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绕着自身的轴转动的液体球体为什么会变形，这个很容易解释。赤道附近的地方转得最快，是因为它们的运动轨迹最长，而在两极附近的运动轨迹最短，所以就转得最慢。因此，赤道的离心力最强，而两极的是最弱的。由于受到离心力的作用，赤道部分被迫产生更大的转圈，所以它的运动轨迹就会向外延伸，自然而然就会产生一部分空隙，而这些空隙只有靠它附近的物质去填补，所以，受离心力影响最弱的两极就会向里凹陷。
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确实，地球并不是像油滴一样全部由液体组成的。地球表面的3/4是被海洋覆盖的，所以刚刚所讲的离心力对地球的海洋部分是适用的。所以，我们能够理解液体这部分，由于地球的自转，海洋失去了原来的形状，两极变平，赤道膨胀，然后在离心力的作用下，保持在一定的位置。
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不仅是海洋部分会有这样的变化，经过精确的计算，地球表面的固体部分——土地、陆地，也会产生这样的变形。也就是说，整个地球就是中间膨胀、两极扁平的球体。就好像在很久以前，地球就是全部由液体组成的，由于长期受到离心力的作用，才发生扭曲，形成了现在的形状。
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让我们来看一下，这个显著的事实是怎样被证明的。地球的引力能够使物体掉落，力的大小因物体离地心的距离的不同而不同。离地心越远的地方，地球引力就越小；离地心越近的地方，地球引力就越大。牛顿因为发现这个定律而闻名于世。地球表面的物体与地心的距离就是地球的半径，地球表面的物体做自由落体时，第一秒走过的距离就是4.9米。如果物体是从地球半径2倍的地方落下来，速度就是地球表面物体下落速度的1/4，也就是说物体在第一秒走的距离只有1/4乘以4.9米，即1.225米。如果把它放在离地心距离3倍、4倍、5倍高的地方，那么物体在第一秒所走的路程就只有4.9米的1/9、1/16、1/25。这就是由牛顿发现的引力定律，简单描述就是：引力与距离的平方成反比。
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因此，从平原上落下来的石头的速度会比从高山落下来的快，因为平原比高山更接近地心。这是可以用实验来证明的，不过会有点难处理，因为相对地球半径来说，平原与高山之间的距离差是可以忽略不计的。我们用另一种方式来证明。
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如图15，我们把铅球系在绳子上。假如把绳子的另外一端固定在某个地方，如图中的A点，那么球在运动一段时间后就会停下来，最后绳子的方向就是垂直的，绳子的方向用直线AB来表示。现在把球放在C点的位置，然后松开手。这时，如果球没用绳子绑住，它就会垂直下落，不过现在因为有绳子，它不会垂直下落，而是会因为悬挂点方向的引力作用沿着以悬挂点为中心的弧线CD运动。球会落到B点，走弧线CD，最后到达D点。到了D点之后，它又开始下滑到B点，然后再上升到C点或接近于C点的位置，到最后又向D点运动。这个球会一直这样来回运动一段时间，直到受到空气阻力的阻碍。如果A点的位置选得很准确，这个球是不会停下来的。
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图15
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这种运动就叫摆动，由线和球组成的这个装置，就叫做钟摆。钟摆之所以会摆动，是由于受到地球引力的作用。摆动过程中的每一次掉落都受到吊绳的阻碍，而钟摆的长度保持不变，因此，受到的地球引力越大，摆动速度就要加快，这样摆动才能正常进行。也就是说，钟摆越靠近地心，摆动的速度就越快。同样，如果是放在地球引力比较小的地方，也就是离地心比较远的地方，那么它就会摆得慢一些。事实上，实验确实证明了放在高山上的钟摆会比放在平原上的摆得慢一些。因此，假如想证明地球表面的点与地心之间的距离是否一样，那么只需要把钟摆放在这些点上，看它们的摆动速度是否一样。如果在这地方摆得快，在另外一个地方摆得慢，就说明摆得快的这个地方离地心更近。
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假设有一个观察者在赤道和两极之间选了几个点，这些点之间的距离是一样的，而且都是在海平面上，他把同一个钟先后放在这几个地方，然后细数每个地方钟摆的摆动次数。在赤道上，一小时内，钟摆的摆动次数是4000次；赤道以北的某个地方，是4001次；再往北一点点是4002次；然后再往北是4003，在此基础上再往北是4004。假设在我们所在地方摆动次数是4008次，北极附近的是4012次。很明显，钟摆摆动次数越多，证明它的速度越快。从上面的数字可以看出，钟摆在北极的摆动次数比赤道的多，说明它在北极摆得更快，这就证明了北极的地球引力比赤道的地球引力大。换句话说，北极比赤道更接近于球心。因此，整个地球一定是一个中间膨胀、两极扁平的球体，不管是陆地还是海洋。所以，极有可能地球表面的固体部分最初的时候就是液体，这才会在离心力的作用下，发生变形，变成现在的形状，就像上述实验所描述的变形的油滴一样。
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钟摆实验告诉我们一个多么令人惊奇的事实啊！那些形成坚固地壳的岩石，那些构成陆地框架的巨石，以及那些能让铁具都钝化的花岗岩石，在以前某个时代，也是流体状的，就像在炼铁炉里被熔化的铁一样。现在高耸入云的高山，以前很可能是海洋里的液体矿物质的一部分。就像钟摆实验证实的那样，只有在地球原先是液体的情况下，才能够解释地球整体变形的这一事实。
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不过，你可能会问，钟摆所证实的是真的吗？观察员数的单摆摆动的次数确定是没错的吗？这绝对是不会错的，像这种观察都是非常严密地进行的。而且，在规定的时间内，钟摆的摆动速度总是会在越靠近两极的地方越快，这是既定的事实。即使用钟来做实验，结果也是一样的。钟是一种相当复杂的装置，它有很多不同的齿轮，这些齿轮能够使指针绕着转盘转，它的动力来源于一根弹簧或者一个砝码，也就是发条装置。为了保证钟的准确性，防止它走得太快或太慢，每一个钟里面都安装了一个非常重要的零件确保时钟按固定的速率来回摆动，维持规律运作。对钟摆钟来说，钟摆就是它本身的校准器，它摆动得越快，钟就走得越快，转盘上的指针也就走得越快；摆动的速度越慢，钟也就走得越慢。
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现在，我们发现，钟摆时钟的准确率是非常高的，它在赤道及其附近走得很慢，而在两极走得很快，无一例外。17世纪时，人们第一次发现了这个定律，这在当时引起了巨大的轰动。有人问：是什么神秘的机制，像手指轻轻拨动机器一样，让它在赤道附近慢下来，在两极快起来呢？牛顿在证实苹果为何会落下的同时，也证实了这样一个事实：钟在赤道附近走得很慢，是因为这里的地球引力比较小；钟在两极走得很快，是因为这两处的地球引力比较大。因此，我们可以推断出地球就是赤道膨胀、两极扁平的扁球体。
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除了钟摆实验，我们还能找到其他更为直接的证据来证明。在不同的时代，都会采用大量的几何测量措施，现在的测量都以米为单位。通过大量的测量，人们发现钟摆证实的是对的，地球确实发生了变形，而且它的变形还是可以测量出来的。如果我们把赤道圈的半径（也就是赤道上的点与地心的距离）分成300等分，那么两极圈的半径只有其中的299等分。换句话说，两极与地心的距离比赤道到地心的距离少20千米，这个距离比最高山脉的海拔高度的两倍还高，不过，相对于地球庞大的体积来说，这也是可以忽略不计的，它是不会改变地球的形状的。假如用一个直径为2米的球体来表示地球，按照相同的比例，20千米相当于这个球的3毫米，那么这个球也只扁平3毫米，跟2米比起来，实在是可以忽略了。
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更准确一点的话，事实上，地球的赤道半径大约是6377千米，而极点半径大约是6356千米，两者大概相差21千米。
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大地记 第七章 地球内部
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现在我要带你们去探索地球的内部，也就是我们脚下几千米的地方。什么？我们能在地球内部探索到什么呢？会偶然发现金属的秘密吗？会不会看到坚固的岩石缝里的金子？可以看看铁、铜、锡是如何形成的？可以亲眼目睹闪闪发亮的宝石？可以探索红宝石、蓝宝石和钻石形成和保存的过程？据说，在地球的内部有着数之不尽的宝藏。
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不，我不是要告诉你们金银的来源，也不是要告诉你们宝石库在哪里。我是要告诉你们地球的内部结构。我们不是进行地下旅程，没有宝石也没有无价金属，不过有更好的东西——地球内部的建筑概念以及产生对伟大的建筑师的敬佩之情。
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跟地球表面与地心距离相比，人类挖掘矿产资源所到达的最深的深度是微不足道的。开采出来的矿坑也仅仅是在地球表面，根本无法通过这些矿坑探索地球的内部结构。我们无法进入到地球内部，所以也不能用肉眼直接观察。不过，我们至少可以用我们的聪明才智通过一个非常简单的装置发现地球内部的很多秘密。我指的是钟摆，钟摆的摆动向我们证明了：它在有些地方摆动得慢，在有些地方摆动得快，是由于离心力的作用，并且在这个力的作用下，地球的两极是凹进去的，赤道是膨胀的。同样，单摆的实验也告诉我们地球内部到底是由什么物质组成的，为什么矿工难以进入。
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单摆的摆动是由于受到地球引力的作用。地球内部的每一个分子都对这个引力作出了贡献。不仅仅是离单摆最近的物质吸引它，促使它摆动，地球内部深层的物质也对它产生作用，事实上，这个引力是地球内部所有物质共同作用的结果。假如地球内部的物质是现在的地球里面的2倍、3倍或4倍，那么作用在钟摆上的引力将会是原来的2倍、3倍或4倍，钟摆就会摆得非常快。在钟摆长度不变的情况下，它摆动的速度取决于地球内部物质的质量。
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因此，经过极其复杂的计算，我们可以通过单摆实验得出地球内部物质的质量。通过计算发现，如果把组成地球内部结构的物质包括空气、水、石头、金属以及各种矿物质全部混合在一起，那么每立方分米的这种混合物的质量是5.5千克。这里面空气的含量只有1.03克；水是1千克；而大理石、建筑石材、花岗岩以及各种土壤，还有其他组成地球外壳的物质，只占2千克~3千克。因此，组成地球深层的物质一定比表层的重，否则不可能达到每立方分米5.5千克。在这儿，我们可以得出这样的结论：组成地球内部的物质的质量相当大，而且很可能都具金属性。这就是我们从钟摆实验得出的结论。
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从另一个很简单的实验中，我们可以学习到更多。首先往瓶子里倒入少量某种非常重的液体，比如汞（俗称水银），如果没有水银可以用一些非常小的炮弹，只要它们能够在瓶子里自由活动。然后往同一个瓶子里倒入等量的水银，之后再倒入等量的油。同时，在瓶子的顶部留出一点空间。现在呢，我们用软木塞把瓶子盖上，然后再慢慢摇晃。如果不停地摇晃，瓶子里的4种物质（汞、水、油、空气）就会完全混合在一起，直至无法分清。但是当摇晃停止的时候，慢慢地液体就会出现分层了，4种物质分别分离，层次非常鲜明。在这4种物质中，金属是最重的，所以它沉到底层；在它上面的就是水银；再上一层就是水，因为水比金属轻，比空气和油重；在水上面的是油；然后最上层的就是空气，因为它是4种物质中最轻的，充满了整个瓶子的瓶口处。因此，被充分混合的各种液体物质，处于静止状态时，它们就会恢复原来的层次，所有的物质都分得很清楚，根据相对质量的大小，各自占据位置，最重的在最底层，最轻的在最上层。
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