从前,发生过这样一件事:一个商人在荷兰买进5 000吨青鱼,装上船从荷兰运往靠近赤道的索马里首都摩加迪沙。到了那里,用弹簧秤一称,青鱼竟少了三十多吨。这么多鱼到哪儿去了呢?轮船沿途没有靠过岸,不可能被偷走。虽然装卸中会有些损耗,但不会这么大。这真成了一个不解之谜。
后来,谜底被揭开了:鱼既没有被偷,也不是装卸造成的损耗,而是地球引力和地球自转产生的惯性离心力在捣鬼。
原来,一个物体的重量不是固定的,有时会随着地点的不同而变化,这是为什么呢?物体的重量又是如何变化的呢?
我们知道,地球上物体的重量由地球的引力产生的,重量也就是重力,是由于地球的吸引而使物体受到的力。但地球不停地旋转,会产生一种惯性离心力。因此物体所受重力的大小,等于地心引力和惯性离心力的合力。地球是个稍扁的椭球体,纬度不同,地球的半径也不相同,地球的极半径是6 356.863公里,赤道半径是6 378.140公里。人们发现,由于这个差,在两极1 000克的物体,到了赤道便减少了1.8克。再有,在赤道上,地球自转线速度约为每小时1 670公里,在两极则为零。由于两极与赤道的惯性离心力不同,所以在两极1 000克的物体,到了赤道又减少了3.5克,合起来就减少了5.3克。也就是说,在两极1 000克的物体,到了赤道就只剩下994.7克了。
所以,单就地球而言,同一物体,所处纬度越高,重量越大,所处纬度越低,重量越小;在两极的重量是最大的,在赤道是最小的。这样,我们就明白了为什么5 000吨重的鱼,从地球中纬度的荷兰运到赤道附近的索马里,重量会减少30吨。
物体在水平方向的移动会引起重量的变化,那么在竖直方向上,物体的重量如何变化呢?
一个物体,在北京会比在珠穆朗玛峰上重一些;地面上1 000克的物体,到了距离地面6 400公里的地方,它的重量就只剩下250克了。可见,物体离地面越高,它的重量越轻,这是因为物体离地心远了。
假如把物体放在地面以下某一处,使其离地心近一些,它的重量会不会增加呢?不会的!因为在地下,该物体不但要受到物体下面一部分地球质量向下的引力,也会受到物体上面一部分地球质量向上的引力,物体的重量为这两个引力的差。物体离地心越近,受到它上边部分地球质量的引力越大,物体重量越小,到达地心时,两部分引力达到平衡,物体的重量就为零了。
所以,同一物体在竖直方向上的重量是不一样的,处在地面时重量最大。
不论物体的重量如何变化,它们的质量是永远不变的。需要注意的是,物体重量的变化,只有用弹簧秤才能称出来,用天平或杆秤、台秤是看不出来的。