地球那么重,为什么能悬浮在太空中?

2024年11月22日 18:16
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网友(1):

对于我们来说,地球很重,它的质量为5.97亿亿亿千克。那么,如此重的地球是怎么悬浮在太空中的呢?什么力量在托着地球不往下掉呢?

宇宙中的方向

首先,宇宙中没有绝对的方向,并不存在所谓的上方和下方。天体分布在宇宙空间中,不存在绝对参照系,所以天体的方位都是相对而言的。我们可以认为地球处在太阳的“下方”,或者也可以反过来认为太阳处在地球的“下方”。

地球上的方向

在地球上,我们会感受到方向,是因为地心引力的作用。地球上的物体都会受到朝向地心的引力,这个方向正是我们所熟悉的“下方”。由于地球是个球体,所以地球上不同地方的“下方”并不一致,但都会指向地心。

对于太空中环绕地球运动的宇航员,他们没有上下方向的感觉,因为他们处于失重的状态。如果宇航员处在密闭的太空舱中,他们无法分辨出哪个方向是“下方”,或者地球在哪个方向。

地球的“下方”

虽然宇宙中没有绝对方向,但在某种意义上能够定义出地球的“下方”。太阳的质量远超地球,前者是后者的33.3万倍,太阳强大的引力无时无刻不在试图把地球吸引过去,我们可以认为太阳引力的方向是地球的“下方”。

那么,这个问题就变成了“为什么地球不会掉进太阳中?”

虽然太阳的引力持续施加在地球上,但地球并不会被吸引过去,因为地球不断环绕太阳旋转,可以抵消引力作用。关于这个原理,可以用“牛顿大炮”来作说明。

牛顿大炮

试想一下,在地球上沿着水平方向发射出一枚炮弹,其飞行距离会随着初速度的增加而变远。由于地心引力的存在,炮弹最终会掉到地上。但如果炮弹的初速度足够高,由于地球是个球体,表面是弯曲的,炮弹能够飞得足够远,避开地表,不会落到地上,从而会绕着地球旋转。在没有空气阻力的情况下,炮弹会成为地球的卫星,一直环绕地球运动。这个足够高的初速度就是第一宇宙速度,大约为7.9公里/秒。

只要有足够的速度,物体就能环绕地球运动而不会被引力吸引到地表。距离地表越远的地方,所受的地心引力越弱,所需的环绕速度越慢,例如,400公里高度(大部分载人飞船轨道)的轨道速度为7.7公里/秒,3.58万公里高度(地球同步轨道)的轨道速度为3.07公里/秒。

同样地,地球以大约30公里/秒的速度绕着太阳旋转,这个足够快的轨道速度能够使地球免于掉进太阳中。地球的轨道速度来自于46亿年前原行星盘中的微行星,由于角动量守恒,并且太空几乎真空,地球才能不断环绕太阳旋转。

银心参照系

如果以银河系中心为参照系,不仅上下方向看起来会发生变化,而且地球的运动方式看起来也会变得不同。地球环绕太阳的轨道平面与银道面的夹角为60.2°,银心的方向成了“下方”,那是银河系中所有天体的共同质心所在之处。太阳不会掉进银心中,也是因为太阳以220公里/秒的轨道速度在星际空间中快速穿行。

另一方面,地球在银河系空间中的运动看起来并非是椭圆形。由于跟随太阳环绕银心运动,地球的运动轨迹是螺旋形的。

网友(2):

对于地球这么重,为什么可以在空气中浮空,是什么原因呢之话题,小编个人的观点认为,地球能在太阳系的太空间悬浮地进行圆周循环运动,是由太阳的磁场所决定的。为什么会这样说呢?

因为,太阳是太阳系的恒星,主宰着太阳的一切。一方面:太阳拥有一个巨大的不可视见的磁场存在,太阳磁场涉及面的范围,就是太阳系占领宇宙空间的范围,即是太阳系的太空间范围。在太阳巨大的磁场之中,都会有区间性磁力线圈的客观存在,无形之中能为太阳系太空间的大行星提供了区间性磁力线圈的天然运行轨道。目前,太阳的磁场之中拥有八个较为稳定性的磁力线圈,因而,太阳系就会有八条大行星运行区间轨道的自然存在。

二方面:太阳的自转运动,会连带性地牵引着其巨大的磁场和区间性的磁力线圈轨道进行圆周循环运动,并能在磁场圆周运动的应力作用下,推动着太阳系太空间目前形成不同区间的各类卫体物质(包括了八大行星),进行着圆周循环运动现象,我们的地球也不例外。

三方面:太阳持续超高温核聚变燃烧的过程,其温度高达200万摄氏度或以上,会对太阳系太空间的各类卫体物质产生抗磁性作用,即是完全消失了太阳磁场本源的吸引力作用,并能使太阳系太空间以太阳为中心,形成太阳热能温差的温度递减现象,与此同时,使太阳系的太空间形成了真空状态,因而,存在于太阳太空间真空状态的任何物体,不管其体积与质量有多大(包括地球),在真空状态下都会呈现出失重的自然现象,只能依靠自转的太阳磁场以及区间性的磁力线圈轨道之圆周牵引力大少的作用,围绕着太阳自转的同一方向而进行圆周循环运动。

通过以上三个方面的阐述,就能充分地说明:地球能在太阳系的太空间悬浮地进行圆周循环运动,是由太阳的磁场所决定的情况。

网友(3):

对这个问题也是很好奇。特此查阅众多资料,在科邦实验室的公众号中是这样解释的
根据拉普拉斯的星云假说可知,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。

那么,为什么地球速度快就可以避免被太阳吸引过去?

因为,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。(可以联想一下卫星)

网友(4):

事实上,在太空中,并没有绝对的方位之分,上下的定义也会很模糊,而且因为宇宙空间中不同引力的作用,导致星体多会在固定范围内移动,所以才会是悬浮的感觉。

网友(5):

我觉得是因为地球引力的作用,地球是一个球,它四面八方都是可以感受到引力的作用的,所以达到一个平衡的时候,它就会悬浮在那里。