地球并不是球型,而是像一个丑陋的土豆

若尘最后更新: 2016-11-13 19:52:51

【原来,地球不是球】地球仪上,地球是一个正宗的球体。但专家说,地球并不是一个标准的球体,长相有些“怪”。究竟有多怪?NASA贴出了一张地球的素颜照,照片中,地球长满了“青春痘”,样子有点变形,甚至有些丑,好像土豆。真的?

谣言百科论证

什么是重力变化?

重力是万有引力的一个分量,在不同的地区是有细微变化的。比如在赤道地区重力较低,而在两级地区较高;在青藏高原较低,在海洋地区则一般较高。此外,在有金属矿床发育的地区,重力一般也较高。

重力是和物体的密度有关的,一般来说,密度愈大的地方,重力也愈大。青藏高原的海拔很高,但是其组成物质中,密度较低的岩石占的比例很大;而海洋地区的岩石密度相对较高,这就是在海洋地区的重力反而大于高原地区的原因。同样,很多金属矿床,如铁矿、铜矿等,它们的密度也大于一般的地壳岩石,在重力图上就显示为高密度区。利用这一点,地质学家就可以找到很多金属矿产。

根据欧洲空间局的GOCE卫星数据画出的第一张全球重力差异模型。这张图表示的是消除了纬度差异化的重力图,红色表示高重力区,蓝色表示低重力区,代表两个极端值。全球除了个别地区外,重力的差别是非常小的。

测量地球重力场变化(GOCE)的项目,是欧洲空间局观测地球项目(Observing the Earth)中的一个子项目,目的就是利用重力卫星去精细地测量出地球表面不同地区重力的细微变化。重力及其差异的资料在很多方面都有重要的应用,如大地测量、重力找矿、海平面变化、潮汐,以及其他诸多的地表及地球内部过程,如冰盖厚度变化和火山下的岩浆分布等。精确的重力资料对理解这些过程有很大的帮助。欧洲空间局的科学家利用重力卫星上搭载的精密重力仪,测出不同地区的重力值并求出差异。

在多年的研究基础上,研究人员将数据放到一个地球的模型上,以此来更加直观地表示出研究结果。这就得到了流言中的那张图片。但这张图并不是完全按照比例绘制的,因为这些差别本来就很小,如果按比例来画图,很难让读图者清晰地看出差别。所以只能夸大比例,形象化地表示出各地重力数值的差异。

因此,这是一张经过夸大的地球重力变化图,它与“地球的形状”根本没有关系。

夸大了的地球重力图[3]。

地球的形状[注]

那么,地球的形状到底是什么样子的呢?

如何描述地球的形状,这与要求的精度有关。如果精确到几十千米,可认为地球是个平均半径为6371千米的球体。如果精确到千米,由于地球的极半径是6356千米,赤道半径是6378千米,因此有人将地球描述为椭球体。不过,赤道和两极的半径差别只有22千米,相对于平均半径来说,实在微不足道。

地球的极半径(R1)和赤道半径(R2)。注意,这里为了形象地表示,把极半径和赤道半径的差别夸大了。

而如果精确到米,地球的形状就很难概括描述了。地球表面有大江大河、大山大海、各种各样的建筑物等等。要讨论地球的具体形状是不大可能的。但这样的差别,对大地水准面的研究是很有意义的。

其实,从太空中可以更直观地看到地球的形状。下面是一张太空中拍摄的照片,可以看出,地球确实是一个圆滚滚的球体,不是“土豆”。

太空中拍摄的地球照片。

“脱水”后地球的形状

可能有的人会想:地球表面70%覆盖着水。那么,把这些水抽干以后,地球会是什么样子呢?

如果把表面的水抽干,地球确实会变丑。首先是占地球表面大部分的那一片蓝就没了,地球不再像一颗晶莹的玻璃球,而是黑乎乎的(想象一下海底的烂泥)……

这时你会发现,其实海底和大陆还是蛮像的:有挺拔的高山,有辽阔的平原,有横亘几千公里的山脉(大洋中脊),也有伤疤一样的海沟(比如马里亚纳海沟)。大陆上的高山平原和大洋里的比起来,你会感觉大陆简直弱爆了:青藏高原太小了,两大山系:阿尔卑斯-喜马拉雅山系和科迪略拉山系加起来还没有洋中脊长度的一半长。

地球大陆与大洋地貌图。大陆就不解释了。大洋中蓝色越深表示海水越深,越白表示海水越浅。图中白色的宽条带就是大洋中脊,世界上最大的山链。大洋的地壳就在这里产生。其他一些细小的白点或白链表示海中的山或小山脉。(由于地图投影的关系,这张图会显得大陆的面积很大,其实没这么大,可查看地球仪。)

这时候的地球看起来可能会更“麻”一点,不过差异仍然是非常小的。青藏高原平均海拔才4000米多,而洋盆平均深度也就4000米深,落差不过8000米多一点,实在不算什么。即使算极值,珠峰8844米,太平洋马里亚纳海沟最深处11034米,落差大约为19878米,还不如两极和赤道的半径差别显著。而且这只是地球上小小的点,影响不到全貌。

这里我们来做一个计算:把地球(不含水的部分)缩小成一个半径1米、比人还要高的大型地球仪,来看看上面说到的这些落差能否明显地表现出来。

如前面所说,地球赤道半径和极半径之差是22千米。在半径1米的地球仪上,这点差别相当于赤道半径比极半径长3.5毫米,肉眼根本分辨不出来。同样计算可知,珠穆朗玛峰只是约1.4毫米的突起,马里亚纳海沟也只是最深处只有1.7毫米的小沟。这些凸起和凹陷都太细微,整体来看改变不了地球球体的外观。

大家可能见过一种有突起的地球仪,高的地方是高山,低的地方是平原。其实,这种地球仪也是把地形起伏进行了夸大。否则如果按照真实比例,在教学用的地球仪(半径一般15厘米左右)上面,大陆上的那点地形起伏实在是观察不出来啊。

利用地形学制作的地球仪。上面各地区的地形差距经过了夸大。

参考资料:

[1] http://op.gfz-potsdam.de/grace/results/grav/g003_eigen-cg01c.html

[2] http://science.nasa.gov/missions/grace/

[3] http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/GOCE/Earth_s_gravity_revealed_in_unprecedented_detail