地球质量是多少?大约60万亿亿吨,自诞生之日起,地球就一直围绕太阳运行,长达46亿之久。
地球这么重,为何能一直漂浮在空中围绕太阳运行?而且漂浮了长达数十亿年!
老规则,先问是不是,再回答为什么。
地球真的漂浮在太空而没有坠落吗?
并不是,事实上,地球(其他天体也是如此)一直在坠落的过程中,所谓的“漂浮”只是我们的一种错觉罢了。
此话怎讲?
举个现实中的例子就明白了。很多人在冬天都打过雪仗,在向对方投雪球的时候,我们都知道雪球可能会砸中对方,但大部分时间会落到地面上。
砸中对方的雪球就不讨论了,说明你投得很准。下面主要讨论下落在地面上的雪球。
你有没有想过雪球为什么会落在地面上而不是一直向前飞?
你肯定会反驳:你这不是废话吗?当然会落在地面上了,怎么可能一直向前飞?
息怒,真的不是废话。而且这个简单的“落地过程”隐藏着一个物理规律,听我慢慢讲。
之所以会落到地面上,是因为地球的引力。可以预见的是,如果你力气很大,雪球会飞得更远。
下面来个思想实验,假如你力气非常大,甚至可以无穷大,当你一点点加大力气投掷雪球时,总有那么一个时刻,雪球不再落到地面上,而是会围绕地球运行,成为地球的卫星。
而当你的力气稍微小那么一点,雪球会围绕地球运行一周,然后落到你的脚后跟后面,然后你再稍微加大力气,雪球就不会落到地面上了。当然这是理想情况,你懂得的。
你应该能感觉到,不管雪球有没有坠落到地面上,雪球都一直朝着地面坠落,都有坠落的趋势。
也就是说,雪球并没有出现漂浮的情况,即便是雪球没有坠落到地面而是一直围绕地球运行,它仍旧在不断地坠落,而不是漂浮。
而著名的“牛顿大炮”与上面的雪球其实是一样的,只不过牛顿是假设在高山上发射大炮,原理是一样的。
那么,既然雪球一直在向地面坠落,为什么不会坠落到地面上呢?
简单说,因为速度。雪球有两个速度:朝地球坠落的速度,还有沿着环形运动轨道的切线速度。
当然还有一点,那就是地球是圆形(近似)球体,雪球运行轨道的弧度正好与地球的圆形弧度一致。
而地球其实一直朝着太阳坠落,但由于运行速度够快,加上太阳是圆形天体,所以不会坠落到太阳上。
地球并没有漂浮在太空。
实际上,太阳和地球之间就好像有一根绳子一样互相拉扯着,当然是隐形的绳子,当作用于绳子是一样的。这根绳子就是引力。
用我们现实中的例子可以这样理解,链球运动员投掷链球之前,都会用力旋转,然后瞬间抛出链球。
在运动员拉拽着链球旋转的过程中,链球其实也在向运动员坠落,而不是“漂浮”,只是链球的速度够快。
同样的,我们都知道太空中的航天员都处于失重状态,为什么会失重?
其实航天员一直在“坠落”,一直在向地面做自由落体运动(而不是漂浮),与我们在2米高的墙上跳下来是同样的感觉,
不同的是,航天员还有另外一个切线速度(上文已经说到),而我们从墙上跳下几乎没有任何切线速度(有切线速度,非常小)。还是那句话,如果你力气足够大,你完全可以从2米高的墙上跳下来,然后像航天员那样围绕地球运行,做自由落体运动,体验到失重的感觉(当然是理想情况下)。
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