03.03 为什么地球悬在宇宙没有什么东西托住它,但是它掉不下去?

三农小阿哥


地球的重力给了我们上下左右之分,我们习惯于双脚受力的方向定义为下,相反的方向定义为上。可是,在太空中,并没有一个“地面”提供给地球引力让地球掉下去。太阳是有引力,但是因为地球具有动量,所以地球一直围绕太阳转而不是直接掉向太阳。



去过太空的人都知道,在太空中由于没有重力,所以没有上下左右之分。对于这些宇航员来说,那个方向都一样,没有区别。同样对于地球也类似,地球在太空中没有上下左右之分,宇宙在三个维度上都是同性的。



当然了,以上都是基于我们三维时空下进行的描述。如果存在高维时空,有一个参照,那么我们的三维时空或许真的具有一个“地面”:爱因斯坦的相对论我们都再熟悉不过了,它讲述的就是时空可以扭曲,特别是质量越大的物体,越把空间“压弯”的厉害。



特别是黑洞,直接就把三维空间压成一个无底洞。当然,这种“压弯时空”对于三维空间的我们来说完全无法描述,因为这是在三个维度上均匀地“压弯”,不存在那个维度扭曲的多一点,那个少一点。而对于高维空间来说,这种弯曲就不一样了。在高维空间中,我们的宇宙就像是一个三维的“海绵”,其上面的物质把这块“海绵”压向其它纬度,从而存在一个“向下”的参照。



所以,如果这样来看,我们的地球之所以没有掉下来,是因为地球质量太小,不足以压破三维空间落入高维。而黑洞质量足够大,它就是把我们的三维空间压了一个大洞,可能联通了高维空间。


科学探秘频道


显然,题主是受了在地球上生活经验的影响,认为一切物体皆可掉落。在地球上,成熟的苹果从树上掉落,那是因为受到了地球重力的影响,在地球上,或大或小的物体都受地球重力影响,没有例外。

所以,究其根本原因是受力。在宇宙中也是这样,并且比地球上更加的复杂。地球以30km/s的速度围绕着太阳公转,速度快的惊人(不要担心自己被甩出去,因为你的速度也是如此)。

我们来假想一下,如果地球的公转速度缓缓降低会发生什么?会发生地球的公转轨道会越来越贴近太阳,直至坠落向太阳表面。

所以,根本上来讲,地球在做向太阳表面坠落的自由落体运动。但为何至今仍未坠落呢?就是因为公转,因为公转速度很快,离心力恰好与受太阳的引力相平衡,故此达到了运动中的平衡。

宇宙中的万事万物都在运动着,没有一个是静止的,整个太阳系也是,太阳带着一众小弟火急火燎的围绕着银河系中心转,一刻也不敢停下,否则的话,就要进入黑洞的“大嘴”中了。

思考宇宙不能带着在地球上的生活经验,不然很多事情与现象是想不通的。


科学船坞


地球是在掉的,就是掉得非常曲折!

先来看一张太阳带着全部身家在宇宙中奔走的动图,你以为它们心急火燎的是去哪儿?就是掉向宇宙深处啊!

我们生活在地球上,受生活经验的影响太大了,下意识认为从空中掉到地上才叫掉。但宇宙是一片虚空啊,没有向下的方向,更没有“地面”给你掉。而东西之所以会掉到地面上,是受地心引力的影响,所以引力的来源就是下。

那么宇宙中,引来的来源在哪里呢?

对于地球来说,引来最大的来源就是太阳,所以地球应该掉向太阳。但正像链球一样,拉向运动员的向心力和围绕运动员旋转的离心力构成了平衡,所以地球的运动方式是围绕太阳公转。

不要以为这个公转是千秋万代永不改变的!根据广义相对论,一组天体系统(比如太阳系)终将趋向于一种不变的状态。打个比方可能会好理解一点!假如你往水里扔一个木块儿,木块儿起初一定是上下沉浮一会儿,但随着沉浮产生的涟漪将能量带走,木块儿最终会平静下来。

这和大质量天体之间的情况是类似的!围绕太阳旋转的地球也会产生引力波,也会带走一部分能量。而能量耗损将改变地球的轨道,使得地球越来越接近太阳,并最终撞向太阳,以这样的方式“平静”下来,达到广义相对论所预言的“归于不变的状态”。

所以,地球是在向“下”掉的,也就是掉向太阳。只是地球在真空中飞行,飞行产生的涟漪——引力波——所带走的能量非常小,以至于都观测不到。所以地球掉向太阳的速度也就极其缓慢,一直在掉向却不会掉到!因为还没等到真的相撞的那一天,太阳就会老化为红巨星,将地球吞噬!

掉落的过程,是一种美妙的平衡~

依次类推,地球掉向太阳,太阳带着全家掉向银河系中心,而银河系带着亿万万星球又向着邻近星系做相对运动,并最终相撞。正是因为大型天体之间的引力纷繁复杂,掉向引力源的路径才会在如此曲折中达到一种美妙的平衡!

银河系仙女系相撞过程示意~

不入流的大刘


根据我们在地球上的“经验”,站在高处都要小心防止坠向地面。归根结底就是受到了引力的作用,地球给你一个重力加速度,你要想不掉下来就需要一个支撑力。这就平衡了,你就掉不下来了。

例如宇航员在太空执行任务时,出舱太空行走也没有什么托住他。但是宇航员不会掉回地球,就是因为引力提供了向心力,让你做绕地球的圆周运动。
地球也是如此在太空中是没有什么托住它,地球在受太阳的引力作用,地球的下应该就是日地连线指向太阳的方向,地球也有想要落向太阳的趋势,就是这种趋势下使地球绕太阳公转。像下图一样,小黑球扔出去有个初速度,随着速度增大它就会飞的越来越远,直到有个速度临界点让小黑球一直有个掉下来的趋势但是却一直绕着地球地球转动。地球绕太阳转亦是相同的道理。


如果以太阳系为整体一个点,那么地球的下落方向应该就是指向银心的方向,想掉掉不下去。如果以银河系为一个点,地球的下应该就是巨引源的方向了。

如果有一天地球不再运动静止了,那么地球就可能掉下去了(或者说掉太阳上去了)。


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早期人们认为地球是静止的,其他行星和恒星都是绕着地球旋转的,这就是地心说。后来哥白尼提出了日心说,直到1684年,牛顿成功解释了太阳主导行星运动的科学原理,那就是万有引力定律。

牛顿通过观察地球上物体的下落,例如苹果树上掉下的苹果,还有太阳系中行星的运动,从而认识到这些都是引力作用的结果。两个物体间的引力是由它们的质量和距离所决定的。引力和质量的乘积成正比,和距离平方成反比。

对于地球来讲,太阳引力就充当了地球绕着太阳公转的向心力,于是地球就绕着太阳做椭圆轨道的运动,地球和太阳的距离也时刻发生着变化,这些现象在16世纪,开普勒就通过观察行星运行演算出来了。

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为什么地球悬在宇宙没有什么东西托住它,但是它掉不下去?

其实地球一直有一个运动的趋势,不过却不是掉下来,反而一直在上升中,这得从太阳的演化规律以及太阳系的运行说起!

尽管宇宙中没有上下左右之分,宏观上处于引力平衡状态,但在星系内部,特别是恒星系这种尺度并不大的距离内,却有一些比较有趣的运动方式正在发生!在太阳系这个环境中,地球在距离太阳约1.5亿千米的轨道上日复一日的运行着!这过程中其主要受到太阳的引力以及公转速度约30KM/S的离心力,两者大致平衡,因此地球将一直在这个轨道上运行!

但有一点要提醒一下的是,太阳正处在主序星阶段,其每时每刻都在消耗质量,因为太阳上每秒都有超过6.5亿吨的氢元素聚变成氦元素,在这个过程中约有0.7%的质量约450万吨的消失了,转换成了巨大的能量!简单的说太阳在不断减少质量、逐渐变轻!

那么地球所受到的引力也会逐渐减小,而地球公转的角动量却会守恒,因此地球的离心力将会稍稍大于引力,即地球正在渐渐远离太阳,当然这个距离非常小,因为每秒450万吨的质量亏损对于太阳近乎天文数字的总质量来看,其整个生涯中也不过消耗掉0.7%的质量而已!

但这并非地球和太阳的最终结局!尽管我们可以通过计算确认太阳最终不过消耗0.7%的质量,但恒星的演变模型却会朝着更为严重的方向前进!太阳在氢元素消耗后将进入氦元素的燃烧阶段,未来则会演变成红巨星,但这并不是最关键的问题,而是红巨星的最终的结局,其膨胀的外壳会导致太阳的密度降低,并且在后期外壳会逐渐脱离太阳,太阳将失去超过50%-60%的质量!在此时地球的轨道将会大幅度的改变,不是向太阳掉落,而是远离太阳!

因此从这个角度看来,地球并非是掉落,而是上升......


星辰大海路上的种花家


首先明确一点:万事万物一直都在不断“往下掉”,因为引力的存在!

不过我所说的“掉”与我们平时说的掉有点不一样。由于我们生活空间的局限性,在很多人眼里,“掉”必须要掉到某种物体上,正向我们仍一块石头,它总是会掉下来一样!

但如果你明白火箭发射上太空的全过程和基本原理,你就会发现,如果你用力仍一块石头,它就会飞的更远,但还是会落下来。而当你的力量达到一定程度,给石头一个足够高的初始速度(如今我们知道是第一宇宙速度),石头就不会落到地面上,但它本质上还是在一直往下掉落,但就是掉不下来!

这与地球在不断往太阳“掉”是一个原理!

所以说,我们很有必要对“掉落”这个词的理解有所改变。“掉”只是一种趋势和运动状态,并不一定非要“掉”到某种物体上才算“掉”!

所以,在看待宇宙这个浩瀚的空间发生的事情时,非常有必要跳出地球这个狭小的生活空间,就好比如果你身处一片茂密的森林中,你很难想象地球竟然会是圆形的,你甚至不会知道地球的存在,因为森林就是你全部的认知,就是你的全世界,你认知的所有事实都不可避免地有局限性!


宇宙探索


看了这个问题,也见了很多回答的这个问题,但给人的印象就是没人回答使人信服。地球在不停的按照自己的轨迹运行,太阳系,银河系乃至宇宙空间都在按自己的轨迹运行,它们都没那么容易偏离自己的轨迹。第一,所谓的万有引力的作用(这点在现代科技上是有公论的,在此不作解释)还有一点,我们的宇宙中的星辰还在受另外的暗物质的控制,就象漂浮在水中的物质一样,它随波遂流,在万有引力的作用下,它又有迹可循,从这点解释了为什么科学家观测到为什么星系的中心与边缘的速度是一至的也就想得通了。而且,我们这个宇宙空间的运行应该也是顺时钟方向运行的。日月星辰,宇宙浩荡,但这个宇宙空间确实是一个整体,按自己的规律运行着,掉到哪里去呢?除非它脱离了这种力量,那它就会消亡或重新组合不远了。


余文华12


其实这个问题并不成立,因为太空中没有绝对的上下左右之分,如果说地球真的要往下掉,这个下面到底是哪里?答案是无法想象。

我们平时在地球上的时候,物体掉落的方向就是下面,这个下面通俗上来说就是地面,但为什么物体会掉进地面,而不是掉进空中呢,因为地球存在引力。

地球的引力对一定范围的物体,都施加了一个指向地心的力,这个力就足以将各种物体束缚在地球表面,所以引力的存在,才导致了人类有了上下左右的概念。

那么对于地球来说,道理也是一样的,如果非要说地球的下面是什么地方,答案还是引力的指向方向,对于地球这个天体来说,主要对它施加引力的是太阳。

现有的科学研究告诉我们,一个物体如果质量过大,它会扭曲一定范围的宇宙空间,当宇宙空间被扭曲时,引力自然而然就产生了,而太阳的引力也是这么产生的。

太阳的引力也是指向太阳中心的,所以太阳对地球的作用,就好比地球对人类作用,如果地球真的要往下掉,它只能掉进太阳中去。

但和人类不同的是,地球始终是在高速的运动,而运动产生的离心力,就足以和太阳的引力保持平衡,只要地球不断的运动下去,它永远也不会掉进太阳中。

理论上说如果人类的速度足够快,也可以产生同样的离心力,这个离心力可以保证人类一直在天上飞,永远也不会掉下来….


种植恒星


其实地球一直在掉,只不过掉的方式于地球上不一样吧了。地球上掉东西是高处掉落到低处,头上掉到脚下。地球掉是从一个空间掉落到某个黑洞。由于之间的空间太大你没有感觉吧了。地球和其他星球,包括银河系都在朝某个方面运动,银河系以外的星系也在向某个方向运动。运动的过程也就是掉落的过程。在地球上掉落的东西是损坏的,地球及其他星系的掉落是被黑洞吞噬的。飞机掉下会在空中盘旋坠落到地面。地球也是一样在空间绕太阳旋转、太阳绕银河系旋转、银河系绕什么天体旋转向黑洞坠落。它们不是原地旋转,而是逻旋式向前运动。只不过空间太大,球体太人,小小的人类无从感知。他们坠入黑洞的过程所需时间也许是十万亿年、几十万亿年甚至还多。


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