无法抗拒的重力   

我们之前看到的江河溪流最终都会流入大海。孩子们(和一些早期的哲学家)以为河流总是会流向大海的……因为河流就是应该这样啊。这种想法显然是不对的——你能找到一条在海岸附近发源的河流,却朝着和大海相反方向的内陆流去。现实中,河流都只往低处流。它们只能往低处流——因为它们受到重力的操控。对重力的认识非常重要,这不仅能帮你理解河流的流经路径,而且你飞行体验的安全舒适也都仰赖于它。坦率地说,人们对各种各样力的认识总是有所偏差。

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力场(force field)

在这个实验中,你需要将一只球抛入空中。如果你在飞机上,用纸球也行(不过别抛得太高了)。轻轻地把纸球抛向空中,它向上运动几英尺,然后下落,被接住。观察纸球的抛落过程。实验几次,试着找出纸球的抛落过程中的三个阶段——纸球在空中做上升运动,达到上升运动的顶点,然后落下回到手中。

思考一下纸球运动的每个阶段。纸球离开你的手飞向空中,然后达到飞行的顶点,最后中途折回下落,这三个阶段中,如果忽略空气阻力,纸球分别受到哪些方向的力呢?

每个运动阶段中,如果不计空气阻力,纸球都只受到唯一一种力的作用,这听起来有些不可思议。这就是竖直向下的重力。的确,你的手给纸球施加了一些向上的力,不过,从纸球离开手的那一刻起,唯一作用于它的力就只有向下的重力了。这意味着,在整个旅程中,纸球都在向下加速。从纸球被抛出的那一刻起,在加速度的作用下,它向上的运动速度就开始变慢了,而向下的速度则变快。

当纸球到达飞行的顶点时,它就停住了。不过此时没有平衡的力能使纸球一直保持静止状态。它依然受到使它向下加速的力。同样,在下落过程中,纸球依旧受到向下的力并且明显向下加速。

如果这不是你最初的设想,也不要感到困扰。在一份针对科学老师的问卷调查中就曾经出现过这个问题(当然,他们大多不是物理学家),大部分老师的答案都是错的。任何物体当它开始运动时,比如你的飞机,我们都有必要了解一下其中所牵涉的关于力的知识。

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在重力面前,我们毫无选择余地。重力永远都竖直向下(更精确地说是指向地心的方向)。因此,在重力的驱使下,水往低处流。一般情况下,海洋是本地大陆的最低处,这意味着,无论怎样河流终将入海。不过,也存在着这种情况:陆地上有一处地势很低。这样的话,水将会汇积于此。

如果仅仅只有一支小水流汇入此地势低处,而蒸发和渗透的水量又大于等于流入的水量,水流不断汇集于此形成湖泊。否则,水平面将不断上升,最后从周围地面的最低点满溢出来,形成了一条全新的自主成形的水流,朝着地势更低的下游流去。