假设地球是一个光滑的球体,紧紧贴着赤道缠绕上布条。现将这布条某一处剪开,中间接上一条1米长的布条,这时理论上布条比赤道圆的周长长1米,不再紧贴着赤道地面了。假设现在赤道上站满一圈的人将布条均匀地提起来离开地面,使布条还成一条标准的圆。你估算一下这时布条与地面间的缝隙有多大呢?
赤道圆
相对地球赤道4万公里的周长,周长增加1米是微不足道的,几乎可以忽略不计的,增加1米的周长,大概最多也就增加1微米大的缝隙吧?实际答案是这个缝隙约16厘米,够小猫小兔在布条与地面之间自由地窜来窜去。也许直觉告诉你不相信这个结论,怎么可能会有那么大的缝隙呢。
下面用数学公式来推翻你的直觉。假设光滑地球直径为R,周长为S米,则有:
2πR= S ……①
长度增加1米后的布条围成的圆半径为r,则有:
2πr= S 1 ……②
②式-①式得:2πr-2πR=1
r-R = 1/2π ≈ 0.159 (m)
也就是布条圆比赤道圆的半径多近16厘米,因此布条与地面的缝隙有16厘米,是不是有点突破我们的直觉。
实际上这个问题答案与球体的半径无关,如果原先布条是缠在西瓜上,或者更小的乒乓球上,布条长度增长1米的后,布条圆与球体的距离都是大约16厘米。