物体更重的地方及原因

我们都知道，地球上的每一个物体都受到地心引力的作用，地心引力会随着物体距离地面高度的增加而减少。比如，把一个1千克重的砝码拿到离地面6400千米的高度，也就是让砝码到地心的距离是地球半径的2倍，此时地球的引力就会减弱到1/4。如果用弹簧秤来给这个砝码称重，它的重量显示是250克，而不是1千克。根据万有引力定律，在计算地球和物体之间的万有引力时，可以将地球视为一个全部质量都集中在地心的质点，万有引力的大小和物体与地心距离的平方成反比。以上述例子来说，砝码离地心的距离是地球半径的2倍时，地球引力减弱到1/4，如果把砝码拿到离地球表面12800千米的高度，离地心的距离是地球半径的3倍，此时万有引力会减弱到原来的1/9，在这个高度下给砝码称重，重量只有111克。

这是不是意味着，物体离地心越近，受到的引力就越大呢？我们还以砝码为例，按照上述的说法，砝码在地下越深，它的重量就越重。可惜，这个推论是错的。事实恰恰相反，物体在地下越深，它的重量没有变大，而是变小了。这到底是怎么回事呢？

在这种情况下，地球的引力粒子已经不再是分布在物体的一侧，而是把物体包裹在其中，如图22所示。我们看到，在地面以下的砝码，受到两个力的作用，一个是砝码下方的引力粒子对它的吸引，还有一个是砝码上方的引力粒子的吸引。

需要注意的是，对于地面以下的物体来说，真正作用在它身上的吸引力，只有物体下面的球体，这个球体的半径就是此物体和地心之间的距离。物体离地心越近，重量就减少得越快。如果物体的深度达到了地心，重量就会完全消失，成为一个失重的物体，因为它四周的地球微粒对其产生的引力是完全相等的。(www.xing528.com)

图22　在地面以下，砝码的受力分析图示

可以这样说，物体在地面上的重量是最大的，在高空或地下，重量都会减小。当然，这里有一个前提条件——假定地球的密度是相等的，不过，实际情况并非如此，越靠近地心的地方，密度越大，所以物体在深入地下时，一开始重量会增加，到了一定数值后才会减少。