古代的人们认为大地就是被放在动物背上的大盘子,他们并不知道万有引力的存在。
15世纪的时候,出现一张名为《脚底相对的人》的画,借以嘲笑那些主张地球是圆形的人,他们知道,但是倒着站的人怎么没掉下来?
又过了一段时间,有人说大地上一个球,但这一观点并没有得到普遍的认同。
17世纪,开普勒发现行星的运动轨迹是椭圆形的,他接着有一个疑问:行星一直在转,但是怎么不掉下去?是不是存在某种未知的力将其牢牢牵引呢?
英国著名科学家牛顿总结前人的研究,提出了万有引力定律。
根据万有引力规律,由于地心引力的吸引,地球上的所有事物都落向地面。人们平时规定的上下方向也可以由此来理解:大地是一个球体,中间叫做地心,靠着地球那面的方向是“向下”,另一面则是“向上”。
上下的问题实际上是没有意义的。不管站在地球的哪里,脚都是向心的,头都是离心的。一样的,地球没有坠落而是绕着太阳运行,同样是受到了引力的作用。
但为什么太阳引力没有使得地球坠向太阳呢?为了知道答案,牛顿对月球进行探索,开始测量计算:月球跟地球相距是30个地球直径的样子。假设有一个物体以8千米/秒的速度在地球上旋转,在这个位置上,月球的绕转速度将减少到1/8 。按照理论来讲,在月球的位置上,物体的运行速度约为1千米/秒。
通过计算得知,月球环绕地球运动的轨道半径是60个地球的半径,因为地球的圆周很长,那么计算可知,这个轨道的长度是地球的60倍,约为240万千米。
月球实际上绕地球一周大约需要27.33天,一天也就是86400秒,用这个数据来计算月球的运动半径,自然而然得到月球的长度。计算得出的结果是87820千米,与牛顿的计算结果完全相同,月球的运行速度约1千米/秒。
这样一来,我们发现:宇宙中的天体都有同样一种引力。月球想要摆脱束缚落到地球上,但同时月球本身又是运动的,这种运动使它偏离地球。两个力量牵制对方,月球只能绕着地球运动。
地球和太阳之间关系也可以以这种原理来解释。地球和太阳相距大概
两百个太阳半径,地球以约30千米/秒的速度绕太阳运转,地球的惯性运动和太阳的引力相互抵消,地球则无法离太阳更近,撞击太阳;同时地球也无法离开。
通过一个简单的实验便能说明这个道理:在绳子尾端拴一个石头,使劲转动绳子,石头一直绕圈,也会将我们的手往外拉。石块受到拉力的作用,不断进行圆周运动。
如此,绳子只能在一定轨迹运动。假设撤销力量,石块即刻沿切线运动。
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