如果围赤道做一个钢圈,钢圈每个位置离地面固定一米,焊接后圈是会落地,还是悬浮在一米的空中?

阿泰14


只要稍微有点万有引力知识就知道,不仅现实中绝对不可能,而且,理论上也行不通。

首先,风力的因素。不论南风还是北风,会把钢圈刮弯。现在还没有强度这么大的钢。

其次,地球不是圆的,是椭圆,不同的地点,钢圈受到的万有引力不同,受力不均衡,会使钢圈扭曲,变形。就不可能悬空。

第三,太阳、月亮引力的影响。涨潮落潮是太阳和月亮在不同方位,对地球引力变化引起的,潮汐落差最大十几米 最小三四米 。会使钢圈变形。

第四,即使在距离地心想同的距离,由于组成成分不同,密度不一样,地球对钢圈的万有引力也不一样,钢圈变形。

因此 从以上几点可以断定,这个钢圈不会悬浮于空中。


南极冰火



你要真有能做成这个周长至少4万公里钢圈的势力,那这个事我看成。这个工程太大了,动用的物力、人力和财力太大了,也太烧钱了,但你都能做成,那剩下的问题对于你来说都不是问题,你都能想办法解决。我们来看看都有什么问题:比如说地球不是完美的球形,有高山有海洋,那这个圈是否也沿着表面起伏变化的问题;地球密度不均匀导致钢圈离地距离是否也随着调整的问题;太阳和月亮对这个钢圈的影响问题;钢圈材料性能是否能满足工程要求的问题(比如说在地球这么大的球面上,几公里距离根本看不出弯曲来,但几公里的钢圈肯定会拉弯变形到地面,因为没有绝对的刚体,所以只能先解决材料变形问题);还有怎么精准定位赤道的问题。

当然还有一个最重要的问题,就是如何架设上这样一个钢圈,如何在做好后同时撤掉支撑。这个属于工艺问题,我们可以替你想办法:在架设前,沿着精准的赤道线每隔一定距离先打好支撑桩,不管是海洋还是高山,逢山开路,遇水搭桥,要整整打一圈桩。

然后在这些支撑桩上制作出这个钢圈。当然这个支撑桩有一定的科技含量,全是能电动或液压升降的,制作钢圈时,可以通过个升降个别支撑桩来调节钢圈的水平;而在撤掉支撑时,可以用电控制同时下降,这样保证精准和精确。这个工程量比给珠穆拉玛峰铺台阶、给长城贴瓷砖和给太平洋装护拦的工程量大多了,甚至一点也不比电影《流浪地球》里制造12000台行星发动机小。

假如所有问题都解决了(实际上是不可能的,比如材料变形问题就没法解决),试验开始了,万事俱备,按下支撑桩下降电钮,支撑桩同时下降离开钢圈,全地球的人能动的能去的都围在了赤道上,场面非常壮观,

钢圈在一阵咯吱咯吱声后,悬停在了离地不到1米处的空中,试验有了结果:钢圈没有落到地面。钢圈均匀地受到地球的引力(已提前调整计算好钢圈每处的离地距离。),相对方向的互相抵消,结果就悬浮在空中。不,先等一等,悬停的钢圈有点不太稳定,它不但上下波动,而且还沿着赤道线南北晃荡,这是受多种实际因素影响,比如说太阳月亮的潮汐力(主要是月亮的)和地球自转的影响。说到转动,有办法了,如果在钢圈上每隔一定距离安装一台类似小火箭的推进器,让推进器点火推动整个钢圈绕着地球转动,钢圈就再也不会掉落地面,而是像土星环一样稳稳地绕着地球转了。



以上脑洞仅供参考,勿喷。现实中是不可能实现的。欢迎大家关注评论我们――物原爱牛毛1。


物原爱牛毛1


关于这个问题,我只能说,理想情况下,这个钢圈应该是悬浮在一米的地方。但实际上这种情况是根本不可能发生的,这只是存在于理想模型中的一种假想,真实的世界中,受限于地球形状、钢圈材料特性、大气环境等的影响,这种猜想不可能成为现实。

就好像之前回答的一些问题:假如现在在两千多光年以外用望远镜看地球,是不是能看到秦始皇登基?理论上当然可以,但实现起来太困难了,甚至可以说不可能实现,但我们不能否认理论的正确性。这就是理论和实际的区别。

首先,钢铁在我们的认知中是一种坚硬的材料,但大家想想,工地上用的钢筋,有那么硬吗?要知道工地上的钢筋只有几米十几米长的时候,自身重力引起的形变就很明显了,更不用说环绕地球的一个钢圈了。要知道地球的半径就有6400公里,周长40000公里的一个钢圈会在失去支撑的一瞬间发生形变甚至断裂,然后坠落到地面。在这个尺度上,钢铁和面条在强度方面已经没什么区别了。


其次,赤道上并不是一个标准的球,中间有高山、有盆地,如果严格做成一个圈,就势必要穿过某些固体,如果严格按照离地一米,那势必会有一些凸起或者凹陷的地方,这些凹凸的点都能够成为整个系统中应力集中的地方,也是最容易断裂的地方。

因此,实际操作中,如果真的这么做了,钢圈会毫无疑问地塌陷。但如果将赤道处理成标准的圆,又有一种材料能够建造地球这么大的环而不发生形变和断裂,那这个圈是会悬浮的。因为这个圈的每一部分都受到了重力,有了向地心运动的趋势,而圆形的构造又像大型穹顶一般在每个部位都产生了倾斜向上的两个力,其合力正好抵消重力,因此这个钢圈能够漂浮。

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张家小智儿


这个问题有意思,其实以前我上高中的时候也想过,大学期间甚至还做过实验。

问题就不回答了,简单说一下我的实验方法,和大家共同探讨一下

我在大三的时候找了一个球形强磁铁,大概就乒乓球那么大,然后我又找了一个比这个磁铁周长大一点的圆铁环,有多大?大概就是这个铁环的半径比磁铁的半径能大一厘米左右吧。这些东西别问我是怎么找到的,我叔是我们那边专业倒腾废旧电器的,他无所不能。



我把球形强磁铁固定放在桌子上,用铁环垂直从上往下从磁铁套进去,按照常理来说,当铁环越靠近强磁铁收到的磁力越来越小,当铁环正好围着磁铁,到达磁铁周长时,因为磁力互相抵消,铁环是不受磁力的,也就是这个时候铁环只受地球重力和我手给它施加的力。

假如我这个实验不在地球上,铁环也就不受重力了,那么我也就不必再给它施加力了,它就完全悬浮在磁铁周围。

然而,我个人操作的实验难点在于我无法抵消地球的重力,这也就导致了我必须让铁环保持水平,否则它受力不平衡就会立马贴在磁铁上。还有一个难道就是,当铁环到达磁铁最大周长时,我无法做到铁环的圆心和磁铁的球心在同一点,无论手法控制的再好,因为两心不在同一点,铁环水平方向受力不平衡一直会紧贴在磁铁上。

也就导致了我的实验在我实验了好几百次之后不得不以失败而告终。

毕竟这只是我个人做的,很多方法不好操控,没有借用任何高科技手段,验证这个猜想还是比较难的。


西安市精神病院院长


首先我是个一个工学博士一年级在读的学生,其次我接下来的观点只由我本人负责,与学校无关,与父母无关,与国家的教育模式无关。如果要喷请喷我本人,请勿涉及其他人员。

题主的问题思路很明确,只是把刚体用钢材来描述可能会让材料学的同学表示不满。如果只考虑理想状态,我们把不妨把模型简化为一般的刚体模型:把地球简化为一个质点,把绕其一圈的钢材简化为具有绝对刚度不会形变的钢圈,同时把地球的引力场简化为以质点为中心的均匀发散磁场,最后我们把整个模型放置于真空环境中,从理论力学角度来分析,均匀钢圈各个方向上所受的力相互抵消,因此呈现出"悬浮"的状态。

但是,理想实验毕竟属于理想,考虑现实状态,比如地球不是均匀球体,各部分引力常量不同导致引力不同,钢材无法保证绝对刚度。综上,我给出两种情形可供参考:

1.假如钢材具有良好的塑性,那么钢材会被压缩,最终紧贴在地球表面上。

2.假如钢材不具有良好的塑形,且脆性很大,那么钢材会呈现出多段崩塌的状态,以一小段一小段的形式折断后散落在地球表面上。

以上观点仅代表个人看法,如有异议,欢迎讨论。



Cardiac


如果围赤道做一个钢圈,钢圈每个位置离地面固定一米,焊接后圈是会落地,还是悬浮在一米的空中?

从理论上来看这个钢圈悬浮在空中是没有问题的,但这只是理想球体下的理想状态,为什么这么说呢?难道我们地球不是一个理想球体吗?为什么理想球体下还要加一个理想状态?

一、地球是一个理想球体吗?

几乎所有的照片中,我们地球都是一个完美地的球体,但这是在大尺度条件下给我们的感觉,其实地球的形状是非常不规则的,这两两个原因,一个是地球是一个岩石质天体,存在高山与裂谷,第二是地球自转的离心作用,赤道(6378km)会比两极(6357km)的半径大上21KM左右,是不是很神奇?其实这在中学地理早有学习!

这是地球有一些夸张的形状,我们可以清楚看到突出与下陷的区域,距离太空最近的也并非我们熟悉珠穆朗玛峰,而是南美厄瓜多尔的钦博拉索山,距离地心最远,距离太空最近!从这个层面上看,地球甚至连一个大致的球体都保不住,更不要说理想球体了!不过要提醒下太阳也许是太阳系内最接近理想球体的天体,因为它的直径高达1.392*10⁶千米,但赤道之比两极大10KM,这误差相当于十四万分之一,即使我们制造一个钢球也比较难做到如此精度!

二、为什么理想球体下还需要理想状态?

地球围绕太阳公转,理论上是一个正圆形,但地球的公转轨道是一个椭圆形,为什么呢,因为只有在理想的状态下,比如不受任何干扰的因素下才能走出正圆形轨道,而且极容易被极其微小的因素打破这个平衡,那么将再也回不到原来的正圆轨道状态!因此在理想地球赤道上上方1M处的钢圈是无法保持这个状态的,任何的扰动都会让他落下,而另一边则高于1M的位置,并且可能会轮流落到地面,形成一个绕地球赤道的呼啦圈!


星辰大海路上的种花家




题主提出的这个问题过于理想化了。这个问题有非常多的条件是无法满足的。

1.首先地球并不是完美的球形,即使整体是个水球,也不能保证高度差一定小于一米。何况由于月球和太阳的引力,地球上潮水的高度相差最大在13到15米。

2.你这个钢圈,钢条的刚度不能保持完美的圆形。在钢圈曲率和地球的理想曲率相等的情况下,钢圈材料和结构使局部的变形是必然的。也就是说,钢圈的刚度抵抗不住地球对各个位置引力产生的变形。

3.即使钢圈的刚度足够,由于地球上各个位置的引力大小是不同的,钢圈各点的受力大小也不一样,所以理想的钢圈受力也不均匀。



4.即使以上条件都能满足理想,地球的质心和铁环的重心也不会在一个点上,因为地球也不是一个质量均匀的球体。更何况由于太阳和月球的引力,再加上地球的自转,地球的质心位置是在随时变化的。地球质心和钢环重心不重合,就不会稳定。

总之钢环无论做怎样的假设,也不可能悬在空中。


仰望星空


不得不说,这个假设很新颖、很大胆。也看了一些前者回答和网友评论,很多答主在问题的假设条件上做了“功课”,多表示地球不是规则圆形、材料刚性不足等等,最终结论是这个钢圈没法实现。

而回归问题的本质核心,是假设这个铁环已经建成了,结构也很稳定,不会断裂,最后这个铁环是否可以悬浮在空中?

在此,小编首先抛出答案是“不能”;然后再结合自己知识点,予以相关解释和说明。

在解释之前,还卖个关子,啰嗦两句。

1、在题目假设成立的前提下,还假设地球是均匀的球体,且地表海拔各处完全一样,简单的讲就是赤道上的铁环是标准的圆形,圆心与地球的球心共一个点。

2、地球置于太空,对自身而言没有重力概念,而铁环首尾相连,整体外观表现也是不显重力的。

那么,这样一个铁环,为什么不能悬浮在赤道上呢?

原因归结到底还是受力不均,虽然说铁环整体不显重力,但铁环还会受到地球磁场引力和月球潮汐引力。

1、地球磁场引力

地球有磁场,这毫无疑问。无论将地球看成理想的条形磁体,还是将地球理解成均匀球形磁体,其磁场方向都是由地理南极(磁场北极)出来指向地理北极(磁场南极)。

第一步:在地球赤道外部空间,可以看成是平行于地轴由南向北的均匀磁场。那么,置于赤道外部悬浮的铁环,会整体受到平行于地轴朝向北极的磁场引力,铁环整体向北极运动。大致图形如下:

第二步:地磁场方向并不是一直平行于地轴,这个我想不用解释。当铁环运动到某个高纬度上空(铁环面与地轴还是垂直的),此时铁环受力就略微复杂一点。

铁环一共会受到四个力,磁场引力,地球重力,铁环内部张力,铁环切割磁场产生电流而使铁环又受到一个力,四个力的大致方向如下图。

这种情况,在铁环在惯性作用下,会在北纬区域动荡一段时间,最终还是会在某个北纬上空停留悬浮。

2、月球潮汐引力

以上是单纯考虑地球自身对铁环的影响,然而我们地球身边还有一个小弟——月球。地球上如此一个大工程,它不可能不“过问”一下。

万有引力定律与距离的平方成反比,与两者质量成正比。这么大铁环其质量不可小觑。而相对来说,月球离的并不遥远,特别是其在近月点和远月点的距离差别,由此产生的引力差值对铁环的扰动,使得铁环无法在上述某北纬上空稳定驻留。

那么,此时的铁环受力方向与大小,就要看月球处在地球的哪片上空。总体来说,铁环会朝着月球的方向偏移,甚至会有某一段与地面发生接触。这是一个长期的动态变化过程。

至于铁环最终的稳定状态,个人观点是会垂直于赤道面、与地球轴心共一个旋转轴自转,其自转有可能会被地球潮汐锁定,形成类似于同步卫星那样。


一周刊


答:现实当中不存在理想刚体,地球引力在各个位置也不均匀,离开地面1米的钢圈,会被自身重力压塌。


假设地球是一个完美的球体,半径为R,赤道周长为C;那么距离地面1米的钢圈,周长为C':

C'=2π(R+1)=2πR+2π=C+6.28米;

也就是说,假如赤道周长为4万公里,那么比赤道半径高1米的钢圈,钢圈周长只比赤道周长长6.28米。


数学模型

在理想情况下,假设钢圈是理想刚体,地球是完美球体,钢圈正好比地球赤道高一米,那么钢圈各处受力情况一样,钢圈就能悬浮于地面1米高处,钢圈自身的强度相互支撑起自重。


物理模型

实际上,哪怕是理想情况,钢圈的平衡也是不稳定的,稍受扰动就会塌陷;而且现实中没有理想刚体,地球也并非完美球体,会有以下因素造成影响:

(1)没有理想刚体,4万公里长度的钢圈,会被自身重力压塌;别说4万公里,哪怕是500米的钢圈,把两头固定,也会被自身重力压塌;

(2)地球各处引力不均匀,也并非理想球体,钢圈受力的不平衡也会导致自身塌陷;

要想钢圈离地面一定距离悬浮,可以在近地轨道上建造一圈钢圈,然后以一定速度绕地轴自转,使钢圈的离心力正好抵消重力,有点类似未来的环地空间站。在地面附近的话,只能每隔一定距离建立一个支撑架来支撑重力。


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艾伯史密斯


我来提供一个可靠答案,会悬浮。我能用实物证明。

先把问题变一下,因为是立体世界,假设悬浮在地球上的不是一个铁圈,而是一个空心圆球吧。

那么我们不需要去制造这个圆球,而是我们地球本身就拥有这样一个悬浮圆球,我们脚下踩得就是。

我们先回到地球是空心还是实心的问题。

地球,在太阳系中受到太阳的引力和公转旋转的离心率,处于一个各方引力平衡的失重状态。

地球表面的物体受到整个地球引力的合力,合力的方向指向地球的核心,这个很容易理解。

那么地球中心的物体,受到什么力?

主流科学说,来自整个地球各个方向的巨大压力。

我们就要问了,哪来的压力?什么是压力?一个汤圆,放在掌心,握拳挤压它这是压力。没有手挤压地球,地球只有自身物质间的万有引力。

用初中物理就能画出地球上物质受到的引力方向和大小,从地表到地心,受到的引力合力大小是一个曲线变化的。

我们跳过这一段,直接说地球中心。地球中心的物质根本没有受到任何压力,相反是来自整个地球四面八方向外的引力,引力互相抵消,最终合力为零。地球中心的物质是处于悬浮。

悬浮有两种可能,第一,出现一团圆形物体,与其他物体分离,悬浮于最中心,应该是旋转运动的。他受到的引力平衡无法坠落于任何一个地方。第二,最中心空无,应该是气体汇聚,稍重一点的物体会因为地球自转的离心力甩出。

也就是说,不论地球中心怎么悬浮,地球都应该是一个空心球。

接下来我们就回到这个题目,套在地球上的球壳会怎么样。

我们都知道一个现实地球下面有火山熔浆。这是液体物质,这个熔浆处于什么位置?答案是处于球壳与下一层球表之间。用篮球来理解一下就是处于篮球外壳和内胆之间。

熔浆在内胆和外壳运动不平衡,流动不及时时,受到的压力会造成一边火山喷发,缺少熔浆的另一边地陷。外壳挤压的震动就是地震。

也就是说如果在地球外表之外再造一层铁壳,只要密封得当,大气层起到熔浆的作用,这个铁球壳就稳定悬浮了。关于这个人造球壳受力不稳定,破裂的情况,我们就跳过不提。

…………

关于地球中心说有很多不同的观点。比如三体作品的大刘,有一部科幻,讲了一个地心文明,穿出地心,奔向宇宙的故事。但是大刘在地球球心结构上的论述是粗糙的。那个地心文明直到穿出地表,才接触到海水液体。他就跳过了熔浆这一段。

为什么球胆和球壳之间会出现熔浆呢?

答案是引力。

地表物质下沉类似于压力。而地心物质的引力方向是指向地表。用物理引力知识可以简单算出一个解,地球的地壳很薄,内胆很厚。所以熔浆一般是喷出地表,而不是喷向地心。

熔浆层的受力不是引力合力为零,而是真实腹背受敌的双重挤压力。

压力增加,密度增加,温度升高。

地球总质量大于一定程度的时候,引力带来的温度升高,达到岩石融化的温度就会出现熔浆。

如果另外一个星球,总质量不如地球,在岩浆层位置的温度虽然也高,但是不能成为液体。

大刘说的地心文明如果存在,他们所处的地球一定比我们的地球大,否则没有足够大的球心空间供他们文明生存。一旦拥有这么大的质量就必然会有熔浆层液态区域。

这就解释了当前主流科学。涉及的几个重要问题。

第一地球磁场。

第二地震预测。

第三行星探测。

地球的磁场来源于地壳和内胆之间的相对转动速度不均衡。外壳和内胆是相对转动的,而不是相对静止。熔浆是润滑剂。这就是说质量小的星球没有熔浆层就不会有整体磁场。这也能够解释为什么地球在地质层上,能够检测到地球磁极变化。

我们现在的地震预测算法,是建立在地球是实心球的基础上。所以我们的测算结果错的离谱,对地球的波测数据总是与理论数据相差极大。

行星探测是指当前官方科学,所说某某行星内部有地下液态水。行星的内部热量是怎么来的?球表温度是太阳光照。内部热量是行星自身引力带来的密度增加温度升高。因为引力是持续的,所以这个热量升高是持续的,除非行星的物体质量少于一定值。至于引力带来的温度是否能够保留液态水,主要是看行星的保温效果。如果行星的引力不断地产生热量,热量快速的辐射进入太空,那么这个行星就是寒冷的,不会有地下液态水。判断一个行星是否有地下液态水的标准不是看行星离恒星的距离,而是看这个行星的质量大小。当行星像地球这样大的程度。他不光能产生内热,还能融化岩石产生熔浆,内外旋转产生磁场,能抵抗太阳风暴,保留一定的大气层。

我以前玩贴吧的时候还对空心地球自转轴带来的问题也论述过,反正只要建立在地球空心的基础上,很多结论都不难得出。

比如,地球质量临界值多大才会出现熔浆?不同质量下,熔浆层在地表到地心半径的什么比例位置?地心空间占地球体积的大小比例与地球质量密度的关系?地心文明站在内胆上的重力有多大等等。

如果把这个问题进一步往外推,就是宇宙模型,我们所处的这整个宇宙如果是一片无垠“大地”中的一个气泡,这个气泡像地球球心一样处于引力平衡的悬浮状态,这个气泡收缩膨胀,这样就能够解释很多宇宙的问题。但是,再往下说就是属于玄幻内容。不说了没意思。

捎带提一下古人的智慧,还记得盘古开天地吗?盘古开天地描述的不是一个地表空间,而是一个混沌的地心空间。眼睛做太阳,月亮,撑天的柱子,描述的都是地心世界,只有地心世界才需要这样做。

这些神话传说的出现,是建立在古人哲学思考基础上的。这些思考的结果和方向有对有错。但是,对此地球这些文明神话的思考逻辑,我们自豪的发现,中国古人的思考是最成功的。上帝创世的神话逻辑,对此下来就是小白文的水平。

中国古代有玉佩,其中有一种内空的双环形玉佩造型,我猜测可能是空心地球的模型,更可能只是为了好看,没有任何文字记载,能够说明那是古人的地球模型设计。但是如果有古人真这么执着的想过,是会通过生物遗传,把他的想法遗传给后代,后人心血来潮就做出这种玉佩设计的。这一点我在悟空问答的另一个回答中有过论述。


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