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比萨斜塔不到之谜-物理学科网  

2013-06-27 17:10:53|  分类: 知识短文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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比萨斜塔不到之谜
  比萨斜塔坐落在意大利古城比萨大教堂的广场上,1173年建筑师博纳诺·皮萨诺开始建造。当建到第3层时,塔身开始倾斜,博纳诺·皮萨诺只得把工程停了下来。94年后,建筑师焦旺尼·迪·西蒙内恢复建塔,他试图将倾斜的塔身调直,可是没有成功。由于迪·西蒙内死于1284年的战争中,建塔工程再度搁置。直到1350年,该塔才由建筑师托马索·皮萨诺最后完成。竣工时,因塔顶中心点已偏离垂直中心线2.1米,所以被人们称为“斜塔”。600多年来,塔身继续缓慢地向南倾斜。据自1911年以来的系统测量表明,它平均每年向南倾斜大约1毫米。如今,塔顶已南斜5.3米,斜度为5度6分。

  塔身为什么倾斜?根据地下钻探的土样,已查明塔基下面地表至10米深度是混砂层,由10米至40米是含很多结合水的粘土层,再往下是含自由水的砂层。这层粘土层在建筑物的压力作用下,部分结合水就会被挤出来,跑到下面的砂层中去,造成粘土层的压缩和沉降,使塔倾斜。当下面砂层自由水被人为地抽汲而造成压力下降时,这种粘土层的压缩和沉降还会大大地加速,引起斜塔的倾斜速度加快。据测定,在从砂层中抽汲地下水的时期,斜塔的倾斜速度曾增至每年2毫米,比以前加快了约一倍。后来,人们发现了这个问题,停止抽汲砂层中的地下水,斜塔的倾斜速度才恢复原来的数值。这座塔为什么向南倾斜?据比萨大学一位老教授的解释说,可能是太阳的影响。因为意大利是在北半球,南面的大理石受日照强,热胀冷缩产生的力对下面的土层起着不间断的冲击作用,所以向南倾斜。另外,斜塔是在比萨城北部,原来城内蒙林取地下水的位置在它南面,南部地面沉降也可能造成塔身加速南倾
  眼下,塔顶中心点偏离垂直中心线已近5米。不过,按照目前的倾斜速度,比萨斜塔在未来的200年内还不会倒塌。这是因为从它的重心引下的竖直线并没有越出它的底面的缘故。

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