幾千年以來,人類一直被地球強大的引力困在地球上,直到上個世紀才擺脫地球引力登上月球。
地球引力如此強大是因為地球質量很大,達到60萬億億噸,我們很難想象這個數字到底有多大。受制于地球的引力,在日常生活中,我們早就形成了這樣的潛意識:萬物都會向下墜落,墜落到地面上,這很符合我們的生活經驗。
比如說你向上扔一塊石頭,石頭很快就會落到地面上,而如果石頭沒有落到地面上,肯定嚴重違反人們的日常認知,人們也很難接受。牛頓研究“蘋果落地”的故事,也是同樣的道理。
不過隨著現代科技發展,如今我們知道地球在浩瀚宇宙也非常渺小,甚至連一粒塵埃都算不上,那么地球為何能懸浮太空幾十億年而沒有墜落下去呢?
我就用最通俗的語言來詮釋這個問題。
首先,我們需要明白“墜落”的概念:到底何為“墜落”?
簡單講,有引力(力)就肯定會有墜落的趨勢或現象,或許墜落現象并不直觀明顯,但墜落趨勢肯定是有的。
如此說來,太陽對地球的引力很大,那么地球為何沒有墜落到太陽上面呢?
還用現實中的生活經驗舉例子。比如說前面所說的“扔石頭”,現實中無論我們如何扔石頭,石頭始終會墜落到地面上。
但你會發現一個事實:如果你加大力氣扔石頭,石頭都會飛得更遠。那么問題來了,假設你的力量無窮大,隨著你扔石頭的力氣越來越大,石頭會飛得越來越遠......
由于地球有有限大的,是有一個球體,最終肯定存在那么一個臨界點:那塊石頭繞行地球一圈,然后落到你腳后跟下面(假設地球是完美球體,理想情況)。
那么接下來一旦你的力氣超過臨界點,會發生什么呢?
相信你肯定知道了:石頭就不會墜落到地面了,而是一直圍繞地球運行,實際上就成了地球的一顆衛星!
但是,即便石頭不會墜落到地面上,但不可否認的是石頭一直在朝向地球墜落,始終有墜落的趨勢,只不過由于石頭速度夠快,加上地球是圓形的,石頭墜落的弧形與地球球體弧形正好一直,所以石頭不會墜落到地面上。
實際上,以上也正是“牛頓大炮”的設想。
而相對于太陽來講,地球就是上述的那塊“石頭”,太陽就是“地球”。實際上地球一直在朝向太陽墜落,但由于地球速度夠快,地球始終不會墜落到太陽下。
而由于萬物之間都存在引力,所以墜落一直在發生,但這并不代表一直會墜落到某個星球上。
用更專業的術語來講:其實地球一直在太陽引力和慣性力的作用下,沿著一條弧線不斷向著太陽墜落,而這天弧線的弧度恰好與太陽這球體的彎曲弧度基本一致,所以地球不會墜落到太陽上面。
最后再說一點,地球上空的空間站其實也是一直朝向地球墜落,說白了就是做“自由落體”運動。空間站里的航天員之所以處于失重狀態,就是因為他們一直在做自由落體運動。
本質上講,航天員在太空的感受與我們從2米高的墻上跳下去的感受是一樣的,都是自由落體運動,只不過從墻上跳下去對自由落體的感受時間太短而已,如果你力氣足夠大,跳的速度足夠快,同樣能像航天員那樣感受自由落體!
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