地球為什麼有引力？

任何有質量的兩種物質間都有引力。在地球表面的任何物體，相較於地球本身的質量，均微不足道。所以接近地球的物體，全被吸引朝向地球質量的中心，此為地心引力。

地球的引力現象有兩個方面表現：

一是地球磁性的地心吸引力現象，能對來自太空並靠近地球軌道運行的各類物體，都能通過異性相吸的磁性手段，將其吸引到地球中來，從而實現地球質量不斷壯大之目的，這種引力現象稱之為地心磁性吸引力。

二是地球自轉時其巨大磁場的牽引力現象，目前在地球巨大的磁場之中，已形成了一條較為穩定的磁力線圈供月亮圓周運行，這種引力現象稱之為磁場磁性牽引力。

地球引力具體形成原因

假如地球表面完全為自由流動的液態水所覆蓋，那麼這種液體水的表面呈現一個扁球體，在兩極稍平，而在赤道膨脹，。這個理想的形狀，稱為地球體，它將完美地同全部的重力、轉動力相平衡。 牛頓定律對於引力的表達是重力遵循的基礎。

眾所周知，該定律的基本表述為：m1與m2這兩個質點之間的引力，正比於二者質量的乘積，反比於這兩個質點中心之間距離的平方，如果説此處的F為作用在m2上的力，那麼R1為從m1指向m2的單位向量，r是m1與m2之間的距離，而A是萬物有引力常數。加上負號表示着力是互相吸引的。

很明顯，引力是存在於自然界中強度最小的相互作用力。最近還發現，A的數值也不是常數，而是隨着時間有緩慢的減少。它的這種變化，是由許多原因造成的，其中之一被認為是由於地球半徑隨着時間而增加，這樣反過來，又必將對地球的發展歷史帶來深刻的影響。可是，所得出的A值變化速率是如此之小，以至於它在整個地球演化過程中，即在幾十億年的時間內，其變化速率只大約為1%，所以在實際應用上並無什麼真正的價值。

由於地球（假定為m1）這個巨大質量的存在，使得m2所產生的加速度，稱做重力加速度。它最早是被伽利略在意大利的比薩斜塔上測定的。在地球表面上這個數值一般定為980釐米/秒2，通常又將1釐米/秒2稱為“伽”（gal），用以紀念這位偉大的科學家。重力場是守恆的，也就是説在重力場中，移動一個物體所做的功，獨立於它所經過的路徑，而僅僅取決於它的終點。

事實上，假如該質量最終轉到它原來出發時所處的位置時，其淨能量的消耗等於0，而不管它在其間所走過的道路是什麼。這在自然地理面中，是可以很輕易得到證明的。尋常所見的水分循環，就是一個很好的説明重力守恆的例子。一滴水從海洋麪上被蒸發，克服重力，進入大氣，這是外界做功的結果。待它由空中重新迴歸到海洋時（而不管它是直接落入海洋，還是被運送到幾千公里之外，又隨着河川逕流回到海洋來的），放出了原先 克服重力時的那部分功，遵循着重力守恆，使得淨能量的 消耗等於0。類似的例子，在地表面是很多的。

另外一種對重力守恆的表達方式就是：動能和勢能之和在一個 封閉體系中為一常數，這涉及到動能與勢能的互相轉化，也是我們要經常使用的一個規律。同時要記住引力是一個向量，它的方向是沿着地球的質量中心與另外一個物體質量中心的連線，這在進行向量分析時，是極為有用的。地球表面的重力大小，一般來説與五個因素有關，它們是地理緯度、海拔高度、周圍地體的地形、地球潮汐與地表以下物質的密度。

這最後一個因子，僅僅在進行重力測量中才有價值，一般情況下它對重力變化的影響，要比前四個因子的聯合效應小的多。例如，從赤道到兩極，重力隨着 緯度變化的數量大約為5伽，而油田勘探中的較大重力 異常是10毫伽，只相當於上述數字的1/500。

在1930年，國際大地測量和地球物理協會採用了一個公式，給出了在地球這個橢球體上任意一點的重力加速度為： g=g0（1+αsin2Φ+βsin22Φ） (5．9) g——重力加速度；g0——在赤道上的重力加速度，它等於978.0490釐米/秒2；Φ——緯度，常數α及β分別是0.0052884和-0.0000059。自從1930年以來，由於在重力測量中獲取了大量的資料，特別是通過 人造地球衞星的準確測定，上式中的常數已經有了進一步的改動。

從自然地理學的角度來看，我們的着眼點不在於尋求計算重力或進行訂正的準確公式，而在於利用這種重力分析的基本原理，闡述物質在進入自然地理面和輸出到環境時的受力狀況，在這些受力當中，重力是特別應當考慮的一項。

舉凡地形的改變、物質的搬運和 堆積、氣團的運動、水分的循環、生物的生長，甚至於地球物質的調整等，離開了重力的分析，就不可能得出正確的結果。前面已 經講過，重力最為明顯的表達，一般都在地球固體表面之上。在其下並非重力消失了，只是不容易有如固體表面之上那樣 明顯地看出來罷了，此外作為研究的對象來説，我們亦不去特別關注地層深處的重力狀況，而只接受它所帶來的對地表造成的後果。進而看到，在海平面之上陸地面積約佔全球總表面積的29%，以雨和雪降下來的水，必然經受重力的作用迴歸到海洋中去。

這樣，每一次落到地表上的降水，都具有比例於本身質量和海平面以上高度的乘積，這樣數值的能量，這就是它所具的勢能。在陸地地表，亦有個別的點低於海平面，例如我國的吐魯番盆地，美國加利福尼亞的死谷等，它們之所以能在陸面上保持這種例外的情況，一是由於其面積小，二是由於這些盆地均處於乾旱區，很少有降水發生。

假如把它們移到濕潤地區，這種低於海平面的狀況決不會保持很久，在重力的參與下，很快就要被水充滿或被水所帶來的風化物質填注，以補足海平面在全球延伸中的“漏洞”。重力在自然地理面中的表現，既平常又深刻，對此應有充分的認識，現粗略地討論一下重力在改造地表形態上的作用。陸地表面由於風化作用而造成的鬆散 物質，在一定的條件下，由於力的作用是要移動的。

無論是從高處到低處的滾動、滑落、崩塌，還是通過河流的輸運，風的挾帶等，其中一個極重要的因素就是重力的參與。我們以一個在坡面上運動的巖塊為例，簡要分析一下重力的作用。由分析得知，重力的一個分力，即巖塊向下滑動的力，比例於所處坡度的 正弦，當然還取決於這個坡面的摩擦係數。

一克重的巖塊在坡度為45°時，向下滑動的分力為0.7克；而當該坡度等於60°時，這個分力將增加到0.87克（如圖5．5）。由於摩擦係數很少有大於1的狀況，因此單憑摩擦係數的阻抗，在坡度大於45°時，將支持不住重力所引起的向下滑動的分力。事實上，比40°更為陡峭的自然坡度在全球是很少見的，因為如果有超出40°的角度時，重力作用將比較 迅速地對此加以改變，由此可以看出重力改變地表形態的作用來。

在討論 地球重力的同時，我們對於其它星體產生的類似於地球引力的 作用力，也要加以必要的重視。最主要的就是月亮和太陽對地球的引力。

月亮和地球的距離很近，約等於三十個地球的直徑，根據萬有引力定律，引力與距離的平方成反比，因而儘管月球的質量不算太大，但對於地球上各個 質點的引力卻相對的要大一些。太陽的質量很大，約等於二千億億億噸，是 地球質量的三十三萬倍，但由於地球與太陽之間的距離太遠，是月球—地球之間距離的四百倍，因此，它對地球的引力，只是月球對地球引力的46%。

所以，地球上的 潮汐現象是太陽和月亮二者作用力的合成，這裏我們只需瞭解月亮的引力作用比太陽更大這一點就夠了。地球的質量是月球的81.5倍，因此月—地系統的 公共質量中心，必然大大地偏向於地球一側，大約在距地心0.73倍 地球半徑的地方，兩個球體每月繞着這個共同的質量中心轉動。月球對於地球的引潮力 固然重要，但這個引潮力的數量值卻並不太大，只相當於地球重力的千萬分之一。

對於地球上一個10噸重的物體來説（即重力等於10噸），其引潮力僅有1克。這樣小的力，人通常是感覺不出來的。但地球對 這種不大的引潮力，反應卻十分明顯。很早以前，就發現海水在一日內有規律的漲落（潮汐）與月球有密切關係。

此外，地球不是一個剛體，一般都認為它是一個具有彈性的球體，對於具這樣一種特性的球體，在 引潮力的作用下，地球的固體巖石地殼也會產生“潮汐”現象，叫做固體潮，每天都要升降達30釐米左右。當然地球對月球的引潮力更大，它使得月殼突起和下落的幅度達到3公里左右。與此同時，地球上的大氣，也因為這種引潮力，每天都產生着“大氣 潮汐”。

至於海洋這個龐大的水體，其上的潮汐現象就更為明顯了，加拿大東海岸的芬地灣 蒙克頓港，最大潮差達19.6米，堪稱世界前茅。我國 錢塘江口的最大潮差記錄為8.9米，當然各個地方由於所處位置及周圍環境的不同，潮差也是不相同的。月球和太陽的引力在塑造陸地表面的地形方面，也是一個具有一定意義的因素。 康德在1775年，曾率先提出把漲潮作為改變地球旋轉速度的一個因素。

近年來，在探討關於地震的預測預報中，也有人把潮汐力作為一個對地震起因的 觸發因子。此外，對於自然地理來説，更為明顯的則是潮汐對於海陸交界處地形的變更作用，對於岸線的影響作用，以及對於波浪運動的作用等 。