正如无数太空照片所证明的那样,地球是圆的——宇航员亲切地称之为“蓝色弹珠”。然而,表象可能具有欺骗性。事实上,地球并非完美圆形。
这并不是说地球是平的。早在哥伦布远航之前,亚里士多德和其他古希腊学者就提出地球是圆的。这是基于许多观察,例如,离港的船只不仅在驶离时显得越来越小,而且似乎也沉入地平线,正如弗吉尼亚理工大学布莱克斯堡的地理学家比尔·卡斯滕森所说,如果航行在一个球体上,人们可能会预料到的那样。
艾萨克·牛顿首先提出地球不是完美圆形。相反,他认为地球是一个扁球体——一个在两极被压扁,在赤道膨胀的球体。他是正确的,而且由于这种膨胀,从地球中心到海平面的距离在赤道大约比在两极大 21 公里(13 英里)。
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亚利桑那大学图森分校的地质学家维克·贝克解释说,地球不像一个钢铁制成的陀螺,而是具有“一点塑性,使得形状可以非常轻微地变形。这种效果类似于旋转一块橡皮泥,尽管地球的塑性远小于孩子们熟悉的硅塑料粘土。”
然而,我们的地球甚至不是一个完美的扁球体,因为质量在地球内部分布不均匀。佛罗里达大学盖恩斯维尔分校的地质学家乔·米尔特说,质量集中的地方越大,引力就越强,“在全球范围内造成隆起”。
由于其他各种动态因素,地球的形状也随时间变化。质量在地球内部移动,改变了那些引力异常。山脉和山谷由于板块构造而出现和消失。偶尔,流星会撞击地表形成陨石坑。月球和太阳的引力不仅引起海洋和大气潮汐,也引起地球潮汐。
此外,加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的地球物理学家理查德·格罗斯指出,海洋和大气不断变化的重量会导致地壳变形,“大约在一个厘米左右的量级”。“还有冰后回弹,在上次冰河时代,地表巨大的冰盖压低了地壳和地幔,现在正在以每年约一厘米的量级向上回弹。”
此外,为了平衡地球质量分布不均并稳定其自转,“地球的整个表面都会旋转,并尝试将质量重新分布到赤道,这个过程被称为真极移,”米尔特说。
格罗斯说,为了跟踪地球的形状,科学家们现在在地面上放置了数千个全球定位系统接收器,这些接收器可以探测到它们海拔高度几毫米的变化。另一种方法,称为卫星激光测距,是从几十个地面站向卫星发射可见波长激光。在它们的轨道中探测到的任何变化都对应于引力异常,从而对应于行星内部的质量分布。还有一种技术,即甚长基线干涉测量技术,它让地面上的射电望远镜监听河外无线电波,以探测地面站位置的变化。理解地球不是完美圆形可能不需要太多技术,但确定其真实形状需要相当大的努力和设备。