相对密度是什么意思 空气的密度

**一、地球的质量与密度解析**

若需知晓地球的密度，首先得从其质量着手。基于牛顿的第二定律 F=mg 与引力定律 G=fM/r^2，我们可以推导出地球的质量公式 M=mgr^2/f。在此式中，m 代表受地心引力作用的物体质量，g 是重力加速度。计算地球的质量需知其半径 r 和引力常数 f，前者需运用简单的几何原理，后者则依赖于精心设计的实验测定。

假定地球为一圆球体，其半径的计算依托于几何学原理：圆弧长度与其对应的圆心角成比例。当圆心角以弧度为单位时，此比例即等同于圆的半径。如图所示，在不同地理位置 A 和 B，观测同一颗恒星并计算两地与天顶的角距离差，即得圆弧的中心角 θ。古希腊学者伊拉托斯森尼斯即是用此法估算地球大小。

郝屯（J. Hutton）曾通过测量山坡上小物体偏离垂线的角度来计算地球质量。而卡文迪什则使用更为精确的扭称法，测得地球的引力常数。现代计算则以旋转椭球作为地球模型，并考虑了地球内部的温度、压力变化及物质分布等因素，得出地球的质量约为5.9472×10^24t。由此质量除以地球体积，得到其平均密度为5.516g/cm^3。

**二、固体潮与地球的弹性探讨**

在日月引潮力的作用下，不仅海洋和湖泊会出现潮汐涨落，固体地球表层也会出现类似现象，这被称为固体潮。精密仪器可观测到固体地球表层的周期性升降现象，其升降幅度在7~15cm之间。这一现象表明固体地球具有一定的弹性，即固体潮是弹性地球在日月引力作用下的变形。

波作为弹性波的传播也证明了地球的弹性特性。地球还展现出一定的塑性——在其自转过程中逐渐演化为旋转椭球体并保持这种形态，这表明看似刚体的地球实则存在永久性的塑性变形。野外常见岩石中的弯曲和折叠现象，同样是岩石形成后在长期地应力作用下发生塑性变形的结果。

由于物质密度分布不均、弹塑性变形及自转的影响，地球的外表形态如一个不规则的“梨形”。这推论出地球非严格的旋转椭球体，且其内部物质分布在形态上具有显著的不均匀性。

海洋和固体潮汐不仅改变地球的整体形态，还影响其自转过程和运动规律。比如，月球的吸积作用使地球自转轴方向发生偏移；而日月潮汐引起的摩擦力则使地球自转速率逐渐减慢。长此以往，月球与地球的运动关系将发生深刻变化。

值得一提的是，固体地球的弹性和塑性表现是相对的，它根据施力速度和作用时间的不同而有所差异。在快速、短时的外力作用下，地球可能表现出近似刚体的特性；而在缓慢、长期的外力作用下则展现出显著的塑性特征。

**三、地球的振荡特性分析**

作为具有弹性的整体，地球在受激后能产生多种自由振荡模式。图示展示了两种基本的振荡方式：周期性的涨缩振荡和扭转振荡。涨缩振荡能引起地球密度的变化；而扭转振荡则主要是切向运动，通常不会导致密度的明显变化。

地球还存在一种与外部引力无关的自由欧拉进动——钱德勒晃动。这种晃动源于地球自转轴与最大惯量轴之间的微小偏离。尽管地球自转轴在绝对方向上几乎是固定的，但其晃动呈现出周期性的变化。这种晃动的激发机制被认为是多种因素综合作用的结果，部分可能与固体地球与大气的相互作用相关，部分可能与大引起的壳幔物质重新分布有关。

**四、地球的黏性特征及其实证**

理论上讲，完全弹性体中不应有能量损失。但在实际情况中，波的存在表明地球存在能量衰减，这意味着它并非完全弹性体。斯堪的纳维亚半岛的地形回升现象也进一步证实了地球具有一定的黏性特征。这种黏性特征使得地表在冰盖消失后能产生反弹效应，与地质构造无关的地形变化即是这种黏性作用的实证。