03.02 为什么地球这么大,又这么重,它这么重不会掉下去吗?为什么一直悬空着的,别跟我说引力?

用户2763316389


在所有的科普中关于宇宙的科普往往是“最误导人”的


原因就是我们进行宇宙科普时用的基本都是二维图,而且从实用性的角度出发更改了天体的大小比例,这些等等因素最终导致了我们大部分人脑海里的宇宙其实是一个错误的宇宙。

“星球为什么不往下掉?”就是一个典型的因为科普局限性而诞生的错误认知,因为在很多科普图片中星球总是孤零零的“静态悬浮”在无边无际的虚空中,所以在习惯“脚踏实地”的人类眼里,包括地球在内的所有星球“为什么不掉下去?”就成了一个百思不得其解的问题。


然而“往下掉”其实是不存在的,因为“四方上下”的概念是人类在地球上选择参照物时产生的,本身就有很大的局限性(比如我们在地球上看月亮是在地球上方,但在登月宇航员看来地球却在月球的上方)

从爱因斯坦的广义相对论来看,宇宙中的天体之所以有引力就是因为它的质量弯曲了时空,因为我们可以粗浅的认为宇宙空间是一个弹性薄膜,而地球和其他天体在上面压出了不同程度的凹痕。


而当其他物体靠近凹痕的时候就会因为凹痕的存在而向凹痕跌落,这种跌落就是我们熟悉的引力,而由于太阳占据了太阳系总质量的99.86%,因此地球等天体一直在朝着太阳跌落,但由于地球本身30km/s的公转速度与太阳引力产生了平衡,因此地球始终都没能真正跌落到太阳内。

我们所看到的“悬空”只是一种错觉,真实发宇宙每分每秒都在不断产生变化,就像我们居住的地球正在以30km/s的速度绕太阳公转一,整个太阳系也在以250km/s的速度绕银河系中心公转,但相对静止状态下的我们是不可能感觉到的。



所以说星球并没有一动不动的悬浮在太空中,它们每分每秒都在受到引力作用而运动


宇宙观察记录


大错特错!谁说地球不往下掉?——它一直在掉!

为什么这么说呢?

让我来为你讲讲这个有趣的科学问题吧!

01

什么是上?什么是下?

我们先要弄清一些基本的问题:

我们为什么会产生很重的东西就会往下掉的认识呢?或者,为什么会有上、下的区别呢?

原因很简单:因为我们生活在地球上,时刻受到地球的引力。

这个引力基本指向地球的球心,垂直与地球表面。

也正是因为有了引力,才有了上、下之别。

我们把引力的方向称为“下”,把与之相反的支持力的方向称为“上”。

在宇宙飞船中,处于失重状态的宇航员,是没有上下的区别的——他们可以头朝任何方向来吃东西和工作!

在宇宙空间中,若离一些大型天体较远的地方,更是完全没有上下的区别的。

没有了上、下之别,你往哪儿掉?

02

地球的“上”和“下”是什么?

地球在宇宙中有没有上下?

地球在绕着太阳运转,受到太阳的引力,所以,对与地球来说,太阳的方向,就是下。

所以,地球在宇宙中是有上下的区别的!

那地球为什么不往下掉?

——这种说法是错误的!谁说地球不往下掉?

按照我们对“下”的理解,太阳的方向就是“下”——那么——地球肯定会向“下”掉!

而且,地球在不停的向下掉!

怎么解释呢?

其实可以用最简单的平抛运动来解释!这种解释比较形象,不需要公式。

当你向前抛一个物体时,它会飞出一段距离,然后落下来;

当你用更快的速度抛出物体时,它就会飞更远的距离,才掉下来;

但是我们知道,地球是圆的,其表面是个球形。

当我们抛出的物体向前飞的时候,其实地球表面是向下弯的!

前进40000万公里,我们就饶了一个圈!

所以,让我们把这两种情况结合到一起:

我们抛出的物体,它水平前进一段距离后,如果它向下掉落的距离,等于,地球表面向下弯的距离,那么它就会永远不会落到地面上!

它一直在往下掉!但就是掉不到地面上!

这就是我们发射地球卫星的原理,也是所有行星绕太阳转的原理!

03

结论

所以,地球一直在往太阳的方向掉落,只是,它永远也掉不到太阳上!

它和太阳的距离,永远那么远!

你明白了吗?

如果觉得回答还可以,就点个赞,并且关注一下吧!谢谢~


宇宙物理学


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。


古灮科学


人类从上个世纪五六十年代开始对太空进行探测,到今天为止已经有大量的卫星飞出地球绕地球运行。例如我国的第一颗人造地球卫星-东方红一号在1970年发射升空,按照预定计划工作了大约20天,之后和地面失去联系目前已经49年了,依然在近地点430千米、远地点2075千米的轨道上运行。

东方红一号的燃料早都已经耗尽,但是却没有掉下来一直都“悬在空中”,这跟地球悬在空中的道理是一样的,如下边的动图做一个思维试验:一个设备被放在高塔之上,这个设备可以横向发射出小球,这就是简单的平抛运动随着初始水平速度的增加,水平距离会越来越大,直到速度增加到使水平距离大于地球半径的时候,你会忽然发现小球落不下来了。虽然小球有着一直掉落在地球上的趋势,但是奈何就是掉不下来。

地球绕太阳的运动大体上也是这样的原理,地球也有着“掉向太阳”的趋势也就是地球的公转,但是却一直无法掉落在太阳之上,除非地球的公转速度变小地球才会坠向太阳。如果把太阳系看做一个整体,整个太阳系距离银心大约2.6万光年,太阳系的“下”就指的是银心的方向,如果不运动最终就会掉落向银心。

全文没有说到引力吧?但归根结底就是因为引力的存在,才让天体系统保持现在的运转情况,引力的作用不是让“地球悬空”,正相反引力的作用是让天体都撞在一起,地球一直有着被太阳引力牵扯想要坠入太阳之中。


大海里的方舟


这个问题在小时候上地理课的时候,地理老师就说过:美国就在我们脚下。

当时听了这话感觉不可思议,人都在地表生存,心想那美国人是不是就要掉下去了吗?

这就很人类在太空舱处于失重状态一样,此时唯一让人感觉到有方向的就是脚下的地球,此时地球就是“下面”。
要讲清楚这个问题就需要引入天体引力,和广义的相对论,下面我只简单的举个例子简单的解释这两个概念,来解释这个问题。

天体引力:

说到这里就不得不提到引力,而对人类来说只考虑地球引力。举个简单的例子,这就像我们跳高一样,最终会落回地面;无论人类外太空舱还是地面,因为人类离地球最近,地球对人引力最大,在引力的作用下,包括人在内的所有生物自然而然的就觉得自己会落到地面,而这个地面方向就是下面,相反的方向就是上面。

广义相对论

这时候会有人说题目提问的是地球,关心的是它会不会掉下去?别急继续往下看,说到地球的问题这里只用引力来解释有点困难,还需要引出另外一个概念:相对论,这里我还是举个通俗易懂的例子,比如一块磁铁和一颗钢珠,磁铁在上钢珠在下,在适合的位置磁铁可以将钢珠吸上去,由于磁力的作用,钢珠就向磁铁靠近,由于实际的运动趋势,这个方向才是钢珠的“下面”,这里面上面下面都是钢珠和磁铁相对来说的。

综合上面两点,那下来的要说的地球不向下掉的问题就简单多了,同理上面所讲的引力,相对论,地球是太阳的卫星,在地球所处的区域太阳对地球的引力最大;同时,地球在太阳的引力作用下有向太阳靠近的趋势,而这个向太阳靠近的方向就是地球的“下面”。

地球有没有下掉这是相对的,就要看提问者所说的是相对太阳来说还是银河系,还是更大范围的室女座超级星系团,所以说这并不是绝对的。就现在的我们能感受观测到的就是太阳对我们的作用,而地球因为有围绕太阳公转的初始速度与太阳对地球的引力,在二者平衡的作用下,才没有向那边“掉下去”。

我不喜欢长篇大论,不想讲各种专业术语,为了大家更好的理解,所以粗劣的举几个例子,希望各位喜欢谢谢!


自然之树


不会掉下去,因为宇宙中不仅存在物质,还存在着时空,时空就像一张大渔网,星球就像小鱼,鱼挣脱不开渔网,同样星球也离不开时空这张大网。

▲宇宙就像一张大网▲

根据广义相对论:“物质可使周围的时空发生弯曲,时空弯曲的程度和物质质量有关,大质量天体周围时空弯曲程度大,小质量天体周围时空弯曲程度小。像地球上的人、楼房、乃至山脉周围时空都会或多或少发生弯曲,只是这个弯曲程度非常小,可以忽略不计。但是到了大质量天体,比如说恒星,那时空弯曲的影响就非常的大了,光经过他们都会发生弯曲。而时空之所以弯曲,通俗来说,就是大质量物体压弯了时空,就像鱼儿压弯了渔网一样。所以而大质量的天体能安稳地在宇宙中运行,只有可能是时空撑住了它们,同时弯曲的时空也让天体之间有了相对的运行轨迹。

▲天体太大可能压破时空这张大网▲

按说鱼儿质量越大,就越重,如果超过了一定的限度,就有可能把渔网压破,从而挣脱渔网。同样,宇宙中的天体质量如果超过一定的限度,也就有可能把时空压破,但是时空具有极强的“坚硬度”与“韧性”,一般的天体的重量它还是能承受住的,但黑洞有可能是我们的时空唯一兜不住的天体。

▲时空穿越怎么实现▲

黑洞的中心一般都有个奇点,这个点的质量被认为是无限大的,就好像时空这张网上被放入了一个质量无限大的东西,那肯定会压破这张网。鱼儿压破渔网会打通一个渔网的通道,黑洞压破时空也会产生一个通道,这个通道可能就是时空通道,进入时空通道等于可以进行时空的穿越,从而穿越到不同的时空,一片完全不同的时空对应一个完全不同的宇宙。所谓黑洞就在两个宇宙连接处,而我们平常所看到的只是黑洞的事件视界,这个事件视界是属于我们宇宙的,而黑洞不是。

其实宇宙中的很多现象很好解释,只是认为把它复杂化了,如何能用我们的手触摸到时空这张大网,或许这是我们下一步认识宇宙的方向。

我是科学探秘007,喜欢我的文章请点击关注+评论,和我一起探索宇宙的奥秘。


科学探秘007


那新的问题产生了,在整个宇宙里,向下的方向是那边?按照真实的太阳系模型,整个太阳系都是在不停在银河系中运动的!无边无际的宇宙中还能往哪儿掉?抛开引力的话,怎么掉落呢?苹果砸在牛顿头上都是因为引力。如果非要定义一个向下的方向,那就只有用引力方向来定义了!只可能向太阳掉落……也并不是没有这种可能,也许正在掉落,但是在诺大的太阳系和漫长的时间里,人类对于这种地球的正在掉落感觉微乎其微!

所以,避开引力就没办法规定掉落方向,没有引力就不存在掉落这种说法……



豆豆兜兜抖抖斗斗


这个问题提得很有趣,但也是个傻傻的问题,地球重就该“往下掉”吗?这个“下”是哪里?牛顿好不容易发现了万有引力把天体们连接在了一起,但“连”而有“度”,不即不离,照你的意思要是“掉”在一个地方,那还有宇宙吗?其实牛顿也很傻,不知引力背后还有一双大而无形的手在操控着宇宙。


白白1973


科学很有趣,比如我们都知道磁铁可以相互吸引,而人是肉做的,地球用什么办法吸住人的?月球上为什么又不吸住人了呢?

地球相对于人类就像磁铁和铁的关系,人体的电子质子是会被地球磁场吸住的,只不过地球上的万物和人类以及习惯了这种生活方式,月球虽然也在随地球转也是被地球吸住的,但是磁力就会弱很多,因此人类上月球会感觉飘飘欲仙。



可是地球又是被什么东西吸住的呢?太阳系咯!太阳系是一个更大的天体磁场,这就是地球一直悬在天空中的原因,我们人类到月球这样的弱肉磁区会很轻,但是如果到肉磁力很强的星球上会被吸的趴在地上动弹不得或者被吸死。
疾病和核武早晚会灭了人类自己


太阳系是被更大的天体吸住的,彼此都在运动,互相看似有规律的运动,实际上是不规则的运动,快慢依据能量变换和传递,宇宙有多大?宇宙磁力怎么来的?再深奥的话恐怕已经超出人类的想象了!


黄蜂二师兄


挺傻的问题。 地球可以说在往下掉 也可以说没有往下掉。宇宙中所有天体都可以说在往下掉,也可以说没有往下掉。 因为没有参照物, 宇宙空间无穷没有上下左右, 就算天体在往下掉 但是没有参照物 也可以说它是在上升。 现在唯一证明的就是 各个天体之间的距离在变远 意思宇宙在膨胀。


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