太空▲地球重达60万亿亿吨,却能悬浮于太空中,为何不往宇宙深处掉?


太空▲地球重达60万亿亿吨,却能悬浮于太空中,为何不往宇宙深处掉?
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【太空▲地球重达60万亿亿吨,却能悬浮于太空中,为何不往宇宙深处掉?】
太空▲地球重达60万亿亿吨,却能悬浮于太空中,为何不往宇宙深处掉?
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太空▲地球重达60万亿亿吨,却能悬浮于太空中,为何不往宇宙深处掉?
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手拿任意一个物体 , 松手时它都会在重力的作用下掉落到地面上 , 这是我们都知道的一个物理常识 。 再看看地球 , 它却稳如泰山地悬浮于太空中 , 要知道它可是一个重量达到了5.965×10^24kg(约为60万亿亿吨)的庞然大物 , 为什么它就不会往宇宙深处掉呢?
十七世纪 , 物理学界出现了一个非常厉害的人物 , 他就是物理学的鼻祖--牛顿 。 曾经有一次 , 牛顿被一个苹果砸中了头部 , 他因此大受启发 , 经过不断地探索验证 , 后来提出了万有引力定律 。 此定律指出 , 宇宙中任何两个有质量的物体都会相互吸引 , 并且质量越大受到的引力也越大 。
毫无疑问 , 地球和太阳之间也存在着相互作用的引力 。 由于太阳的质量比地球大得多 , 地球受到的来自于太阳的引力非常大 , 似乎随时都要被太阳吸引过去 。 所以 , 我们可以认为地球的“下方”即为它受到的太阳引力的方向(宇宙深处) 。 那么 , 本文的问题就变成了“地球为什么不会朝着太阳的位置掉落?”
其实这也不难理解 , 先从地球的起源说起 。 根据拉普拉斯的星云假说 , 太阳系是由一团高温、旋转的气体星云形成的 。 因冷却而收缩的气体星云越转越快 , 快到一定程度时其外缘便会抛出一个物质环 。 星云继续收缩 , 又会继续抛出物质环 , 如此反复 , 最后得到的物质环就各自汇聚成了行星 , 地球就是这么来的 。
地球在诞生之初 , 就“继承”了气体星云的旋转角动量 , 同时地球又受到了太阳的强大引力作用 , 所以地球便围绕着太阳运动了 。 因为地球的角动量是守恒的 , 在真空环境的太空中又不会受到空气阻力的影响 , 所以地球能够不停地围绕着太阳旋转 。 太阳的引力很大 , 而地球之所以不会被吸引过去掉入太阳中 , 是因为地球绕太阳的运动速度足够快 , 高达约30公里每秒 , 如此快的速度可以抵消掉引力的作用 。
为什么地球速度快就可以避免被太阳吸引过去?我们可以举个例子 。 在地球上沿水平方向连续发射炮弹 , 根据物理学中平抛运动的知识可以了解到 , 炮弹的初速度越大 , 飞行的距离也会越远 。 由于受到地心引力的作用 , 炮弹最终会落到地面上 , 但只要炮弹具备足够高的初速度 , 炮弹便能绕着球形地球转圈 , 如果没有空气阻力还会一直旋转下去 , 成为地球的卫星 。 而这个“足够高的初速度” , 就是第一宇宙速度 , 约为7.9公里每秒 。
同理 , 地球绕太阳的公转速度已经足够快了 , 而且太空中又没有空气阻力的存在 , 才使得地球不会掉入太阳表面 。