05.22 地球在空中“漂浮”的奧祕

古代的人們認為大地就是被放在動物背上的大盤子,他們並不知道萬有引力的存在。

15世紀的時候,出現一張名為《腳底相對的人》的畫,藉以嘲笑那些主張地球是圓形的人,他們知道,但是倒著站的人怎麼沒掉下來?

又過了一段時間,有人說大地上一個球,但這一觀點並沒有得到普遍的認同。

17世紀,開普勒發現行星的運動軌跡是橢圓形的,他接著有一個疑問:行星一直在轉,但是怎麼不掉下去?是不是存在某種未知的力將其牢牢牽引呢?

英國著名科學家牛頓總結前人的研究,提出了萬有引力定律。

根據萬有引力規律,由於地心引力的吸引,地球上的所有事物都落向地面。人們平時規定的上下方向也可以由此來理解:大地是一個球體,中間叫做地心,靠著地球那面的方向是“向下”,另一面則是“向上”。

上下的問題實際上是沒有意義的。不管站在地球的哪裡,腳都是向心的,頭都是離心的。一樣的,地球沒有墜落而是繞著太陽運行,同樣是受到了引力的作用。

但為什麼太陽引力沒有使得地球墜向太陽呢?為了知道答案,牛頓對月球進行探索,開始測量計算:月球跟地球相距是30個地球直徑的樣子。假設有一個物體以8千米/秒的速度在地球上旋轉,在這個位置上,月球的繞轉速度將減少到1/8 。按照理論來講,在月球的位置上,物體的運行速度約為1千米/秒。

通過計算得知,月球環繞地球運動的軌道半徑是60個地球的半徑,因為地球的圓周很長,那麼計算可知,這個軌道的長度是地球的60倍,約為240萬千米。

月球實際上繞地球一週大約需要27.33天,一天也就是86400秒,用這個數據來計算月球的運動半徑,自然而然得到月球的長度。計算得出的結果是87820千米,與牛頓的計算結果完全相同,月球的運行速度約1千米/秒。

這樣一來,我們發現:宇宙中的天體都有同樣一種引力。月球想要擺脫束縛落到地球上,但同時月球本身又是運動的,這種運動使它偏離地球。兩個力量牽制對方,月球只能繞著地球運動。

地球和太陽之間關係也可以以這種原理來解釋。地球和太陽相距大概

兩百個太陽半徑,地球以約30千米/秒的速度繞太陽運轉,地球的慣性運動和太陽的引力相互抵消,地球則無法離太陽更近,撞擊太陽;同時地球也無法離開。

通過一個簡單的實驗便能說明這個道理:在繩子尾端拴一個石頭,使勁轉動繩子,石頭一直繞圈,也會將我們的手往外拉。石塊受到拉力的作用,不斷進行圓周運動。

如此,繩子只能在一定軌跡運動。假設撤銷力量,石塊即刻沿切線運動。

地球在空中“漂浮”的奧秘


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