阿泰14

如果围赤道做一个钢圈，钢圈每个位置离地面固定一米，焊接后圈是会落地，还是悬浮在一米的空中？

从理论上来看这个钢圈悬浮在空中是没有问题的，但这只是理想球体下的理想状态，为什么这么说呢？难道我们地球不是一个理想球体吗？为什么理想球体下还要加一个理想状态？

一、地球是一个理想球体吗？

几乎所有的照片中，我们地球都是一个完美地的球体，但这是在大尺度条件下给我们的感觉，其实地球的形状是非常不规则的，这两两个原因，一个是地球是一个岩石质天体，存在高山与裂谷，第二是地球自转的离心作用，赤道（6378km）会比两极（6357km）的半径大上21KM左右，是不是很神奇？其实这在中学地理早有学习！

这是地球有一些夸张的形状，我们可以清楚看到突出与下陷的区域，距离太空最近的也并非我们熟悉珠穆朗玛峰，而是南美厄瓜多尔的钦博拉索山，距离地心最远，距离太空最近！从这个层面上看，地球甚至连一个大致的球体都保不住，更不要说理想球体了！不过要提醒下太阳也许是太阳系内最接近理想球体的天体，因为它的直径高达1.392*10⁶千米，但赤道之比两极大10KM，这误差相当于十四万分之一，即使我们制造一个钢球也比较难做到如此精度！

二、为什么理想球体下还需要理想状态？

地球围绕太阳公转，理论上是一个正圆形，但地球的公转轨道是一个椭圆形，为什么呢，因为只有在理想的状态下，比如不受任何干扰的因素下才能走出正圆形轨道，而且极容易被极其微小的因素打破这个平衡，那么将再也回不到原来的正圆轨道状态！因此在理想地球赤道上上方1M处的钢圈是无法保持这个状态的，任何的扰动都会让他落下，而另一边则高于1M的位置，并且可能会轮流落到地面，形成一个绕地球赤道的呼啦圈！

星辰大海路上的种花家

这个问题有意思，其实以前我上高中的时候也想过，大学期间甚至还做过实验。

问题就不回答了，简单说一下我的实验方法，和大家共同探讨一下

我在大三的时候找了一个球形强磁铁，大概就乒乓球那么大，然后我又找了一个比这个磁铁周长大一点的圆铁环，有多大？大概就是这个铁环的半径比磁铁的半径能大一厘米左右吧。这些东西别问我是怎么找到的，我叔是我们那边专业倒腾废旧电器的，他无所不能。

我把球形强磁铁固定放在桌子上，用铁环垂直从上往下从磁铁套进去，按照常理来说，当铁环越靠近强磁铁收到的磁力越来越小，当铁环正好围着磁铁，到达磁铁周长时，因为磁力互相抵消，铁环是不受磁力的，也就是这个时候铁环只受地球重力和我手给它施加的力。

假如我这个实验不在地球上，铁环也就不受重力了，那么我也就不必再给它施加力了，它就完全悬浮在磁铁周围。

然而，我个人操作的实验难点在于我无法抵消地球的重力，这也就导致了我必须让铁环保持水平，否则它受力不平衡就会立马贴在磁铁上。还有一个难道就是，当铁环到达磁铁最大周长时，我无法做到铁环的圆心和磁铁的球心在同一点，无论手法控制的再好，因为两心不在同一点，铁环水平方向受力不平衡一直会紧贴在磁铁上。

也就导致了我的实验在我实验了好几百次之后不得不以失败而告终。

毕竟这只是我个人做的，很多方法不好操控，没有借用任何高科技手段，验证这个猜想还是比较难的。

清蒸水皮666

当然还有一个最重要的问题，就是如何架设上这样一个钢圈，如何在做好后同时撤掉支撑。这个属于工艺问题，我们可以替你想办法：在架设前，沿着精准的赤道线每隔一定距离先打好支撑桩，不管是海洋还是高山，逢山开路，遇水搭桥，要整整打一圈桩。

然后在这些支撑桩上制作出这个钢圈。当然这个支撑桩有一定的科技含量，全是能电动或液压升降的，制作钢圈时，可以通过个升降个别支撑桩来调节钢圈的水平；而在撤掉支撑时，可以用电控制同时下降，这样保证精准和精确。这个工程量比给珠穆拉玛峰铺台阶、给长城贴瓷砖和给太平洋装护拦的工程量大多了，甚至一点也不比电影《流浪地球》里制造12000台行星发动机小。

假如所有问题都解决了（实际上是不可能的，比如材料变形问题就没法解决），试验开始了，万事俱备，按下支撑桩下降电钮，支撑桩同时下降离开钢圈，全地球的人能动的能去的都围在了赤道上，场面非常壮观，

钢圈在一阵咯吱咯吱声后，悬停在了离地不到1米处的空中，试验有了结果：钢圈没有落到地面。钢圈均匀地受到地球的引力（已提前调整计算好钢圈每处的离地距离。），相对方向的互相抵消，结果就悬浮在空中。不，先等一等，悬停的钢圈有点不太稳定，它不但上下波动，而且还沿着赤道线南北晃荡，这是受多种实际因素影响，比如说太阳月亮的潮汐力（主要是月亮的）和地球自转的影响。说到转动，有办法了，如果在钢圈上每隔一定距离安装一台类似小火箭的推进器，让推进器点火推动整个钢圈绕着地球转动，钢圈就再也不会掉落地面，而是像土星环一样稳稳地绕着地球转了。

以上脑洞仅供参考，勿喷。现实中是不可能实现的。欢迎大家关注评论我们――物原爱牛毛1。

物原爱牛毛1

答：现实当中不存在理想刚体，地球引力在各个位置也不均匀，离开地面1米的钢圈，会被自身重力压塌。

假设地球是一个完美的球体，半径为R，赤道周长为C；那么距离地面1米的钢圈，周长为C'：

C'=2π(R+1)=2πR+2π=C+6.28米；

也就是说，假如赤道周长为4万公里，那么比赤道半径高1米的钢圈，钢圈周长只比赤道周长长6.28米。

数学模型

在理想情况下，假设钢圈是理想刚体，地球是完美球体，钢圈正好比地球赤道高一米，那么钢圈各处受力情况一样，钢圈就能悬浮于地面1米高处，钢圈自身的强度相互支撑起自重。

物理模型

实际上，哪怕是理想情况，钢圈的平衡也是不稳定的，稍受扰动就会塌陷；而且现实中没有理想刚体，地球也并非完美球体，会有以下因素造成影响：

（1）没有理想刚体，4万公里长度的钢圈，会被自身重力压塌；别说4万公里，哪怕是500米的钢圈，把两头固定，也会被自身重力压塌；

（2）地球各处引力不均匀，也并非理想球体，钢圈受力的不平衡也会导致自身塌陷；

要想钢圈离地面一定距离悬浮，可以在近地轨道上建造一圈钢圈，然后以一定速度绕地轴自转，使钢圈的离心力正好抵消重力，有点类似未来的环地空间站。在地面附近的话，只能每隔一定距离建立一个支撑架来支撑重力。

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艾伯史密斯

不得不说，这个假设很新颖、很大胆。也看了一些前者回答和网友评论，很多答主在问题的假设条件上做了“功课”，多表示地球不是规则圆形、材料刚性不足等等，最终结论是这个钢圈没法实现。

而回归问题的本质核心，是假设这个铁环已经建成了，结构也很稳定，不会断裂，最后这个铁环是否可以悬浮在空中？

在此，小编首先抛出答案是“不能”；然后再结合自己知识点，予以相关解释和说明。

1、在题目假设成立的前提下，还假设地球是均匀的球体，且地表海拔各处完全一样，简单的讲就是赤道上的铁环是标准的圆形，圆心与地球的球心共一个点。

2、地球置于太空，对自身而言没有重力概念，而铁环首尾相连，整体外观表现也是不显重力的。

那么，这样一个铁环，为什么不能悬浮在赤道上呢？

原因归结到底还是受力不均，虽然说铁环整体不显重力，但铁环还会受到地球磁场引力和月球潮汐引力。

1、地球磁场引力

地球有磁场，这毫无疑问。无论将地球看成理想的条形磁体，还是将地球理解成均匀球形磁体，其磁场方向都是由地理南极(磁场北极)出来指向地理北极(磁场南极)。

第一步：在地球赤道外部空间，可以看成是平行于地轴由南向北的均匀磁场。那么，置于赤道外部悬浮的铁环，会整体受到平行于地轴朝向北极的磁场引力，铁环整体向北极运动。大致图形如下：

第二步：地磁场方向并不是一直平行于地轴，这个我想不用解释。当铁环运动到某个高纬度上空(铁环面与地轴还是垂直的)，此时铁环受力就略微复杂一点。

铁环一共会受到四个力，磁场引力，地球重力，铁环内部张力，铁环切割磁场产生电流而使铁环又受到一个力，四个力的大致方向如下图。

这种情况，在铁环在惯性作用下，会在北纬区域动荡一段时间，最终还是会在某个北纬上空停留悬浮。

2、月球潮汐引力

以上是单纯考虑地球自身对铁环的影响，然而我们地球身边还有一个小弟——月球。地球上如此一个大工程，它不可能不“过问”一下。

万有引力定律与距离的平方成反比，与两者质量成正比。这么大铁环其质量不可小觑。而相对来说，月球离的并不遥远，特别是其在近月点和远月点的距离差别，由此产生的引力差值对铁环的扰动，使得铁环无法在上述某北纬上空稳定驻留。

那么，此时的铁环受力方向与大小，就要看月球处在地球的哪片上空。总体来说，铁环会朝着月球的方向偏移，甚至会有某一段与地面发生接触。这是一个长期的动态变化过程。

至于铁环最终的稳定状态，个人观点是会垂直于赤道面、与地球轴心共一个旋转轴自转，其自转有可能会被地球潮汐锁定，形成类似于同步卫星那样。

一周刊

首先我是个一个工学博士一年级在读的学生，其次我接下来的观点只由我本人负责，与学校无关，与父母无关，与国家的教育模式无关。如果要喷请喷我本人，请勿涉及其他人员。

题主的问题思路很明确，只是把刚体用钢材来描述可能会让材料学的同学表示不满。如果只考虑理想状态，我们把不妨把模型简化为一般的刚体模型:把地球简化为一个质点，把绕其一圈的钢材简化为具有绝对刚度不会形变的钢圈，同时把地球的引力场简化为以质点为中心的均匀发散磁场，最后我们把整个模型放置于真空环境中，从理论力学角度来分析，均匀钢圈各个方向上所受的力相互抵消，因此呈现出"悬浮"的状态。

但是，理想实验毕竟属于理想，考虑现实状态，比如地球不是均匀球体，各部分引力常量不同导致引力不同，钢材无法保证绝对刚度。综上，我给出两种情形可供参考:

1.假如钢材具有良好的塑性，那么钢材会被压缩，最终紧贴在地球表面上。

2.假如钢材不具有良好的塑形，且脆性很大，那么钢材会呈现出多段崩塌的状态，以一小段一小段的形式折断后散落在地球表面上。

以上观点仅代表个人看法，如有异议，欢迎讨论。

Cardiac

关于这个问题，我只能说，理想情况下，这个钢圈应该是悬浮在一米的地方。但实际上这种情况是根本不可能发生的，这只是存在于理想模型中的一种假想，真实的世界中，受限于地球形状、钢圈材料特性、大气环境等的影响，这种猜想不可能成为现实。

就好像之前回答的一些问题:假如现在在两千多光年以外用望远镜看地球，是不是能看到秦始皇登基？理论上当然可以，但实现起来太困难了，甚至可以说不可能实现，但我们不能否认理论的正确性。这就是理论和实际的区别。

首先，钢铁在我们的认知中是一种坚硬的材料，但大家想想，工地上用的钢筋，有那么硬吗？要知道工地上的钢筋只有几米十几米长的时候，自身重力引起的形变就很明显了，更不用说环绕地球的一个钢圈了。要知道地球的半径就有6400公里，周长40000公里的一个钢圈会在失去支撑的一瞬间发生形变甚至断裂，然后坠落到地面。在这个尺度上，钢铁和面条在强度方面已经没什么区别了。

其次，赤道上并不是一个标准的球，中间有高山、有盆地，如果严格做成一个圈，就势必要穿过某些固体，如果严格按照离地一米，那势必会有一些凸起或者凹陷的地方，这些凹凸的点都能够成为整个系统中应力集中的地方，也是最容易断裂的地方。

因此，实际操作中，如果真的这么做了，钢圈会毫无疑问地塌陷。但如果将赤道处理成标准的圆，又有一种材料能够建造地球这么大的环而不发生形变和断裂，那这个圈是会悬浮的。因为这个圈的每一部分都受到了重力，有了向地心运动的趋势，而圆形的构造又像大型穹顶一般在每个部位都产生了倾斜向上的两个力，其合力正好抵消重力，因此这个钢圈能够漂浮。

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张家小智儿

好吧，那我就动手模拟下，公园路边有圆球石吧，不然拿个篮球，乒乓球也行，你就当它是地球。

然后钢圈，多粗？按人类目前能做的，想较于地球的体积，不就是头发丝和篮球的比例（照比例，头发丝应该算是非常粗了）。

你把头发丝绕球捆好，会出现什么结果？很明显，头发丝会贴在球上。所以结论一，在人类现有的技术条件下，钢圈会软趴趴贴地球上。

进一步想，问题出在圈的硬度上，我们换成塑料⭕️，圈的直径略大于篮球，会有什么结果？不难想，有外界支撑力托着的时候，篮球和⭕️能保持稳定。但外力一抽走，⭕️会倒下。

地球是自转加公转，在宇宙中绕行的，虽然我们看不到托着地球的支撑物，但我们都明白是引力的作用，让地球能保持相对静止的稳定状态。

那我们就让篮球也自转起来，同时放车上再来个公转。这时，还是那个圈，结果不变，没外力作用下，⭕️会倒下。所以结论二，无任何外力支撑作用下，这圈放到地球上，外加的圈会倒。

继续想，你把头发丝加到铁丝那么粗以后，头发丝和篮球的间隙的比例，与铁丝的比例一样吗？水管和一米，比例很大吧，但水管压一层纸放地面上，你说它们之间有没空隙。同样道理，一般钢圈放一米高，看着挺高的，但如果要达到篮球上的⭕️那样的硬度，一米高在这个钢圈面前就是那一层纸的厚度，坑坑洼洼的地球表面可没一米那么“光滑”。结论三：一米已算不上距离了。

这样再想，支撑力（引力），同周期运动，还有距离，不就是土星那样的星环吗！您给地球加的那个足够大的圈会在旋转的离心力和引力撕扯下破碎。

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看了许多专家的评论，举出了很多貌似是科学的结论，我也说两句吧！

地球的这个铁环半径大于地球一米，或者是高出地面一米，做完后松开固定的支架会出现什么？？？我想告诉大家松开后的结果就是像一根头发丝一样东倒西歪的落在地上了！

大家会问为什么不会悬浮在离地一米的位置？大家想想，用铁件做一四万千米的铁环，它的硬度不足以支撑它在这么长的距离不被地球吸引力拉变形，打个比方吧，一米长的铁棍两端搁起，中间悬在空中，它的硬度可以让它中间位置不会向下弯曲，那十米的钢材？一百米的呢？！因为再硬的材料也会被重力下压变形而倒在地上的。

现在换成根四万千米的铁环，想像一下相对于长度它的粗细比头发丝还细吧，那用脚趾头去思考下，这根头发丝是坚强的不变形在地球每个部位受一样的吸引力，而且相互顶起而且左右不横向倒地的悬浮在空中？？？当然不可能嘛结果只能是在重力作用下左右塌倒在地面上的。

悟空！是不是每次这样的弱质问题能引出一大批弱智专家教授还一本正经的乱说，你就特别高兴吗？？？

也预祝脑残协会更加壮大发展！

中国水彩名家

环绕赤道一圈，相信这个概念大家已经不陌生了，如有“横跨大江两岸，斩断巫山云雨”之称的“世界第一坝”三峡大坝所用的水泥砂石料，若按高宽各1米的长堤排列，可绕地球赤道约2.5圈，而光速一秒钟即可围绕地球赤道转7.5圈。

但是题主关于想要造一个形似土星环的离赤道地面仅有1米的钢圈，这种想法是很不科学的，主要原因有以下3个：

1、地球的形状决定了不可能造出这样的钢圈

我们都知道地球并非是像一个正球体一样，而是一个赤道略凸两极略扁的椭球体，而且地球表面也是相当不规则的，呈现出高原、山地、丘陵、平原、盆地等各种高低起伏的状态，因此相对于钢圈而言，山顶也属于地球表面，盆地底部也同样属于地球表面，因此钢圈是不可能形成圆形的，顶多形似于一个巨大的锯齿圆。

而实际上，赤道穿过了非洲、亚洲、大洋洲和南美洲，并且也穿过了大西洋、印度洋和太平洋，穿过的主要地形区主要有刚果盆地、东非高原、科迪勒拉山系、圭亚那高原、亚马逊平原，其海拔高度由东非高原平均的1200米左右，到大部分在海拔在150米以下的亚马逊平原，这也注定了钢圈不是圆的。

2、地球表面海陆面积差距较大也决定了不可能造出这样的钢圈<strong>

人们习惯上把地球称之为“水球”，是因为地球表面的海洋面积占了地表总面积的约71%，因此地球表面看上去都是水。而纵观赤道穿过的国家，由西到东依次为加蓬、刚果 (布)、刚果(金)、乌干达、肯尼亚、索马里、马尔代夫、印度尼西亚、瑙鲁、基里巴斯、厄瓜多尔、哥伦比亚、巴西这13个国家，可以说赤道穿过的陆地相比北半球的中纬度地区而言是十分有限的，现有的技术是不可能造出如此之长的钢筋，而且在数千公里的洋面上钢圈没有物体做支撑，瞬间就会绷断。

3、由于地表高低起伏，实际造出的钢圈各点的合力不可能为零

题主可能是受到地心引力的合力为零的启发，无非是想通过这个原理造出这样一个理论的钢圈，根据钢圈各点到地心的引力（重力）相同，形成“势均力敌”的状态。但是在1和2这两个先决条件下是不可能实现的。

關鍵字: 理想 球体 科学