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1 # 章彥博
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2 # 思回青華
地球體積很好算,但表面積因含高山平原海面精確計算有點難,具體資料目前未知,引力加重係數9,8。引力大小可間接體現星球體量及密度。一個球體在地球上的重量與月亮的重量及太空上的重量是不同的,地球上的重量是質量X9,8,月球是質量X9,8x1/6,但在真空太空無引力的環境中質量就是物體本身質量,比如一鐵球不同方向(上下左右前後接觸靜止時電子稱的顯示就是鐵球質量且是穩定的數值。引力的大小與離球心的距離,密度及物質組成有關。
有一個著名的問題,叫做「英國的海岸線有多長?」。這個問題在1967年的《Science》雜質上發表(How Long Is the Coast of Britain? Statistical Self-Similarity and Fractional Dimension),旨在討論分形,以及其相關的理論、測量問題。
上圖之中,使用了不同長度的標尺,來測量海岸線的長度,所得到的結果則大為不同。這是因為在區域性小結構中,雖然所佔有的面積小,但實際的海岸線長度卻非常長,而且它具有「自相似」的結構,即區域性與整體在某些形態上是相似的。這種結構稱為「分形」結構。其總邊長與特徵長度的比值與一般圖形不同。比如說圓形,我們以半徑為特徵長度,那周長就正比於半徑。然而對於海岸線這樣的分形結構,其增長速度會快一點,比如說,正比於特徵長度的1.3次方。這種非整數的冪次關係,就被人稱為「分數維」,也是「分形」名稱的來源。
回到一開始的問題,地球的表面積有多少?其實這取決於我們測量的標尺。如果用非常大的「尺子」去測量,那就是4*pi*r^2. 這沒什麼好說的。然而如果我們考慮山地呢?大約就要增加不少,我估計有10%以上。然而這還不是大頭。如果去考慮草木呢?比如說,一個一平米大的草地,算上草的表面積,恐怕得有5平米了。進一步,如果考慮土壤、石塊的紋理呢?這又是一個很大的差異。
所以說,「地球的表面積」是多少,與所用的標尺息息相關。我們平時不太注意,是因為常用的標尺大致都在那個範圍內,比如米、千米,所以似乎差別不大。