地球质量如此巨大 , 为何能一直漂浮在宇宙中 , 不向下坠落?
1797年英国化学家物理学家卡文迪许 , 通过测定万有引力常数 , 计算出较为精确的地球质量 , 也就是我们现在常说的60万亿亿吨 , 那为什么质量如此巨大的地球 , 能够一直漂浮在宇宙中 , 没有“向下坠落”呢?今天所长就来给大家解解惑 , 要了解地球为什么会飘在太空中这个问题 , 我们得先从经典物理学的角度说起 , 牛顿可以说是现代科学的奠基人 , 他的主要成就是力学的三大定律和万有引力定律 , 牛顿发现的万有引力定律 , 将引力视作为一种无视距离的“瞬时力” , 物体质量越大 , 产生的引力也越大 , 小质量物体会自动被大质量物体所吸引 , 比如质量较小的月球绕地球公转 , 地球绕太阳公转一样 。
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当物体速度超过第一宇宙速度时 , 就能在地球表面作圆周运动 , 必须具备的发射速度 , 大约为每秒7.9公里 , 卫星和探测器的原理就是如此 , 在地球上 , 所以地球上的任何物体 , 都会由于地球引力和地球自转向心力的共同作用向下坠 。 因此 , 由于普通人并没有科学家那般的宏观视角 , 所以在生活中 , 人们就形成了万物都会“向下坠”的错误理解 , 地球也是如此 , 可实际上真是这样吗?当然不是 , 因为宇宙中并没有任何力拽着地球“向下坠” , 再加上宇宙本身就没有 , 上下左右这种简单的概念 , 如果非要下一个定义 , 那就是地球其实是在朝着太阳“下坠” 。
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同时 , 月球火星木星还有金星等天体 , 都会对地球产生一定引力 , 但由于天体本身质量不够大 , 这些引力与太阳引力根本不在一个重量级上 , 而且地球拥有一定初速度 , 所以我们能够看到 , 地球是绕着太阳做椭圆轨道运动 , 因此通过牛顿的理论 , 地球在宇宙中并不会下坠 , 而是受到太阳的引力 , 方向朝向太阳本身 , 假如太阳引力过于强大 , 地球就会“下坠”到太阳里 。 另外 , 爱因斯坦提出的相对论中理解这个问题 , 在狭义相对论中 , 时间和空间共同组成时空 , 人类就生活在一个四维时空当中 , 而在广义相对论中 , 他又对狭义相对论进行了更深层次的解释 , 他认为引力并不存在 。
【地球|地球质量如此巨大,为何能一直漂浮在宇宙中,不向下坠落?】引力不再是看不清摸不着的“万物固有属性” , 其本质其实是时空的弯曲 , 用专业的话来讲 , 是质量扭曲时空产生的几何跌落效应 , 通俗一点就是所有质量小的物体 , 都在向质量大的物体跌落 。 爱因斯坦认为 , 月球之所以会绕着地球转 , 主要是因为质量更大的地球 , “压弯”了周围时空 , 而且月球是沿着时空的“测地线”在运动 , 这里的测地线指的就是月球和地球这两点之间的最短距离 , 按照广义相对论 , 光在宇宙中并不是按照直线飞行的 , 而是严格按照测地线飞行 。 假如光线附近有大质量天体存在 , 那么光线就会出现弯曲现象 , 特殊情况下甚至能够形成引力透镜 , 比如吸力极强的黑洞就能捕获光线 。
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同样的 , 地球绕着太阳转 , 实际上也是因为太阳质量太大 , 压弯了太阳系的时空 , 包括地球在内 , 太阳系星球都在沿着测地线运动 , 也就是说 , 大家可以把地球公转 , 理解为在走四维时空中的“直线” , 且真空无摩擦 , 符合牛顿第一定律阐述的地球并不受力 , 一直在进行匀速直线运动 , 所以从相对论的角度 , 空间的弯曲并没有使得地球向下运动的趋势 , 同时也没有任何的力促使地球向下运动 , 地球也就不会下坠 。
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