地球地心竟然比地表年轻 引力造成
2017-01-13 10:00:34   来源:环球网
内容摘要
爱因斯坦的广义相对论指出,引力越强,时间流逝越慢,而引力时间膨胀的效应对地球而言应是更加显著的,所以根据这个理论推算,地球的地心要比地球表面年轻两年半。

    你知道吗?地球中心比地球表面年轻两年半,而造成这一现象的原因是引力效应。

  根据爱因斯坦的广义相对论,在引力场中的时间流逝速度会发生改变,这种效应被称为引力时间膨胀。换言之,引力越强,时间流逝越慢,这是因为引力弯曲了时空。

  事实上,引力时间膨胀效应已被严格测试过,它能对导航定位系统的卫星产生影响。

  GPS卫星位于地球表面上方约2万公里的太空之中,它稍稍远离地球的引力场,因此卫星经历的时间就会稍稍变快。

  实际上,这些卫星上的时钟每天要比地球表面上的时钟快45微秒左右,所以科学家必须要对卫星的时钟进行校正,以确保发送回地球的GPS数据具有相匹配的时间。否则,定位误差每天将累积多达45微秒x光速=13.5公里(实际定位误差还需考虑狭义相对论——卫星时钟要比地面时钟慢7微秒左右),这样的定位等同于无效。

  早在20世纪60年代,物理学大师理查德·费曼(Richard Feynman)估计,地心和地表之间的年龄差异大约是一两天——这个数字在很多物理学家的论文中已被多次重复和引用。

  然而,奥胡斯大学的物理学家Ulrik Uggerh鴍博士领导的研究团队认识到,引力时间膨胀的效应对地球而言应是更加显著的,他们决定重新探讨费曼的说法。

  为了计算这个年龄差异,研究团队首先计算出地球中心和表面的引力势差——衡量一个有质量的物体从一个位置移动到另一个位置时引力所做的功。

  然后,物理学家把这个引力势差带入到广义相对论的方程中,得到了时间膨胀因子大约为0.0000000003,这意味着地球中心的每秒要比在地球表面上慢0.0000000003秒。

  似乎这个时间差极其微小,但要知道地球年龄高达四十五亿年,所以时间膨胀的累积效应加起来相差大约一年半。

  不过,这个计算采用的是理想化模型,即物理学家假设地球具有一个均匀的密度,然而,实际情况并非如此,地核的密度要比地幔密度大得多(地核占地球的体积16%,而质量占比达到31%)。

  进一步,物理学家采用更实际的地球密度模型,结果发现地心和地表的年龄差异实际上是两年半。

  当然,这个数字无法通过实验来证实。然而,迄今为止,广义相对论经受住了所有的检验,所以它很可能是正确的。

  物理学家表示,目前还不清楚费曼是否最初就弄错了,或者他的讲课在记录时弄错了——把单位从年误写为天。无论如何,地球中心的年龄肯定要比地球表面年轻,因为地心深处的时空弯曲更为强烈。

  此外,研究团队通过计算还得出,太阳的中心比它的表面年轻约40,000年。这些结果给“年轻的心”赋予了一个全新的意义。

(如需转载,请注明来源自 IT科技年