牛頓（Lsaac Newton)最早發(fā)現(xiàn)了地球引力，且與萬(wàn)有引力有 關(guān)。艾薩克·牛頓，英國(guó)著名科學(xué)家。（牛頓）
FRS（Sir Isaac Newton，1642年12月25日－1727年3月31日）是一位英格蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)士。他在1687年發(fā)表的論文《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里，對(duì)萬(wàn)有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過(guò)論證開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律；從而消除了對(duì)太陽(yáng)中心說(shuō)的最后一絲疑慮，并推動(dòng)了科學(xué)革命。牛頓是經(jīng)典力學(xué)理論的集大成者。他系統(tǒng)的總結(jié)了伽利略、開(kāi)普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬(wàn)有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。在牛頓以前，天文學(xué)是最顯赫的學(xué)科。但是為什么行星一定按照一定規(guī)律圍繞太陽(yáng)運(yùn)行？天文學(xué)家無(wú)法圓滿解釋這個(gè)問(wèn)題。萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，天上星體運(yùn)動(dòng)和地面上物體運(yùn)動(dòng)都受到同樣的規(guī)律——力學(xué)規(guī)律的支配。

早在牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律以前，已經(jīng)有許多科學(xué)家嚴(yán)肅認(rèn)真的考慮過(guò)這個(gè)問(wèn)題。比如開(kāi)普勒就認(rèn)識(shí)到，要維持行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)必定有一種力在起作用，他認(rèn)為這種力類(lèi)似磁力，就像磁石吸鐵一樣。1659年，惠更斯從研究擺的運(yùn)動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，保持物體沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)需要一種向心力。胡克等人認(rèn)為是引力，并且試圖推到引力和距離的關(guān)系。1664年，胡克發(fā)現(xiàn)彗星靠近太陽(yáng)時(shí)軌道彎曲是因?yàn)樘?yáng)引力作用的結(jié)果；1673年，惠更斯推導(dǎo)出向心力定律；1679年，胡克和哈雷從向心力定律和開(kāi)普勒第三定律，推導(dǎo)出維持行星運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)有引力和距離的平方成反比。

 

牛頓自己回憶，1666年前后，他在老家居住的時(shí)候已經(jīng)考慮過(guò)萬(wàn)有引力的問(wèn)題。最有名的一個(gè)說(shuō)法是：在假期里，牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發(fā)生的那樣，一個(gè)蘋(píng)果從樹(shù)上掉了下來(lái)。

一個(gè)蘋(píng)果的偶然落地，卻是人類(lèi)思想史的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它使那個(gè)坐在花園里的人的頭腦開(kāi)了竅，引起他的沉思：究竟是什么原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢。牛頓思索著。終于，他發(fā)現(xiàn)了對(duì)人類(lèi)具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力。牛頓高明的地方就在于他解決了胡克等人沒(méi)有能夠解決的數(shù)學(xué)論證問(wèn)題。1679年，胡克曾經(jīng)寫(xiě)信問(wèn)牛頓，能不能根據(jù)向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律，來(lái)證明行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)。牛頓沒(méi)有回答這個(gè)問(wèn)題。1685年，哈雷登門(mén)拜訪牛頓時(shí)，牛頓已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律：兩個(gè)物體之間有引力，引力和距離的平方成反比，和兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比。當(dāng)時(shí)已經(jīng)有了地球半徑、日地距離等精確的數(shù)據(jù)可以供計(jì)算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，也證明了在太陽(yáng)引力作用下，行星運(yùn)動(dòng)符合開(kāi)普勒運(yùn)動(dòng)三定律。在哈雷的敦促下，1686年底，牛頓寫(xiě)成劃時(shí)代的偉大著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)?；始覍W(xué)會(huì)經(jīng)費(fèi)不足，出不了這本書(shū)，后來(lái)靠了哈雷的資助，這部科學(xué)史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。

牛頓在這部書(shū)中，從力學(xué)的基本概念(質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力)和基本定律(運(yùn)動(dòng)三定律)出發(fā)，運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，不但從數(shù)學(xué)上論證了萬(wàn)有引力定律，而且把經(jīng)典力學(xué)確立為完整而嚴(yán)密的體系，把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。

 

假如地球表面完全為自由流動(dòng)的液態(tài)水所覆蓋，那么這種液體水的表面呈現(xiàn)一個(gè)扁球體，在兩極稍平，而在赤道膨脹，這在前邊已經(jīng)作了簡(jiǎn)要的敘述。這個(gè)理想的形狀，稱為地球體，它將完美地同全部的重力、轉(zhuǎn)動(dòng)力相平衡。牛頓定律對(duì)于引力的表達(dá)是重力遵循的基礎(chǔ)。眾所周知，該定律的基本表述為：m1與m2這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，正比于二者質(zhì)量的乘積，反比于這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)中心之間距離的平方，如果說(shuō)此處的F為作用在m2上的力，那么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(wàn)有引力常數(shù)。加上負(fù)號(hào)表示著力是互相吸引的。
很明顯，引力是存在于自然界中強(qiáng)度最小的相互作用力。最近還發(fā)現(xiàn)，A的數(shù)值也不是常數(shù)，而是隨著時(shí)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(rèn)為是由于地球半徑隨著時(shí)間而增加，這樣反過(guò)來(lái)，又必將對(duì)地球的發(fā)展歷史帶來(lái)深刻的影響。可是，所得出的A值變化速率是如此之小，以至于它在整個(gè)地球演化過(guò)程中，即在幾十億年的時(shí)間內(nèi)，其變化速率只大約為1％，所以在實(shí)際應(yīng)用上并無(wú)什么真正的價(jià)值。

由于地球（假定為m1）這個(gè)巨大質(zhì)量的存在，使得m2所產(chǎn)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(cè)定的。在地球表面上這個(gè)數(shù)值一般定為980厘米／秒2，通常又將1厘米／秒2稱為“伽”（gal），用以紀(jì)念這位偉大的科學(xué)家。重力場(chǎng)是守恒的，也就是說(shuō)在重力場(chǎng)中，移動(dòng)一個(gè)物體所做的功，獨(dú)立于它所經(jīng)過(guò)的路徑，而僅僅取決于它的終點(diǎn)。事實(shí)上，假如該質(zhì)量最終轉(zhuǎn)到它原來(lái)出發(fā)時(shí)所處的位置時(shí)，其凈能量的消耗等于0，而不管它在其間所走過(guò)的道路是什么。這在自然地理面中，是可以很輕易得到證明的。尋常所見(jiàn)的水分循環(huán)，就是一個(gè)很好的說(shuō)明重力守恒的例子。一滴水從海洋面上被蒸發(fā)，克服重力，進(jìn)入大氣，這是外界做功的結(jié)果。待它由空中重新回歸到海洋時(shí)（而不管它是直接落入海洋，還是被運(yùn)送到幾千公里之外，又隨著河川逕流回到海洋來(lái)的），放出了原先克服重力時(shí)的那部分功，遵循著重力守恒，使得凈能量的消耗等于0。類(lèi)似的例子，在地表面是很多的。另外一種對(duì)重力守恒的表達(dá)方式就是：動(dòng)能和勢(shì)能之和在一個(gè)封閉體系中為一常數(shù)，這涉及到動(dòng)能與勢(shì)能的互相轉(zhuǎn)化，也是我們要經(jīng)常使用的一個(gè)規(guī)律。同時(shí)要記住引力是一個(gè)向量，它的方向是沿著地球的質(zhì)量中心與另外一個(gè)物體質(zhì)量中心的連線，這在進(jìn)行向量分析時(shí)，是極為有用的。地球表面的重力大小，一般來(lái)說(shuō)與五個(gè)因素有關(guān)，它們是地理緯度、海拔高度、周?chē)伢w的地形、地球潮汐與地表以下物質(zhì)的密度。這最后一個(gè)因子，僅僅在進(jìn)行重力測(cè)量中才有價(jià)值，一般情況下它對(duì)重力變化的影響，要比前四個(gè)因子的聯(lián)合效應(yīng)小的多。例如，從赤道到兩極，重力隨著緯度變化的數(shù)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(dāng)于上述數(shù)字的1／500。在1930年，國(guó)際大地測(cè)量和地球物理協(xié)會(huì)采用了一個(gè)公式，給出了在地球這個(gè)橢球體上任意一點(diǎn)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，它等于978.0490厘米／秒2；Φ——緯度，常數(shù)α及β分別是0.0052884和-0.0000059。自從1930年以來(lái)，由于在重力測(cè)量中獲取了大量的資料，特別是通過(guò)人造地球衛(wèi)星的準(zhǔn)確測(cè)定，上式中的常數(shù)已經(jīng)有了進(jìn)一步的改動(dòng)。
 

從自然地理學(xué)的角度來(lái)看，我們的著眼點(diǎn)不在于尋求計(jì)算重力或進(jìn)行訂正的準(zhǔn)確公式，而在于利用這種重力分析的基本原理，闡述物質(zhì)在進(jìn)入自然地理面和輸出到環(huán)境時(shí)的愛(ài)力狀況，在這些受力當(dāng)中，重力是特別應(yīng)當(dāng)考慮的一項(xiàng)。舉凡地形的改變、物質(zhì)的搬運(yùn)和堆積、氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)、水分的循環(huán)、生物的生長(zhǎng)，甚至于地球物質(zhì)的調(diào)整等，離開(kāi)了重力的分析，就不可能得出正確的結(jié)果。前面已經(jīng)講過(guò)，重力最為明顯的表達(dá)，一般都在地球固體表面之上。在其下并非重力消失了，只是不容易有如固體表面之上那樣明顯地看出來(lái)罷了，此外作為研究的對(duì)象來(lái)說(shuō)，我們亦不去特別關(guān)注地層深處的重力狀況，而只接受它所帶來(lái)的對(duì)地表造成的后果。進(jìn)而看到，在海平面之上陸地面積約占全球總表面積的29％，以雨和雪降下來(lái)的水，必然經(jīng)受重力的作用回歸到海洋中去。這樣，每一次落到地表上的降水，都具有比例于本身質(zhì)量和海平面以上高度的乘積，這樣數(shù)值的能量，這就是它所具的勢(shì)能。在陸地地表，亦有個(gè)別的點(diǎn)低于海平面，例如我國(guó)的吐魯番盆地，美國(guó)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，一是由于其面積小，二是由于這些盆地均處于干旱區(qū)，很少有降水發(fā)生。假如把它們移到濕潤(rùn)地區(qū)，這種低于海平面的狀況決不會(huì)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(lái)的風(fēng)化物質(zhì)填注，以補(bǔ)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(xiàn)，既平常又深刻，對(duì)此應(yīng)有充分的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)粗略地討論一下重力在改造地表形態(tài)上的作用。陸地表面由于風(fēng)化作用而造成的松散物質(zhì)，在一定的條件下，由于力的作用是要移動(dòng)的。

 

無(wú)論是從高處到低處的滾動(dòng)、滑落、崩塌，還是通過(guò)河流的輸運(yùn)，風(fēng)的挾帶等，其中一個(gè)極重要的因素就是重力的參與。我們以一個(gè)在坡面上運(yùn)動(dòng)的巖塊為例，簡(jiǎn)要分析一下重力的作用。由分析得知，重力的一個(gè)分力，即巖塊向下滑動(dòng)的力，比例于所處坡度的正弦，當(dāng)然還取決于這個(gè)坡面的摩擦系數(shù)。一克重的巖塊在坡度為45°時(shí)，向下滑動(dòng)的分力為0.7克；而當(dāng)該坡度等于60°時(shí)，這個(gè)分力將增加到0.87克（如圖5．5）。由于摩擦系數(shù)很少有大于1的狀況，因此單憑摩擦系數(shù)的阻抗，在坡度大于45°時(shí)，將支持不住重力所引起的向下滑動(dòng)的分力。事實(shí)上，比40°更為陡峭的自然坡度在全球是很少見(jiàn)的，因?yàn)槿绻谐?0°的角度時(shí)，重力作用將比較迅速地對(duì)此加以改變，由此可以看出重力改變地表形態(tài)的作用來(lái)。
在討論地球重力的同時(shí)，我們對(duì)于其它星體產(chǎn)生的類(lèi)似于地球引力的作用力，也要加以必要的重視。最主要的就是月亮和太陽(yáng)對(duì)地球的引力。

月亮和地球的距離很近，約等于三十個(gè)地球的直徑，根據(jù)萬(wàn)有引力定律，引力與距離的平方成反比，因而盡管月球的質(zhì)量不算太大，但對(duì)于地球上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的引力卻相對(duì)的要大一些。太陽(yáng)的質(zhì)量很大，約等于二千億億億噸，是地球質(zhì)量的三十三萬(wàn)倍，但由于地球與太陽(yáng)之間的距離太遠(yuǎn)，是月球—地球之間距離的四百倍，因此，它對(duì)地球的引力，只是月球?qū)Φ厍蛞Φ?6％。所以，地球上的潮汐現(xiàn)象是太陽(yáng)和月亮二者作用力的合成，這里我們只需了解月亮的引力作用比太陽(yáng)更大這一點(diǎn)就夠了。地球的質(zhì)量是月球的81.5倍，因此月—地系統(tǒng)的公共質(zhì)量中心，必然大大地偏向于地球一側(cè)，大約在距地心0.73倍地球半徑的地方，兩個(gè)球體每月繞著這個(gè)共同的質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動(dòng)。月球?qū)τ诘厍虻囊绷倘恢匾@個(gè)引潮力的數(shù)量值卻并不太大，只相當(dāng)于地球重力的千萬(wàn)分之一。對(duì)于地球上一個(gè)10噸重的物體來(lái)說(shuō)（即重力等于10噸），其引潮力僅有1克。這樣小的力，人通常是感覺(jué)不出來(lái)的。但地球?qū)@種不大的引潮力，反應(yīng)卻十分明顯。很早以前，就發(fā)現(xiàn)海水在一日內(nèi)有規(guī)律的漲落（潮汐）與月球有密切關(guān)系。此外，地球不是一個(gè)剛體，一般都認(rèn)為它是一個(gè)具有彈性的球體，對(duì)于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(huì)產(chǎn)生“潮汐”現(xiàn)象，叫做固體潮，每天都要升降達(dá)30厘米左右。當(dāng)然地球?qū)υ虑虻囊绷Ω?，它使得月殼突起和下落的幅度達(dá)到3公里左右。與此同時(shí)，地球上的大氣，也因?yàn)檫@種引潮力，每天都產(chǎn)生著“大氣潮汐”。至于海洋這個(gè)龐大的水體，其上的潮汐現(xiàn)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(dá)19.6米，堪稱世界前茅。我國(guó)錢(qián)塘江口的最大潮差記錄為8.9米，當(dāng)然各個(gè)地方由于所處位置及周?chē)h(huán)境的不同，潮差也是不相同的。月球和太陽(yáng)的引力在塑造陸地表面的地形方面，也是一個(gè)具有一定意義的因素?？档略?775年，曾率先提出把漲潮作為改變地球旋轉(zhuǎn)速度的一個(gè)因素。近年來(lái)，在探討關(guān)于地震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中，也有人把潮汐力作為一個(gè)對(duì)地震起因的觸發(fā)因子。此外，對(duì)于自然地理來(lái)說(shuō)，更為明顯的則是潮汐對(duì)于海陸交界處地形的變更作用，對(duì)于岸線的影響作用，以及對(duì)于波浪運(yùn)動(dòng)的作用等

如果考慮地球的自轉(zhuǎn)等因素，兩極引力強(qiáng)，赤道引力最弱，這也是為什么衛(wèi)星發(fā)射中心的緯度都很低的原因。不加證明，我們可以給出一個(gè)定理，就是地球引力是連續(xù)變化的，這是顯然的。然后，地心的引力為0，無(wú)窮遠(yuǎn)處引力為0，因此可以證明存在一個(gè)地球引力最大值的地方，這個(gè)位置在哪里呢，在萬(wàn)有引力除去自轉(zhuǎn)離心力作用最大得地方，就是兩極的金屬礦上。北極是冰雪覆蓋的一片汪洋大海地表沒(méi)有礦藏，所以這個(gè)引力最大的位置就是南極查爾斯王子山脈南部的魯克爾山北部的特大磁鐵礦上。至于地球上哪里引力最弱，這個(gè)從上面推導(dǎo)中可以看出，只有地球表面才有“引力最弱的地方”這個(gè)概念，那就是赤道海洋表面，然而這個(gè)引力最小點(diǎn)的位置隨著月球的潮汐引力而不斷移動(dòng)著，繞著地球不斷的跑。如果把問(wèn)題放寬到整個(gè)地球，那么引力最弱的地方在地心，那里的引力為0 。地球引力可能會(huì)消失。英國(guó)《觀察家報(bào)》報(bào)道：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，保護(hù)我們免受外太空致命輻射傷害的地球磁場(chǎng)正迅速減弱，甚至可能消失，預(yù)示南北極即將易位。屆時(shí)，平常無(wú)法觸及大氣層的強(qiáng)大輻射爆發(fā)將令地球急劇升溫，造成災(zāi)難。據(jù)愛(ài)丁堡英國(guó)地質(zhì)勘探局湯姆森博士稱，此前地球磁場(chǎng)已曾多次消失，是南北兩極易位的先兆，大概每22萬(wàn)年便會(huì)出現(xiàn)一次，但最近已有近100萬(wàn)年沒(méi)有發(fā)生，所以隨時(shí)會(huì)再出現(xiàn)。巴黎地球物理研究所科學(xué)家於洛更發(fā)現(xiàn)，最近兩極附近的磁場(chǎng)消失速度特別驚人，明確顯示兩極即將易位，南極變北極，北極變南極。於洛根據(jù)人造衛(wèi)星過(guò)去廿年錄得的磁場(chǎng)變化數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在地下深層產(chǎn)生地球引力的熔流，在接近南北極位置出現(xiàn)巨大旋渦，并以加強(qiáng)磁場(chǎng)逆轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因而削弱現(xiàn)有磁場(chǎng)，最終將導(dǎo)致兩極易位。

 

 

其間磁場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)短暫消失，屆時(shí)將造成的破壞現(xiàn)時(shí)仍難以預(yù)料。不過(guò)最少人類(lèi)射到太空的人造衛(wèi)星都會(huì)因電磁紊亂而毀壞；靠偵測(cè)磁場(chǎng)變化本能而遷 徙的候鳥(niǎo)和移居動(dòng)物亦會(huì)不知所措。而對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)粒子風(fēng)暴擾亂大氣層，將令高層大氣升溫，為氣候帶來(lái)無(wú)法預(yù)知的轉(zhuǎn)變。這將在何時(shí)發(fā)生亦難以估計(jì)。據(jù)分析古代熔巖得出的結(jié)果顯示，在過(guò)往同類(lèi)事件中，磁場(chǎng)減弱的情況可以延續(xù)數(shù)千年。但同時(shí)有其他研究員卻稱，兩極易位有時(shí)只需數(shù)周。而更可怕的是，人類(lèi)暫時(shí)都沒(méi)有解決或應(yīng)對(duì)方法。地質(zhì)學(xué)家及古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地球古代生物之突變與地磁反極有密切關(guān)系。例如中生代恐龍之突然出現(xiàn)及消滅，新生代哺乳動(dòng)物之突然出現(xiàn)，以及有些有孔蟲(chóng)在幾百萬(wàn)年前之突然全部滅種，都與地磁反極之時(shí)間完全符合。雖然詳細(xì)之情形還不大清楚，但在地磁反極發(fā)生過(guò)程中，一定有一段時(shí)期是無(wú)地球磁場(chǎng)的，而此種沒(méi)有地球磁場(chǎng)的情況可能對(duì)生物之演化有極大影響，使其消滅或突變。

        
地球偶極子主磁場(chǎng)并不固定，根據(jù)百多年來(lái)的紀(jì)錄并理論上的分析，我們發(fā)現(xiàn)主磁場(chǎng)會(huì)漸漸減少，以至完全消失。然后變成相反的極位，即磁北極變成磁南極，磁南極變成磁北了！這種南北極周期性的變換，可由巖磁研究之結(jié)果中得到證明。目前的資料顯示，地球主磁場(chǎng)平均每22萬(wàn)年反極一次，而最近之反極系發(fā)生在70萬(wàn)年前，這表示第一次地球主磁場(chǎng)之反極似乎早就該來(lái)臨了。如果考慮地球的自轉(zhuǎn)等因素，兩極引力強(qiáng)，赤道引力最弱，這也是為什么衛(wèi)星發(fā)射中心的緯度都很低的原因.。不加證明，我門(mén)可以給出一個(gè)定理，就是地球引力是連續(xù)變化的，這是顯然的。然后，地心的引力為0，無(wú)窮遠(yuǎn)處引力為0，因此可以證明存在一個(gè)地球引力最大值的地方，這個(gè)位置在哪里呢，在萬(wàn)有引力除去自轉(zhuǎn)離心力作用最大得地方，就是兩極的金屬礦上。北極是冰雪覆蓋的一片汪洋大海地表沒(méi)有礦藏，所以這個(gè)引力最大的位置就是南極 查爾斯王子山脈南部的魯克爾山北部的特大磁鐵礦上。至于地球上哪里引力最弱，這個(gè)從上面推導(dǎo)中可以看出，只有地球表面才有“引力最弱的地方”這個(gè)概念，那就是赤道海洋表面，然而這個(gè)引力最小點(diǎn)的位置隨著月球的潮汐引力而不斷移動(dòng)著，繞著地球不斷的跑。如果把問(wèn)題放寬到整個(gè)地球，那么引力最弱的地方在地心，那里的引力為0。

 

自古以來(lái)，人類(lèi)就用種種美麗的飛天神話和傳說(shuō)來(lái)寄托遨游環(huán)宇的夢(mèng)想。人類(lèi)為什么不能飛離地面呢？是缺少一對(duì)翅膀么？但是，許多勇敢者模仿鳥(niǎo)類(lèi)用人造翅膀飛行的嘗試都失敗了。理論研究證明，由于生理上的局限，人類(lèi)永遠(yuǎn)不可能用肌肉的力量在空中支持自身的重量。1686年，牛頓揭開(kāi)了這團(tuán)迷霧。他在這年發(fā)表的《自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》一書(shū)中指出，任何兩個(gè)物體間都有相互吸引力，由此創(chuàng)建了萬(wàn)有引力定律，即引力的大小跟它們的質(zhì)量成正比，跟它們之間的距離的平方成反比。由于人與地球質(zhì)量相差太懸殊，所以人總是被地球強(qiáng)大的引力所束縛而不能離開(kāi)地面?，F(xiàn)在問(wèn)題已經(jīng)明朗了，要離開(kāi)地面，就要克服地球引力。但如何才能克服地球引力呢？要使一個(gè)物體離開(kāi)地球，必須沿著地球引力相反的方向（即向上）對(duì)它加力，使它作加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它達(dá)到一定速度時(shí)停止加力，它就能以慣性一直向前脫離地球。這個(gè)速度可通過(guò)地球的質(zhì)量和物體與地心的距離計(jì)算出來(lái)。物體在地球表面上（即距離為地球的半徑）飛行時(shí)，這個(gè)速度為11.2千米/秒，叫做脫離速度或逃逸速度——是速度戰(zhàn)勝了引力。

 

物體達(dá)到11.2千米/秒的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)能擺脫地球引力的束縛，在擺脫地球束縛的過(guò)程中，物體在地球引力的作用下并不是直線飛離地球，而是按拋物線飛行。脫離地球引力以后在太陽(yáng)引力作用下繞太陽(yáng)運(yùn)行，若要擺脫太陽(yáng)引力的束縛飛出太陽(yáng)系，物體的運(yùn)動(dòng)速度必須達(dá)到16.7千米/秒。那時(shí)將按雙曲線軌跡飛離地球，而相對(duì)太陽(yáng)來(lái)說(shuō)它將沿拋物線飛離太陽(yáng)。人類(lèi)的航天活動(dòng)，并不是一味地要飛離地球，當(dāng)前的應(yīng)用航天器，需要繞地球飛行，即讓航天器作圓周運(yùn)動(dòng)。我們知道，物體作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力。因此，要讓航天器作圓周運(yùn)動(dòng)，必須始終有一個(gè)與離心力大小相等、方向相反的力作用在航天器上。在這里，我們正好可以利用地球的引力。因?yàn)榈厍驅(qū)ξ矬w的引力，正好與物體作曲線運(yùn)動(dòng)的離心力方向相反。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在地面上，物體的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到7.9千米/秒時(shí)，它所產(chǎn)生的離心力，正好與地球?qū)λ囊ο嗟取＿@個(gè)速度被稱為環(huán)繞速度。上述使物體繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)的速度被稱為第一宇宙速度；擺脫地球引力束縛，飛離地球的速度叫第二宇宙速度；而擺脫太陽(yáng)引力束縛，飛出太陽(yáng)系的速度叫第三宇宙度。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，兩個(gè)物體之間引力的大小與它們的距離平方成反比。因此，物體離地球中心的距離不同，其環(huán)繞速度（第一宇宙速度）和脫離速度（第二宇宙速度）有不同的數(shù)值。那么，航天器能否在200千米以下繞地球飛行呢？理論上不僅航天器可以，而且汽車(chē)、火車(chē)和飛機(jī)，都能以慣性繞地球運(yùn)行。但實(shí)際上不僅汽車(chē)、火車(chē)、和飛機(jī)不行，航天器也不可能，因?yàn)槟抢镉休^濃密的大氣，大氣阻力會(huì)降低航天器的運(yùn)行速度。速度降低意味著離心力減小，航天器就會(huì)在地球引力作用下，沿螺旋線軌跡落向地球。若要維持宇宙速度，則需要攜帶大量燃料來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力，以連續(xù)的動(dòng)力來(lái)克服空氣阻力。不靠慣性飛行，而靠動(dòng)力飛行，這就與航空器沒(méi)有區(qū)別了。而且，如果航天器高速在稠密大氣層中飛行，氣動(dòng)加熱帶來(lái)的一系列問(wèn)題是非常難以解決的。為解決這些問(wèn)題，勢(shì)必大大增加航天器的質(zhì)量，這就又要求運(yùn)載火箭有更高的運(yùn)載能力，從而使成本極大地增加。

 

亮點(diǎn)：引力能的前沿科學(xué)即是現(xiàn)引力能應(yīng)用的空白區(qū)之學(xué)說(shuō)與技術(shù)，本A型是仿造球體位能效應(yīng)中結(jié)構(gòu)重力位能、引力轉(zhuǎn)換功能的發(fā)明產(chǎn)品已獲國(guó)家專利授權(quán)，本文旨在將其原理公布普及，讓市場(chǎng)評(píng)判，需求促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，加快應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境雙重危機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新。

內(nèi)容：  1、專利產(chǎn)品（重力降能耗杠桿）原理

a、發(fā)明杠桿結(jié)構(gòu)原理：它是仿造球體重量懸空位能結(jié)構(gòu)，將杠桿重力點(diǎn)懸空在杠桿支點(diǎn)之上，再用連接桿與桿桿力臂上的作用力點(diǎn)反向共點(diǎn)連接。公知普通杠桿的重力點(diǎn)是在重力臂的一端，其重力也就無(wú)位能可言，但發(fā)明杠桿無(wú)重力臂，重力為懸空點(diǎn)，所以，杠桿重力也就實(shí)現(xiàn)了類(lèi)似球體結(jié)構(gòu)位能，即實(shí)現(xiàn)了將杠桿上本無(wú)位能的重力因懸空而具有了位能，這就是它的結(jié)構(gòu)原理。

b、發(fā)明杠桿的功能技術(shù)原理：其功能技術(shù)為力系疊加作功原理，因?yàn)橹亓c(diǎn)懸空與作用力點(diǎn)反向共點(diǎn)連接，但此力系不共線，屬工程力學(xué)中的共點(diǎn)力系，按力的平行四邊形法則，重力點(diǎn)與作用點(diǎn)兩力共點(diǎn)不共線則必有一個(gè)合力，此合力線就是杠桿力臂線，當(dāng)此合力方向作用支點(diǎn)后，支點(diǎn)必有一個(gè)反作用力作用重力點(diǎn)與作用力共點(diǎn)而形成工程力學(xué)中的三力共點(diǎn)匯交力系，此時(shí)反映在重力點(diǎn)上的效果則是由共點(diǎn)力系與合力疊加形成的三力共點(diǎn)匯交力系值效果。經(jīng)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，其疊加值大小等于重力與作用力的合力再與作用力之和；其方程式：G=2（F－Fsina）＋F，其合力項(xiàng)大小為；重力值的連線與杠桿力臂之間夾角a正弦值乘積和作用力F之差的2倍。對(duì)此方程的求證是任何人都可按專利文本說(shuō)明書(shū)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的。顯然，在發(fā)明杠桿效果上，同樣是一個(gè)作用力則出現(xiàn)了三個(gè)力共同作功的功能技術(shù)，這就是發(fā)明杠桿可實(shí)現(xiàn)降能耗的技術(shù)原理，即功能原理。

公知現(xiàn)今宏觀引力能應(yīng)用只有水電站一項(xiàng)，但它還是離不開(kāi)水資源的支撐命運(yùn)。然而水電的重力位能是由自然蒸發(fā)上升下雨攔壩形成，難道除此以外，自然界再?zèng)]有不需資源支撐束縛的重力位能形成方式可利用嗎？答案是肯定的，不但有而且人類(lèi)幾千年來(lái)一直在利用它，本人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，球體易自位移原理就是經(jīng)典型的物理方式將無(wú)位能重量由結(jié)構(gòu)懸空而實(shí)現(xiàn)了位能化，特別是車(chē)輪結(jié)構(gòu)應(yīng)用人類(lèi)幾千年受益至今，其實(shí)在車(chē)輪中早包涵了復(fù)雜的杠桿力系和引力能轉(zhuǎn)換原理，即球體位能效應(yīng)原理。因此，重力降能耗杠桿只是將球體位能效應(yīng)，應(yīng)用于杠桿原理中，在實(shí)現(xiàn)仿造球體結(jié)構(gòu)將無(wú)位能重力位能化的同時(shí)，又將其重力位能轉(zhuǎn)換為可用能量，它遵守了引力能本質(zhì)（引力必在兩個(gè)物體之間有位能時(shí)才可轉(zhuǎn)換為可用能量原則）特性，而對(duì)重力位能的應(yīng)用在現(xiàn)物理學(xué)中是符合能量守恒定律的，這就是本發(fā)明杠桿的基本規(guī)律。

因?yàn)楸景l(fā)明杠桿的結(jié)構(gòu)是仿造球體位能結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)形成的功能技術(shù)是可將懸空重力位能轉(zhuǎn)換為可用能源，所以，它的應(yīng)用范圍與普通杠桿無(wú)異，且將原來(lái)單一省力技術(shù)提升到了省力和降能耗的雙重功能，即應(yīng)用范圍廣闊。但它最重要的目標(biāo)是應(yīng)用于能量轉(zhuǎn)換，例如最近申報(bào)國(guó)家專利的(引力能轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī))就是一種可替代現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力產(chǎn)品，其功能類(lèi)似太陽(yáng)能汽車(chē)動(dòng)力機(jī)，它不對(duì)外輸出能源，而是自產(chǎn)自消式的引力能轉(zhuǎn)換。如用它與發(fā)電機(jī)匹配，則是將引力能轉(zhuǎn)換的能源可對(duì)外輸出，即機(jī)電一體化為引力能轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)產(chǎn)品。

1、http://blog.ifeng.com/article/1468442.html
2、http://www.chinavalue.net/Article/Archive/2008/6/8/119322.html
3、http://www.123kj.net/SoftView.asp?SoftID=31338