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杨发武专栏 >> 板块运动的动力——万有摩擦力

杨发武 (yangfawu185@126.com) 2007.10

内容提要: 任何物体周围都存在着引力场,两物体相对平行运动时在引力场的作用下会产生摩擦力,这个摩擦力叫万有摩擦力。在万有摩擦力的作用下,地球把月亮的自转周期和公转周期统一了,月亮和太阳又使得地球的自转速度在不断地减慢,同时还引起了气体潮、海潮、板块运动和地下岩浆的流动等现象。

关键词:潮汐、地球自转、板块运动、岩浆潮、万有摩擦力。

人们认为两个相互接触的物体作相对平行运动就会产生摩擦力,我们通常认为的接触是物体和物体表面的直接接触,其实任何两个物体,不论它们相距有多远,它们都是相互接触的,因为引力场把所有的物质都联系在了一起,所以任何两个物体如果作相对平行运动,它们之间就会产生摩擦力,只是产生的摩擦力很小很小,人们很难发现,不过自然界和天体中的许多些现象表明,这种摩擦力的确是存在的。

一、不解之谜

1 、月球的自转周期和公转周期

宇宙中的各个星球都在不停地自转和公转,月球也不例外, 月球的自转与公转周期相同,因而使得它永远以同一面对着地球。 参考文献1 )。这会是一种巧合吗?有人说这是地球的潮汐作用引起的,那为什么没有潮汐现象的火星和冥王星也有同步自传卫星?

2 、地球的自转速度

地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“ 古生物钟” 的研究发现,地球和自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要 412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有 400天;3.7亿年前的中泥盆纪,一年为398天。 参考文献2 )。是什么力使地球自转速度减慢的呢?有人说这也是地球的潮汐作用引起的,那下面的现象又如何解释?

2000 年发现一颗自转特别快的小行星,编号为(54509),命名为 2000PH5,它的直径仅114米。在长达 4年时间中,天文学家用多种强威力光学望远镜和雷达仪器观测它。由于该小行星的表面和形状不规则,从观测它的亮度变化和雷达回波可以得到它的自转情况。它的自转很快, “它的一昼夜 ”仅约地球上的12分钟。观测得出,它的自转周期每年减少 1毫秒。 参考文献3 )。

3 、潮汐

潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳 )引潮力作用下所产生的周期性运动,习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐,而海水在水平方向的流动称为潮流。

有下面这样一个事实:在任何时刻,围绕地球的海平面有两个突出的部分, 在理想的情况下它们分别出现在地表面离月球最近和最远的地方。 如果说潮汐是月球的引力造成的,在离月球最近的地方海水隆起是可以理解的,但为什么在远离月球的地方海水也隆起?如果说潮汐是万有引力现象,似乎应该与质量成正比,与距离平方成反比。太阳的质量比月球大 2.7×105 倍,而太阳到地球距离的平方只比月球到地球距离的平方大1.5 ×105 倍, 两者相除,似乎太阳对海水的引力比月球还应该大180倍,为什么月球对潮汐起主要作用? 参考文献4 )。

潮汐到底是怎么引起的?如果说是月亮和太阳对地球产生的潮汐力引起的,那潮汐力的本质到底是什么?

4 、板块运动

组成地壳的各个板块在不停地运动着,如此坚硬的地壳怎么不能将它们的运动阻止,这就说明有一种不寻常的作用力对板块产生着作用,这种不寻常的作用力从何而来?有人说这是地下岩浆对流引起的,地下岩浆的对流能产生这么大的作用力吗?岩浆为什么只会在几个固定的位置上对流?

二、万有摩擦力

要想解开上述不解之谜,首先必须认识万有摩擦力。什么是万有摩擦力,万有摩擦力是物体垂直切割引力线运动时所受到的阻力。

也许你认为万有摩擦力是我杜撰出来的,不,有证据表明它的确是存在的。

如果你能理解万有引力的存在,那你就不难理解万有摩擦力的存在。万有引力的存在说明,任何两个物体都不可能是孤立的,引力场把所有的物体都连成了一个整体,任何两个相连的物体在作相对平行运动时又不可能没有摩擦力,因此万有摩擦力的存在是必然的,只是这种力极其微弱,很难被人们发现。不过天体和自然界的许多现象完全可以证明它的存在。

如图1,有 A、B 两个物体,B 垂直向上运动,这时它们就相互切割对方引力线运动,产生万有摩擦力FA 和FB ,如果它们只是相互靠近或远离,不作切割对方引力线的运动,它们之间就不会产生万有摩擦力。

再如图2所示,有 A、B 两个物体,B 固定不动,A 以逆时针方向自转,这时在B 引力场的作用下, B 对A的a点会产生向下的万有摩擦力 Fa,对 b点会产生向上的万有摩擦力 Fb,这两个力显然阻止 A的自转。根据作用力与反作用力并存的特点, A 物体的a 点应对B 物体产生向上的万有摩擦力Fa ,b点应对B产生向下的万有摩擦力 Fb,显然这两个力相互抵消,它们对 B物体几乎不产生作用, Fa稍大于 Fb是因为 a点离B 比b点离B略近一些,如果 A的半径远远小于A 、B之间的距离,可以视为Fa 等于Fb ,由此看来,由天体自转引起的万有摩擦力只会阻止自身的自转,对另一方的反作用力几乎显示不出来。

如图3,如果 A不作自转,只是以顺时针方向绕 B进行公转,A 从B的左侧运动到B的上方,这时 A相对于B 来说是以逆时针方向在自转,因此B 会对A 产生万有摩擦力来阻止这种自转。

如果 A以顺时针方向绕B 公转的同时又以顺时针方向自转,并且是公转周期正好等于自转周期,如图4。 A从B 的左侧运动到B 的上方,这时A 相对于B 来说并没有自转,因此B 不会对A 产生阻止A 自转的万有摩擦力。由此看来,如果A 的自转周期与公转周期不等,B 就会改变A 的自转周期,使其逐渐变得自转周期和公转周期相同为止,也就是说,天体有使围绕它运动的其它天体的自转周期和公转周期变得相同的特征。

上面的论述还不够完全,我们再仔细分析一下图4中 A和B 的关系,如果B 也是以顺时针方向自转,并且自转周期正好与A 的自转周期和公转周期相同,那么通过B 的a点和A的 a点的那条引力线始终不变,也就是说 A和B 上的任何一点都不作切割对方引力线的运动,这时A 、B之间就不产生任何形式的万有摩擦力。如果B不作自转,如图5,这时你就会看出,A从B的左侧运动到 B的上方时是切割B 的引力线运动的,这自然也会产生万有摩擦力,只是这时A 上的a 点和b 点受到的万有摩擦力的方向是一致的,这只会减小A 的公转速度,不会改变A 的自转速度。同时A 对B的万有摩擦力则有使B以顺时针方向自转的趋向。由此看来, B的自转周期也有与 A的自转周期和公转周期统一的趋向,这个特征称为自转公转大统一趋向,即天体的自转周期与绕它运行的其它天体的自转周期和公转周期都有统一的趋向。

也许你对万有摩擦力的存在有所怀疑,不过当你看完了下面的内容就会发现,天体和自然界的许多现象表明,万有摩擦力是绝对存在的。

三、万有摩擦力存在的证据

1 、月亮的自转周期和公转周期

从万有摩擦力的特征看出,天体有使围绕它运动的其它天体的自转周期和公转周期变得相同的特征。因此在万有摩擦力的长期作用下,地球使得月亮的自转周期和公转周期就统一了。这个规律在其它卫星和行星上也一定适应,即使它们的自转周期和公转周期现在还未统一,它们也一定是在趋向统一。 火星有两个卫星,为火卫一与火卫二,他们总是以一面对着火星。参考文献5)。即火星的这两个卫星的自传周期和公转周期是一致的,这个事实足可以证明天体有使围绕它运动的其它天体的自转周期和公转周期变得相同的特征。

2 、地球的自转速度

地球的自转速度在不断地减慢,其原因是由于月亮和太阳对地球产生的万有摩擦力引起的。对月亮而言,由于自转公转大统一趋向的原因,月亮有使地球的自转周期变得与自身的自转周期和公转周期相等的特征,即月亮有使地球的自转周期变成 29.54天的趋向。对太阳而言,由于天体有使围绕它运动的其它天体的自转周期变得与公转周期相同的特征的原因,即太阳有使地球的自转周期变成一年的趋向,因此在月亮和太阳共同对地球产生万有摩擦力的作用下,地球的自转速度自然会不断地减慢。其它行星的自转速度也应不断地减慢,并且是越靠近太阳,万有摩擦力越大,行星的自转速度减小的越快,行星的自转速度必然越小。事实正是如此。 行星由太阳起往外的顺序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。自转周期(天)水星58.6;金星 243.0185(逆向自转);地球1; 火星 1.0260;木星0.4135;土星0.444;天王星 0.7183;海王星0.6713。 参考文献6 )。

由此看出,总体来看,离太阳越近,自传越慢,离太阳越远,自传越快。并且下面的事实更能说明自转公转大统一趋向是正确的。

目前发现冥王星只有一颗卫星,被命名为 “查龙 ”。查龙的公转周期与冥王星的自转周期一样,都是 6.39天,这样的卫星也叫做同步卫星,这是太阳系内唯一的一颗天然的同步卫星,因此在冥王星上看到它的卫星是一个静止不动的大 “月亮 ”。查龙的直径为850公里, 是冥王星的三分之一。对于个头不算大的冥王星来说,这颗卫星确实有点大得出奇了。 参考文献7 )。

由于冥王星和它的卫星质量相差不大,它们相距较近,万有摩擦力较大,它们就实现了自传公转大统一。即冥王星的自传周期和它的卫星的自传周期、公转周期都相等。这一现象表明,万有摩擦力不仅存在,而且在天体的运行中起着不可忽视的作用。

3 、潮汐

当月亮和太阳从某个海区经过时会使这里的海水上涨,当月亮和太阳背离某个海区时同样会使那里的海水上涨。

有人说潮汐是月亮和太阳对地球产生的潮汐力引起的,那潮汐力的本质到底是什么,其实它就是我今天说的万有摩擦力,因为万有摩擦力就是对与引力线作垂直运动的物体产生的摩擦力,如图 2所示,因此月亮和太阳对地球产生的万有摩擦力的作用使得海水既可以在面向它们时上涨,也可以在背离它们时上涨。(潮汐其实是潮流引起的,即海水上涨其实是海水在流动时被大陆阻挡后引起的水位升高现象。)

4 、板块运动

由于月亮和太阳对地球会产生万有摩擦力,这个摩擦力如果作用在空气上就会引起气体潮、作用在海水上就会引起海潮,如果作用在组成地球的各个板块上就会引起固体潮,并引起板块运动。这小小的摩擦力怎么会有这么大的威力,这是因为地球在自转的过程中,月亮和太阳对地球上某个板块的万有摩擦力并不是恒定不变的,而是时有时无,时大时小。如图 6所示。 B对A 的a点会产生万有摩擦力Fa ,对b 点就不会产生万有摩擦力,因为b 点是顺着磁力线运动的,万有摩擦力的这种作用方式大大增强了它的作用效果,这样一来本来很小的作用力也能起到很大的作用,这就好像人的力量无法摇动一棵大树,可是如果你对树一推一放,再一推再一放,连续几次的推放,树就会发生摆动,月亮和太阳对地球上各板块产生的万有摩擦力的作用方式与此相同,因此它完全能够引起板块的运动并引发地震,如果对各板块的作用力不发生变化,那么作用力无论多大也不可能引起板块的运动。

四、万有摩擦力的证明

由于万有摩擦力非常的微弱,要证明它的存在十分困难。

要证明万有摩擦力的存在,必须有一个庞大的快速旋转体,这使我想起了地震,根据我的地震理论认为, 有些地震是地下岩浆形成强大的旋转体引起的参考文献8 ),强大的地下岩浆旋转体就会对地上的物质产生万有摩擦力,带动地上物体一同旋转,因此,在这样的地震发生前后的一段时间内,在震源的上方,把一重物放在一个容器里,再把它漂浮在水中,这个重物和容器应该会一同旋转,如果你对此感兴趣,并有机会,请验证。

其实根据以前的地震现象足以说明万有摩擦力的存在,请看下面的事实。

1976年 7月28日唐山7.8级地震后,李泰来对唐山震害进行了大量实地观察,结合海城地震、溧阳地震和龙陵地震资料,总结出地震破坏的十大规律,搞清了地震破坏机制,并在此基础上,通过应力分析,发现了扭波,进而提出针对扭波设防抗震的八项措施。 1979年发表了第一篇论文,题为"扭波与地震 ",1995年1月 17日日本神户发生了7.2级大地震,一家电视台的监视器录下了该办公室遭地震破坏的全过程,桌子、椅子都在旋扭,最大转角达 170度。参考文献9 )。

李泰来主要通过对唐山地震后的许多现象进行研究发现,地震时物体会发生旋转,因此他提出地震时存在着扭波。他说的扭波其实就是万有摩擦力。这个现象一可以说明万有摩擦力的存在;二可以说明有些地震一定是地下岩浆的旋转引起的;三可以向我们暗示,造成大灾难的地震可能都是岩浆旋转造成的。

用万有摩擦力的观点解释了许多天体和自然界的现象,说明万有摩擦力是真实存在的。万有摩擦力的存在必然会对板块产生作用力,由于万有摩擦力对板块的作用力是时有时无,时大时小,它完全可以引起板块的运动并引发地震。

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参考资料:

1、小百科 http://earth.fg.tp.edu.tw/learn/solar/moon.htm

2、 百度知道 http://zhidao.baidu.com/question/17573828.html

3 、胡中为 http://www.cykx.org.cn/kxbl/ShowArticle.asp?ArticleID=6982

4 、百度百科 http://baike.baidu.com/view/321341.htm

5 、百度百科 http://baike.baidu.com/view/3068.htm

6 、 司马复谦 http://bbs.ywan.com/game/live/2007-04-28/10316.html

7、 太阳家族 http://www.hongen.com/art/twdg/btyjz/tb0011.htm

8 、杨发武 http://sea3000.net/yangfawu/6.php

9 、李泰来 http://www.zhxlh.com/wu/litailai2.htm

                                                                                                                       

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