今天,為瞭降低體重秤上的數字,許多人瘋狂地節食、運動、吃減肥藥,過程艱難,收效也甚微,也許更簡單的方法是跑到加拿大哈德遜灣地區,你會發現自己的體重竟然立刻下降瞭。
這個地方引力小
哈德遜灣位於加拿大東北部,是僅次於孟加拉灣的世界第二大開闊形海灣,水域面積達到 123 萬平方千米。20 世紀 60 年代,科學傢們準備繪制首張地球引力圖時,意外地發現哈德遜灣以及周邊地區的引力比預估值要低很多,是世界上引力最小的幾個區域之一。在哈德遜灣附近居住的居民,會比在加拿大其他地區居住時,體重輕約 2.8 克,從相同的高度跳下,這裡的下降速度永遠會更慢一點。
由於距離地心較遠,在赤道上,引力是最小的,而隨著維度的增加,引力會逐漸增加,到瞭南北極,引力又達到瞭最大值。但為什麼位於高緯度的哈德遜灣,引力反而變小呢?
引力哪兒去瞭?
實際上,地球引力的大小除瞭受到物體與地心距離遠近的影響,最主要的決定因素是地球的質量。
我們知道,引力是兩個原子之間相互吸引產生的作用力。假如你將兩個高爾夫球放在桌子上,這兩個高爾夫球的原子之間會產生一種非常微弱的吸引力。如果你將兩個質量更大的物體,比如兩個鉛球放在一起,它們之間產生的吸引力會更大一點。而隻有那些由大量的原子構成的物體,比如像地球這樣的大質量星球,這時其產生的引力才會是非常巨大的。
所以,物體的質量直接決定著物體的引力。地球是個赤道略凸、兩極略扁的橢圓,各處質量並不是均勻分佈的,引力也往往並不相同。科學傢們推測,哈德遜灣區域引力更小,可能是因為這片區域的地少瞭一些。
然而,為什麼哈德遜灣區域的地會少瞭一些呢?
冰蓋把地塊擠走瞭
現在科學傢們普遍用冰蓋理論來解釋這一現象。
今天的加拿大和美國北部大部分地區,曾被巨大的勞倫冰蓋覆蓋。勞倫冰蓋為第四紀大冰蓋,冰蓋面積達 1380 萬平方千米,覆蓋的區域最南端能到達北緯 36°。其厚達 3.2 千米,最厚處在哈德遜灣一帶,厚達 3.7 千米。它也很重,沉甸甸地壓在地殼上。但隨後,由於氣候變暖,大約在 1 萬年前,勞倫冰蓋融化瞭。科學傢們認為正是這塊冰蓋的融化,導致哈德遜灣地區引力變小瞭。
然而,為什麼冰川融化,會導致引力變小呢?
為瞭方便理解,我們不妨打個比喻。想象一下,你的面前有一塊蛋糕,當你將手指輕輕放置於上面,會發生什麼?你手指壓的地方會發生凹陷,凹陷處的 " 蛋糕 " 會向兩邊挪動。當你把手指移開,蛋糕又會反彈回正常狀態。
你的手指就像冰川,那塊蛋糕就像地表。當厚重的冰川壓著地表時,地面會發生凹陷,凹陷處的 " 土地 " 會向兩邊擠。但與蛋糕不同的是,地表凹陷處被擠走的 " 土地 " 並沒有重新反彈回來,因為它的反彈速度非常緩慢,每年不到 2.54 厘米。所以,當勞倫冰蓋壓融化後,由於其土地已被擠壓到兩邊,哈德遜彎周邊區域質量會變小,而質量小也就意味著引力小。
其他的原因
為瞭證明勞倫蒂斯冰蓋確實能對地球引力產生影響,美國哈佛 - 史密松天體物理中心的科學傢們進行瞭一項龐大的研究。他們使用瞭 GRACE 衛星收集到的 2002 年 4 月 ~2006 年 4 月期間的數據,進行瞭一番復雜的計算。GRACE 衛星由兩顆衛星構成,兩顆衛星相距 220 千米,在距離地面 500 千米的軌道上運行。
當第一顆衛星飛過哈德遜灣地區時,引力的減少會使這顆衛星稍微偏離地球和它身後的姊妹衛星。由於 GRACE 衛星的位置能以微米級的精確度測量,所以能探測到這種距離的微小變化,隨後據此計算出引力的變化。
通過這些數據,科學傢們繪制出瞭上一次冰河世紀時期哈德遜灣的地形圖,當時它仍被勞倫冰蓋覆蓋著。這張地形圖顯示哈德遜灣地區在 1 萬年前,其東部和西部兩個區域冰層更厚,凸起的程度更高。而計算結果也表明,今天這兩片區域的引力也確實比哈德遜灣其他地區更小。這就說明研究者的推測是正確的。
不過,這次的研究也表明,冰蓋理論隻能解釋哈德遜灣地區 25%~45% 的引力異常,另外的影響因素是該地區的地質活動。
我們知道,固體地球由地殼、地幔、地核構成。在地表以下 100~200 千米處,為地幔的軟流層。這一層溫度非常高,固態物質部分熔化,具有類似流體的性質。滾燙的巖漿做著緩慢的上升或者下降運動,形成一個環形的對流體。
當對流體上升時,會造成陸地板塊的隆起,形成山脊,而下降時,會將覆蓋在其上的大陸板塊拖曳下來,減少該區域的質量。科學傢們認為,哈德遜灣地區正處於軟流層下降地段,這就是該地區引力異常的另外一個重要原因。
至此,困惑科學傢 40 多年的哈德遜灣引力丟失之謎終於破解瞭。科學傢們預計哈德遜灣地區的地表要反彈回最初的位置,還需要花費 5000 年的時間,屆時哈德遜灣地區丟失的引力會重新被 " 找回來 " 一部分。