宇宙星體質量大,為何能漂浮在太空中?

上官明珠01


  我們時刻都處在地球的生態環境中,在思維方式上就會從眼見耳聽的角度進行第一反應的思考,所以我們在思考宇宙中天體為什麼會懸浮時就會考慮到天體會不會像我們在地球上扔出一個球狀物體那樣發生墜落呢?

  其實並不然,宇宙中的所有天體都在受到萬有引力的影響正在不斷的進行著彎曲時空運動,當引力作用達到一個範圍內天體就會進行合適的環繞運動。正是這種天體自身的不斷運動萬有引力的作用就會被相互抵消掉,這樣天體就會穩定的處在太空中就達到了我們理解上的懸浮。

宇宙中的天體是怎麼實現“懸浮”的呢?

  其實,我們可以從月球的這種懸浮作為切入點進行一下分析。我們不管是夜晚還是在白天看到月亮始終都是懸浮在天空中的,從有有記載開始月球到地球的距離始終都沒有發生變化一直相對懸浮於地球。這種懸浮的實現就是因為我們的地球自身會釋放出強大的引力,而月球正好就處於地球的引力範圍內。在宇宙能量的作用下月球時刻都在圍繞地球進行類似圓周的公轉運動,在這種公轉運動中會產生離心力。產生的這種離心力在恰當範圍內發而有效的緩解了地球釋放出的引力而達成了一種非常微妙的平衡關係,所以當我們以地球作為參照的時候月球就是懸浮的。

宇宙中是否存在不運動的天體?

  如果天體不運動是不是就不會存在“懸浮”?在宇宙的一定尺度下,引力起到了絕對主導的作用。在引力的作用下所有的天體都是在時刻運動著,行星圍繞著恆星,恆星圍繞著星系中心。都會存在一個點讓星系甚至更大的層面的星系群進行圍繞旋轉運動。

  我們所熟知的月球、地球、太陽、彗星、太陽等等都是在告訴運轉著,再比如我們的銀河系都在圍繞著星系中心進行著高達600公里每秒的速凍進行著運動。

  正是這種天體間恰當範圍內的引力作用下天體運動才使得天體能夠真正意義上的存在下來,如果超越這種引力範圍那麼在引力作用下天體就會逐漸靠近直至碰撞或者合併產生新的天體。

總結一下,正是天體自身的不斷運動才能形成一種與引力的動態平衡能夠讓天體懸浮在宇宙中。

  萬有引力定律:任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引,該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。

  天體間的相互運動也是在萬有引力的作用下實現的,只是正好能夠在各種作用力的影響下產生了動態平衡讓我們因為天體是一種懸浮狀態。

希望本文會對大家有所幫助,若有不足煩請評論指正,共同進步!感謝!


御玄君的星辰大海


宇宙比地球大!


袁光雄醫生


星星只是看起來像是懸浮在空中。實際上,他們被太陽吸引,有一個朝著太陽方向的加速度,但他們的速度太高了,導致他們並並沒有掉到太陽那。實際上他們最後的運動軌跡可以近似為圓形。但物理學家仍然認為這種運動就是一個掉落的過程。

如果我們發射一枚大炮,那個大炮飛出去後會落下來,最終砸到地面上。但當大炮發射的速度足夠快,那當大炮開始掉落的時候,因為地球是圓的,地球表面也在彎曲、“下降”,那麼那枚大炮有可能不會靠近地球表面。所以,即使大炮在“降落”,它仍然會繞著地球飛。我們稱這個運動軌跡為軌道。物理學家把衛星在軌道中運動過程看作衛星在不斷的往引力中心掉落。

這就類似於星星繞著太陽轉一樣。如果那些星星朝著一個方向運動速度的不夠快,那他們最終會被太陽吸引並掉落到太陽那。

被星星們繞著轉的恆星在時空中產生了一個“坑”,就像你把一個很重的物體放到了蹦床上,蹦床會因為重物的壓力而下陷一樣。愛因斯坦的廣義相對論裡是這麼解釋重力的。(剛過了廣義相對論100週年紀念!)

圖解:人造衛星處於地球的重力井作用當中。

地球其實也將周圍的時空彎曲了。

如果我們現在看地球,而不是太陽,月亮就處於地球的重力井裡,正朝著地球加速運動。(重力的效果這裡就等同於加速的效應)但是,由於月亮的本身具有的速度,在月亮掉落地球的過程中,他陷入了一個永恆的平衡當中,就是一個往地球加速並掉落的趨勢,和一個由於速度太快要飛離地球的趨勢的平衡。國際空間站之所以能懸浮在太空中也是這個原因,這被稱為自由落體。

繞著太陽運動的星星們都按照這個規律運動著。他們朝著太陽的中心有一個加速運動,但同時他們具有的較高的速度使得他們能保持在這個軌道上運動而不至於直接掉到太陽那。如果太陽突然消失,他們會以太陽消失那一瞬間的速度運動,就像往什麼都沒有的空間中丟出去一樣。(雖然,如果引力波是真實存在的,那太陽的重力井在星星上的影響會以光速消失。由於太陽於星星的距離比較遠,所以那些星星們會繼續繞著“原本存在的太陽,但現在什麼都沒有了的那個位置”運行一段時間,直到太陽的作用真正的消失。在這之後他們才會自由地飛向太空。)如果星星們損失了能量(在這裡相當於速度減小了)那他們會越來越靠近太陽。而當他們的速度為零時,他們會徑直地往太陽那掉落。

有一個相似的現象(但完全不相同),就是電子繞著原子核運動的“軌道”。如果電子們吸收了能量(通過吸收一個光子),他們會躍遷到一個更高的能級上。如果他們失去了能量(通過發射一個光子),那他們會掉落到一個較低的能級上。這裡我們必須引入一個分立的軌道的概念。因為如果電子像星星繞著太陽運動那樣繞著原子核運動,在他們發射出一個光子後,這會導致一系列連鎖反應,發射光子,導致速度降低,速度降低,軌道變小,掉進更低的能級,再次發射電子,速度繼續降低。。。這會一直持續直到電子撞到原子核上。

然而,因為“我”還活著,並能打出這個回答,我們也觀察到電子吸收和發射出光子,因此電子們並不是以相同的方式繞著原子核運動(否則當某個時刻你身體裡的其中一個電子發出一個光子後,他會引起一系列連鎖反應導致組成你的原子都崩塌了,那你也就不會存在了)。但如果我們引入這個分立的能級,這就能解釋電子在原子力的行為

一個原子的能級:字母n表示能級的級數。

圖解:波爾模型,原子能量量子化。

這就是為什麼太空中的星星,月亮,小行星等所有天體能一直漂浮在太空的原因。如果吸引著這些天體,使這些天體繞著他為中心運動的物體突然消失了,那這些天體就會朝著什麼都沒有的空間運動,以勻速運動直到他們受到外力作用(這就是牛頓第一定律,慣性定律),導致速度大小改變了,或改變了運動方向,或兩者都有。這個作用在這些天體上的力很可能來源於其他的質量體,他們可能通過自身的重力井吸引這些天體,或者他們本身也處於其他物質產生的重力井裡。如果這些天體處於特定的速度下,那麼他們之間就有可能會形成軌道,繞著對方運動。

有一點要注意,雖然太陽製造了一個巨大的重力井,地球在這個重力井中並往太陽掉落,地球本身在時空中也創造了屬於他自己的重力井,使處於其中的月球,還有我們發射的衛星,在朝著地球掉落。而這裡的所有東西都會製造出他們自己的重力井,你也一樣。所有東西都處於其他物體產生的重力井中並朝著他們“掉落”。


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