地球為什麼是圓的？

科技 07-22

地球為什麼是圓的？

經常有人問我們

這個專欄是一個人還是一堆人？

這個問題不好講

首先，問答專欄是受到很多很多所內同學，老師，科學家們的熱心幫助的，一般來說每期會有一到三個優秀回答是由從事該領域的專業老師回答的，其中不乏知名科學家。

但的確，目前來講大部分問題是由同一人負責的。

一個人的優點是，運營可執行性，回答的熟練度與難易掌控，文風及排版的連貫能做得更好。

一個人的缺點也很明顯，難以保證零錯率

（比如上期第八題犯了目前為止最大的錯誤）

( ⊙ _⊙ )所以小編要繼續提高姿態水平呀。

也希望大家不要苛責我們物理所公眾號。

最後就是我們的根本目的是科普，所以必須保證傳播的知識是正確的，因此如回答有誤還請立即指出。

叩謝！

假如一隻蒼蠅在汽車空間裡面，沒有附著任何東西，那它是如何相對的地面跟汽車保持一樣的速度。

陳爽

它並不是沒有附著任何東西。

它附著空氣。然後空氣附著車。

其實後台常見的一類問題都可以用上面這句話回答，比如說：為什麼飄在空中的熱氣球還是會跟著地球自轉。答：因為空氣跟著地球在自轉，空氣之所以跟著地球自轉是因為如果不這樣，地表就會不停摩擦空氣使它慢慢轉起來，直到達到穩態。

人的正常體溫通常是36度左右，可為什麼在溫度二十多度的時候人就開始感覺熱，36度的時候就會熱到變型？按理來說不應該溫度在36的時候人體感覺最舒適嗎？

卡卡西

36度真的會熱到變形哦~因為人體會發熱，靜息情況下（不走不跑不跳不表白不被表白）一個成年人的發熱功率大概相當於一只100W的電燈泡。在不發生別的變化時，熱量只會自發地從高溫流向低溫，且溫差越大流得越快。如果環境溫度跟體溫一樣都是36度多，那這些自身產熱就很難流出體外。人體又是一個特別精細的系統，多一兩度都是要命的。但如果沒有散熱，一個50kg的成年人的自身產熱只需不到一個小時就可以將體溫上升一兩度。所以室溫36度多的時候，人體一定會大量排汗，通過蒸發吸熱來帶走體內熱量。換句話說熱力學告訴我，36度多一定會出汗的，不出汗就中暑了，快往醫院抬。

另一方面，太冷也不行，太冷就要身體額外消耗能量來保暖了（比如抖）。所以綜上，二十多度就是一個可以愉快散熱又可以不用保暖的剛剛好的溫度咯~

所有的金屬材料都能夠產生渦流，鋁的電阻小，按理說渦流更大，因而熱功率也不比鐵質材料小。為什麼電磁爐只能用鐵鍋？

大蘿蔔

因為這些湍流的本質是因為磁場在一直變化導致磁通量一直變化根據電磁感應原理產生的感應電流。所以要有湍流首先要有磁場。

然而電磁爐內部銅線圈產生的磁場並不強。放一個鋁鍋上去，由於磁場小所以感應電流也小，鋁鍋接受到的能量也很小，絕大多數能量都釋放在銅線圈的電阻上了。所以放個鋁鍋上去只會造成電磁爐短路（並不會真的短路，任何一個實際的電磁爐一定有短路保護開關，畢竟誰也不能阻止熊顧客往上放鋁鍋嘛），並不能攤好一個雞蛋。

放一個鐵鍋上去咋就不同了呢，因為鐵是什麼？鐵是鐵呀！你給鐵加一個小的電磁場，它馬上給你誘導出一個幾倍幾十倍強的鐵磁場。滴水之恩湧泉相報的典型。所以鐵鍋在這裡的作用也不光是攤雞蛋，還起著跟電磁鐵中的鐵芯一樣的作用，放大電磁場。磁場放大之後，湍流就變大了，鐵鍋接受到的能量就足夠攤雞蛋了。另一方面電磁場不斷變化，鐵鍋的誘導磁場也跟著不斷變化，對應於鐵鍋內部的磁結構不斷被破壞又重建，這一過程也會釋放不少能量，大約佔總的3%-10%。

而銅線圈那邊，由於磁場增大，所以線圈的感抗顯著得增大，在相同的交變電壓下，線圈內部電流變得很小，也就不會短路了，事實上銅線圈上的發熱都不大。

解釋世界的最終是物理還是數學？

終極命題

解釋世界的自然是物理，數學家們是自己造個世界玩。

雷電是怎麼產生的？

追夢

雷暴雨的積雨雲下層富集著大量的負電荷（和一小撮正電荷），地表富集著大量的正電荷。這使得雲和大地之間形成了非常大的電壓（幾十個兆伏），這樣高的電壓產生的電場有可能把空氣分子電離，然後電離出來的離子在電場加速下高速撞向旁邊的分子，把旁邊的分子也給撞電離了，然後雪崩一樣的把空氣沿著一條線變成了導體，然後電荷通過這條線迅速放電，就形成了閃電，放電產生的熱量把空氣距離加熱使得空氣距離膨脹摩擦發出聲響，這個就產生了雷。

雷雨雲中為什麼會富集如此大的電荷量？目前有很多理論，但是每個理論都不能解釋所有的現象，目前雷雨雲的起電機制仍是一個有爭議的議題。

想了解更多可以參考《費曼物理學講義》的第二卷，寫得要簡單一些。

請問為什麼金特別穩定

猴子山大王

說這個之前要先科普一下原子層與原子軌道：原子核外的電子有不同的原子層，原子層中又有不同的原子軌道s,p,d,f等（又叫亞層）。電子按照能量高低的順序一層層往外排，最後排在最外面也就是能量最高的幾個電子的軌道結構會決定元素的化學性質。科普結束。

金原子的最外層只有一個單獨的s軌道電子，這個結構初看起來和鈉銣銫這些鹼金屬一樣，應該化學性質很活潑才對。

但偏偏金卻是一個相當穩定的元素，所謂真金不怕火煉，說的就是即使在高溫下金也不會和空氣中的氧氣反應。

原因是金的次外層還有10個填滿d軌道的電子，次次外層有14個填滿f軌道的電子。d軌道電子和f軌道電子都是軌道角動量比較大的電子。軌道角動量比較大，說得通俗但不嚴謹一點就是它們的軌道形狀比較「扁」。比較「扁」的軌道對外層電子的排斥會弱一些（因為很扁，軌道的某些部分可以伸得比外層電子更靠外。）。注意，原子核外有多少負電荷的電子，原子核內就有多少正電荷的質子。內層電子對外層電子的排斥作用弱了，但原子核內的質子們對外層電子的吸引作用卻不變，內層電子的排斥沒有辦法很好的抵消原子核的吸引，於是最終導致最外層那一個電子被原子核牢牢地抓住，很難被奪走。化學上就體現為化學性質不活潑，真金不怕火煉。（也是因為這個原因，所以化學家們喜歡說d，f軌道是「屏蔽效應比較弱的軌道」）

光速究竟為何方神聖，為啥又是速度上限，平方以後乘以質量還能得到能量，就連新發現的引力波也是光速傳播，這些都是巧合么？還是有什麼更深刻的原因？

Ekino

光並沒什麼特殊的哈。光子也只是一個平凡沒有質量的粒子而已。所以與其說是光速特殊，不如說是無質量粒子的速度特殊。宇宙有個極限速度，這個速度就是無質量粒子運動的速度，所有有質量的粒子的速度必須小於它。所以並沒有什麼巧合，引力波光速傳播，只不過是我們認為引力子也沒有質量罷了。

為什麼地球等天體是圓的？

~HiJiH~

假設現在有個星球是正方體。

接著喜聞樂見的BUG開始了...

如果說正方體的體心到面心的距離是R的話，

那麼正方體的的體心到頂點就是根號3倍的R。

也就是說頂點離星球的中心更遠了，引力勢能要大於面心的引力勢能。

要知道整個宇宙都是些懶傢伙，能在低能量的狀態呆著的時候就絕不願意在高能量的狀態呆著。

正方體星同學尋思著這耍個性的代價有點高，於是伸個懶腰開始把頂點附近的物質慢慢往面心附近捏。頂點慢慢往裡面凹，面心慢慢往外凸。

什麼？沒有手怎麼捏？

好問題，我們知道萬有引力定律，說的是行星上每一塊石頭每一塊泥巴都對你有一個引力。而所有石頭泥巴的引力的矢量和就是行星對你的引力。

這樣對一個正方體的表面來說，引力的方向並不會是處處垂直向下的。比如你站在面心靠左一點的位置，這樣你的右邊就會比左邊有更多的石頭泥巴。這樣加起來的引力就會有一個分量把你往面心那邊推。

所以引力就是捏泥巴的手。什麼？行星上是固體物質，固體形狀不能隨便改變？要知道，固體形狀不能隨便改變這點小脾氣，遇到質量足夠大的行星時就是個戰五渣了。引力作用高興怎麼捏怎麼捏。

而正方體君會一直捏一直捏一直到不能再繼續減小引力勢能了為止（引力勢能差不足以彌補捏的過程中帶來的能量損失。比如引力沒有很快捏平一座山，因為現在的山都太矮了，不划算，不屑於捏）。

於是當正方體君心滿意足地停止捏泥巴後，他發現自己變成了一個球。

（為避免誤解，特此說明一下：本題答案原載自知乎，作者sym physicheng，也就是小編我自己，因此不構成侵權哈- -~）

為什麼月球的自轉周期等於公轉周期？

9527

要說清楚這個問題就要說說潮汐，地球上的漲潮落潮一天發生兩次，我們都知道潮汐是月球引力對地球海水的作用，但明明月球只有一個，為什麼潮汐一天發生兩次？

這個問題牛頓當年也想過，他的答案是，月球和地球有一個共同的質心，兩者都繞著共同的質心旋轉。在引力和慣性的共同作用下，原本的球體（為什麼球體，翻上題)會在地月聯線的方向上被稍微拉長一點。

這個鼓起就是潮汐的峰，地球每天自轉一圈。所以地球上的每個地方都被鼓起掃過了兩個，於是就有兩次漲潮落潮。

對月球來說，同樣的效應導致了月球的自轉周期和公轉周期趨於一致，這個效應叫做潮汐鎖定。

為什麼呢？首先雙星系統中，完美的球體已經不是引力勢能最低的最優解了，橢球才是。我們假設現在月球已經被捏成了一個小橢球。關鍵來了，如果月球自轉速度與公轉速度不同，那麼隨著時間推移。橢球的長軸就會偏離地月連線。如果自轉比公轉快，如圖，那麼引力就會把橢球往後拉，慢慢減小自轉速度。如果公轉比自轉快，那引力就會把橢球往前拉，慢慢增加自轉速度。這個過程如果不損失機械能，則會使得月球的自轉速度反覆的增加減小，形成潮汐共振。

但注意這個機械能是不一定守恆的，記住橢球長軸偏離地月連線時，形狀就不是引力勢能的最低解了，引力需要重新把月球「捏」成一個沿地月連線的橢球（看上題）。而這個「捏」的過程是要消耗能量的。這個能量由誰來給呢？當然是誰搗亂誰負責咯~這個能量來自於自轉公轉的轉動動能。轉動動能在這個機制下一點點變成塑性形變的內能，最後很久很久很久以後，自轉公轉速度終於一致了，橢球長軸再也不隨便亂跑了，系統最終穩定下來。這叫做潮汐鎖定。

螺旋度和手征性有什麼區別

大伽馬

這是量子場論中一個容易混淆的問題。

對有質量費米子，螺旋度在洛倫茲變換下不保證不變。另外螺旋性與哈密頓量對易。

而手征性在洛倫茲變換下保證不變。但有質量情況下，即便是自由費米子哈密頓量也會把不同手征性混合，不對易。

螺旋度和手征性在無質量費米子中是等價的。

寫下您的問題，下周五同一時間哦~

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