是什麼力量讓星球都懸浮在太空中,它們會掉下去嗎?會掉到哪裡去呢?

小史坑


我們以太陽系為例,其實星球之間的引力不僅僅是為了保持各自的軌道,它是一種作用於宇宙中所有物質的力。這就是牛頓萬有引力理論的基礎。物體的質量越大,其周圍其他物體的引力就越大。我們太陽系的所有天體都受到太陽引力的影響。



然而,太陽只是我們星系中數千億顆恆星中的一顆,而這些恆星又是星系之一,所以星系與星系之間也有引力作用。其實我們的太陽系,包括其他的恆星系也都是移動的,太陽系每隔2.3億年左右就繞銀河系中心旋轉一次。


愛因斯坦還有一種解釋引力的看法,他的廣義相對論指出,引力其實不是一種力,而是時空中的曲率,或者說這是時空扭曲的一種體現。這意味著像地球這樣的物體實際上是沿著一條直線行進,因為物體總是在兩點之間尋求最短的距離,但由於時空中的引力曲線,直線路徑是球形的。


宇宙與科學


我們人類生活在地球上,這種腳踏實地的感覺非常的棒。但是當我們看到地球和月球以及太陽等等所有的宇宙天體都像是懸浮在宇宙之中頓時感覺很不可思議。星球為什麼都是懸浮在太空之中呢?四周什麼都沒有它們就不會掉下去嗎?

圖示:地球和月球看上去就像懸浮在太空中

為了瞭解這個問題我們先從地球開始說起吧!我們拿起一塊石頭只要一鬆手,它就馬上會掉到地面上。這是為什麼?這是因為石頭受到地球引力的影響掉到了地面上。如果你使勁把石頭扔出去,你會發現它在空中飛行一段時間後才掉到地面上。你扔石頭用的力氣越大,石頭具有的速度就越快,它在天空中飛行的時間就越長一些,那麼當這塊石頭扔出去的速度快到一定程度的時候,它是不是就不會掉到地面上了呢?

是這樣的。在地球上如果一個物體的速度達到了每秒鐘7.9公里的話,它就會一直在天上飛,不會掉到地面上來了。這就像在地球上空運行的人造衛星,它們看上去就像是在天空中懸浮著。地球的引力時刻想把它們從高空中拽下來,但是它們高速飛行的速度產生的離心力又想讓它們逃離地球的引力束縛。這樣衛星受到的地球引力和離心力之間達到了平衡的時候,人造衛星既不會從天上掉下來又會不會脫離噢地球逃掉。

圖示:“懸浮”在地球上空的人造衛星

再遠一些的月球也是這樣的。月球圍繞著地球旋轉,如果月球“掉下來”的話它就會掉到地球上。地球和所有圍繞著太陽旋轉的星球受到太陽引力的影響,如果它們“掉下去”的話就會掉到太陽上面。而銀河系中的恆星都在圍繞著銀河系的中心旋轉,如果銀河系的這些恆星“掉下去的”的話,它們會向銀河系的中心墜落。

圖示:銀河系數千億的恆星圍繞著銀河系中心旋轉

總之,像太陽這樣大質量星球的引力會讓圍繞著它旋轉的地球掉落到它上面,而地球呢,會以一個比較高的速度圍繞著太陽旋轉而避免自己向太陽墜落。這樣我們看到宇宙中的星球都好像懸浮在太空中,其實它們都是在高速的運動著的。

圖示;運動著的太陽系

大家認為是這個原因嗎?歡迎大家發表自己的看法,一起討論。


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牛頓定律

“是什麼力量讓星球都懸浮在太空中,它們會掉下去嗎?會掉到哪裡去呢?”,其實會有這樣的問題,還是因為沒有徹底地理解牛頓定律。所以,我們可以先來簡單聊一下牛頓到底說啥?

牛頓三定律概括下應該是這樣的:

第一定律:力是改變物體運動狀態的原因

第二定律:力的作用效果是使得物體獲得加速度;

第三定律:力是物體間的相互作用,力的作用是相互的。

我們主要關注第一條就可以,我們可以想象一下,為啥地球表面上的物體會有往地面上掉的趨勢?按照牛頓理論,則是需要有個力從網下拽著。

其實這就是地球的“引力”,所以是有“力”的作用。

可太空並不是這樣的,太空可沒有某個“下面”的地方在給地球提供吸引力。因此,在太空中,其實失重的狀態。

所以,我們是因為生活在地球上,所以才會覺得如果沒有東西託著,東西就會往下掉,而忘記了之所以東西會掉落到地上是因為地球的引力。

在太空中吸引地球的,其實主要是太陽的引力

,這是因為太陽的質量佔到了整個太陽系的99.86%,而根據萬有引力公式,萬有引力與質量的成正比。所以,要說地球要動,也是往太陽的方向靠,而不是所謂的往下掉,畢竟“下面”也沒有什麼大型天體在吸引。

只是因為地球具有一定的初速度,所以,地球才是繞著太陽轉,如果地球沒有初速度,那結果肯定是掉入太陽當中。太陽受到的是銀河系中心物質和銀河系內暗物質的吸引力,所以太陽帶著太陽系繞著銀河系運動。

引力的本質

剛才,我們解決的是“地球不回往下掉的”的問題。不過,可能你也要問了,那引力到底是什麼呢?其實對於“引力”的拷問,一點不亞於那些諸如“生命的起源”,“宇宙的起源”等終極問題。我們可以客觀描述一下,引力所描述的現象。說白了就是很多天體都繞著大質量的天體在轉動,而且這個轉還有個特點,不僅僅是簡單的圓周,而是橢圓軌道,

不僅是橢圓,這個橢圓軌道還會動。這也被我們叫做:進動

不僅軌道會動,還天體們還都是繞著質心在運動。

對於這種現象,早期的學者是一頭霧水的。直到牛頓出現,才解決了大部分的問題。牛頓的萬有引力定律,其實能解決的是橢圓軌道的問題,也能解決繞著之心運動的問題。但是“進動”的問題,一直也沒有解決好。

如果,你要問牛頓,引力的本質到底是什麼?說實在的,他會跟你說:讓後來的人去解決吧。因為他確實不知道。而且由於牛頓的萬有引力定律當中沒有時間參量,所以牛頓認為引力是一種超距作用,具體來說就是,引力的傳播是瞬間完成的。如果太陽突然消失了,那太陽系所有的天體就會好像同時收到短信一樣,同時都沿著軌道的切線方向飛出去。

關於引力的本質問題,在牛頓之後200餘年,有個叫做愛因斯坦的科學家,開始著手研究,並提出了廣義相對論。他認為,地球是“被迫”繞著太陽轉的。為什麼這麼說呢?

他認為,時間和空間並不是分立的物理量,而是構成了三維時空,而光速就是三維時空的特殊屬性。

至於引力,說白了就是因為太陽的質量特別大,扭曲了三維時空。

為了方便描述,我們把三維時空投影到二維來描述。那地球之所以會繞著太陽轉,實際上太陽並沒有施加了所謂的“引力”。而是地球在沿著自己的路徑在運動,它其實就類似於地球在二維平面裡走直線,這是符合牛頓第一定律的,只不過在三維時空中這條路徑被太陽給扭曲了。

我們稱這種運動叫做沿著三維時空的測地線在運動。只是,從我們的視覺上看,它是在繞圈圈,對於三維時空而言,它其實是在“走直線”。

所以,在廣義相對論當中,愛因斯坦認為,引力的本質是時空的彎曲。而這個理論很好地解釋了“進動”的問題,並且在描述引力時,與現實的誤差甚至小於牛頓定律,也就是比牛頓定律還要精準。因此,愛因斯坦的廣義相對論成為了詮釋引力本質的主流理論

所以,這也解決了開頭的問題,其實地球是沿著自己的路徑在運動,而這條路徑看起來就好像是地球繞著太陽轉一樣,地球並不會掉到哪裡去,因為它已經在“三維時空的地面上了”。


鍾銘聊科學


是什麼力量讓星球都懸浮在太空中,它們會掉下去嗎?會掉到哪裡去呢?

事實上包括銀河系一起都在向某個方向掉落,但卻永遠都掉不到底,也許用無底洞來形容比較好!但在更小的範圍比如太陽系範圍來說卻需要用另一個模式來理解,但無一例外都是引力在起著作用,比如地球與太陽之間的唯一紐帶就是引力,那麼太陽巨大的身軀為何還未將地球拖入太陽?當然很明顯,與引力抗衡的是地球公轉產生的離心力所平衡!

如果您有興趣不妨可以計算下地球軌道上的太陽第一宇宙速度,公式很簡單:

V=√GM/R

G為萬有引力常數,M為太陽質量,R為地球軌道的半徑,以上參數都能查到;

計算後的環繞速度為:29740.317M,約合:29.74KM

很明顯這個速度在近日點和遠日點速度之間,因為地球公轉速度為30.3KM/S,超過了地球公轉的環繞軌道的速度,因此它跑出了一個近日點為1.471億千米,遠日點為1.52億千米的橢圓軌道!而太陽系所有的天體都在軌道上運行,並沒有脫離太陽系也沒有掉落太陽,處在一種平衡狀態!但太陽正在逐漸丟失質量,因此地球未來是逐漸遠離太陽,而未來太陽的白矮星時代地球還將更遠離太陽!

而太陽系卻如上圖這種好玩的模式以240KM/S的速度環繞銀心公轉,很明顯這個速度既不會讓太陽系逃逸也不會掉落銀心黑洞!

但在更大規模的宇宙尺度上,銀河系和本星系群一起正朝著拉尼亞凱亞超星系團的引力中心巨引源前進!不過在這2.5億光年的距離上,宇宙膨脹的速度會讓巨引源離開的速度超過4400KM/S,而銀河系的速度才600-800KM/S,因此並不需要擔心未來銀河系會落入巨引源!


星辰大海路上的種花家


是什麼力量讓星球懸浮在太空?他們會掉下去嗎?如果要掉下去,那麼哪裡是下面呢?我想起另一個問題。有異曲同工之妙,我都好好的站著,頭朝上,那地球另一面的人豈不是頭朝下了?太可怕了。可怕嗎?一點不可怕,為什麼,下面是指地球的中心。哦,解決了。地球上的人,人人都是頭朝上了。那下面是指地心是人為規定嗎?不是這是自然屬性。萬有引力決定的。下面是什麼情況?是所有的上面的東西的最終歸屬。上面的東西或人都會往下掉,除非有物擋住了。為什麼,是萬有引力讓這些東西往下掉。那萬有引力會使這些星球往下掉嗎?

有可能?那往哪裡掉?掉到他們的萬有引力中心。什麼意思?那我們就慢慢來看,先看近的以我們地球為中心,有哪些星球。會掉?經過我們地球的一些流星。少男少女們不是喜歡對著流星雨來許願嗎?這就是一些很小的天體掉下來,在大氣中燃燒劃出的亮光。如果再大一點,比如小行星,掉下來就會釀成大災難。如6500萬年的小行星墜落導致恐龍的滅絕。那地球旁邊的月亮為什麼沒有掉下來呢?那是因為月亮有個速度,他是以一定的速度圍繞著地球運轉。正好抵消了讓他掉下來的引力。而他又沒有速度達到很快,使得逃離地球。就這樣月復一月,年復一年的圍繞地球轉,不離不棄!太陽系裡其他行星的衛星也是這樣繞著他們各自的行星轉。

太陽系誰的引力最大?自然是太陽,太陽的質量佔整個太陽系質量的99.86%,擁有絕對的權威,所有的行星大大小小,有衛星的還要各自帶著自己的衛星一起繞著太陽轉,還有彗星等一起轉,要是誰偷懶,轉的慢就會掉下來,掉到太陽上去。太陽決不客氣!

那太陽呢?會有地方掉嗎?有!哪裡?銀河系中心啊!太陽帶著整個太陽系以每秒數百公里的速度狂奔。大約2億年以上繞銀河系一圈。這樣才不至於掉落到銀河系中心去。

而整個銀河系也是繞著本星系群轉。現在我們知道了,因為萬有引力使得星球有可能掉下去(引力中心),因為有了公轉的速度,又使得星球能完好無損地繞著其系統的中心公轉!當然這期間自然有些不小心掉隊。那就對不起了,掉下去了。如果又有誰由於某種原因突然跑的太快了。那可能是跑到外面去遊蕩了!




上海楊蔚


是什麼力量讓星球都懸浮在太空中,它們會掉下去嗎?會掉到哪裡去?

要回答這個問題,必須瞭解宇宙是怎麼形成的。據說宇宙是一次奇點爆炸後形成的。但我感覺這樣的猜想太粗糙。它沒有考慮現在的宇宙為什麼會形成中心鼓起平攤地向四面八方擴散的狀態。因此宇宙不可能是從一個沒有大小的奇點起爆的。它必然先要形成一個有軸向的、質量巨大的、密度奇高的、飛速旋轉的物體,由於物體處於有高密度物質向低密度物質轉化過程中,體積越來越大,旋轉速度越來快,積聚的向外擴張的能量越來越大,當它積聚的能量突破物體引力索縛的時候爆炸發生了,由於爆炸是由極速旋轉主導*的,爆炸中心密度依然很高,旋轉速度依然極高,依然在向著與軸向垂直水平方向四面八方擴散,經過近一百五十億億年的時間形成了,我們目前所看到的景象,但這個過程至今依然在繼續。

據科學家測定宇宙直徑近一千億年。即便在距離爆炸中心近五百億光年的星體,也沒有脫離爆炸中心的引力,依然圍繞爆炸中心作公轉。

只是由於爆炸所賦予的速度和能量還在,它就還會繼續沿著原有的方向前進,一個是向外擴展的力,另一個是圍繞爆炸中心旋轉的力。直到它不能再向外擴展為止。那時它就只能受引力的作用,一邊開始對著引力方向縮短與爆炸中心的距離,一邊繼續繞著爆炸中心旋轉。正是星體在“爆炸”時所曾獲得的速度能量維持著“懸浮”狀態。實際上“懸浮”狀態,只是我們人類的直觀感受,確切的說應該是維持著”運動狀態”。

許多科學家不理解這一點,所以要千方百計地去尋找維持”懸浮”狀態的神秘力量,其實是多此一舉。

那麼最後星體會掉到哪裡去?

自然是回到爆炸中心去啦 。它的過程可以用一個非常簡單的模型來演示。用一根細線的一頭紮緊在一支鉛筆上,再把這條細線繞在鉛筆上,另一頭固定在一顆小金屬球。然後旋轉甩動鉛筆小金屬球就會圍繞鉛筆轉動,金屬球就會慢慢離開鉛筆,直到細線的長度,你繼續甩動旋轉鉛筆,細線又會繞在鉛筆上將小金屬球收回。

那麼為什麼不是由奇點直接起爆呢?

因為如果宇宙直接從奇點爆炸,那麼就會像煙花在空中爆炸那樣,爆炸出來的物質形成許許多多的恆星系統,會分佈於近似正圓的球體狀的宇宙中。爆炸中心將出現空洞,整個宇宙中的物質和形成的星星,就會一直像光源發出的射線,射向四面八方,再也不會回到爆炸中心去,也不會圍繞爆炸中心旋轉。即便在這種情況下,我們也仍然不必考慮有什麼力量使宇宙中的星星維持著懸浮狀態。如果一定要有的話,那仍舊是宇宙爆炸所賦予的速度能量。

當然,我所說的都只是猜想,完全可能是胡扯。因為本人沒有機會深入瞭解宇宙大爆炸理論,只是從簡單的科普作品中,三言兩語的知道奇點爆炸的說法,有複雜公式,而且熱爆炸,不管他多麼有名,但是總覺得有些現象沒有得到合理的解釋,不甚滿意,於是就不顧顏面出來胡說八道一統。看看能不能引起內行,或者業餘的,但又精通宇宙大爆炸理論的科學達人的興趣,出來以正視聽。

本意是敬請真正的行家答疑解惑。也敬請業餘科學愛好者盡情拍磚,說說自己的看法。


錢塘漁翁1


首先一點,我們眼裡的“上下左右前後”在浩瀚宇宙太空中並沒有這樣的概念,宇宙太空中沒有方向的概念,或者說你認為上就是上,但我也可以認為是下,上下只有人們的主觀概念,通常是在地球這個狹小的空間裡才有的概念!

而事實上宇宙中的星球愛你不是我懸浮在太空中,它們真的是在“往下掉落”,比如,月球一直在往地球方向墜落,地球在往太陽方向墜落……

那麼為什麼就是墜落不了呢?地球為什麼沒有墜落但太陽上呢?

因為太陽是圓形的,同時地球墜落的弧度與太陽的弧度正好打成一致,所以地球不會墜落到太陽上,簡單說就是因為速度讓地球產生離心力,與墜落的萬有引力平衡!

宇宙萬事萬物都在這種平衡中運作,而如果某些平衡被打破,就會真的墜落到某個星球上面,比如說太空中飛行的隕石彗星,如果被某顆星球的引力捕獲而速度不夠快,就會墜落到那顆星球上!

所以簡單說,宇宙萬事萬物都不停地在墜落中,但運動不會讓星球真的墜落到某顆星球上。

那麼這種運動的初始力量來自何處?

如果追根溯源,就是宇宙大爆炸的力量,同時還有大爆炸發生後宇宙逐漸冷卻形成的溫度密度引力的不平衡,這種不平衡造成了某個區域開始有規律地運動,角動量守恆開始發揮作用,各種天體和星系形成了!


宇宙探索


我們站在地球上如果跳起來,那麼最終會落回地面。為什麼,相信很多人都知道答案,那就是引力!也就是說,物體往下掉是因為引力的作用。那麼我們回過頭來看題主的問題,答案就不言而喻了。那就是星空中的星球,並沒有受到一個往下的引力!所以不會掉落。



但其實這麼說有一點小問題,就是處於某個恆星引力範圍內的行星,其實是受到引力的。但為何它沒有掉落向該行星呢?答案很簡單,那就是行星在圍繞恆星運動,其運動的離心力和引力相等,所以掉落不下去。不過,這裡面我們是把主引力源定義為下了。但是,宇宙本身有沒有一個對於所有星球都可以稱為下的方向呢?



答案是:以我們三維的時空觀來看,沒有!三維時空中,我們區別方向依靠的是參照物,離開參照物,我們根本就不跟清楚東西南北、上下左右。因為空間中三個維度是各項同性的,所以空間中任何方向都一樣,沒有區分,除非我們人為定義。既然三個空間緯度一樣,那也就沒有上下之分,所以嚴格來講,星空中星球就不存在“掉下去”這個說法,因為宇宙沒有下這個方向!



但如果我們以四維時空觀點來看,那麼其實可以發現,星空中的星球把空間壓“凹陷”了,這也是愛因斯坦解釋引力來源的原因。那麼這個所謂的“凹陷”針對誰說的呢?絕對不是我們的“長、寬、高”三維。因為這三個維度上,空間都“凹陷”了。那麼無疑,這個所謂的“凹陷”針對的是第四維,或者高維。




也就是說,高維可以作為我們三維的參照,從而區分出來上和下。那麼,這個下指向的就是高維,所以如果物體的質量夠大,像黑洞那樣,它就可以像落入一個無限深的空間之洞一樣,掉落其中。當然,如果高維真的存在,那麼黑洞或許就是鏈接高維和我們維度的空間之門,就像電影(星際穿越)裡面的黑洞那樣。


科學探秘頻道


也許所有星球都在下落。我們所能看到的一切東西,甚至是空間都在向著一個方向運動。我們甚至無法找到一個參照物來證明這種運動的存在。宇宙那麼大,誰都不知道還要下落多久才能掉到地上。但是,這種運動還是留下了一些蛛絲馬跡滴。

想象一下,我們呆在一間小黑屋裡,這間小屋的屋頂有個鉤子,鉤子上拴根繩子,繩子用恆力把小屋向上拉。於是在外面看小屋在做勻速直線運動。不過屋子裡的人不會看到這種運動,因為所有的一切都相對靜止。假設他的手上拿著一隻蘋果,這時他一鬆手,蘋果便落向了地面。為了解釋這個現象,他認為蘋果受到了地面的吸引。於是,便有了萬有引力和慣性定律。值得注意的是,在小屋以外的地方看,並不存在萬有引力,也沒有所謂的慣性,因為鬆手之後,蘋果沒有按照慣性繼續隨小屋移動,而是改變了運動方向。

小黑屋的故事告訴我們,如果把浩瀚的宇宙看成是一個小黑屋,那麼我們所看到的一切都懸浮在空間中,因為我們必須在宇宙中找一個點作為參照物。但如果我們能跑到宇宙之外的地方觀察宇宙的話,我們會看到整個宇宙都在運動,而且正是這樣的運動使得宇宙中的物體之間產生了引力。這裡說的是廣義相對論的基本思路。我們習慣於假定宇宙空間是靜止的,於是就弄不明白為什麼所有的星球都老老實實地懸浮在宇宙之中。


日衝信息 黃


以地球為例,如果地球要往下掉,它只會掉進太陽當中去,然後成為太陽的一部分。

事實上太空當中是沒有方向的,因為方向的產生的原因是引力,引力的指向就是所謂的下面。

例如地球的引力是指向地球中心的,這個引力會將所有的物體都拉向地面,而引力指向相反的方向就是所謂的上面,於是上下的概念就這麼產生了。

那麼同樣的道理,太陽系的引力是指向太陽中心的,那麼地球之所以沒有掉進太陽裡面,是因為地球無時無刻都在公轉,而公轉產生的離心運動可以和太陽的引力達成平衡。

所以天上的那些星球並不是懸浮在太空當中,而是各自繞所在的恆星高速運動,否則它們就會被恆星的引力所吞噬。

然後恆星也是一樣的,銀河系的中心存在一些黑洞,這些黑洞的引力將諸多的恆星束縛在自己的周圍,那麼包括我們的太陽在內,諸多的恆星都在圍繞銀河系的中心進行旋轉。

例如太陽的公轉速度大約在220公里每秒,以這個速度繞銀河系一週大約需要2.5億年左右,考慮到太陽系的壽命大約在50億年左右,所以太陽已經繞銀河系公轉20圈了.......


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