向地球內部挖掘,引力如何變化?變大還是變小?正確答案很有意思

地球是一個球型天體,受地心引力的恩惠,所有處於地球表面的生物都能夠雙腳著地的生活著。不過,當我們細想起來,在地球的對面,有一個人和我們一樣,腳對腳站立在那裡,就覺得十分有趣。於是,很多關於引力和地球的奇思妙想就出現了。相信很多人小的時候都想過一個有趣的問題,如果我們開始在地球上挖洞,一直挖下去,那麼當我們把地球挖穿之後,我們是頭先出來,還是腳先出來呢?這個問題很是有趣,因為其中包含了很多關於地球和引力的知識與問題,而且大多數人對於這個問題的認知可能都存在著錯誤。

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首先來說挖穿地球,要挖穿地球可不是一件簡單的事情,事實上是一件極其困難的事情,甚至可以說是不可能的事情。我們都知道,地球的最外層是地殼,而地殼的平均厚度就達到了17公里。目前人類最深的一個科研鑽探項目就是前蘇聯所進行的科拉超深鑽孔了。其深度達到了12263米,之後變由於成本太高以及難度太大而終止了,科拉超深鑽孔也加蓋關閉。鑽穿地殼已經如此之難,而這只是挖穿地球的一小步,因為在地殼之下是地幔,而地幔的厚度達到了2865千米,17公里都鑽不透,2865千米就不用想了。更何況下地幔的熔融物質溫度達到了3000攝氏度以上,根本無法挖掘。

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不過,在現實中無法挖穿,我們可以在想象中挖。現在我們可以來討論引力的問題了。一般來講,我們會認為引力來自於天體的質心,所以無論出於地球的那個方位都會被向地心拉扯,所以當你挖掘到地心的時候,就會被地心死死地拉住,無論向哪個方向移動都會被地心拉回,所以無法繼續挖掘。其實,這種對引力的認識是錯誤的。多虧了愛因斯坦,我們知道了引力實際上並不是一種力,而是一種幾何效應,是時空彎曲的結果。所以,任何有質量的物體都是具有引力的。所以越往地心前進,引力就越大的想法是錯誤,事實恰好相反。

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也就是說,事實是越往地心挖,引力就越小。因為當我們在地球表面的時候,整個地球對我們都產生引力,此時引力才是最大的。而當我們開始進入地球內部向下挖掘,一切就發生了變化。因為此時我們的身體上方的地球物質對我們同樣產生了引力,這些向上的引力會抵消掉一部分來自於地心的引力,我們越是往下挖,我們四周和上面的地球就越多,對於地心引力的反向抵消作用就越大,當我們達到地心之後,我們並不是承受了最大的引力被牢牢扯在了這裡,此時整個地球對我們的引力實際上達到了平衡,也就是零。

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如果你對於這個結論有所懷疑,那麼數學和公式可以幫助你堅定信心。先來想一想萬有引力定律,再來進行一個簡單的計算,然後你會想起一個簡單的定理。任何一個有厚度且質量分佈均勻的球體對於球內部物體的引力作用為零,地球也是一個球,自然也不例外。所以當你挖到地心的時候並不會被引力牢牢扯住,而是可以繼續挖掘,只是此時你的頭和腳要調轉方向了,由向下挖轉為向上挖,隨著挖掘的推進,引力會逐漸增加,於是你會發現無處立足。現在,你明白這個問題是怎麼回事了嗎?你還有哪些不一樣的看法呢?


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