月球引力常数范文

月球引力常数篇1

月球能被炸掉?

6000万吨级的核弹头是指其爆炸威力相当于6000万吨烈性炸药(TNT)的爆炸威力，等于3000颗广岛原子弹，威力够大的。1961年苏联在新地岛进行了一次最大规模的氢弹试验，这颗名为“大伊万”的氢弹在上空爆炸时，远离爆炸中心250千米的工作人员惊奇地看到一道强光，感觉比100万个太阳还要亮，大家的眼睛感觉到强烈的灼热。当时通红的蘑菇云高达70千米。这颗“大伊万”氢弹的爆炸当量还不到6000万吨级。

氢弹威力确实大，不过月球也不真是挂在天上的一轮玉盘，一敲就碎的。月球是一个直径三千多千米的星球，我们在晴朗夜晚用小型望远镜就可以观测到在月球表面有密密麻麻的环形山，其中有些环形山直径在150千米以上，这些环形山是由较大的小行星或彗星彗核以宇宙速度撞击月球产生的，在撞击时产生的爆炸能量高达30万亿吨TNT(烈性炸药)以上的爆炸威力，是6000万吨氢弹爆炸能量的50万倍以上。月球上的大型环形山表明在月球46亿年的历史里，已经历过多次比氢弹爆炸强烈得多的撞击，然而月球依然岿然不动。其实，即使将全世界全部的核武器都集中在一起，瞄准月球发射，也无法炸毁月球。

月毁之时 浩劫之日

如果人类将来有能力炸毁月球，也决不能做这样的蠢事，因为炸毁后的月球并不会在太空中蒸发掉，成千上万的碎片会四散飞射，数以百计的十几千米大小的碎块将以宇宙速度撞向地球，任何一块都会产生比美国大片《天地大碰撞》威力更大的爆炸，巨浪滔天的海啸将席卷全球沿海城市，爆炸产生的蘑菇云尘埃将笼罩地球平流层数月乃至数年，整个世界将陷入星击之冬，农作物因失去阳光而大幅减产，饥荒将在全球蔓延，数以亿计的人将失去生命。

月球的“千秋功过”

46亿年以前，月球就开始与地球相依相伴，当时地球还只是一个“蛮荒”的星球，毫无生命的气息。后来经历多少亿年的漫长演变，地球才变成整个太阳系唯一的生命乐园。在这条历史长河中，月球的“千秋功过”又该如何评说呢?

月球对地球的主要影响是引起潮汐，日复一日的潮起潮落，包括闻名遐尔的钱塘潮，其主要导演就是月球的起潮力。

什么是起潮力呢?这需要从万有引力说起，我们知道宇宙间任何两个物体之间都有引力，熟了的苹果之所以从树上落下来，正是由于地球的引力。万有引力的大小与物体的质量成正比，与两个物体之间的距离平方成反比。这样地球靠近月球的一面由于距离近些，所受到的月球引力最大，地球的中心部分次之，而背向月球的一面最小。这种地球不同部分所受月球引力之差就是月球的起潮力。同样道理，太阳对地球也有起潮力。月球的起潮力大小与月球的质量成正比，而与月球、地球之间距离的立方成反比。太阳的起潮力也同此理。太阳的质量约为月球质量的2700万倍。月球离地球的平均距离为38.4万千米，太阳离地球的平均距离为1.496亿千米，是月地距离的390倍左右。计算不难发现，由于距离以立方影响起潮力的大小，月球离地球比太阳近得多，所以月球的起潮力是太阳的2.25倍。

月球和太阳对地球的起潮力引起地球上海水的潮汐，这仿佛是一种小小的“刹车片”，其长远影响一是使地球自转速度缓缓变慢，大约每10万年减慢两秒。二是使月球以每年3厘米的速度远离地球。所以说在远古月球比今天离地球更近，影响也更大。遥想多少亿年以前，那排山倒海的巨潮扑向海岸，正为生命离开海洋的摇篮登上陆地推波助澜。月球对于地球生命的演变，贡献虽比不上太阳，但还是一位有功之臣。

地球身歪非月球之拉力

现在有人“状告”月球的引力拉歪了地球的自转轴，这真是天方夜谭。地球的自转轴确实并不垂直于它绕太阳的公转轨道平面，而是倾斜了23度半。但这并非月球惹的祸，月球根本无此扭转乾坤之力。

由于引力是与两个物体之间的距离平方成反比，因此它不如起潮力那样对距离敏感。计算不难发现，月球对地球的引力仅仅是太阳对地球引力的179分之一，也就是还不到太阳引力的百分之一。然而即使是太阳的引力也无法从根本上改变地球自转轴的正与歪。在太阳系中，太阳对包括地球在内的九大行星的引力影响最大，然而这九颗行星的自转轴方向仍是“各自为政”，大相径庭。最奇特的是天王星，它简直就是躺在它绕太阳公转轨道平面上自转，仿佛是一个撒娇又赖皮的孩子躺在地上直打滚。照说天王星离太阳的平均距离是地球离太阳平均距离的19倍，太阳引力的影响要小得多，而且天王星自己的“月球”――卫星对天王星的引力影响也只有我们月球对地球引力影响的20分之一，然而天王星自转轴还是歪得倒了下来，可见引力根本起不了决定性作用。

地球与其他行星的自转轴方向是在它们诞生时形成的，当时星球与星球之间激烈碰撞是一个重要原因。

不难看出，月球的引力对于地球自转轴的正与歪，根本就没有“作案”的能力，何罪之有?其实，就是没有月亮，地球的自转轴还是倾斜，春夏秋冬还是循环而复，俄罗斯的冬季还是依旧寒冷。

假如真的能将地球扶正

克鲁因斯基说，如果地球不再倾斜，就意味着季节变化将消失，整个地球就拥有适宜的气候，就消灭了许多灾难与痛苦，全世界的孩子们就不会忍饥挨饿，他们的脸上会出现灿烂的笑容。

假如我们真的能将地球扶正，使它的自转轴垂直于地球绕太阳的公转轨道平面，那么人类真的能消灭饥荒吗?此时地球上确实没有了春夏秋冬四季，然而由于动植物已适应以前千百万年的生长节奏，一旦改变，粮食势必大幅度减产，那样做，不仅消灭不了饥荒，到会使饥荒百倍地蔓延，全世界的孩子只好悲伤地哭泣了。

登临月球 回望家园

月球引力常数篇2

关键词：时变重力场；GRACE；同震变化；汶川地震

中图分类号：C35 文献标识码： A

引言

地震是地球系统内部大范围物理过程的反映，其孕育和发展过程伴随着内部物质的再分布和运动，也必将导致地球外部重力场的时空变化，因此，重力观测被广泛用于地震科学研究和监测预报[1]。随着20世纪初新一代地球重力探测卫星CHAMP、GRACE以及GOCE相继升空，使以前所未有的精度和分辨率确定静态及时变地球重力场的精细结构成为可能。而作为GRACE主要科学数据之一的地球重力场模型是重建区域时变重力场计算和分析解释的基础。

1基于GRACE重力场模型推求时变信号的方法

在球近似下，假设将地球质量系统的重新分布归结到地球质量分布不规则部分中去，则计算重力场变化就转化为重力异常的变化。根据布隆斯公式：

（2.1）

h是沿椭球法线向外的高程，T为扰动位，即由于地球质量分布与正常椭球质量分布不一致引起的引力位差。综合边界条件：，可将地球重力异常的球函数级数展开式写成带谐系数表达式：

（2.2）

若选取一段时间内的平均重力场模型为背景场，则每月的时变重力场模型可以表达为该月重力场相对于背景场的变化。假定重力异常变化是由地球质量系统重新分布所致，短时间内的质量变化均发生在地球表面，因此可以认为，从而地球表面上的每月重力场变化可表达为：

（2.3）

其中，r为球面半径（6378136.3m），和为余纬和经度，和是月模型球谐系数相对于背景场（如几年内的平均场）系数的变化量，为完全正规化的缔合勒让德函数。

据此可推测因地球上发生的各种物理现象，如内部热流、地壳膨胀、地震火山活动等伴随质量变化所产生的重力场时间变化。

为了利用GRACE数据研究地震同震变化，需要从其观测中消弱其他效应的影响，从而提取出地震同震变化信号。基于地震同震变化信号自身的时空变化特征，目前较为常用的提取方法是叠积法、时间序列法。

2算例及结果

本文选取的GRACE卫星月重力场模型从2007年1月至2010年4月的数据叠积相差，计算地震前后4个月的重力场变化效应，其中地震发生当月（08年5月）数据未参与计算，模型阶数截断至90阶。

采用上述方法得到重力变化分布如图1所示，图序为（a，b，c）。分别是07年1到4月与08年1到4月，08.1～4―09.1～4，09.1～4―10.1～4，卫星重力场数据计算的汶川区域一季度差分时变重力异常，单位为uGal；体现了震前、同震和震后重力变化；图中红色五角星标示震源位置，蓝色圆点标示余震中心。

图1 汶川地区地震时期季度时变图

由图可知，在（N21～41°，E93～113°）图幅范围内，震中位置附近，震前重力场变化基本接近0.5uGal，从北到南呈“大-小-大”的变化趋势，由西向东呈 “小-大-小”的状态；同震重力场变化由正转负，数值接近于0uGal，在图幅东北和西南角出现两个负值区，另两对角出现正值，使四川东南部分地区相对隆起。震后结果中西南部的负值区还在，而正值区范围扩大。震源在前两个时期一直处于异常变化的正负交界区；东南部变化相对剧烈，且随着时间的推移，在震后变化中，由于地震的弹性回弹变形，又变为正值，汶川东南部剧烈变化范围明显扩大，同时强度也急剧增加，变化值在2.5uGal左右，并且主要活动剧烈区域已由重庆南部转移至汶川震中附近及其以北地区。

为了更清晰的对比同一点上重力异常的动态变化规律，选择汶川地震映秀极震区震源中心作为参考点（上图中红色五角星标示），绘制了GRACE月重力场自03年1月到12年11月的重力点值变化时序图，竖线表示地震发生月：

图2 GRACE月重力场在参考点（30.9N，103.4E）的时间序列

图中显示，GRACE在10年期间反映的重力异常变化范围为-5～+4 uGal，时间序列折线主要表现了周年变化以及较强的高频跳动特征，08年中高频跳跃更加明显，尤其在5月出现大幅度跳变，快速上升达2uGal。整体自2005年以来呈波动性上升变化，2008年后变化明显趋于平缓，但有几次强突升，上升累积达1uGal多。

综合来看，汶川地震的震前、同震的两个阶段，震源位置在空间分布上一直处于重力异常正负变化强烈带上；震后重力变化为正值且逐渐趋于均衡，而强度和范围明显增大。时变重力异常是由地球表面形状和内部岩石圈深部高密度塑性物质的流动等综合效应所决定的，则震源处发生的震前时变很可能与青藏高原下层壳幔质量的向上塑性挤压和往南东方向偏移流动有关[2] [3]。如位于图幅中部龙门山地区西北-东南向的变化带从同震时变的近直线分布向上推挤在震后形成呈右旋扭动的变化形态。说明GRACE卫星具有探测分析地震时期重力变化同震效应的能力。

同样，对于2004年苏门答腊地震用GRACE卫星数据做过分析，结果可以满足研究地震诱发机理等应用，现由于文章篇幅有限，不做详细描述。

参考文献

[1]许厚泽，周旭华，彭碧波.卫星重力测量[J].地理空间信息，2005，3（1）：1-3.

[2]李瑞浩.重力场时间变化应用于地震预报研究的原理和实践[C].中国地震学会第三次全国地震科学学术讨论会论文摘要汇编，中国地震学会，1986：92-107.

月球引力常数篇3

关键字:原子、分子结构,电子,电场,磁场。

物理教学要重视理论研究

我们在多年的物理教学中发现,中学物理教学只重视实验结果和定律的应用,忽略了理论推导和创新教学的内容。虽然能培养出学生的实验操作能力,但由于不重视理论的引导、判断和推理的培养。学生的科学观就难以形成,科学研究和科学发现就更谈不上了。

初中物理学说过,世界是由物质组成的。地球是由物体组成的,物体是由分子组成,分子由原子组成,原子由电子和原子核组成,原子核由中子和质子组成。但是,原子与原子能结合成分子其结合力是什么呢?初中物理忽略了它的理论推导。下面就以异性电荷相吸引,同性电荷相排斥为理论基础来推导:

电子与原子核的结合力是电场吸力,电子带负电,原子核带正电。具体表现在电子高速绕原子核旋转,向心力和离心力平衡,因而构成原子。电子旋转意会着电子的电场发生了变化,从而产生磁场,即电子转动有部分电场能转化为磁能,这个磁场能提供了两个原子之间的结合力(这也是一般原子不稳定的原因,因为它总想找到其它原子来结合),例如,电子绕原子核旋转,假如电子绕转有40%电场能转化为磁场能(作为两个原子之间的结合力),电子剩下的60%的电场能与原子核60%的电场力(当然也有偏差)产生吸力,维持电子高速绕原子核旋转,原子核剩下的40%电场力只能用于原子核之间的斥力了。由于分子的电场或磁场都是中性。从而可知,分子内原子之间的结合力由磁场吸力提供,原子之间的斥力由原子核之间的电场斥力提供。

用实际例子验证理论的正确性

上一理论是否正确?我们还需要让学生学会用实际例子来验证理论的正确性。

比如:1、在自然界中,为什么有些元素可以以单一元素存在呢(稳定态)?原因是在他们的原子结构中,绕原子核的电子当中,有些电子是“反向”旋转的,能使原子的磁性为中性。

2、在所有分子结构中,为什么氢分子的结构最不稳定呢?因为氢原子只有一个电子,它绕原子核旋转产生的磁场吸力是最小的,提供两个氢原子之间的结合力也是最小的。

3、为什么固体分子结构比较稳定呢?是因为,当原子之间的距离较近时,斥力产生,当原子之间有一定的远离时,吸力产生。具体原因是:当两个原子靠近时,两个原子之间的磁场和电场就会发生变化,与通电的螺线管的电磁场变化类似,因而产生阻止这种变化的反作用力,具体表现在,两个原子之间的原子核斥力变大,因此,原子核对周围的电子引力就会变小(上面已证明),从而电子绕原子核旋转半径增大,虽然电子绕原子核旋转的线速度不变,但是,单位时间内电子绕原子核旋转的圈数变少了,因而,电子旋转产生的电场力变化变小,也就是说,提供给两个原子的磁场吸力也跟着变小了。这就是两个原子靠近斥力增大的原因。同理可证,两个原子远离时吸力增大。这就是分子结构稳定的原因。

中学物理也能科学发现

中学物理虽然是物理学的基础,但是,科学发现并非是大学或以上物理学的专利,中学物理研究也能科学发现。

上面分析,从原子结构到分子结构,自始自终只发现两种力:一种是磁场力,另一种是电场力。

在地球上,地球引力处处可见,但是引力究竟是什么呢?莫非就是磁场力或电场力中的一种。显然,地球引力不是磁场力,只能是电场力了。我们生存地球是由数量极其庞大的分子构成的,因而可见,其引力是非常大的。

  引力究竟是不是电场力,我们还得用大量的事实来验证:

事实一:如果引力就是电场力,那么当两个分子靠近时,两个分子之间的电场就会发生变化,因而产生阻止这种变化的反作用力。具体表现在,两个分子之间的原子核产生斥力,同时,两个分子之间的电子文秘站:也产生同等的斥力。这两个斥力构成了分子之间的斥力。因而分子内的原子结构几乎没有发生变化(除非压力超过一定的限度)。同理,当两个分子离开(一定距离)时吸力增加。科学观察得出的现象的确如此。

事实二:如果引力就是电场力,那么地球自转就会产生磁场,并且磁场极性方向要符合右手判定定理。实事的确如此。

有人提出,地球有时候磁极性与地球自转的极性方向有偏离。那是因为,地球内部有熔岩,地核是固态的,地壳自转产生的磁场表现在高空;地核转动产生的磁场表现在地表,当地核转动速度大小和方向有变化时,都会导致地表的磁场的变化或极性变化现象。但地球总的磁场(或高空磁场)保持不变。

事实三:由于黑洞引力非常巨大,并且高速旋转,如果电场力就是引力,那么,黑洞在高速旋转作用下产生的电流和磁场的巨大是无法估量的。由于电场旋转方向和磁场方向垂直,由此可知,黑洞的两个吸盘除了有巨大引力外,还有无法估量的巨大磁场。事实验证的确如此。

推论:月球上有磁场,大约是地球磁场总和的2430分之一。原因:(1)月球旋转一周,大约要30天;(2)地球的质量是月球的81倍,由于引力和质量成正比,所以地球引力强度(即电场引力大小)是月球的81倍。但磁场产生的大小与电场力的变化大小有关。如果不考虑地球或月球内部结构的话。地球电场变化的大小就是月球电场变化大小的30×81=2430倍,所以地球磁场力的总和大约是月球的2430倍,足见月球磁场相对于地球磁场是相当小的,没有精密仪器难以测到。

中学物理不能脱离实际,以事实发挥学生的想象力

在中学教学中,有些教师讲课本的内容多,与日常生活的实际应用联系得少。这是不正确的,要培养学生的创造发明的科学观,就必须从日常生活中见到的现象研究开始。对每一件事情和物质现象都要探求出理论依据和实事依据。总结、归纳、推理,并上升为理论。

比如,上面说到,地球引力就是电场力,还不够完满,其具体表现是怎么样的呢?是如何达成的呢?这个还得必须讲清楚。

其实,电场引力说得更具体一些就是:地球分子内的原子核对物体分子内的电子之间的吸引;地球分子内的电子与物体分子内的原子核之间的吸引。即是这两个双向吸引,构成地球引力。

另外,从实际的天体之间的引力观察分析可知,天体内部分子的原子核(或电子)都“喜欢”超距离找对方(天体)相应的电子(或原子核)相互吸引。正因为这个原因,在巨大天体面前,小天体内部的电子的电场力和原子核的电场力都“喜欢”往外“跑”(当然巨大天体的也同样),这情形就造成了小天体

月球引力常数篇4

1“地心说”与“日心说”之争

古时人们就有“天圆地方”的说法，认为地球是方形的。公元前五六世纪，毕达哥拉斯从哲学的角度，提出地球应是完美的圆形。

公元前350年前后，亚里士多德（前384-前322）观察月食，认为那是地球在月球上的投影，据此推断出地球应为球形。支持这一观点的还有其他证据，比如观察到远处渐渐靠近的船只，总是先见到桅杆，后见到船身。亚里士多德还提出了地球是宇宙的中心，地球是由水、气、火、土组成，天体由“以太”组成。

托勒密，地球中心说。地球是一个在宇宙中心一动不动的球体，太阳、月亮以及其他行星都围绕着地球做完美的圆周运动。他提出，各行星都有自己的一个圆轨道，称为“本轮”，所有本轮的圆心又在一个以地球为中心的圆周上，这个圆周称为“均轮”。为了很好的解释天体的运动，本轮均轮达到80多个，后来又提出了偏心圆，这个结构非常复杂，但却较好的解释了人们所能观测到的天体的运动情况。他的这个天体模型一直流行到文艺复兴结束。

哥白尼（1473-1543），他在意大利读书时期，便对天文问题产生浓厚兴趣。在学习托勒密的《至大论》后，他认为托勒密的体系太过复杂，他提出如果将太阳作为宇宙的中心，可以大大简化托勒密的模型。1543年，哥白尼的著作《天体运行论》出版，他的体系将圆减少到了34个，与托勒密的体系相比，更为简洁。但是在行星方位的预测方面，与托勒密相比，并没有提高精度。

2行星运动轨道的确定

第谷（1546-1601），他在大学学习的是法律，但却对天文学有着更为浓厚的兴趣。他利用课余时间观察天象，发现自己观察到木星和土星靠在一起的时间比星历表的预言早了一个月，这激励他编制更为精确的星历表。为了能有更好的观察条件，他在欧洲游学，后来得到了丹麦国王的资助。1576年在赫芬岛，胡恩岛上建立天文台、图书馆、实验室、印刷厂。在那里观察了二十多年，得到大量的天文数据。1599年，在丹麦国王腓特烈二世逝世后，移居布拉格，继续观察。他为后人留下了珍贵的、精确的观测数据，为开普勒后续研究提供了宝贵的数据。第谷本人是地心说的支持者，他认为太阳和其他行星一起绕地球运动，地球是宇宙的中心，是不动的。

开普勒（1571-1630），德国人，天文学家。最初，他是哥白尼日心说的拥护者。与别人不同的是，开普勒不是盲目的接受一个观点，他通过自己的计算，发现哥白尼的体系与实际观察到的数据有出入，他对天体运行的规律有自己的思考。1600年，开普勒获得了成为第谷助手的机会，在第谷逝世后，获得了第谷所有的观测数据。之后开始进入长期的计算中，他发现，如果天体是按照正圆均速运动，所预测的天体运动与第谷观测的结果有较大的出入。他坚信第谷的数据是准确的，那么问题就出在天体运动规律的假设了。在之后的研究中，他发现活性经常偏离圆轨道，经过70多次的反复修正，否定了圆轨道，最后确定了椭圆。直到1609年，他在《新天文学》中公开发表了两条行星运动的规律。九年后，他又发现了第三定律。他用简单的三句话，概括了太阳与行星的运动规律，被后人称为“天空立法者”。这三句话就是我们现在所说的开普勒三大定律：轨道定律、面积定律和周期定律。轨道定律阐述了行星围绕太阳运动的轨道是一个椭圆，太阳在椭圆的焦点上。面积定律解释了天体运动时快时慢，“太阳与行星的连线在相同的时间内，扫过的面积是相等的”，所以近日点的行星运动的速度比远日点的速度要快。周期定律：，其中T表示的是天体绕太阳运动的周期，a表示的是天体绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴。

3引力来源的思考及牛顿万有引力定律的建立

伽利略（1564-1642），意大利人。他是哥白尼的日心说的拥护者，认为地球是运动的。他始终坚信圆运动是最简单最和谐的运动，而不关注开普勒的椭圆轨道。他应用望远镜来观测天体，得到很多肉眼无法观测的现象，比如他发现了金星的盈亏变化，更加否定了地心说，给予日心说有力的支持。伽利略认为，天体做圆周运动，是遵从惯性原理的，它们的这种圆周运动不需要力来支持，是自然维持的。在力学方面，他推崇实验和数学推理相结合的科学方法。否定了亚里士多德重的物体比轻的物体下落的快的观点。他又对自由落体运动进行了研究，提出了自由落体运动是匀变速运动。他不仅对地面上的落体运动建立了正确的认识，更为近代科学创立了新的研究方法，标志着近代物理学的开端。

笛卡尔，与伽利略的观点一样，行星的轨道是正圆，是匀速运动的。他提出若没有外因的作用，运动的物体将以相同的速度沿同一直线运动，他强调惯性运动的直线性。但他否认天体运动是由于引力的作用而产生的。他认为太阳周围有“漩涡”，由于“漩涡”的作用，行星才得以不停做圆周运动。地球周围也存在“漩涡”，这才使得物体能落地。

荷兰科学家惠更斯做了一个实验，发现碗内漩涡的水让小石子拉到漩涡的中心，从而更加支持笛卡尔的漩涡模型。但令人惊奇的是，惠更斯在研究单摆问题的时候，已经发现圆周运动的物体需要向心力，并推算出向心力定律，但却未将它用在天体问题上，未发现天体运动的力是来自于引力。

伽利略、笛卡尔认为物体在不受其他外力作用时，将会沿着直线运动，他们的观点引发新的问题：（1）既然不受外力的时候物体做直线运动，那么天体的圆周或椭圆运动，需要力来维持，现在需要解决的问题就是找出这个力的规律。（2）证明引力随距离变化的关系。

牛顿（1642-1727），1687年出版的《原理》中提出了万有引力定律，一方面解释了落体运动及行星运动的规律，另一方面，他通过“月地检验”，将地上的落体运动和天上的行星运动统一起来，得到了简洁的运动规律。开普勒总结出了行星运动的规律，但并未能做出为什么运动的解释，牛顿恰在这方面做了研究。在惠更斯提出离心力（向心力）公式后，很多科学家都从开普勒的周期定律推出了引力与距离的平方成反比的关系。之后，科学家们又思考能否从中推导出物体的轨迹形状。胡克声称自己已经可以证明所有天体的运动规律，但他并未公布自己的结果。后来，1684年8月，哈雷拜访了牛顿，希望他可以帮助解决这个问题。牛顿声明自己早已做过证明，但是找不到手稿，他就重新证明了一次，那个时候牛顿已经发明了微积分，为他求解椭圆轨道的问题提供了数学基础。写了论文《论轨道上物体的运动》寄给哈雷，这篇文章成为后来出版的《论自然科学之数学原理》的第一部分内容。

牛顿继续深入思考，9个月后完成《论物体的运动》，解决了惯性问题，明确了引力的普遍性。牛顿思考地上苹果落地的重力和天上月亮绕地运动的力是否为同一种力，这就是后人所说的“月地检验”。牛顿提出，在地面上抛射出一块石子，石子将会在空中做曲线运动，然后落在地面上；如果增大初速度，石子落地时离出发点就越远。设想速度增加到非常大，石子将会经过好多里的路径才会落到地上；再继续增大速度，它将会从地球边上掠过。这就成为了我们现在所说的近地卫星。如果在月球的轨道上，给予合适的速度抛物体，那么物体将会绕地运动。这个物体可以是石子，也可以是苹果，或是月亮。如果月亮所受地球的引力和地面上的物体所受的引力遵从同样的规律，那么就实验了“天”“地”的统一。牛顿通过当时已有的月球绕地运动的周期，月地距离，算出月亮绕地运动的（向心）加速度是地面物体自由落体加速度的，两者距地球中心的距离之比为60，说明地球对月亮的引力和地面物体所受的引力都和距离遵从平方反比的关系，实现了“天地合一”。牛顿在研究天体问题的过程中，也解决了物理运动的本质问题，建立了以三大运动定律为基础的力学体系。在1687年出版的《自然哲学之数学原理》中，牛顿进行了完整的阐述。

月球引力常数篇5

小行星的撞击

科学证据表明，巨大的小行星曾经在远古时代多次撞击过地球。大约在39亿年以前，一些星体碎片撞到了地球和月球上，造成了大洋海水蒸发和巨大的撞击坑。大约在2.5亿年以前，一场世界性的灾难使地球上几乎所有的物种濒临灭绝。最近在澳大利亚发现的一个直径为120公里的大撞击坑，为近古时代地球上遭受小行星撞击的说法提供了证据。

尤其是，在大约6500万年以前，一颗直径大约10公里的小行星或者彗星突然撞击地球，造成了统治地球达数千万年之久的巨形动物恐龙和另一种物种菊石永远灭绝。根据荷兰阿姆斯特丹大学吉安・斯密特(Jan Smit)的研究，整个灭绝过程发生在短短的50年时间内。我们应当知道，在地质学的时空坐标系中，50年可是短短的一瞬间！

以上这些灾难人类或许认为都离今天太远，不值得大惊小怪。其实就在刚刚过去的2009年11月6日，一颗被命名为2009VA的小行星在距离地球14000公里处与地球擦肩而过。这是目前已知的第三近的距离，而美国亚利桑纳州大学卡塔林纳巡天计划小组也仅仅是在这颗小行星快擦过地球的15小时前才发现它。在过去行星擦过地球距离最近的前两名，分别是2008年10月9日在距离地表6150公里外擦过的2008TS26小行星，以及2004年3月31日在距离地表6535公里处擦过的2004FU162号小行星。科学家们指出，每年大约有两颗像2009VA这种尺寸的小行星擦过地球。

如今我们人类也同样面临周围诸多小行星的威胁。这些小行星一旦撞击地球，不是将地球的大气层变成一个大火炉，就是用其扬起的漫天尘埃把我们的地球变成一个黑暗且成为一个冰块和地狱一般的世界，人类要躲过这一劫当然是幻想了。

伽马射线大爆发

如前所说，我们人类自身就是一系列宇宙大爆炸的产物。例如，组成我们骨骼与血液的钙元素、铁元素就是在50亿年前发生的那次超新星爆发的恒星灾难中逐步形成的。恒星的周而复始的灭亡促使宇宙物质丰富多彩。我们呼吸的氧气、构成我们衣食住行的每一个元素都是宇宙大爆炸的产物。

当然，我们人类也会随时毁灭弥漫于宇宙之间的各种射线大爆炸之手。所谓伽马射线大爆发，是指在宇宙空间，经常有一些不知名的星球猛然发生爆炸，它发出的光芒可以在一瞬间掩蔽整个宇宙。至于这是一种什么样的星体，它为何发生如此巨大的爆炸，天文学家至今也无法给出合理的解释。如果这类恒星中的某一颗在距离我们地球1000光年的地方爆炸，那么从那里发出的光芒将会比正午的太阳强10倍。从那里发出的X射线和伽马射线将会把地球大气层烤焦，彻底摧毁地球的臭氧层。人类一旦失去了地球臭氧层的保护，我们将完全暴露在太阳紫外线的照射之下，其后果可想而知。如果伽马射线爆发发生在距离地球300光年的地方，那么其光芒将彻底吞噬整个太阳系，瞬间就可以彻底摧毁地球上的所有生命。此射线爆发事件虽然曾经发生在遥远的星系，但科学家无法排除在我们所属的太阳系附近发生这种事件的可能性。

黑洞正高速扑向地球

天文学家通过观察发现，在茫茫的宇宙中，经常可以看到有一些引力极大但却又看不到任何东西的区域，在此区域存在着非常奇异的天文现象。主要体现在：该区域拥有极端强烈的磁场和引力，并不断吞噬大量的星际物质；一些物质在其周围运行的轨迹发生明显变化，并且在其周围形成圆形的气体尘埃环；该区域具有很大的能量，并发出极强的各类射电辐射；由于受到极大的引力的作用，光线在其附近也发生弯曲。

其实，该区域并不是一种空空的虚无，而是实实在在的一种物体。西方的一些学者将此称为“坍缩星”，俄罗斯物理学家将此称为“冷冻星”，而在20世纪60年代后期，西方物理学家约翰・阿切博尔德・惠勒则将其命名为“黑洞”。今天，“黑洞”已经成为这种现象的标准名称。

关于黑洞的成因虽然目前还有若干种不同的说法，但把黑洞理解为是一种因恒星坍塌收缩而形成的一个巨大的引力场，则越来越得到大多数天体科学家的认可。人们对黑洞的最深刻的印象就是它所拥有的强大吸引力足以把光俘获住，并把光吸进自己的“肚子”里。

黑洞对地球和地球生命的最大威胁就来自于这种巨大的吸引力。英国物理学家曾经就黑洞边界进行过深入研究，他给黑洞的边界下过一个广为人知的定义，即“它是几乎不能把信号送到外星系去的时空区，与能把信号送到外星系去的时空区之间的边界。不能跟外星系通信的区域应该在黑洞内，能跟外星系通信的区域应该在黑洞外。”由此不难看出，黑洞拥有的吸引力足以把信号牢牢抓住。在黑洞面前，一切东西都无法逃逸，只有乖乖就范听凭黑洞的蹂躏。这种吸引力犹如毒蟾蜍嘴中那长长的舌头，眨眼间就把它要俘获的物体吞吸进体内。

2002年11月19日，法国天文学家证实，一些巨大的黑洞目前正在以比周围的恒星高出四倍的速度穿过银河系，并且大致方向是朝着地球而来，虽然这个黑洞离地球非常之远，尚不能立即对地球产生巨大的影响，但其危险确实存在。黑洞是看不见的，只有当黑洞对遥远的星球产生引力作用时才能检测到。如果它向地球逼近，它将凭借其几乎无限大的引力，在一瞬间就将地球“吃”掉。可怜的地球因为体积太小，连给黑洞打个牙祭都不够，即使地球侥幸不被“吃”掉，它那巨大的引力亦会彻底毁掉人类生存的环境。

为了让您对黑洞有一个更加直观的感受，我们不妨看看美国物理学家、天文学家菲利普・布雷特在其《地球的终结》中是如何写的就知道了：

越是找不到的东西越是加剧人们的恐惧和猜测：那不会是一个黑洞吧！经推算，科学家们发现这个黑洞正以每秒500英里的惊人速度向我们“扑”来。它的质量是太阳的十倍，对于地球上的生命来说，它的到来无疑意味着灾难。

仅仅几周后――它距离我们还有3亿公里――从地球上感受到的黑洞的引力已经和太阳不相上下。地球不再只围绕一颗恒星运转：它被两颗恒星吸引住，一个代表生，另一个代表死。又过了几天，黑洞的引力比太阳大了很多，它用看不见的手抓着地球，把我们从太阳身边扯走，拉向它这个已崩溃了的恒星。

随着我们的接近，来自黑洞的潮汐力开始撕扯地球。来自月亮的潮汐力使得海洋涨落，而这个黑洞的质量是月亮的2亿倍。即使在数万英里之外，潮汐力照样会引发凶猛的洪水、剧烈的地震和海啸。

致命的一击很快来到。当黑洞来到距我们700万英里的地方时，地球表面的物体感受到的来自黑洞的引力已经与地球对它们的引力一样大。在前几天的事件中顽强地坚持下来的幸存者们突然发现：自身的重量消失了，作用在他们身上的向上和向下的力相等。

几分钟后，当黑洞靠得更近时，向上的引力开始起主导作用。一场飓风把已经失重的人们向上卷起，同时被卷起的还有岩石、汽车、海洋……

一个小时过后，一切都结束了。黑洞强大的引力把地球撕成碎片，并在宇宙中蒸发。曾经构筑我们美好家园的材料落入黑洞贪婪的大嘴，以前未有过的速度绕着黑洞旋转，在最后的猛冲前形成一个数百万度高温的等离子盘。

月球引力常数篇6

关键词：大地;测量；方法

中图分类号：P22文献标识码： A

大地测量是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状；测定地面点的几何位置，是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上，用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置，用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。大地测量工作是为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网，为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点，同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料。大地测量的方法主要有两种，下面逐一介绍。

1.卫星大地测量法

卫星大地测量在原理上分为几何法和动力法。将卫星作为高空观测目标，由几个地面站同步观测，即可按三维三角测量法计算这些站的相对位置，实现远距离的大地联测。这种方法不涉及卫星的轨道运动，称为卫星大地测量几何法。如果利用卫星距地球较近的特点，将它作为地球引力场的敏感器进行轨道摄动观测，就可推求地球形状和引力场参数，同时可以精确计算卫星轨道和确定地面站的坐标。由于卫星沿着以地球质心为其焦点之一的椭圆轨道运行，所以这样测定的地面站坐标是相对于地球质心的绝对位置。这种测量方法称为卫星大地测量动力法。卫星大地测量动力法是指根据卫星在轨道上受摄动力的运动规律，利用地面站对卫星的观测数据，可以同时计算卫星轨道根数、地球引力场参数和地面观测站地心坐标。地球引力、大气阻力、日月引力、太阳光压、地球潮汐（海潮、固体潮和大气潮）等对卫星轨道都有影响，研究和测定卫星轨道在这些影响之下的变化，是卫星大地测量动力法的基础。如果地球是一个质量均匀分布的圆球，则地球对卫星的引力相当于假定地球质量集中于其中心时对卫星的引力。按开普勒(J.Kepler)的行星运动定律，这时卫星的轨道是一个不变化的椭圆，地球位于其焦点之一。这个轨道椭圆由6个轨道根数i、Ω、ɑ、e、ω和T来确定。i为轨道倾角，即轨道平面同赤道平面的夹角；Ω为升交点的赤经，即卫星轨道投影到天球上，同天球赤道相交的两点中，卫星由南向北通过赤道的那一点的赤经；ɑ和e分别为轨道椭圆的长半径和偏心率；ω为近地点角距，即近地点到升交点的角距；T为卫星通过近地点的时刻；v为真近点角，即卫星到近地点的角距,有的文献以它代替T作为轨道根数。这6个轨道根数中ɑ和e可确定轨道椭圆的形状和大小，i和Ω确定轨道面相对于地球的空间位置，ω说明轨道椭圆在空间的定向，T是推算卫星位置的时间起点。实际上，地球的质量分布极不均匀，它的形状虽近似于一个旋转椭球，但很不规则，因而地球引力场非常复杂。卫星在绕地球运行中，除受到地球不规则引力场的摄动外，还受到大气阻力、日月引力、太阳光压和地球潮汐等摄动力的作用，因而卫星轨道不是一个不变的椭圆，其形状、大小和在空间的位置都在不断地变化。任一瞬间同这个轨道相密切的椭圆称密切椭圆。在摄动情况下，认为卫星轨道是随时间变化的瞬时椭圆。卫星的运动方程是一个非常复杂的微分方程，可按级数展开法求解。此法把某一时刻t0的密切椭圆轨道作为固定的参考轨道，而把时刻 t的密切椭圆轨道根数表示为参考轨道根数同摄动项之和。摄动项分为短周期项、长周期项和长期项。一般以地球引力位球谐函数展开式的二次带谐系数作为一阶小量，而按所达到的精度分为一阶解和二阶解。这种解法通称为分析法。由于分析法公式较烦，近年来一般都采用数值积分法直接解卫星运动方程，或者采用半分析法与数值积分法相结合的方法，即短周期摄动用分析法计算，长期和长周期摄动用数值积分法计算。地球引力位通常以球谐函数展开式表示，球谐函数的系数称为地球引力场参数，其中同经度无关的系数称为带谐系数，同经度有关的系数称为田谐系数。利用这些参数同观测数据（方向、距离、距离差、距离变率和卫星至海洋面的高）之间的关系组成观测方程，就可以同时推求出测站的地心坐标，卫星轨道根数和地球引力场参数。由于观测方程中含有大量的待定参数，所以通常把轨道根数和大地测量参数分开解算。地球引力位的带谐部分主要引起卫星轨道的长期和周期摄动，田谐部分只产生幅度较小的短周期摄动。从卫星运动理论知道，地球引力位的偶次带谐系数引起卫星轨道升交点赤经和近地点角距的长期摄动，奇次带谐系数引起轨道偏心率和倾角的长周期摄动。故一般根据长期观测所获得的升交点赤经和近地点角距的变化推求偶次带谐系数，而根据轨道偏心率和倾角的变化推求奇次带谐系数。计算时必须事先消除非地球引力场的各种摄动因素的影响。为了削弱观测方程系数之间的相关性，须选取不同倾角的卫星进行观测，并须经过一定时间的观测，积累几个月或几个星期的卫星观测数据，这样就可单独求定带谐系数。田谐系数的求定比较困难，因为它们引起的摄动周期较短，振幅也较小。只有由全球分布均匀的若干测站，对不同轨道的卫星进行精密观测，才能求定田谐系数。这时观测方程中，带谐系数一般可作为已知参数；待定参数除了田谐系数外，还包括测站坐标和卫星轨道根数等项。由于卫星观测数据目前只能反映地球引力场的全球特征,而地面重力测量数据可提供引力场的精细结构,所以只有把两种观测数据综合解算，才能求得地球引力场比较精确的模型。

2.观测卫星的测量法

按其内容有：以恒星为背景测量卫星方向，人造卫星激光测距,多普勒频移测量定位,卫星雷达测高等。以恒星为背景测量卫星方向 利用卫星反射的太阳光或卫星上反射镜反射的激光束进行摄影，通过像片处理归算，即可求得摄影瞬间卫星所在的空间方向。方向观测法是60年代主要使用的方法，它的观测数据曾用于几何法建立空间三角网。由于观测精度不易再提高，而且可供观测的卫星和观测的机会较少，所以已很少使用。人造卫星激光测距 用安置在地面站的卫星激光测距仪向卫星发射激光脉冲，并接收由卫星反射镜反射回来的脉冲,测量脉冲往返所经过的时间,从而计算测站至卫星的距离。60年代初，曾试验用激光技术测量从地面站到月球的距离。利用月面漫反射进行测距的尝试，未能取得令人满意的结果。以后随着带激光反射镜的人造卫星的出现，以及仪器的改进，测距精度不断提高。第一代激光测距仪用目视跟踪观测，测距误差为±2米;第二代为自动跟踪，误差为分米级；第三代的测距仪精度达到厘米级。人造卫星激光测距仪的工作原理是固体激光器所发射的激光脉冲，由取样电路截取其极小部分能量，经光电转换后形成一个基准信号，送至测时装置，作为计时的开门脉冲。激光脉冲的大部分由光学系统发射至卫星。卫星上的反射镜将脉冲反射回到地面，为接收系统所接收，并由光电倍增管转换为电脉冲，经放大、整形后送至测时装置作为计时的关门脉冲。激光脉冲往返于测距仪与卫星间的传播时间，由计数器记录下来，据以计算出测距仪至卫星的距离。卫星激光测距仪分为固定式和流动式两类。前者安装在地面的固定测站上，后者可安装在车辆上，具有高度机动性。两类测距仪的精度大致相同。为了用计算机控制激光测距仪，使它自动跟踪卫星，须有精确的轨道预报。根据预报数据换算成观测时卫星的坐标，再计算出卫星的方位角、高度角和距离。输入计算机进行自动控制，跟踪卫星。人造卫星激光测距技术已被广泛地应用于大地测量和地球动力学。

月球引力常数篇7

解读“Google气球”项目

2012年10月的一天，美国肯塔基州派克县的天空出现一个闪光的物体，但大家都不清楚这个物体是何物，甚至有报警电话打到了当地警察局。

几天后，名为《天空中的神秘物体引发居民关注》的文章为大家揭开了面纱，当地电视台做了报道，就连CNN也派出了记者团队。

是外星人造访地球吗？事情的真相是什么？外界对此争论时，Google高管里奇·德瓦奥却稳稳地坐在加州山景城的会议室通过YouTube观看自己的杰作。这个神秘的发光物体，正是由他带领的Google团队的杰作，是“Google气球”项目的一场测试。

目前，全球网民大约有27亿，未过全球人口总数的一半。在互联网迅速发展之时，Google期望把网络体验带给更多的人。这个期望也符合Google的战略利益，只要上网就有机会接触并使用Google的产品。

“Google气球”项目中，约1.8万米的高空漂浮着数千个太阳能高压气球，通过无线网络与地面基站连接，彼此传递信号。每个漂浮的太阳能高压气球都可以作为下方直径约40公里区域内的无线基站。在信号覆盖的地区中，只要使用Google提供的天线，就可以通过一种升级版的WiFi技术上网。只需要很低的成本，就能为偏远地区提供网络服务，这个尝试太了不起了。

“登月计划”与Google X

经过两年的研发和测试，2013年6月15日，Google在新西兰基督城正式启动“Google气球”项目。太平洋上空漂浮着30个装有天线的太阳能高压气球，为当地约50个家庭提供临时上网服务。在未来，50这个数字是否能够扩大为5万？500万？5亿？甚至数十亿？这正是Google希望的，为了推动项目的发展，将“Google气球”加入到高风险、高回报的“登月计划”中。“登月计划”由Google X部门负责，其中包含无人驾驶汽车、Google眼镜等项目。

Google X拥有一支“快速评估”团队，它最主要的任务是对各种理念进行分类，将可能成功的疯狂创意与完全无法成功的疯狂创意区分开。通过平流层空气球提供无线上网服务的创意是由德瓦奥负责的。Google创始人拉里·佩奇对这个创意非常关注，时常会在会议中提起。Google X实验室负责人非常清楚，只要是佩奇感兴趣的项目，通常都能获得资金的支持，所以他和众多技术专家早在几年前就开始思考气球通讯技术的前景。

项目还未正式开始，开发团队就遇到了难题，那就是气球会受制于风向的变化。如果让气球固定在某个位置，就必须通过外力对抗风力，但这是很难实现的。曾设想用太阳能飞艇，但在2011年首次测试中，“高空长耐久力示范机”原型却未能通过测试，最终被迫降落在宾夕法尼亚的一处丛林里，类似的测试也从此停止了。

德瓦奥将想象力发挥到了极致，他决定放弃需要巨大能量抵抗风力的巨型气球，转而采用体积更小，价格更低的气象气球。这种气球最多能够在高空停留40天，并且能够环绕地球飞行。德瓦奥的想法就是“为什么不能放飞一组气球呢？这样可以覆盖整个地区。”但这一设想存在一个明显的缺陷，那就是这种气球在长达数周的环球飞行时，是无法控制方向的。方案讨论时，提出通过调整气球的高度来利用风流。通过控制气球的升降，使它处在我们所期望的风向区域中。只需分析过去和现在的海量风流数据，就能找到规律。数据可以从美国国家海洋和大气管理局获得。

数据分析对Google来说不难，借助恰当的气象学知识、超强的模拟技术和庞大的计算资源，就可以让气球进入理想的轨道。这与借助风力航行的帆船进入目标港口一样，都不需要任何动力燃料。

首次测试

2011年的8月，德瓦奥开始首次测试，当时使用的是非常廉价的乳胶“探空”气球，但效果不理想。这种气球飞得越高，内部填充的气体和外部大气间的气压差就会不断增大，最终导致气球的爆炸。最后，德瓦奥决定采用表皮材料制作的、能够抵御这种气压差的高压气球进行实验。此外，他还找到了几个Google工程师帮忙，他们曾在一次公关活动中，将一个绿色的Android吉祥物放飞到数千米的高空。德瓦奥对这些工程师说：“你们能够将Android探空气球放飞到数千米的高空，那么或许会有办法把一台带有WiFi发射器的小型Linux电脑放飞到太空边缘上去。”

德瓦奥和几位Google工程师将测试地点选在了加州中央山谷圣路易斯水库旁的恐龙岬，首先他们给四个乳胶气球充满氦气，每个气球都搭载一个WiFi发射器，使其能够与地面接收器交换数据。

放飞的开始阶段，气球平稳上升，随后开始向东移动，速度非常快。所有的发射装置仍安放在地上，但气球已经飞到几英里外，很快气球遇到了速度接近100英里/小时的气流。德瓦奥几人开车追赶飘向远方的气球，车上安装了两根定向天线，其中一根与频谱分析仪（用来探测信号强度）相连，另一根与WiFi卡相连。

很幸运，气球往东飘了一段距离后，开始上升，德瓦奥追上了它们。汽车行驶约16公里后，他们收到了WiFi信号，测试成功了。

组建团队

随后的几个月，德瓦奥和团队成员又进行了数次测试。德瓦奥开始熟悉气球的飞行路线，有时甚至能提前到一个地点等待气球的飞过。此外，德瓦奥还进行了多个实验，以了解当距离地面基站最近的气球能够提供网络传输服务时，其他几个气球是否能够相互传递信号。

2012年初，泰勒确定这个项目不会被取消了。Google开始考虑组建更大的团队，进行更长距离的飞行测试，并思考如何改进设计，切实为用户提供宽带服务。

考虑到德瓦奥更喜欢参与研发过程，而不是领导团队，Google最终决定让麦克·卡西迪来负责该项目。卡西迪上任后，除了招募常规无线网络工程师、无线电专家和计算机科学家外，还引入了一些其他行业的转业人士。结合实际情况，招聘航天工程师支持项目的顺利进行。另外，由于负责发射和回收气球的团队经常需要在路况复杂的道路上作业，我们还招聘了两名退伍军人。一名是前海军特种兵，另一名则是无人飞机驾驶员。考虑到下一代气球需要将特制的聚乙烯薄膜缝合到一起，专门聘请了专业的裁缝。

为使项目进展顺利，Google X与Raven Aerostar合作，双方共同解决气球飞行持续时间、方向控制、能量消耗等问题。经多方验证后，决定采用双气囊（氦气、空气）设计，另外还配备了一套阀门控制系统，使其能够利用极少的能量实现高度调节。德瓦奥感叹道，“这比开发火箭还难。”

气球回收

为了探测压力、温度等，气球上会安装许多传感器，这使Google在测试过程中积累了大量的数据，因此如何回收气球也是Google X考虑的问题。

升上天空的Google气球都配备了降落伞，在遇到故障或想要回收气球时，地面人员启动一套放气机制，同时打开气球上的降落伞。在初期测试时，大多数气球都降落在农场里，有时，好奇的路人会比回收团队更早达到气球降落地点，为避免引起误会，Google气球上会用黑色字写明这是一次无害的科学实验，并标明“保罗”的电话，拨打电话提供气球位置线索可以得到奖励。在约200次测试中，只有两个气球没有被收回。其中一个是捡到气球的人未与Google联系（Google通过GPS锁定了气球的位置，但因不想泄露项目秘密而放弃了）；另一个是在肯塔基州引发关注的闪光物体。这个闪光物体在空中漂浮了11天，最后在加拿大境内降落。

软件系统

在气球测试过程中，Google X开发了一套控制软件，第一代版本被命名为“伏尔甘”。随着测试的深入，“伏尔甘”最终被名为“任务控制”的全能操作系统取代。“任务控制”是一套纯粹的网络系统，团队成员可以通过任何PC或平板电脑与系统相连。它能够分析美国国家海洋和大气管理局的数据（包括当前状态与历史记录）；它可以利用Google的计算资源来规划气球飞行的理想路线；它能够将气球引导至正确的高度，并追踪它们的“神经系统”和具体方位；在地图上标注每个气球的状态和位置；向当地空管员发出信息，并告知屏幕上闪烁的信号无任何危害等。

连续飞行时间的困扰

测试过程虽然遭遇诸多困难，但最难解决的还是如何让气球在高空连续飞行100天，甚至更长的时间。20世纪60年代末，一种名为“全球水平探测技术” 的气象探测气球曾创下连续飞行744天的记录，但此后再也没有气球能够达到这一水准了。

NASA在今年2月份放飞的测试气球也只飞行了55天，而且尺寸远大于Google的测试气球。因此，当Google宣布将定期以极低的成本实现两倍的飞行时间时，嘲笑声时有出现。但Google认为通过改进技术是可以突破这个难题的，比如采用高级的气球材料，使用紧密的阀门辅助配件，采用能在低温下将泄漏量降到最低程度的定制垫圈等。

精通气球制作技术的Raven Aerostar副总裁朗·斯特罗斯切尼认为，根据Google工程师提供的方法，确实有可能突破气球飞行时间的限制。Google的气球专家丹·鲍温对此充满信心，他表示Google在这个项目上投入的资源超过了任何一个团队，包括所有民间项目和政府项目。并坚信能够实现目标，甚至超越目标。

Google气球团队在新西兰的成功，坚定了Google X的信心。随着项目的发展，Google X团队已经准备好在南纬40度线上，用300个气球环绕新西兰、智利、阿根廷和澳大利亚的上空，为这些国家的偏远地区提供无线网络服务。卡西迪说：“如果这个项目取得成功，我们会继续向北扩张，将服务延伸到更多的国家。”

根据Google气球团队的设想，他们未来会在全球安装数千个气球，并设定一些指定的回收点，然后每天由多个运营中心发送数十个替换的气球。卡西迪说：“我们意识到，全球还有数十亿人无法上网。我们想帮助他们。”

“Google气球”并不疯狂

如果Google气球项目取得成功，Google不仅能获得社会的肯定，还能获得巨大的经济回报。但泰勒表示，Google X不会受到严格的预算限制。他表示，如果把赚钱当作目标，那么就会失去积极性。整个Google都明白，只要你想办法把世界变得更美好，钱自然会来找你。

Google希望，在未来几年通过Google气球上网的人数能够与通过光纤、电缆上网的人数一样多。这听起来似乎疯狂的想法，在新闻曝光后，并没有遭到任何的批评或嘲笑，反而得到了舆论和用户的一致称赞。

月球引力常数篇8

关键词：潮汐 潮型 周期性 引潮力 潮汐能 灾害预警

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）02-0135-01

前言

物理是研究世间万物规律的一门学科，在我们生活中有许多神奇的物理现象，有些现象即便经常见，但不经过学习我们很难把握这些现象发生的真正原因。常年在海边生活的人们都会看到海水有一种周期性的涨落现象，中国古时为了解释这种现象，给其赋予了很多神话色彩，认为存在海神每天操控海水的起落，潮水大的话就认为是海神发怒造成的。现今我们通过学习已经认识到海水的涨落是一种自然现象，而且我们也已经开始利用这种自然现象来造福人类，但究竟潮汐形成的原因是什么，其有什么规律，还是有很多人并不了解。

一、什么是潮汐

我国古书上有说：“大海之水，朝生为潮，夕生为汐。”故中国人称海水早上上涨为潮，晚上上涨为汐，合称为潮汐。各地潮汐的时刻、持续时间、大小均不相同，但大致上可分为三种类型：半日潮型：一昼夜内（一个太阴日）出现两次高潮和两次低潮，前一次高潮和低潮的潮差和后一次高潮和低潮的潮差几乎相等，约等于6小时12.5分钟，我国东海、黄海、渤海沿海多数地点便属于这种潮型，如青岛、厦门等地；全日潮型：一昼夜内只有一次高潮和一次低潮，高潮和低潮之间的时间差约为12小时25分，我国南海地区有这种潮型，其中南海的北部湾是世界上最典型的全日潮海区；混合潮型：混合潮是正规半日潮和全日潮之间的过渡潮型，一般又分为“不正规半日潮”和“不正规全日潮”，表现为一个月内有些日子出现两次高潮和两次低潮，但较半日潮型潮差较大，有些日子出现一次高潮和一次低潮，但较全日潮型潮差较小，我国南海海区多数地区为这种潮型。

二、潮汐形成的原理

潮汐是由于太阳、月球和地球相对位置的不断改变及地球自转在一昼夜中地表各处受太阳、月球引力和合力不断改变，导致海水周期性涨落的现象[1]，导致海水涨落的这种合力我们也称之为引潮力。牛顿的万有引力定律表明：引力的大小与两个物体的乘积成正比，和两个物体之间的距离成反比，在不考虑其他星球的微弱作用力的情况下，月球和太阳对海洋的引潮力的作用是引起海水周期性涨落的原因，其中月球的作用约是太阳作用的两倍。我们先来说说月球的作用[2]，在离月球最近的地面上的物体，绕地、月共同质心（月球绕地球运动，可把月球、地球看成是绕共同质心运动的两个物体）做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径，物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力，这两个力不能再抵消，其合力与物体受地球的万有引力方向相反，使物体的重力明显变小。如果所说的“物体”是这里的海水，那么这里就会有涨潮发生。用同样的方法研究离月球最远的地面上的物体，月球对此处物体的万有引力小于与之对应的惯性力，它们的合力又是c地球对此处物体的万有引力方向相反，也是使物体的重力明显变小。所以在离月球最远的那部分海水同时也会有涨潮发生。这就使本应是球形的海平面微微呈现出纺锤体形状。研究太阳对潮汐的作用，与研究月亮作用的方法相同，这里不做详细论述。日月引潮力的效果是线性相加的，合成的结果与日、月的相对方位有关。在朔日和望日，月球、太阳和地球几乎在同一直线上，太阴潮和太阳潮彼此相加，就形成每月的两次大潮，在上弦月和下弦月时月球和太阳的黄经相距90°，太阴潮被太阳潮抵消了一部分，就形成每月里的小潮[3]。

三、潮汐的应用

1.潮汐能是一种因为引潮力造成的海水周期性涨落所产生的能量，是一种尚待开发的且储量巨大的可再生能源，我国海岸线总长3.2万公里，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里，有丰富的潮汐能资源。潮汐能有着洁净可再生的特点，如果利用得当，将极大的改善我国以煤炭为主的能源消费结构，减少因燃烧一次能源所排放的有害物质，对现在雾霾横行的空气质量的改善也有重要意义。我国现在已经建成的潮汐发电站有多所，主要集中在东南沿海地区，但对潮汐能的利用仅仅是开始，这与潮汐能不连续、收回成本周期长的特点是分不开的，后续还需要专家学者投入更多的精力开展这方面的研究，有效提高潮汐能的利用效率。

2.近几年来，全球性灾害频发，造成了巨大的经济损失和很多人员伤亡，如2004年的印尼海啸、2008年的缅甸热带风暴和中国四川汶川地震等，使人们开始重视起对自然灾害预警系统的建立，并逐渐成为国际社会的共同任务之一。潮汐规律和潮汐作用是一个十分复杂的地球物理问题，潮汐与其它过程的综合作用对自然灾害有可以预见的影响[4]。通过广泛收集信息，寻找其中的联系，要比单方面的研究单灾种的灾害规律更有效。这也给我们提出了一个方向，即灾害预警应该向着综合预警方向发展，潮汐作为地表物质运动的重要组成部分，而且地球表面有70%是由海洋组成的，其作用不容小觑。

结论

潮汐作为一种自然现象，其应用多种多样，除上面提到的两种以外，与海港工程、航运、军事活动、养鱼业、近海污染防治等方面都密切相关。总之，学好潮汐相关知识，对于有意向到沿海城市发展或致力于海洋研究的同学们来说意义重大。

参考文献

[1]李长松. 潮汐原理及其应用[J]. 才智，2013，35：310.

[2]https：//

[3]张洪波.徐振文.大学地理（自然版）[M].长春：吉林人民出版社.2003.13.16