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海:另一个未知的宇宙_[德]弗兰克·施茨廷【完结】(59)

  对天体而言,这意味着天体愈重,惯性就愈大,我们称之为惯性质量。如果天体突然克服了自己的惯性开始运动,要让它停下来就需要力量——它动得愈快,需要的阻力就愈大。爱因斯坦的相对论有个重点,就是正确指出了质量和能量之间的对应关系。比如说,意大利的男高音明星一旦开始手舞足蹈,我们将很难让他停下来。

  根据爱因斯坦的理论,质量有一个惊人的效果:它沉重地贴在时空上,使其凹陷,从而产生重力。这就好比你展开一条毛巾,将一个苹果放在上面,苹果的重量会在毛巾上压出一个浅坑。如果你将同样大小的铅球放在苹果旁边,因为它比苹果重,所以会造成一个较深的坑,而苹果也会因此滚进这个深坑。质量庞大的物体,如月球和行星,也有类似的现象。时空就是我们这里的毛巾,月球等于苹果,地球则相当于铅球。接下来我们要谈的都是大质量的物体。

  你完全有理由问:为什么月球没有扑通一下掉到地球上呢?这里还涉及另一个概念:圆周速度。天体持续移动,如果动能和移动速度足够大的话,较重天体的吸引力会受到制衡,即较轻的天体会以固定的距离绕着较重的天体旋转。在赌场也能观察到这种效应。在轮盘游戏中,根据自然规律,在边缘有斜坡的圆盘里小球会滑向中心,但只要它保持一定的速度,就会留在外缘。这其中有两种作用力,一种是重力,将小球引向低处的中心;另一种是惯性,让小球保持直线运动以远离中心。结果我们便得到了一个平衡公式:这两种力一同作用的结果,就是小球绕着圆盘中心跑。还有另一个公式是,你百分之百会以破产的状态离开赌场,所以千万不要尝试这个实验。

  地球和月球也会构成这种平衡,因此月球小姐并不会掉落到我们头上,或者飙飞到太空的茫茫深处。事实上,月球的确一直在朝我们坠落,但同时它又试图以平均每秒 2.4 公里的速度逃向太空。在这场拉锯战之中,它既和我们拉开了距离,又不会弃我们而去。不过它与地球的距离和它在自己轨道上运行的速度都是不断变化的,这就是所谓的“开普勒定律”。这个定律是 16 世纪与 17 世纪之交的德国天文学家开普勒发现的,他将太阳系的行星运动总结为三大定律:

  一、行星运动的轨迹为椭圆形,太阳便位于椭圆的焦点之一。(简而言之,行星以椭圆形轨迹绕着太阳转。)

  二、太阳和某行星连成的直线,在相等时间内扫过的面积相等。(说得简单点,离太阳近的时候会运行得比较快。)

  三、行星运行轨道半长轴的三次方和公转周期的二次方之间,其比例是恒定的。

  我体内的水会不会受月球影响——月球与潮汐

  适用于行星的规律,也适用于月球,因此月球有时离地球近些(约 35 万 6000 公里),有时离地球远些(接近 38 万 5000 公里)。离地球近的时候,速度会稍微快些,一旦离远了,速度就会稍稍减慢。月球环绕地球一周约需 27 天多,质量是地球的 0.0123 倍。所有这些因素对地球都有可观的影响,因为重力是双向的,不仅地球在吸引月球,月球也同样吸引着地球。由于月球是两者中较小较弱的一方,所以它并不奢望地球会绕着它旋转,然而它会引起地球上的一些运动,甚至地表会被它抬高 1/4 米,而首当其冲的正是海洋。月球调整着潮汐,所有水体在朝向它的那一面都会形成潮峰,而在对立的一面会形成另一个潮峰。

  刚开始我们可能会疑惑:这第二个潮峰是从哪里来的呢?毕竟那里没有第二颗月球。但如果考虑到另一个因素——地球的离心力,这个问题就容易理解了。要知道,地球虽然有一个中心,但地球本身并不是真正绕着这个中心在自转。更准确地说,地球和月球在相互作用中形成了一个总系统,这个系统围绕着一个共同的重心,重心的位置偏离地球中心数千公里远,所以地球的运行显得有点晃晃荡荡的,就像喝醉了酒。这个晃荡的结果,就是在背向月球的一面会形成第二个潮峰。

  有点复杂吗?更麻烦的还在后面呢。

  在月球小姐围着地球转的时候,离心力还将它的运行轨迹拖向太阳,因为太阳的质量巨大,若依据开普勒定律,这个轨迹就会形成一个椭圆形。太阳对地球也有引力,但强度只有月球对地球的 1/3。根据距离太阳的远近以及周围其他行星的排列(其他行星本身的质量也有影响),这个重力会有所差异。无论如何,可敬的太阳在这场重力角逐中扮演着重要角色。

  日食时,海面经常会上升,因为此时太阳、月球和地球处于同一条直线,所有重力会叠加在一起,引发大潮。而当这三者构成一个直角,而且地球位于顶点时,太阳和月球的重力就会相互抵消。也可以说,太阳夺走了月球的能量,这时地球的潮汐会减弱。

  地球上的水体受宇宙力量左右,所以那些依据月历安排生活的人们认为,人在满月的时候会被拉向太空。人体的 2/3 都是水,只是将这个重力公式套用到人身上的时候,它的影响十分微弱,几乎可以忽略不计。月球对太平洋的重力和月球对年轻小姐的重力毕竟还是两回事,对后者而言,更危险的可能是早餐甜点对她重力的影响。而且,我们什么时候见过人绕着鸡蛋转,并坠落到鸡蛋表面上去呢?


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