(这个问题是大一时候想到的,当时为了解答这个问题,专门选修课大学物理。课堂上问了老师,他的回答好像说会在极点时候抵消。我感觉会一直循环,所以最近又问了下DeepSeek。)
问:请问,如果把地球假想成一个全部被水覆盖的球体,在不考虑能量损失以及其他引力干扰的理想情况下,在地球南极投下一颗石头,所产生的水波到达北极后将如何传递?
(逻辑推理过程已去掉)DeepSeek:在地球被理想化为一个完全被水覆盖的球体且忽略能量损失和其他引力干扰的情况下,从南极投入石头产生的水波将按以下方式传播:
1. **初始传播**:
水波以南极为中心,沿所有经线均匀向北扩散。由于地球的球面几何,波前将沿经线逐渐汇聚,最终同时到达北极点。
2. **北极点的汇聚与后续传播**:
当水波到达北极时,所有经线在此交汇,导致波前在北极点发生聚焦。由于没有能量损失,波动不会消散,而是继续沿原传播方向绕过北极点,沿相反方向的经线向南传播。此时,北极点成为新的“源”,水波将向所有经线扩散,覆盖整个球面。
3. **周期性振荡与驻波形成**:
水波从北极返回南极后,会再次重复这一过程,形成在两极之间持续振荡的波动。由于球面闭合且能量守恒,这种振荡可能表现为**驻波**模式。两极成为波动的波腹(振幅最大点),而赤道或特定纬度可能形成节点(振幅为零的区域)。驻波的具体模式取决于波长与地球周长的比例。
4. **长期行为**:
在理想条件下,水波将无限循环于两极之间,能量在两极和赤道间周期性转移,形成稳定的振动模式。这种波动类似于地球的自由振荡(简正模),但仅限表面水波的理想化情景。
**总结**:水波从南极出发,经北极汇聚后反向传播,形成两极间周期性振荡的驻波,能量在两极与赤道间持续转换,无衰减地循环往复。