海水为什么不会往下掉?
在古代,中国人认为“天圆地方”,人们认为人类之所以不会掉到下面去,是因为人类站在地球的上方。
后来,哥伦布环游世界,证明了地球是圆的,但随之而来的是,既然地球是圆的,那在地球另一边的海水和人为什么不会掉下来呢?
牛顿曾今思考过类似的问题,那就是:熟透的苹果为什么不会落到天上,而是会掉落到地上?(真实性有待考证)
后来,牛顿发现了万有引力定律,该定律的意思是说:任何两个物体彼此之间都有引力,而引力的大小和物体的之间距离的平方成反比。
比如:地球和太阳都有引力,之所以是地球围绕着太阳转动,是因为地球的质量较小,而太阳的质量较大。根据万有引力定律,海水之所以不会往下掉,是因为地球的引力束缚着海水乖乖地待在地面上。
而且,力是有方向的,地球的引力方向指向地球的内部,所以无论生活在地球的“上面”,还是地球的“下面”,都不会掉落到宇宙中。
为什么有潮汐变化?
如果地球的引力真的很强的话,为什么海水还会掀起滔天巨浪呢?
实际上,这也和牛顿的万有引力有关,我们知道,宇宙中并不只有地球一个天体,还有月亮、太阳、木星等各种天体。这些天体质量都非常大,它们的引力也非常大,地球上的物体也会受这些因素的影响。
根据牛顿的万有引力我们知道,引力的大小和物体的质量成正比,物体的质量越大,引力也越大;但引力的大小和距离的平方成反比,物体之间的距离越远,引力就越小。
也就是说,虽然太阳的质量更大,但由于太阳离地球的位置较远,所以地球能够受到太阳的引力有限;虽然月球的质量相对而言较小,但它离地球更近,所以地球上的海水还受月球引力的影响。
之所以海水更容易受影响,是因为海水是液态的,更容易受力的影响而发生形变。
月球是地球的卫星,围绕着地球转动,当月球在转动时,海水会涌进靠近月亮的地方,从而形成高潮;而在靠近月亮的另一端,由于潮汐力作用,海水也会汇聚,所以地球同时会有两处高潮;而在两个高潮之间,就是低潮。
随着月球的转动,高潮位置不同变动,所以海水会不停的形成高潮、退潮以及在别处形成高潮。这也造成了地球上海水的潮汐变化。
而地球的潮汐变化,又拖慢了地球的自转速度。海水受到月亮引力作用下,会相互碰撞以及与海岸线相互拍打,这个过程中地球的动能会以热量的方式向外界散发。
这就造成了地球自转速度在逐渐变慢,据研究发现,地球在刚形成之初,自转一圈的速度时8小时,在恐龙时期自转一圈的速度时20个小时,而现在自转一圈的速度时24小时。
如果地球历史足够长,或许有一天月亮能够利用自己的引力,将地球潮汐锁定,到那个时候,地球自转一圈的速度则是一个月,在宇宙中,主星与卫星相互潮汐锁定的案例并不罕见。
海水能摆脱地球的引力吗?
如果有一天,月亮靠近地球,海水会掉入到月球上去吗?
事实上,如果有一天,月亮越来越靠近地球,由于距离的缩短,所引发的潮汐力变强,地球上的海水会形成超强海啸,甚至能淹没大多数沿海城市。
但是,月亮不能无限度的靠近地球,因为地球对月亮同样也具有潮汐力,如果月亮足够靠近地球,可能会被撕碎。根据万有引力公式,我们知道,距离越近,地球对月球的引力越大,而月有两个距离,一个是靠近地球的距离,一个是月球背面的距离,我们把其中一个命名为R1,另一边命名为R2。
当月球逐渐靠近地球时,靠近地球的一段受到的引力会变大,而另一端由于距离距离较远,所以受到的引力,没有靠近地球的一段大。
就这样,在月球逐渐靠近的过程中,月球两端受到的引力大小的差距越来越大,直到地球把月球撕碎。
也就是说,海洋上的水还没有掉入月球表面,月球变已经被地球撕碎,撕碎后的物质可能会在地球引力作用下,逐渐降落到地球表面(也有可能形成一个小型的新卫星)。当然,这里多说一句,实际上,是在远离地球的,而不是在靠近地球的,只是远离的程度非常小,所以我们感受不到它在远离地球。
总结
地球上的海水之所以不会掉落,是因为地球引力的作用。
引力的大小和物体的质量呈正相关,和物体的距离的平方呈负相关,所以海水主要受地球引力影响,不会在别的引力作用下,飘向太空。