太空|地球重达60万亿亿吨,为什么能悬浮在太空,不掉入宇宙深渊呢?


太空|地球重达60万亿亿吨,为什么能悬浮在太空,不掉入宇宙深渊呢?
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其实地球有多重大家并不是特别关心 , 但怎么说也比同体积空气重不是吗?但却能悬浮在宇宙中 , 绕着太阳日复一日 , 年复一年的公转 , 却不会往下掉 , 是不是很神奇?
地球的质量60万亿亿吨是怎么来的?牛顿发现了万有引力现象 , 他在1687年给出了万有引力的描述:两个天体之间的引力和它们的质量成正比 , 与它们距离的平方成反比 , 写成公式大概就如下:
写公式就是如上图 , 但牛顿当时并没有给出这个G(万有引力常数)的值 , 他也曾经想过 , 可以用一座巨大的山对一个铅锤的吸引 , 进而求出万有引力常数 , 再计算出地球的质量 , 可惜当时连牛顿都觉得这个不可能 , 因为和地球相比 , 山的质量微不足道!
1773年英国皇家天文学家内维尔·马斯基林真的就测试了山对铅锤的吸引力 , 他选择了榭赫伦山(几乎是个标准的圆锥体 , 方便计算体积) , 并且附近只有它一座高山 , 经过数年的观测 , 他得出结论 , 铅锤被榭赫伦山吸引倾斜了11.6角秒 , 由此计算出地球的平均密度是榭赫伦山平均密度的1.8倍 , 继而算出地球总质量为4.772*10^24千克!
榭赫伦山的偏远位置与对称山形对实验很有利
其实这也算不错了 , 只差了20% , 至少在同一个数量级以内 , 不过这个测量方法误差太大 , 而在榭赫伦实验后的10年后约翰·米歇尔想出了一个绝妙的扭称实验 , 测量万有引力常数 , 结果实验还没完善他就去世了 , 卡文迪许接手后继续实验 , 终于测出了万有引力常数!
卡文迪许测得的万有引力常数
这个数字准确度极高 , 只比2014年科学技术数据委员会推荐的万有引力常数值相差小于1% 。 因此用这个数字计算的地球质量5.965*10^24千克 , 也基本和现在差不离了!
地球为什么能浮在太空中?地球的质量确实很大 , 与它相比 , 即使是所有的海水质量也没有它的万分之一质量 , 那么它为什么不会往下掉呢?首先我们有一个问题要确定一下 , 太空中怎么确定上下呢?
我们都知道 , 宇宙飞船绕着地球在飞 , “离心力”和引力抵消 , 所以在飞船中是失重的 , 飞船中的上下我们可以参考舱内的摆设来辅助辨认 , 但是到了舱外怎么区分 , 而且在任何轨道环绕地球飞行的时候 , 我们看到的地球都是一个球体 , 怎么分辨上下?
宇宙中到底怎么来定义上下
其实在宇宙中我们有一个简单的定义方式 , 找出地球的北极 , 很多人马上就明白了 , 指南针的N指向北极 , 所以北极就是上 , 结论似乎正确 , 但方法是错的 , 因为地磁的北极是S , 那样N才会指向北极 , 所以北极另有判断方式 , 伸出右手 , 四指指向地球自转方向自然弯曲 , 然后大拇指方向就是北极!