地球为什么能漂浮在宇宙中?

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这是一位网友提出的问题。不知道这位网友想过没有,如果地球想掉下去,往哪掉呢?

60万亿亿吨是地球的质量,不能等同于重量。重量是在物体重力条件下的度量,不同的重力条件,同等质量的东西重量会不一样。比如6公斤的东西,到了月球只有1公斤,因为月球重力只有地球的六分之一。

质量到了哪里都不变,因为它是物体的物理属性,是物质量的度量,度量标准是天平,1000克棉花和1000克黄金的量是一样的,不管在地球上还是在月球上都是平等的。

上下左右是我们地球上的人类日常生活的概念,在太空中这种概念是不存在的。

我们在地球上,所谓的下,就是地心。因为地心引力对我们起着拉扯作用,也就是形成的重力使我们脱离不了地球,我们习惯上把这叫做下。

如果不在地球上,引力源影响着我们的地方,就是下,相反的方向就是上,而我们的左手就是左,右手就是右。这就是人类认为的上下左右。

在太空船里,停止加速度后,乘员们就处于“失重”状态,就会在机舱里飘了起来,实际上没有了上下左右之分。

乘员们之所以还是有上下左右的感觉,是因为飞船人为确定了里面设施的上下左右概念。

既然不存在上下左右,那地球往什么地方“下沉”呢?谁能给我一个指引,说说太空中哪边是上下左右?

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其实在太空中,虽然会“失重”,并不是一点重力都没有了。

严格意义上来说,太空中也充满了各种各样天体的引力影响,只不过这种影响太微弱,就感觉不那么明显而已。

万有引力是一种长程力,理论上可以无限远,也就是说到了天边,地球的引力也还存在。只不过引力大小与距离平房成反比,距离越远,衰减得越厉害,到了一定距离,即便用最精密的仪器也测量不出来了。

但在太阳引力圈里,一切都在太阳引力控制下。太阳系的八大行星以及许多矮行星、卫星,无数的小行星,都是在太阳引力拉扯下,围绕着太阳公转。

前面说了,人类把受引力源支配的方向叫下,那么地球被太阳引力拉扯着,太阳方向就叫“下”了。

可是,地球为什么没有掉到太阳“下面”去呢?

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这里就要说到速度,与引力形成的向心拉扯力抗衡的唯一途径,就是速度的离心力。

爱因斯坦广义相对论认为,万有引力只是质量导致的时空弯曲表现出来的现象。

任何物体都会在自己身边造成时空扰动,这个扰动的结果就是在自己身边形成时空漩涡和陷阱。

经过大质量天体的小天体,就会被大天体的时空漩涡所吞噬,表现出来的现象就是被引力吸引到它上面。

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要与这个引力漩涡抗衡,唯一的办法就是速度。速度越快,就越能够逃脱这个引力漩涡。这就是速度的离心力与引力向心力的一个抗衡。

就像逃脱水中漩涡的船只,速度越快就越能够逃出。

在地球上,有三个速度,第一宇宙速度为每秒7.9公里,达到这个速度就能够围绕着地球旋转,与地球引力产生一个平衡,既不被拉下,也逃不脱;第二宇宙速度为每秒11.2公里,这就是地球的脱离速度,达到这个速度,就能够逃脱地球引力,飞向远方;第三宇宙速度为每秒16.7公里,这是在地球这个位置,脱离太阳引力的速度,也叫逃逸速度。

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地球为了不被太阳拉扯到它那炽热的怀抱,就不得不疲于奔命的逃亡。

地球一直在高速运行,每秒钟达到30千米。这个速度是匀速直线运动,只是被太阳引力拉扯着,就变成了遛弯子。

根据太阳和地球的质量与距离计算,这个速度只是与太阳引力取得了一个平衡,也就是环绕速度。

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从上图地球逃逸速度计算来看,如果地球秒速度达到42.2公里,太阳引力就束缚不住地球了,地球就会逃之夭夭。

但地球似乎并不急于,当然也没有法子提升速度来逃离太阳的引力,安于现状的围绕着太阳公转,一转就是四十多亿年。

其实,地球的环绕速度并不是一成不变的,而是根据地球轨道与太阳的距离,会自动做出调整。

而地球以及所有太阳系行星的公转速度,都是继承了太阳系形成时的吸积盘角速度。这些行星都是太阳形成后,在吸积盘里剩下的一些残渣余孽聚集而成的(见下图)。

这些行星等天体保留继承了吸积盘原来的旋转角速度,太空中没有阻力,就这样一直的转动着,既逃脱不了太阳引力,也掉不下去。

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宇宙中所有的天体都是这样,只有当这些天体轨道不规范或出现异常,或者受到某些引力的扰动拉扯,才会脱离轨道掉落到更大的引力源上。

如我们地球每天都受到陨石流星的撞击,就是这些小天体碎片不按规矩出牌,误打乱撞进了地球的引力圈,被地球引力俘获的下场。

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