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1 # SOD9
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2 # 一週刊
如果只是對專案材料、施工、經費、環評等做可執行性假設的話,即使鋼圈能建立起來,最終肯定是會落地,不可能懸浮的起來。
畢竟地球非完美球形,地表也是凸凹不平的。海拔最高出的珠穆朗瑪峰與海拔最低處的馬裡亞納海溝地勢落差近20,000米。沿地面1米做出來的鋼圈在單位角度上的質量分佈是非常不均勻的。
在題目的假設前提下,如果我們還認為地球是完美球形,那麼建成的鋼圈最終會怎樣的呢?
如果進一步假設地球是完美球形,地表也是均勻平整的(沒有高低落差),這樣建起來的鋼圈情況就比較複雜了。由於地球有磁場,勢必會對鐵環產生作用力。另外如此大的鋼圈質量也不可小覷,月球在近地點和遠地點的差異對齊產生的引力差異,也會造成鐵環的穩定性。
故而,我們從鐵環處於受力最均勻且作用力最弱地球赤道的同心圓位置開始分析。
1、地球磁場引力地球磁場可以理解為條形磁鐵磁場,地球南北極磁場最強,赤道部位最弱且與地軸平行。
首先:置於赤道外部懸浮的鋼圈,會整體受到平行於地軸朝向北極的磁場引力,鋼圈整體向北極運動。大致圖形如下:
其次:地磁場的方向並不是一直平行於地軸,當鋼圈運動到某個高緯度的上方後(此時鐵環面與地軸還是垂直的),此時鋼圈的受力就比較複雜了。
鋼圈一共會受到四個裡,磁場引力,地球重力,鋼圈內部張力,鋼圈切割磁場產生電流而使鋼圈又收受一個力,四個力的大致方向如下圖。
這種情況,在鋼圈在慣性作用下,會在北緯區域動盪一段時間,最終還是會在某個北緯上空停留懸浮。
2、月球潮汐引力從萬有引力公式不難看出,力的大小與兩者質量成正比,與距離平方成反比。月球在近地點和遠地點的引力差值對鋼圈造成擾動,使得鋼圈無法在上述某北緯上空穩定駐留。
那麼,此時的鋼圈受力方向與大小,就要看月球處在地球的哪片上空。總體來說,鋼圈會朝著月球的方向偏移,甚至會有某一段與地面發生接觸。這是一個長期的動態變化過程。
至於鋼圈最終的穩定狀態,個人觀點是會垂直於赤道面、與地球軸心共一個旋轉軸自轉,其自轉有可能會被地球潮汐鎖定,形成類似於同步衛星那樣。
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假設還有一根鋼圈剛好能緊箍在地表,這兩根鋼圈長度差多少呢?自己列方程算,答案告訴你,懸空一米的那根只比另一個長了6.28米。
所以這道題答案是,懸空一米的那根會貼在地面,原因是這麼長的鋼圈(四萬公里),那點剛性不足以支撐六米多的冗餘,塌下來是必然的 。