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地球重達60萬億億噸,為什麽還會飄在太空中,而沒有向下墜落?

2024-02-27科學

大家每天生活在地球上,有沒有想過一個問題。

地球這麽重,為什麽在太空中不會掉下去?

地球有多重?

1797年,卡文迪將兩個小鉛球和大鉛球,分別固定在扭秤兩端,並且中間放置一枚鏡子,此實驗基於牛頓提出的萬有重力定律,卡文迪做這個實驗想幹嘛?他想測出地球的重量。

為了避免其他因素的幹擾,卡文迪特意創造了一個密不透風的房間,並且用望遠鏡觀測,又因為鉛球之間的重力十分微弱,肉眼幾乎難以發現,於是卡文迪在扭秤中間裝了枚鏡子,利用鏡子反射法,巧妙的放大了金屬球重力之間的影響,大概操作是透過平行光照射鏡子在地面投射的光點,觀察行動資料後量化扭秤的微小偏轉。

F=GMm/r^2。

透過實驗,卡文迪得出G=(6.754±0.041)×10N^-11·m^2/kg^2,在後續的計算中,得出地球品質約5.977x10^24kg,和現代科學家精確計算的5.965x10^24kg基本差不多。

既然地球約60萬億億噸重,為什麽能懸浮在太空中?

人為什麽跳起來後,又會重新落到地面,因為地球有重力,那麽地球呢?

在太陽系中,地球和其他行星都圍繞著太陽運轉,如果根據重力大小來討論,地球在受太陽重力的情況下,應該被太陽吸引過去才對。

再來說說在近地軌域的航天器,為什麽它們受地球重力後不會掉下來,能一直飄在空中?

答案是速度,當航天器的速度達到宇宙第一速度時,它就可以跟抵消地球重力,從而一直運轉在近地軌域。

地球和太陽之間也是如此,雖然地球受太陽重力影響,但地球有一個初始速度,剛好抵消了太陽的重力,所以地球一直繞著太陽做橢圓軌域運動,但並不會向太陽中心墜落。

新的解釋:時空扭曲

1915年,愛因史坦表示一個物體的品質足夠大,它就可以彎曲周圍的時空,這是對重力的另一種全新解釋。

當物體品質能很明顯的彎曲時空後,周圍的物體會沿著彎曲路徑做運動,從肉眼來看,跟此前的重力運動一樣。

如果不明白可以看下圖,非常通俗易懂。

在愛因史坦狹義相對論當中,他將時間和空間統一,並且認為物體的品質能扭曲時空,造成我們肉眼看不見的凹陷地帶,其他物體繞著凹陷區域邊緣運動,例如占據了整個太陽系品質99.86%的太陽,它在整個太陽系中都造成了巨大的時空凹陷區,太陽系天體繞著凹陷邊緣運動。

問題又來了,如果物體品質大到扭曲時空,就會形成一個類似漏鬥的空間,周圍物體應該朝漏鬥中心墜落才對,但因為被吸引物體的本身存在原始作用力,所以一直保持著轉動狀態,外表看上去在公轉。

從愛因史坦的角度出發,地球是被時空「鎖」住的,所以地球並不會無緣無故的墜落,而從牛頓的觀點來看,地球是被太陽的重力鎖鏈給「鎖」住了,所以地球在圍繞太陽做橢圓運動,這股力量不消除,地球也不會無緣無故掉落,並且在宇宙空間內,沒有上下左右之分,只是改變了運動軌跡而已。

太陽系呢?

太陽在圍繞銀河系中心轉動,公轉周期約為大約220~250百萬年左右,按照上面的說法,銀河系中心肯定也有一個品質超大的物體扭曲了時空。

據現有的科學技術觀測得知,銀河系中心存在一個品質超大的黑洞,在吸引銀河系所有天體圍繞著銀河系中心旋轉。

銀河系呢?

銀河系和其他星系組成了本星系群,本星系群和室女座星系團、大熊星系團以及50個左右較小的群和團,組成了「室女座超星系團」。

室女座超星系團(銀河系所在的超星系團)、 長蛇-半人馬座超星系團和孔雀-印地安超星系團共同組成了直徑高達5.2億光年的拉尼亞凱亞超星系團。

據觀測,銀河系正在被長蛇座與半人馬座方向吸引,這裏存在一片重力異常區域,經過X射線望遠鏡穿透塵埃確認,在距離地球大約為1.5億光年至2.5億光年左右,長蛇座與半人馬座的矩尺座星系團內有一個巨引源。

它吸引著無數星系朝中心移動,原本是分散的區域,如今 拉尼亞凱亞超星系團這麽多星系都朝巨引源匯聚,會不會發生大碰撞,最後被巨引源吞噬?

目前銀河系向巨引源狂奔的速度高達每秒600公裏,照這個區域,銀河系早晚有一天會「跌落」其中,但大家不用擔心,宇宙正在膨脹,膨脹速度大於銀河系朝巨引源的移動速度,所以銀河系或許永遠不可能「跌落」巨引源中心。