阿泰14

如果圍赤道做一個鋼圈，鋼圈每個位置離地面固定一米，焊接後圈是會落地，還是懸浮在一米的空中？

從理論上來看這個鋼圈懸浮在空中是沒有問題的，但這只是理想球體下的理想狀態，為什麼這麼說呢？難道我們地球不是一個理想球體嗎？為什麼理想球體下還要加一個理想狀態？

一、地球是一個理想球體嗎？

幾乎所有的照片中，我們地球都是一個完美地的球體，但這是在大尺度條件下給我們的感覺，其實地球的形狀是非常不規則的，這兩兩個原因，一個是地球是一個岩石質天體，存在高山與裂谷，第二是地球自轉的離心作用，赤道（6378km）會比兩極（6357km）的半徑大上21KM左右，是不是很神奇？其實這在中學地理早有學習！

這是地球有一些誇張的形狀，我們可以清楚看到突出與下陷的區域，距離太空最近的也並非我們熟悉珠穆朗瑪峰，而是南美厄瓜多爾的欽博拉索山，距離地心最遠，距離太空最近！從這個層面上看，地球甚至連一個大致的球體都保不住，更不要說理想球體了！不過要提醒下太陽也許是太陽系內最接近理想球體的天體，因為它的直徑高達1.392*10⁶千米，但赤道之比兩極大10KM，這誤差相當於十四萬分之一，即使我們製造一個鋼球也比較難做到如此精度！

二、為什麼理想球體下還需要理想狀態？

地球圍繞太陽公轉，理論上是一個正圓形，但地球的公轉軌道是一個橢圓形，為什麼呢，因為只有在理想的狀態下，比如不受任何干擾的因素下才能走出正圓形軌道，而且極容易被極其微小的因素打破這個平衡，那麼將再也回不到原來的正圓軌道狀態！因此在理想地球赤道上上方1M處的鋼圈是無法保持這個狀態的，任何的擾動都會讓他落下，而另一邊則高於1M的位置，並且可能會輪流落到地面，形成一個繞地球赤道的呼啦圈！

星辰大海路上的種花家

這個問題有意思，其實以前我上高中的時候也想過，大學期間甚至還做過實驗。

問題就不回答了，簡單說一下我的實驗方法，和大家共同探討一下

我在大三的時候找了一個球形強磁鐵，大概就乒乓球那麼大，然後我又找了一個比這個磁鐵周長大一點的圓鐵環，有多大？大概就是這個鐵環的半徑比磁鐵的半徑能大一釐米左右吧。這些東西別問我是怎麼找到的，我叔是我們那邊專業倒騰廢舊電器的，他無所不能。

我把球形強磁鐵固定放在桌子上，用鐵環垂直從上往下從磁鐵套進去，按照常理來說，當鐵環越靠近強磁鐵收到的磁力越來越小，當鐵環正好圍著磁鐵，到達磁鐵周長時，因為磁力互相抵消，鐵環是不受磁力的，也就是這個時候鐵環只受地球重力和我手給它施加的力。

假如我這個實驗不在地球上，鐵環也就不受重力了，那麼我也就不必再給它施加力了，它就完全懸浮在磁鐵周圍。

然而，我個人操作的實驗難點在於我無法抵消地球的重力，這也就導致了我必須讓鐵環保持水平，否則它受力不平衡就會立馬貼在磁鐵上。還有一個難道就是，當鐵環到達磁鐵最大周長時，我無法做到鐵環的圓心和磁鐵的球心在同一點，無論手法控制的再好，因為兩心不在同一點，鐵環水平方向受力不平衡一直會緊貼在磁鐵上。

也就導致了我的實驗在我實驗了好幾百次之後不得不以失敗而告終。

畢竟這只是我個人做的，很多方法不好操控，沒有借用任何高科技手段，驗證這個猜想還是比較難的。

清蒸水皮666

當然還有一個最重要的問題，就是如何架設上這樣一個鋼圈，如何在做好後同時撤掉支撐。這個屬於工藝問題，我們可以替你想辦法：在架設前，沿著精準的赤道線每隔一定距離先打好支撐樁，不管是海洋還是高山，逢山開路，遇水搭橋，要整整打一圈樁。

然後在這些支撐樁上製作出這個鋼圈。當然這個支撐樁有一定的科技含量，全是能電動或液壓升降的，製作鋼圈時，可以通過個升降個別支撐樁來調節鋼圈的水平；而在撤掉支撐時，可以用電控制同時下降，這樣保證精準和精確。這個工程量比給珠穆拉瑪峰鋪臺階、給長城貼瓷磚和給太平洋裝護攔的工程量大多了，甚至一點也不比電影《流浪地球》裡製造12000臺行星發動機小。

假如所有問題都解決了（實際上是不可能的，比如材料變形問題就沒法解決），試驗開始了，萬事俱備，按下支撐樁下降電鈕，支撐樁同時下降離開鋼圈，全地球的人能動的能去的都圍在了赤道上，場面非常壯觀，

鋼圈在一陣咯吱咯吱聲後，懸停在了離地不到1米處的空中，試驗有了結果：鋼圈沒有落到地面。鋼圈均勻地受到地球的引力（已提前調整計算好鋼圈每處的離地距離。），相對方向的互相抵消，結果就懸浮在空中。不，先等一等，懸停的鋼圈有點不太穩定，它不但上下波動，而且還沿著赤道線南北晃盪，這是受多種實際因素影響，比如說太陽月亮的潮汐力（主要是月亮的）和地球自轉的影響。說到轉動，有辦法了，如果在鋼圈上每隔一定距離安裝一臺類似小火箭的推進器，讓推進器點火推動整個鋼圈繞著地球轉動，鋼圈就再也不會掉落地面，而是像土星環一樣穩穩地繞著地球轉了。

以上腦洞僅供參考，勿噴。現實中是不可能實現的。歡迎大家關注評論我們――物原愛牛毛1。

物原愛牛毛1

答：現實當中不存在理想剛體，地球引力在各個位置也不均勻，離開地面1米的鋼圈，會被自身重力壓塌。

假設地球是一個完美的球體，半徑為R，赤道周長為C；那麼距離地面1米的鋼圈，周長為C'：

C'=2π(R+1)=2πR+2π=C+6.28米；

也就是說，假如赤道周長為4萬公里，那麼比赤道半徑高1米的鋼圈，鋼圈周長只比赤道周長長6.28米。

數學模型

在理想情況下，假設鋼圈是理想剛體，地球是完美球體，鋼圈正好比地球赤道高一米，那麼鋼圈各處受力情況一樣，鋼圈就能懸浮於地面1米高處，鋼圈自身的強度相互支撐起自重。

物理模型

實際上，哪怕是理想情況，鋼圈的平衡也是不穩定的，稍受擾動就會塌陷；而且現實中沒有理想剛體，地球也並非完美球體，會有以下因素造成影響：

（1）沒有理想剛體，4萬公里長度的鋼圈，會被自身重力壓塌；別說4萬公里，哪怕是500米的鋼圈，把兩頭固定，也會被自身重力壓塌；

（2）地球各處引力不均勻，也並非理想球體，鋼圈受力的不平衡也會導致自身塌陷；

要想鋼圈離地面一定距離懸浮，可以在近地軌道上建造一圈鋼圈，然後以一定速度繞地軸自轉，使鋼圈的離心力正好抵消重力，有點類似未來的環地空間站。在地面附近的話，只能每隔一定距離建立一個支撐架來支撐重力。

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不得不說，這個假設很新穎、很大膽。也看了一些前者回答和網友評論，很多答主在問題的假設條件上做了“功課”，多表示地球不是規則圓形、材料剛性不足等等，最終結論是這個鋼圈沒法實現。

而回歸問題的本質核心，是假設這個鐵環已經建成了，結構也很穩定，不會斷裂，最後這個鐵環是否可以懸浮在空中？

在此，小編首先拋出答案是“不能”；然後再結合自己知識點，予以相關解釋和說明。

1、在題目假設成立的前提下，還假設地球是均勻的球體，且地表海拔各處完全一樣，簡單的講就是赤道上的鐵環是標準的圓形，圓心與地球的球心共一個點。

2、地球置於太空，對自身而言沒有重力概念，而鐵環首尾相連，整體外觀表現也是不顯重力的。

那麼，這樣一個鐵環，為什麼不能懸浮在赤道上呢？

原因歸結到底還是受力不均，雖然說鐵環整體不顯重力，但鐵環還會受到地球磁場引力和月球潮汐引力。

1、地球磁場引力

地球有磁場，這毫無疑問。無論將地球看成理想的條形磁體，還是將地球理解成均勻球形磁體，其磁場方向都是由地理南極(磁場北極)出來指向地理北極(磁場南極)。

第一步：在地球赤道外部空間，可以看成是平行於地軸由南向北的均勻磁場。那麼，置於赤道外部懸浮的鐵環，會整體受到平行於地軸朝向北極的磁場引力，鐵環整體向北極運動。大致圖形如下：

第二步：地磁場方向並不是一直平行於地軸，這個我想不用解釋。當鐵環運動到某個高緯度上空(鐵環面與地軸還是垂直的)，此時鐵環受力就略微複雜一點。

鐵環一共會受到四個力，磁場引力，地球重力，鐵環內部張力，鐵環切割磁場產生電流而使鐵環又受到一個力，四個力的大致方向如下圖。

這種情況，在鐵環在慣性作用下，會在北緯區域動盪一段時間，最終還是會在某個北緯上空停留懸浮。

2、月球潮汐引力

以上是單純考慮地球自身對鐵環的影響，然而我們地球身邊還有一個小弟——月球。地球上如此一個大工程，它不可能不“過問”一下。

萬有引力定律與距離的平方成反比，與兩者質量成正比。這麼大鐵環其質量不可小覷。而相對來說，月球離的並不遙遠，特別是其在近月點和遠月點的距離差別，由此產生的引力差值對鐵環的擾動，使得鐵環無法在上述某北緯上空穩定駐留。

那麼，此時的鐵環受力方向與大小，就要看月球處在地球的哪片上空。總體來說，鐵環會朝著月球的方向偏移，甚至會有某一段與地面發生接觸。這是一個長期的動態變化過程。

至於鐵環最終的穩定狀態，個人觀點是會垂直於赤道面、與地球軸心共一個旋轉軸自轉，其自轉有可能會被地球潮汐鎖定，形成類似於同步衛星那樣。

一週刊

首先我是個一個工學博士一年級在讀的學生，其次我接下來的觀點只由我本人負責，與學校無關，與父母無關，與國家的教育模式無關。如果要噴請噴我本人，請勿涉及其他人員。

題主的問題思路很明確，只是把剛體用鋼材來描述可能會讓材料學的同學表示不滿。如果只考慮理想狀態，我們把不妨把模型簡化為一般的剛體模型:把地球簡化為一個質點，把繞其一圈的鋼材簡化為具有絕對剛度不會形變的鋼圈，同時把地球的引力場簡化為以質點為中心的均勻發散磁場，最後我們把整個模型放置於真空環境中，從理論力學角度來分析，均勻鋼圈各個方向上所受的力相互抵消，因此呈現出"懸浮"的狀態。

但是，理想實驗畢竟屬於理想，考慮現實狀態，比如地球不是均勻球體，各部分引力常量不同導致引力不同，鋼材無法保證絕對剛度。綜上，我給出兩種情形可供參考:

1.假如鋼材具有良好的塑性，那麼鋼材會被壓縮，最終緊貼在地球表面上。

2.假如鋼材不具有良好的塑形，且脆性很大，那麼鋼材會呈現出多段崩塌的狀態，以一小段一小段的形式折斷後散落在地球表面上。

以上觀點僅代表個人看法，如有異議，歡迎討論。

Cardiac

關於這個問題，我只能說，理想情況下，這個鋼圈應該是懸浮在一米的地方。但實際上這種情況是根本不可能發生的，這只是存在於理想模型中的一種假想，真實的世界中，受限於地球形狀、鋼圈材料特性、大氣環境等的影響，這種猜想不可能成為現實。

就好像之前回答的一些問題:假如現在在兩千多光年以外用望遠鏡看地球，是不是能看到秦始皇登基？理論上當然可以，但實現起來太困難了，甚至可以說不可能實現，但我們不能否認理論的正確性。這就是理論和實際的區別。

首先，鋼鐵在我們的認知中是一種堅硬的材料，但大家想想，工地上用的鋼筋，有那麼硬嗎？要知道工地上的鋼筋只有幾米十幾米長的時候，自身重力引起的形變就很明顯了，更不用說環繞地球的一個鋼圈了。要知道地球的半徑就有6400公里，周長40000公里的一個鋼圈會在失去支撐的一瞬間發生形變甚至斷裂，然後墜落到地面。在這個尺度上，鋼鐵和麵條在強度方面已經沒什麼區別了。

其次，赤道上並不是一個標準的球，中間有高山、有盆地，如果嚴格做成一個圈，就勢必要穿過某些固體，如果嚴格按照離地一米，那勢必會有一些凸起或者凹陷的地方，這些凹凸的點都能夠成為整個系統中應力集中的地方，也是最容易斷裂的地方。

因此，實際操作中，如果真的這麼做了，鋼圈會毫無疑問地塌陷。但如果將赤道處理成標準的圓，又有一種材料能夠建造地球這麼大的環而不發生形變和斷裂，那這個圈是會懸浮的。因為這個圈的每一部分都受到了重力，有了向地心運動的趨勢，而圓形的構造又像大型穹頂一般在每個部位都產生了傾斜向上的兩個力，其合力正好抵消重力，因此這個鋼圈能夠漂浮。

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張家小智兒

好吧，那我就動手模擬下，公園路邊有圓球石吧，不然拿個籃球，乒乓球也行，你就當它是地球。

然後鋼圈，多粗？按人類目前能做的，想較於地球的體積，不就是頭髮絲和籃球的比例（照比例，頭髮絲應該算是非常粗了）。

你把頭髮絲繞球捆好，會出現什麼結果？很明顯，頭髮絲會貼在球上。所以結論一，在人類現有的技術條件下，鋼圈會軟趴趴貼地球上。

進一步想，問題出在圈的硬度上，我們換成塑料⭕️，圈的直徑略大於籃球，會有什麼結果？不難想，有外界支撐力託著的時候，籃球和⭕️能保持穩定。但外力一抽走，⭕️會倒下。

地球是自轉加公轉，在宇宙中繞行的，雖然我們看不到託著地球的支撐物，但我們都明白是引力的作用，讓地球能保持相對靜止的穩定狀態。

那我們就讓籃球也自轉起來，同時放車上再來個公轉。這時，還是那個圈，結果不變，沒外力作用下，⭕️會倒下。所以結論二，無任何外力支撐作用下，這圈放到地球上，外加的圈會倒。

繼續想，你把頭髮絲加到鐵絲那麼粗以後，頭髮絲和籃球的間隙的比例，與鐵絲的比例一樣嗎？水管和一米，比例很大吧，但水管壓一層紙放地面上，你說它們之間有沒空隙。同樣道理，一般鋼圈放一米高，看著挺高的，但如果要達到籃球上的⭕️那樣的硬度，一米高在這個鋼圈面前就是那一層紙的厚度，坑坑窪窪的地球表面可沒一米那麼“光滑”。結論三：一米已算不上距離了。

這樣再想，支撐力（引力），同週期運動，還有距離，不就是土星那樣的星環嗎！您給地球加的那個足夠大的圈會在旋轉的離心力和引力撕扯下破碎。

愛遊戲JOKER

看了許多專家的評論，舉出了很多貌似是科學的結論，我也說兩句吧！

地球的這個鐵環半徑大於地球一米，或者是高出地面一米，做完後鬆開固定的支架會出現什麼？？？我想告訴大家鬆開後的結果就是像一根頭髮絲一樣東倒西歪的落在地上了！

大家會問為什麼不會懸浮在離地一米的位置？大家想想，用鐵件做一四萬千米的鐵環，它的硬度不足以支撐它在這麼長的距離不被地球吸引力拉變形，打個比方吧，一米長的鐵棍兩端擱起，中間懸在空中，它的硬度可以讓它中間位置不會向下彎曲，那十米的鋼材？一百米的呢？！因為再硬的材料也會被重力下壓變形而倒在地上的。

現在換成根四萬千米的鐵環，想像一下相對於長度它的粗細比頭髮絲還細吧，那用腳趾頭去思考下，這根頭髮絲是堅強的不變形在地球每個部位受一樣的吸引力，而且相互頂起而且左右不橫向倒地的懸浮在空中？？？當然不可能嘛結果只能是在重力作用下左右塌倒在地面上的。

悟空！是不是每次這樣的弱質問題能引出一大批弱智專家教授還一本正經的亂說，你就特別高興嗎？？？

也預祝腦殘協會更加壯大發展！

中國水彩名家

環繞赤道一圈，相信這個概念大家已經不陌生了，如有“橫跨大江兩岸，斬斷巫山雲雨”之稱的“世界第一壩”三峽大壩所用的水泥砂石料，若按高寬各1米的長堤排列，可繞地球赤道約2.5圈，而光速一秒鐘即可圍繞地球赤道轉7.5圈。

但是題主關於想要造一個形似土星環的離赤道地面僅有1米的鋼圈，這種想法是很不科學的，主要原因有以下3個：

1、地球的形狀決定了不可能造出這樣的鋼圈

我們都知道地球並非是像一個正球體一樣，而是一個赤道略凸兩極略扁的橢球體，而且地球表面也是相當不規則的，呈現出高原、山地、丘陵、平原、盆地等各種高低起伏的狀態，因此相對於鋼圈而言，山頂也屬於地球表面，盆地底部也同樣屬於地球表面，因此鋼圈是不可能形成圓形的，頂多形似於一個巨大的鋸齒圓。

而實際上，赤道穿過了非洲、亞洲、大洋洲和南美洲，並且也穿過了大西洋、印度洋和太平洋，穿過的主要地形區主要有剛果盆地、東非高原、科迪勒拉山系、圭亞那高原、亞馬遜平原，其海拔高度由東非高原平均的1200米左右，到大部分在海拔在150米以下的亞馬遜平原，這也註定了鋼圈不是圓的。

2、地球表面海陸面積差距較大也決定了不可能造出這樣的鋼圈<strong>

人們習慣上把地球稱之為“水球”，是因為地球表面的海洋麵積佔了地表總面積的約71%，因此地球表面看上去都是水。而縱觀赤道穿過的國家，由西到東依次為加蓬、剛果 (布)、剛果(金)、烏干達、肯尼亞、索馬里、馬爾代夫、印度尼西亞、瑙魯、基里巴斯、厄瓜多爾、哥倫比亞、巴西這13個國家，可以說赤道穿過的陸地相比北半球的中緯度地區而言是十分有限的，現有的技術是不可能造出如此之長的鋼筋，而且在數千公里的洋麵上鋼圈沒有物體做支撐，瞬間就會繃斷。

3、由於地表高低起伏，實際造出的鋼圈各點的合力不可能為零

題主可能是受到地心引力的合力為零的啟發，無非是想通過這個原理造出這樣一個理論的鋼圈，根據鋼圈各點到地心的引力（重力）相同，形成“勢均力敵”的狀態。但是在1和2這兩個先決條件下是不可能實現的。

關鍵字: 理想 球體 科學