地球引力若消失了会怎样

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  困惑科学家40多年的哈德逊湾引力丢失之谜终于破解了。再需5000年,该地区丢失的引力就会被重新“找回来”一部分。那么,如果有一天,整个地球的引力都突然消失了会怎样?即便只消失5秒会是怎样的情景?
  这个地方引力小
  哈德逊湾位于加拿大东北部,是仅次于孟加拉湾的世界第二大开阔形海湾,水域面积达到123万平方千米。20世纪60年代,科学家们准备绘制首张地球引力图时,意外地发现哈德逊湾以及周边地区的引力比预估值要低很多,是世界上引力最小的几个区域之一。在哈德逊湾附近居住的居民,会比在加拿大其他地区居住时,体重轻约2.8克,从相同的高度跳下,这里的下降速度永远会更慢一点。
  由于距离地心较远,在赤道上,引力是最小的,而随着维度的增加,引力会逐渐增加,到了南北极,引力又达到了最大值。但为什么位于高纬度的哈德逊湾,引力反而变小呢?
  实际上,地球引力的大小除了受到物体与地心距离远近的影响,最主要的决定因素是地球的质量。
  我们知道,引力是两个原子之间相互吸引产生的作用力。假如你将两个高尔夫球放在桌子上,这两个高尔夫球的原子之间会产生一种非常微弱的吸引力。如果你将两个质量更大的物体,比如两个铅球放在一起,它们之间产生的吸引力会更大一点。而只有那些由大量的原子构成的物体,比如像地球这样的大质量星球,这时其产生的引力才会是非常巨大的。
  所以,物体的质量直接决定着物体的引力。地球是个赤道略凸、两极略扁的椭圆,各处质量并不是均匀分布的,引力也往往并不相同。科学家们推测,哈德逊湾区域引力更小,可能是因为这片区域的地少了一些。
  冰盖把地块挤走了
  然而,为什么哈德逊湾区域的地会少了一些呢?现在科学家们普遍用冰盖理论来解释这一现象。
  今天的加拿大和美国北部大部分地区,曾被巨大的劳伦冰盖覆盖。劳伦冰盖为第四纪大冰盖,冰盖面积达1380万平方千米,覆盖的区域最南端能到达北纬36度。其厚达3.2千米,最厚处在哈德逊湾一带,厚达3.7千米。它也很重,沉甸甸地压在地壳上。但随后,由于气候变暖,大约在1万年前,劳伦冰盖融化了。科学家们认为正是这块冰盖的融化,导致哈德逊湾地区引力变小了。
  然而,为什么冰川融化,会导致引力变小呢?为了方便理解,我们不妨打个比喻。想象一下,你的面前有一块蛋糕,当你将手指轻轻放置于上面,会发生什么?你手指压的地方会发生凹陷,凹陷处的“蛋糕”会向两边挪动。当你把手指移开,蛋糕又会反弹回正常状态。
  你的手指就像冰川,那块蛋糕就像地表。当厚重的冰川压着地表时,地面会发生凹陷,凹陷处的“土地”会向两边挤。但与蛋糕不同的是,地表凹陷处被挤走的“土地”并没有重新反弹回来,因为它的反弹速度非常缓慢,每年不到2.54厘米。所以,当劳伦冰盖压融化后,由于其土地已被挤压到两边,哈德逊弯周边区域质量会变小,而质量小也就意味着引力小。
  引力丢失之谜终获破解
  为了证明劳伦蒂斯冰盖确实能对地球引力产生影响,美国哈佛-史密松天体物理中心的科学家们进行了一项庞大的研究。他们使用了GRACE卫星收集到的2002年4月-2006年4月期间的数据,进行了一番复杂的计算。GRACE卫星由两颗卫星构成,两颗卫星相距220千米,在距离地面500千米的轨道上运行。
  当第一颗卫星飞过哈德逊湾地区时,引力的减少会使这颗卫星稍微偏离地球和它身后的姊妹卫星。由于GRACE卫星的位置能以微米级的精确度测量,所以能探测到这种距离的微小变化,随后据此计算出引力的变化。
  通过这些数据,科学家们绘制出了上一次冰河世纪时期哈德逊湾的地形图,当时它仍被劳伦冰盖覆盖着。这张地形图显示哈德逊湾地区在1万年前,其东部和西部两个区域冰层更厚,凸起的程度更高。而计算结果也表明,今天这两片区域的引力也确实比哈德逊湾其他地区更小。这就说明研究者的推测是正确的。
  不过,这次的研究也表明,冰盖理论只能解释哈德逊湾地区25%-45%的引力异常,另外的影响因素是该地区的地质活动。
  我们知道,固体地球由地壳、地幔、地核构成。在地表以下100-200千米处,为地幔的软流层。这一层温度非常高,固态物质部分熔化,具有类似流体的性质。滚烫的岩浆做着缓慢的上升或者下降运动,形成一个环形的对流体。
  当对流体上升时,会造成陆地板块的隆起,形成山脊,而下降时,会将覆盖在其上的大陆板块拖曳下来,减少该区域的质量。科学家们认为,哈德逊湾地区正处于软流层下降地段,这就是该地区引力异常的另外一个重要原因。
  至此,困惑科学家40多年的哈德逊湾引力丢失之谜终于破解了。科学家们预计哈德逊湾地区的地表要反弹回最初的位置,还需要花费5000年的时间,屆时哈德逊湾地区丢失的引力会重新被“找回来”一部分。
  地球引力消失5秒会怎样
  哈德逊湾地区只是地球丢失的一部分引力,对整个人类和地球的影响微乎其微。如果整个地球的引力都丢失了,会是怎样的结果呢?
  在地球上,我们所受到的重力是地球对万物施加引力的结果。只要有质量,就难逃地球引力的作用,都会被牢牢地束缚在地球上。你可能很羡慕太空中的宇航员,他们可以自由自在地飞来飞去。也许你会抱怨地球引力,为什么一直要把自己往下拽。然而,如果你完全理解了没有地球引力的后果之后,绝对会非常感谢地球的。
  科学家们对地球引力突然消失5秒后发生的情景进行了假设。
  首先,没有地球引力,一切都变得失重了。瞬间,所有的东西都会脱离原地。你可能会想,一旦没有重力,你就可以自由自在地遨游于天地之间。可等待你的也许是失落,而非惊喜。
  在没有地球引力的情况下,你不会漫无目的地漂浮,相反你会像风滚草快速翻滚。地球上的一切东西都可能会动起来,包括建筑物、树木……一切东西都将开始在地球上疯狂地翻滚。这是因为此时地球仍然会像平时一样快速旋转,要知道,是地球的引力使一切保持原位。
  然而,与其他破坏相比,这还算不上什么大问题。没有地球引力的束缚作用,地球的大气也会消失,气体分子全都逃逸到太空中。这意味着空气压力骤变化,导致地球上所有人的内耳立即同时破裂。另外,大气消失意味着我们呼吸所需的氧气也没有了。
  因此,没有地球引力,也就没有地球生命。在5秒之后,地球引力重新出现,但早已物是人非,这相当于地球的一次重启!
  还有科学家认为,如果地球永远失去引力,大气层会消失,除了上述恐怖的景象,对外太空的影响也可能是毁灭性的。届时,地球上的物体包括所有液体、固体、气体都将飘向太阳系真空中。宇宙真空环境会将地球撕裂,到时候地球上所有物体包括被撕裂的地球本身会在太阳系的引力场中寻找平衡。
  而作为地球卫星的月球也将逃逸,因地球失去引力,月球逃逸的方向也不确定。最有可能被内太阳系的行星捕获,作为金星或火星的卫星而存在。月球逃逸方向为太阳时,由于行星围绕太阳公转,也有可能错过金星和水星在接近太阳时被气化。月球逃逸方向为行星轨道切线或垂直相离方向时,也有被其他行星捕获的可能。
  另外地球消失了,太阳系引力场的平衡也将被打破,至少内行星系的水星、金星和火星的公转轨道会受到影响而重新寻找平衡。
  (《大科技·科学之谜》2017年09期、新华网2016.9.28等)
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