼的震動引起海嘯。