03.02 為什麼地球這麼大,又這麼重,它這麼重不會掉下去嗎?為什麼一直懸空著的,別跟我說引力?

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在所有的科普中關於宇宙的科普往往是“最誤導人”的


原因就是我們進行宇宙科普時用的基本都是二維圖,而且從實用性的角度出發更改了天體的大小比例,這些等等因素最終導致了我們大部分人腦海裡的宇宙其實是一個錯誤的宇宙。

“星球為什麼不往下掉?”就是一個典型的因為科普侷限性而誕生的錯誤認知,因為在很多科普圖片中星球總是孤零零的“靜態懸浮”在無邊無際的虛空中,所以在習慣“腳踏實地”的人類眼裡,包括地球在內的所有星球“為什麼不掉下去?”就成了一個百思不得其解的問題。


然而“往下掉”其實是不存在的,因為“四方上下”的概念是人類在地球上選擇參照物時產生的,本身就有很大的侷限性(比如我們在地球上看月亮是在地球上方,但在登月宇航員看來地球卻在月球的上方)

從愛因斯坦的廣義相對論來看,宇宙中的天體之所以有引力就是因為它的質量彎曲了時空,因為我們可以粗淺的認為宇宙空間是一個彈性薄膜,而地球和其他天體在上面壓出了不同程度的凹痕。


而當其他物體靠近凹痕的時候就會因為凹痕的存在而向凹痕跌落,這種跌落就是我們熟悉的引力,而由於太陽佔據了太陽系總質量的99.86%,因此地球等天體一直在朝著太陽跌落,但由於地球本身30km/s的公轉速度與太陽引力產生了平衡,因此地球始終都沒能真正跌落到太陽內。

我們所看到的“懸空”只是一種錯覺,真實發宇宙每分每秒都在不斷產生變化,就像我們居住的地球正在以30km/s的速度繞太陽公轉一,整個太陽系也在以250km/s的速度繞銀河系中心公轉,但相對靜止狀態下的我們是不可能感覺到的。



所以說星球並沒有一動不動的懸浮在太空中,它們每分每秒都在受到引力作用而運動


宇宙觀察記錄


大錯特錯!誰說地球不往下掉?——它一直在掉!

為什麼這麼說呢?

讓我來為你講講這個有趣的科學問題吧!

01

什麼是上?什麼是下?

我們先要弄清一些基本的問題:

我們為什麼會產生很重的東西就會往下掉的認識呢?或者,為什麼會有上、下的區別呢?

原因很簡單:因為我們生活在地球上,時刻受到地球的引力。

這個引力基本指向地球的球心,垂直與地球表面。

也正是因為有了引力,才有了上、下之別。

我們把引力的方向稱為“下”,把與之相反的支持力的方向稱為“上”。

在宇宙飛船中,處於失重狀態的宇航員,是沒有上下的區別的——他們可以頭朝任何方向來吃東西和工作!

在宇宙空間中,若離一些大型天體較遠的地方,更是完全沒有上下的區別的。

沒有了上、下之別,你往哪兒掉?

02

地球的“上”和“下”是什麼?

地球在宇宙中有沒有上下?

地球在繞著太陽運轉,受到太陽的引力,所以,對與地球來說,太陽的方向,就是下。

所以,地球在宇宙中是有上下的區別的!

那地球為什麼不往下掉?

——這種說法是錯誤的!誰說地球不往下掉?

按照我們對“下”的理解,太陽的方向就是“下”——那麼——地球肯定會向“下”掉!

而且,地球在不停的向下掉!

怎麼解釋呢?

其實可以用最簡單的平拋運動來解釋!這種解釋比較形象,不需要公式。

當你向前拋一個物體時,它會飛出一段距離,然後落下來;

當你用更快的速度拋出物體時,它就會飛更遠的距離,才掉下來;

但是我們知道,地球是圓的,其表面是個球形。

當我們拋出的物體向前飛的時候,其實地球表面是向下彎的!

前進40000萬公里,我們就饒了一個圈!

所以,讓我們把這兩種情況結合到一起:

我們拋出的物體,它水平前進一段距離後,如果它向下掉落的距離,等於,地球表面向下彎的距離,那麼它就會永遠不會落到地面上!

它一直在往下掉!但就是掉不到地面上!

這就是我們發射地球衛星的原理,也是所有行星繞太陽轉的原理!

03

結論

所以,地球一直在往太陽的方向掉落,只是,它永遠也掉不到太陽上!

它和太陽的距離,永遠那麼遠!

你明白了嗎?

如果覺得回答還可以,就點個贊,並且關注一下吧!謝謝~


宇宙物理學


手拿任意一個物體,鬆手時它都會在重力的作用下掉落到地面上,這是我們都知道的一個物理常識。再看看地球,它卻穩如泰山地懸浮於太空中,要知道它可是一個重量達到了5.965×10^24kg(約為60萬億億噸)的龐然大物,為什麼它就不會往宇宙深處掉呢?

十七世紀,物理學界出現了一個非常厲害的人物,他就是物理學的鼻祖--牛頓。曾經有一次,牛頓被一個蘋果砸中了頭部,他因此大受啟發,經過不斷地探索驗證,後來提出了萬有引力定律。此定律指出,宇宙中任何兩個有質量的物體都會相互吸引,並且質量越大受到的引力也越大。

毫無疑問,地球和太陽之間也存在著相互作用的引力。由於太陽的質量比地球大得多,地球受到的來自於太陽的引力非常大,似乎隨時都要被太陽吸引過去。所以,我們可以認為地球的“下方”即為它受到的太陽引力的方向(宇宙深處)。那麼,本文的問題就變成了“地球為什麼不會朝著太陽的位置掉落?”

其實這也不難理解,先從地球的起源說起。根據拉普拉斯的星雲假說,太陽系是由一團高溫、旋轉的氣體星雲形成的。因冷卻而收縮的氣體星雲越轉越快,快到一定程度時其外緣便會拋出一個物質環。星雲繼續收縮,又會繼續拋出物質環,如此反覆,最後得到的物質環就各自匯聚成了行星,地球就是這麼來的。

地球在誕生之初,就“繼承”了氣體星雲的旋轉角動量,同時地球又受到了太陽的強大引力作用,所以地球便圍繞著太陽運動了。因為地球的角動量是守恆的,在真空環境的太空中又不會受到空氣阻力的影響,所以地球能夠不停地圍繞著太陽旋轉。太陽的引力很大,而地球之所以不會被吸引過去掉入太陽中,是因為地球繞太陽的運動速度足夠快,高達約30公里每秒,如此快的速度可以抵消掉引力的作用。

為什麼地球速度快就可以避免被太陽吸引過去?我們可以舉個例子。在地球上沿水平方向連續發射炮彈,根據物理學中平拋運動的知識可以瞭解到,炮彈的初速度越大,飛行的距離也會越遠。由於受到地心引力的作用,炮彈最終會落到地面上,但只要炮彈具備足夠高的初速度,炮彈便能繞著球形地球轉圈,如果沒有空氣阻力還會一直旋轉下去,成為地球的衛星。而這個“足夠高的初速度”,就是第一宇宙速度,約為7.9公里每秒。

同理,地球繞太陽的公轉速度已經足夠快了,而且太空中又沒有空氣阻力的存在,才使得地球不會掉入太陽表面。


古灮科學


人類從上個世紀五六十年代開始對太空進行探測,到今天為止已經有大量的衛星飛出地球繞地球運行。例如我國的第一顆人造地球衛星-東方紅一號在1970年發射升空,按照預定計劃工作了大約20天,之後和地面失去聯繫目前已經49年了,依然在近地點430千米、遠地點2075千米的軌道上運行。

東方紅一號的燃料早都已經耗盡,但是卻沒有掉下來一直都“懸在空中”,這跟地球懸在空中的道理是一樣的,如下邊的動圖做一個思維試驗:一個設備被放在高塔之上,這個設備可以橫向發射出小球,這就是簡單的平拋運動隨著初始水平速度的增加,水平距離會越來越大,直到速度增加到使水平距離大於地球半徑的時候,你會忽然發現小球落不下來了。雖然小球有著一直掉落在地球上的趨勢,但是奈何就是掉不下來。

地球繞太陽的運動大體上也是這樣的原理,地球也有著“掉向太陽”的趨勢也就是地球的公轉,但是卻一直無法掉落在太陽之上,除非地球的公轉速度變小地球才會墜向太陽。如果把太陽系看做一個整體,整個太陽系距離銀心大約2.6萬光年,太陽系的“下”就指的是銀心的方向,如果不運動最終就會掉落向銀心。

全文沒有說到引力吧?但歸根結底就是因為引力的存在,才讓天體系統保持現在的運轉情況,引力的作用不是讓“地球懸空”,正相反引力的作用是讓天體都撞在一起,地球一直有著被太陽引力牽扯想要墜入太陽之中。


大海里的方舟


這個問題在小時候上地理課的時候,地理老師就說過:美國就在我們腳下。

當時聽了這話感覺不可思議,人都在地表生存,心想那美國人是不是就要掉下去了嗎?

這就很人類在太空艙處於失重狀態一樣,此時唯一讓人感覺到有方向的就是腳下的地球,此時地球就是“下面”。
要講清楚這個問題就需要引入天體引力,和廣義的相對論,下面我只簡單的舉個例子簡單的解釋這兩個概念,來解釋這個問題。

天體引力:

說到這裡就不得不提到引力,而對人類來說只考慮地球引力。舉個簡單的例子,這就像我們跳高一樣,最終會落回地面;無論人類外太空艙還是地面,因為人類離地球最近,地球對人引力最大,在引力的作用下,包括人在內的所有生物自然而然的就覺得自己會落到地面,而這個地面方向就是下面,相反的方向就是上面。

廣義相對論

這時候會有人說題目提問的是地球,關心的是它會不會掉下去?別急繼續往下看,說到地球的問題這裡只用引力來解釋有點困難,還需要引出另外一個概念:相對論,這裡我還是舉個通俗易懂的例子,比如一塊磁鐵和一顆鋼珠,磁鐵在上鋼珠在下,在適合的位置磁鐵可以將鋼珠吸上去,由於磁力的作用,鋼珠就向磁鐵靠近,由於實際的運動趨勢,這個方向才是鋼珠的“下面”,這裡面上面下面都是鋼珠和磁鐵相對來說的。

綜合上面兩點,那下來的要說的地球不向下掉的問題就簡單多了,同理上面所講的引力,相對論,地球是太陽的衛星,在地球所處的區域太陽對地球的引力最大;同時,地球在太陽的引力作用下有向太陽靠近的趨勢,而這個向太陽靠近的方向就是地球的“下面”。

地球有沒有下掉這是相對的,就要看提問者所說的是相對太陽來說還是銀河系,還是更大範圍的室女座超級星系團,所以說這並不是絕對的。就現在的我們能感受觀測到的就是太陽對我們的作用,而地球因為有圍繞太陽公轉的初始速度與太陽對地球的引力,在二者平衡的作用下,才沒有向那邊“掉下去”。

我不喜歡長篇大論,不想講各種專業術語,為了大家更好的理解,所以粗劣的舉幾個例子,希望各位喜歡謝謝!


自然之樹


不會掉下去,因為宇宙中不僅存在物質,還存在著時空,時空就像一張大漁網,星球就像小魚,魚掙脫不開漁網,同樣星球也離不開時空這張大網。

▲宇宙就像一張大網▲

根據廣義相對論:“物質可使周圍的時空發生彎曲,時空彎曲的程度和物質質量有關,大質量天體周圍時空彎曲程度大,小質量天體周圍時空彎曲程度小。像地球上的人、樓房、乃至山脈周圍時空都會或多或少發生彎曲,只是這個彎曲程度非常小,可以忽略不計。但是到了大質量天體,比如說恆星,那時空彎曲的影響就非常的大了,光經過他們都會發生彎曲。而時空之所以彎曲,通俗來說,就是大質量物體壓彎了時空,就像魚兒壓彎了漁網一樣。所以而大質量的天體能安穩地在宇宙中運行,只有可能是時空撐住了它們,同時彎曲的時空也讓天體之間有了相對的運行軌跡。

▲天體太大可能壓破時空這張大網▲

按說魚兒質量越大,就越重,如果超過了一定的限度,就有可能把漁網壓破,從而掙脫漁網。同樣,宇宙中的天體質量如果超過一定的限度,也就有可能把時空壓破,但是時空具有極強的“堅硬度”與“韌性”,一般的天體的重量它還是能承受住的,但黑洞有可能是我們的時空唯一兜不住的天體。

▲時空穿越怎麼實現▲

黑洞的中心一般都有個奇點,這個點的質量被認為是無限大的,就好像時空這張網上被放入了一個質量無限大的東西,那肯定會壓破這張網。魚兒壓破漁網會打通一個漁網的通道,黑洞壓破時空也會產生一個通道,這個通道可能就是時空通道,進入時空通道等於可以進行時空的穿越,從而穿越到不同的時空,一片完全不同的時空對應一個完全不同的宇宙。所謂黑洞就在兩個宇宙連接處,而我們平常所看到的只是黑洞的事件視界,這個事件視界是屬於我們宇宙的,而黑洞不是。

其實宇宙中的很多現象很好解釋,只是認為把它複雜化了,如何能用我們的手觸摸到時空這張大網,或許這是我們下一步認識宇宙的方向。

我是科學探秘007,喜歡我的文章請點擊關注+評論,和我一起探索宇宙的奧秘。


科學探秘007


那新的問題產生了,在整個宇宙裡,向下的方向是那邊?按照真實的太陽系模型,整個太陽系都是在不停在銀河系中運動的!無邊無際的宇宙中還能往哪兒掉?拋開引力的話,怎麼掉落呢?蘋果砸在牛頓頭上都是因為引力。如果非要定義一個向下的方向,那就只有用引力方向來定義了!只可能向太陽掉落……也並不是沒有這種可能,也許正在掉落,但是在諾大的太陽系和漫長的時間裡,人類對於這種地球的正在掉落感覺微乎其微!

所以,避開引力就沒辦法規定掉落方向,沒有引力就不存在掉落這種說法……



豆豆兜兜抖抖鬥鬥


這個問題提得很有趣,但也是個傻傻的問題,地球重就該“往下掉”嗎?這個“下”是哪裡?牛頓好不容易發現了萬有引力把天體們連接在了一起,但“連”而有“度”,不即不離,照你的意思要是“掉”在一個地方,那還有宇宙嗎?其實牛頓也很傻,不知引力背後還有一雙大而無形的手在操控著宇宙。


白白1973


科學很有趣,比如我們都知道磁鐵可以相互吸引,而人是肉做的,地球用什麼辦法吸住人的?月球上為什麼又不吸住人了呢?

地球相對於人類就像磁鐵和鐵的關係,人體的電子質子是會被地球磁場吸住的,只不過地球上的萬物和人類以及習慣了這種生活方式,月球雖然也在隨地球轉也是被地球吸住的,但是磁力就會弱很多,因此人類上月球會感覺飄飄欲仙。



可是地球又是被什麼東西吸住的呢?太陽系咯!太陽系是一個更大的天體磁場,這就是地球一直懸在天空中的原因,我們人類到月球這樣的弱肉磁區會很輕,但是如果到肉磁力很強的星球上會被吸的趴在地上動彈不得或者被吸死。
疾病和核武早晚會滅了人類自己


太陽系是被更大的天體吸住的,彼此都在運動,互相看似有規律的運動,實際上是不規則的運動,快慢依據能量變換和傳遞,宇宙有多大?宇宙磁力怎麼來的?再深奧的話恐怕已經超出人類的想象了!


黃蜂二師兄


挺傻的問題。 地球可以說在往下掉 也可以說沒有往下掉。宇宙中所有天體都可以說在往下掉,也可以說沒有往下掉。 因為沒有參照物, 宇宙空間無窮沒有上下左右, 就算天體在往下掉 但是沒有參照物 也可以說它是在上升。 現在唯一證明的就是 各個天體之間的距離在變遠 意思宇宙在膨脹。


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