從宇宙的大局觀來考慮,爲什麼地球一直在空中,而不會往下掉

當年牛頓思考的就是類似的問題,“蘋果為什麼會從樹上掉落到地上而不是飛到天上?”這個經典的問題打開了現代物理學的大門,人類有了萬有引力。簡單說就是物體之間都會相互吸引,蘋果掉落在地上是因為地球對蘋果有足夠大的吸引力。所以才會掉落在地上。

從宇宙的大局觀來考慮,為什麼地球一直在空中,而不會往下掉

地球為什麼不掉下去?要想使地球掉下去需要有力的作用,根據萬有引力定律,周圍具有大質量的物質都有可能改變地球的運動狀態,比如太陽、其他行星。地球不會平白無故的掉下去的,有可能由於地球和太陽之間的引力逐漸向太陽靠攏。地球目前已經被太陽掌控了46億年之久,在這漫長的歲月裡菜葉網,地球其實每時每刻都想著逃跑。它的速度甚至已經接近每秒30公里,並且它和太陽的平均距離已經達到1.5億公里之遠!即便如此,地球也只能和太陽的引力保持抗衡,它不得不做著週期約為365天的公轉,年復一年。

從宇宙的大局觀來考慮,為什麼地球一直在空中,而不會往下掉

但事實我們知道,地球是圍繞著太陽運轉的,這種運轉可以提供一種虛擬力,叫做離心力。而離心力恰好和引力達到平衡的狀態,所以地球並不會撞向太陽。

天文學家通過對行星的觀測發現,行星在沒有外力干擾的情況下,經常不規則的偏離軌道。這種偏離不是很大,而最不可思議的是它自己還能回來。天文學家把這種現象叫作“弱混沌”,意思就是在軌道上做混沌運動菜葉網。比較形象的說:行星好像在一個圍繞太陽的橢圓形的管道里運動,管道的直徑比行星直徑大不多少,行星在裡面跌跌撞撞的運動著,保證行星不落到太陽上或脫離太陽。

太陽系的結構完全不是一個萬有引力簡簡單單能解釋的。太陽系也好,銀河系也好,甚至更大的宇宙結構,都有類似的情況。如果是靠萬有引力維持,早就聚到一起或解體了。行星的運行在受外力干擾也好,自己混沌運動也好,都不能打破這個看似十分脆弱的軌道,這應該是有看不見的結構力在起作用。

從宇宙的大局觀來考慮,為什麼地球一直在空中,而不會往下掉

不過事實上,不管是地球還是地球同步衛星,它們其實真的一直在往下掉,但這裡說的“下”並不是真正的的下,而是賦予它們引力的太陽和地球。地球同步衛星其實一直在落向地球,但由於地球是圓形的,同時衛星速度足夠快,所以衛星不會掉向地球!

其實,太空中所有星球都是漂浮著的,都沒有上下左右之分,只有引力的影響,小星體受大星體的引力影響,引力使所有恆星和星雲等物質形成一個個星系菜葉網,一個個星系又集中在一個個星系群,這些星系就這樣在無邊無際的廣袤太空中不斷地運行著。


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