02.29 地球兩極和赤道哪個引力大?為什麼?

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根據萬有引力公式

引力的大小和兩個物體的質量和距離有關,距離認為是質心的距離。

如果把地球看成一個完美的球體,其實兩極和赤道的引力是一樣的(但是地球並非完美球體,兩極和遲到到地心的距離略有差別,我們暫且忽略)。


但是兩極和赤道的重力是不一樣的,兩極的重力要大一點。重力和引力的含義略有區別,並不完全等同。

重力是由於萬有引力引起的,我們站在地球上,地球和我們之間有萬有引力,簡單說就是地球會吸引我們,把我們吸在地球表面,這就表現為重力。我們的重力加速度g就來源於萬有引力。

但是為什麼說重力不等於引力呢?因為地球在自轉,我們每個人都跟著地球在轉動,24小時會轉一圈。赤道處和兩極處的角速度是一樣的(大家都是24小時轉360度)。我們知道物體做旋轉的時候,需要一個向心力(比如你想讓一個小球在桌面上轉起來,你得用一個繩子拉住它,手上用力,小球才會轉起來,你想小球轉的越快,你手部的拉力越大)。我們跟著地球一起旋轉的向心力就來自於萬有引力,向心力由萬有引力提供。

向心力的公式為F=mrω^2,由公式可以看出,當角速度一樣的時候,旋轉半徑r越大,力F越大。在赤道處和兩極處,角速度都一樣,但是赤道處的半徑為地球半徑R,而越往兩極,旋轉半徑越小,在極點處,旋轉半徑為0. 所以從赤道往兩極,需要的向心力是越來越小。

地球對我們的引力被分成了兩部分,即萬有引力F=重力+向心力

赤道和兩極的萬有引力F都一樣,但是在赤道處的向心力要大於兩極處的向心力,所以赤道處的重力要小於兩極處的重力。


物理史話


赤道引力大。我的理論解釋:地球引力的主要是由於地球自轉的角速度、地球的輻射、溫度等決定的。我在本欄目發表的《地球重力場是由於地球的輻射和自轉形成的》論述:地球引力場強的大小的表達式是:E=G(B × ρ × T × S×ω)/R2,其中,R是距輻射源中心的距離、ω是輻射源自轉的角速度、ρ、是地球的密度、T是熱力學溫度、S是地球的表面積、G是引力恆量(G不是萬有引力恆量)。現代科學研究得出地球內部結構是分層的,由內到外:地核-外核(地核)-地幔-地殼。這裡我們只分析其主要因素,揭示地球引力的本質,地球的引力主要是由於地核形成的。地球的地核、地幔、底殼,地核自轉的角速度最快、溫度最高、輻射最強,由上述表示可知:兩極的角速度是零,所以引也是零。


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