地球是空心的吗?
我们知道地壳的密度是2.8 g/cm3,而整个地球的平均密度是5.5 g/cm3,所以我们可以马上推断出地球某些部分的密度一定高于5.5 g/cm3。
关于这个问题我们有很多想法,但有一点我们是清楚的,那就是这只是我们的推断。在实验室测试普通大小的球体时,其引力可以忽略不计。但对于地球来说,其巨大的引力可以牢牢吸引地球上的一切物质。如果我们假设地球全部由岩石组成,那么地层的深度就会被外层的重量压垮。这种强大的力量可以压缩地球内部,将所有的质量集中在一个很小的体积内,所以更深处的地层密度自然大于外层。这个问题似乎就这样解决了。
如果你从来没有想过这个问题,你可能会被这个问题震惊,但是很长一段时间以来,人们都抱着这种观点,并以此为基础演绎了很多故事和神话传说。为什么会有人有这样的想法?原因只是因为在地球上发现了隧道,虽然只是分布在地表。目前我们知道的最深的隧道只有1.17km深,和地球6350km的半径比起来根本不算什么。然而,仍有一些人幻想找到一条通往地心的隧道。
“地球是空心的”这一观点可以追溯到古代。古希腊神话中,巨人因为违背了万神之王宙斯的意志而被埋葬在地下,他们痛苦的扭动引发了地震。火山的存在似乎进一步证实了地球内部是一个“大炉膛”,富含火种和硫磺,容易燃烧。
在科学历史的早期,一些科学家确实试图证实地球是空心的这一宗教观点。1665年,德国学者阿萨切尔斯·科赫(Asachers Kocher)出版了一本当时最引人注目的书,书中他将地球描述为一个“大筛子”,“筛眼”就是那些广泛分布在地表的隧道,龙经常出现在这些隧道中。
19世纪初,美国军事家索恩·克莱夫·塞莫斯(Thorne Clive Semos)煞费苦心地向人们证明,北极有一条通往地心的隧道。热水瓶之后,直到今天,这种奇怪的想法促使人们发表了大量关于地心探索的科幻小说和文章。其中最著名的是法国作家儒勒·凡尔纳于1864年出版的《地心游记》。在这部著名的科幻小说中,凡尔纳描绘了一幅地下世界的美妙画面,那里有地下海洋,恐龙横行,猿猴遍地,而通往这一神秘奇观的通道就在冰冷的冰层之下。在此之前,伊扎·阿兰·波尔曾写过一个类似的故事,他把这段话“搬到”了北极。
结果在1909年,美国探险家罗伯特·埃德温·皮莱在北极根本没有发现任何“地心通道”。但是这些传说流传下来了。最受欢迎的书籍之一是Iza R. Boloz的系列书籍,第一部出版于1913。直到1798,人们终于知道地球不是也不可能是空心的。卡文迪什计算地球质量时,人们进一步计算出地球的密度为5.5g/cm3(准确值为5.518g/cm3),而地壳中岩石的平均密度为2.8g/cm3。如果地球真的是空心的,并且假设空心的部分充满了空气,那么地球的总密度应该小于2.8 g/cm3。地球密度为5.518g/cm3这一事实说明,地心的密度一定大于地壳中岩石的密度。所以地球肯定不是空心的。当然,肯定还有其他例子可以说明地球是实心的。