地球外貌比中心还老：老了两岁半

2017-02-04 05:21 来源:网络整理作者：搬山道人手机版

关于地球有一个不为认知的一面：地球中心比地球外貌年青两年半。但这与地球的形成方法无关，而是由于广义相对论所描写的引力效应。

按照爱因斯坦的广义相对论，在引力场中的时间流逝速度会产生改变，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，它对全球定位系统(GPS)的卫星发生影响。

地球外貌比地球中心老

GPS卫星位于地球外貌上方约2万公里的太空之中，它稍稍远离地球的引力场，因此卫星经验的时间就会稍稍变快。实际上，这些卫星上的时钟天天要比地球外貌上的时钟快45微秒阁下，所以科学家必需要对卫星的时钟举办校正，以确保发送回地球的GPS数据具有相匹配的时间。不然，定位误差天天将累积多达45微秒 × 光速 = 13.5公里(实际定位误差还需思量狭义相对论——卫星时钟要比地面时钟慢7微秒阁下)，这样的定位等同于无效。

早在20世纪60年月，物理学大家理查德·费曼(Richard Feynman)预计，地心和地表之间的年数差别约莫是一两天——这个数字在许多物理学家的论文中已被多次反复和引用。然而，奥胡斯大学的物理学家Ulrik Uggerhøj博士率领的研究团队认识到，引力时间膨胀的效应对地球而言应是越发显著的，他们抉择从头探讨费曼的说法。

地球外貌比地球中心老

为了计较这个年数差别，研究团队首先计较出地球中心和外貌的引力势差——权衡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，获得了时间膨胀因子约莫为0.0000000003，这意味着地球中心的每秒要比在地球外貌上慢0.0000000003秒。

好像这个时间差极其微小，但要知道地球年数高达四十五亿年，所以时间膨胀的累积效应加起来相差约莫一年半。

不外，这个计较回收的是抱负化模子，即物理学家假设地球具有一个匀称的密度。然而，实际环境并非如此，地核的密度要比地幔密度大得多(地核占地球的体积16%，而质量占比到达31%)。进一步，物理学家回收更实际的地球密度模子，功效发明地心和地表的年数差别实际上是两年半。

广义相对论的引力场方程