地球质量达到60万亿亿吨,为何没有向下坠落而是悬浮在太空?

发布者:彭泽先生 2023-7-1 22:24

对于人类来讲,地球就是我们的全部。从出生开始,一直到死去,我们的一生都会在地球上度过。所以,人类总结出的大自然规律,都是建立在地球表面上的直觉和生活常识。

但很多时候,这种直觉常常带有很大的局限性,因为地球虽然很大,在那只是在人类眼里,放在浩瀚宇宙,地球实在太渺小了。

在如此渺小的地球上生活一生,人类的认知难免会有局限性,而且这种局限性很难突破。

比如说,日复一日生活的地面上的我们,最大的感受是什么呢?

我们会有方向感,会有上下左右的方向感,会下意识地认为头顶就是上,脚下就是下。当然,除了用我们的头和脚区分上下之外,我们每天都会看到不同的物体往地面上坠落,这就更加深了我们对上下概念的认知。

于是我们就总结出了一条大自然法则,物体总是会从上往下坠落。

而牛顿万有引力定律也告诉了我们这点,万物之间都有引力,地球会吸引附近的物体,让物体朝向地面坠落,往下坠落。

但是问题来了,地球的质量非常大,达到60万亿亿吨,为什么地球没有往下坠落,而是一直悬浮在太空里呢?

这个问题就是人们认知局限性的最好体现,也是我们在直觉上的误解,严格来讲,这本不应该是一个问题。

在地面上,直觉告诉我们,有明显的上下之分。但是一旦离开地球来到浩瀚太空,根本没有所谓的上下这种概念。

在太空里,任何方向对于我们来讲都是等价的,所谓的方向本来就是人为定义的。这也是刚才我为什么说问题没有意义,因为所谓的“地球往下掉”,这里的“下”就是人为的定义,放在宇宙高度就失去了意义。

虽然问题本身没有意义,但如果只是这样回答,想必很多人会不满意。所以我还想做进一步的分析。

地球到底是如何运动的?做什么样的运动呢?

牛顿第一定律大家都知道,也被称为惯性定律。在没有外力作用的情况下,万物总是会保持静止或匀速直线运动。

力,并不是物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。而地球的运动状态当然也与力有直接关系。

如果地球在浩瀚宇宙里没有受到任何力,或者受到的合力为零,那么地球就会永远保持静止或者匀速直线运动。

但是虽然宇宙很空旷,但地球受到的力不可能为零,因为地球位于太阳系,周围有很多天体,气体云等物质,都会对地球产生引力作用。

而太阳对地球的引力影响最大,因为太阳质量占据了整个太阳系质量的99.86%,所以我们分析地球受到的引力时,太阳的引力占据了绝对统治地位。

因此,地球不可能保持静止或匀速直线运动,而是在太阳巨大引力的作用下,朝向太阳运动。

既然如此,地球应该直接被太阳强大的引力拉着坠落到太阳上,但事实上并非如此,地球一直绕着太阳做椭圆运动,长达几十亿年都是如此。

简单说,因为速度。地球确实一直朝着太阳的方向坠落,但受太阳引力拉拽的同时,地球还有另外一个方向的速度,垂直于太阳引力方向的切线速度。

正是有了这个速度,才最终保证了地球在坠落到太阳的过程中,总是会完美错过太阳,不会真的坠落到太阳上。

其实这种现象在我们生活中无处不在,只是我们很少注意罢了。

最简单的例子,你随便捡起一块小石头,朝远方扔去,石头飞过一条抛物线之后,总是会落到地面上。

现在假设你有无穷大的力量,不断增加扔石头的力度,于是石头飞得越来越远。

可以想象到,随着你扔石头的力量不断变大,石头获得的初速度会越来越快,到了某个临界点,石头就不会坠落到地面上,而是会一直围绕地球飞行,石头实际上就成为了地球的卫星。

我们如今都知道这个临界点就是每秒7.9千米每秒,也就是第一宇宙速度。以这个速度飞行的石头就不会坠落到地面上,但不可否认的是,石头一直在朝着地球坠落。

而相对于太阳来讲,地球就是那块“石头”!

事实上著名的“牛顿大炮”早就说明了上述现象,在高山上架上大炮,发射炮弹,随着炮弹速度的不断变大,最终炮弹会像那块石头一样成为地球的卫星。

而如果炮弹的速度继续变大,达到每秒11.2千米,也就是第二宇宙速度,就会摆脱地球引力。

事实上,这也是人类发射卫星的基本原理,只要给卫星足够的速度,就可以把卫星送入太空。

当然,地球有足够的切线速度很关键,还有一个因素是太阳是一个球体,球体就拥有一定的曲率,当地球朝向太阳坠落的轨迹与太阳的曲率恰好吻合,就不会坠落到太阳上。

由此看来,地球并非悬浮在太空里,而是一直在朝太阳的方向坠落。只不过除了垂直太阳方向的速度之外,地球还有切线方向的速度,而这个速度又足够快,再加上太阳是一个有一定曲率的球体,所以地球总是能完美错过太阳,不会坠落到太阳上。

大家都在看

  • 借助元宇宙,探索星辰大海的奥秘

    借助元宇宙,探索星辰大海的奥秘 借助元宇宙探索星辰大海的奥秘。仰望星空,每一颗星都是一个独特世界吗?它们如何诞生和演化?又将走向何方?宇宙中的暗物质和暗能量是什么?又如何影响宇宙的结构和演化?太空时间和地球时间是同一个概念吗?太空存 ... 宇宙探索11-07

  • “航空”助力“航天”,携手共进探索无尽宇宙

    “航空”助力“航天”,携手共进探索无尽宇宙 10月30日,神舟十九号载人飞船成功发射。此前的29日,据神舟十九号任务发布会介绍,由中国航空工业集团成都所自主研制的昊龙货运航天飞机“昊龙一号”入围空间站低成本货物运输系统总体方案,获得工程飞行验证阶段合 ... 宇宙探索11-06

  • 太空探索的风险:宇宙辐射、极端温度、真空环境的威胁

    太空探索的风险:宇宙辐射、极端温度、真空环境的威胁 我刚下班回到家,就迫不及待地坐到书房的电脑前,想要好好聊聊关于神舟十八号的那些事儿。咱国家的航天事业发展速度那简直像火箭一样快!这神舟十八号都成功返航了,厉害啦!可看到航天员被抬出返回舱,心里又揪了一 ... 宇宙探索11-06

  • 神舟18号返回全程解析:从太空返地的每个关键步骤

    神舟18号返回全程解析:从太空返地的每个关键步骤 2024年11月4日凌晨,神舟18号载人飞船成功返回了地球,三名航天员叶光富、李聪、李广苏安全着陆在东风着陆场。这一壮丽的航天壮举,不仅代表着中国航天技术的又一次飞跃,更是一次充满挑战与惊险的太空之旅。整个返 ... 宇宙探索11-05

  • 宇宙探索与生命奥秘:从银河中心到茶杯

    宇宙探索与生命奥秘:从银河中心到茶杯 银河系中心是最混乱的区域。詹姆斯·韦伯太空望远镜以其前所未有的红外视角,在这一拥挤动荡的区域中发现了新的特征。这张图像展示的恒星形成区域被称为人马座C,距离银河系中心超大质量黑洞人马座A仅三百光年。照片 ... 宇宙探索11-05

  • 揭秘太空里发现五具浮尸是谁?

    揭秘太空里发现五具浮尸是谁? 在浩瀚的太空当中曾经发现过五具浮尸他们分别是苏联的三名宇航员格奥尔基多博罗奥夫斯基、帕克拖帕托查耶夫和弗拉季斯拉夫沃尔科夫,美国的科学家尤金舒梅克和冥王星之父克莱德威廉汤博。 苏联的联盟11号飞船在1971 ... 宇宙探索11-04

  • PandaX暗物质实验首席科学家刘江来:我们对宇宙知之甚少,探索永无止境

    PandaX暗物质实验首席科学家刘江来:我们对宇宙知之甚少,探索永无止境 【环球网科技综合报道】11月4日上午,第十二届腾讯科学WE大会在成都科幻馆成功举办。本次大会汇聚了五位世界顶级科学家,他们分别是国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士、南方科技大学校长、清华大学教授薛其 ... 宇宙探索11-04

  • 我国空间站大揭秘:宇宙探索的“中国力量”

    我国空间站大揭秘:宇宙探索的“中国力量” 文|乐天科技编辑|乐天科技先别急,我是今晚的导游,大家可以叫我小石头。现在就让我们仔细看看这个壮丽的工程。走进这座空间站的背后故事,它全程由我们自己独立建造,从发射到组装,再到调试,每一步都由我们独立完 ... 宇宙探索11-04

  • 你有没有想过,宇宙中竟然存在着个直径达到 2.5 亿光年的超级空洞

    你有没有想过,宇宙中竟然存在着个直径达到 2.5 亿光年的超级空洞 你有没有想过,宇宙中竟然存在着一个直径达到 2.5 亿光年的超级空洞——牧夫座空洞?这巨大的虚空,难道真如一些人猜测的那样,是两个文明战争的痕迹?别急,先点个赞,现在跟你说说!!首先,我们来看看牧夫座空洞 ... 宇宙探索11-03

  • 人工智能与宇宙探索,如何相互推动发展?

    人工智能与宇宙探索,如何相互推动发展? 当我们仰望星空,对宇宙的无尽奥秘充满好奇与渴望时,人工智能正逐渐成为我们探索宇宙的强大助力,而宇宙探索的需求也在反过来推动着人工智能的发展,二者相互交融,共同开启了人类认知的新纪元。人工智能为宇宙探索 ... 宇宙探索11-03