铅垂线其实并不是指向地心的

铅垂线

什么是“铅垂线”，科学上的定义是物体重心与地球重心的连线。

不过这个定义不太好理解，有一种简单的操作方法就是用一根细绳悬挂一个重物，绳子所在的直线就是铅垂线。

在建筑工人砌墙时就经常用这种方法来判断墙体是否与地面垂直。

从来源上看，悬挂的重物因为自身存在重力而竖直向下，所以

铅垂线的方向其实就是地球重力的方向。

那么，铅垂线不指向地心其实也就是说重力的方向不指向地心。

重力和引力有差别

我们都知道，按照牛顿力学的观点，重力其实来自于地球和地球上物体之间的万有引力。一般情况下，我们认为重力等于引力，但两者其实并不相同，而是存在着一些微小的差别，在一些精度要求比较高的环境，这个差别就显得尤为重要。

引力

我们先来看一下比较容易理解的万有引力。

从这个万有引力的公式，我们可以看出两个物体质量越小，距离越大，它们之间的万有引力就越小。

举个例子，一个地球人可以在引力大约是地球六分之一的月球上跳的更高更远。在载人飞船（因为飞船绕地球做圆周运动可以看作是0引力环境）里可以漂浮起来。而在中子星这样的大质量天体上，一个人的骨头会因为自身的引力太大而被压碎。

实际上，一个人站在地球上，他的头和脚所受到的引力大小也不一样，这是因为头和脚离地心的距离不一样，只不过这个引力差距太小可以忽略不计。然而在一些质量非常大的天体，比如说黑洞，这个差距不但不能忽略，甚至会大到可以将一个人拉扯成一根意大利面条。

说完引力的大小和影响因素，接下来我们来看引力的方向。

以地球为例，因为地球是一个规则的球体，地球的重心就在它的几何中心，也就是地心。对于地球上的物体，所受到的来自于地球的引力就指向地心。

重力

前面我们说过，对于地球来说，重力和引力存在一个微小的差别。那么为什么会产生这样的差别么？相信有的小伙伴已经猜到了，就是因为地球的自转。

悬挂着的重物在我们看来已经“静止”了，但实际上它还在和地球一起绕着地轴旋转。

这样，悬挂的重物不仅会受到指向地心的引力，还会受到背向地轴的牵连惯性力，这两个力加起来才是重力。

如图所示，W指的是引力，Se指的是牵连惯性力，P就是两者加起来的合力也就是重力。

这样就会导致重力和指向地心的引力之间存在一个小角度的偏差。也就是说，重力的方向并不指向地心。

经过具体的计算，可以得出，在纬度45度的地方这个偏差最大，约为5.9’，在赤道和两极，铅垂线才正好指向地心。

结论

可以看出大多数情况下，重力和引力的方向并不相同，用来指示重力方向的铅垂线也就不是指向地心的了。