當前位置: 華文世界 > 科學

地球重達60萬億億噸,為什麽還能漂浮在太空中?

2024-04-03科學

地球重達60萬億億噸,為什麽還能漂浮在太空中?

看完你就明白了

這是我們最常見的地球畫面,一個孤零零懸浮在漆黑太空背景上的藍色彈珠,看起來似乎是靜止的,但它其實一直在以每秒30公裏的速度繞太陽公轉,所以說 坐地日行八萬裏 ,並不是一句空話,而是寫實。

現在讓我們換個視角重新審視地球,你就會發現地球並不是漂浮在太空中,而是一直在向太陽墜落,只不過地球的公轉速度和太陽的重力保持了平衡, 所以墜落變成了無休止的公轉, 就像人造衛星憑借自身的速度繞地球公轉一樣。

由於地球公轉軌域位於太空,所以基本沒有什麽阻力,因此地球從45億年前誕生開始,就能長時間保持每秒30公裏的速度繞太陽公轉,並不會因為速度下降而導致軌域高度下降, 也就不會真正墜入太陽。

進一步來看,地球繞太陽公轉的同時,太陽也在帶著太陽系其他星球繞銀河系中心公轉,速度達到了驚人的每秒220千米,公轉周期長達2.2億年,可以說上次太陽系位於銀河系這個位置的時候,地球上還是三葉蟲的時代,只是不知道2.2億年後當太陽系再次來到銀河系現在的位置, 地球上還有沒有人了。

回到最初的問題,我們會發現地球從來沒有靜止漂浮在宇宙中,它一直在受到太陽重力的拉扯,不過這種拉扯用愛因斯坦的相對論來解釋,就是太陽質素太大引起了時空扭曲,所以地球才開始向太陽墜落。

在廣義相對論的重力理論中,物質決定時空如何彎曲,而時空決定了物質如何運動,任何大質素的天體都會扭曲自身附近的時空結構,造成一種類似凹陷的錯覺,同時質素較小的天體會向質素更大的天體跌落,這種跌落過程就是重力的具象化,也就是地球繞太陽公轉,太陽繞銀河系中心的黑洞公轉。

雖然量子力學認為重力並不是時空彎曲,而是重力子的交換,但苦於物理學家始終沒找到重力子存在的證據,所以現階段人類文明的重力理論,還是以牛頓的萬有重力和愛因斯坦的廣義相對論為主, 具體來說就是在低速和弱重力階段用萬有重力定律 ,比如火箭發射和太陽系內的探測,而一旦進入到近光速或者黑洞附近時,愛因斯坦的廣義相對論就能提供更精確的模擬。

所以說牛頓的萬有重力定律,並沒有被愛因斯坦廣義相對論推翻,它們只是適用範圍不同而已,未來也許還會有更先進的理論,取代現在的廣義相對論也說不定。

歸根結底

我們的宇宙是一個處於不斷運動中的宇宙,從地球到太陽再到銀河系,都受到了上一級更大規模天體系統的重力影響,目前銀河系還在以每秒600公裏的速度向巨引源飛行,數百億年後才能到達目的地。

不過由於宇宙處於加速膨脹階段,規模越大的天體系統被撕碎的時間就越早,所以天文學家認為巨引源未來將分崩離析,變成若幹個更小的重力源,所以銀河系永遠也無法到達目的地,最快37億年後它就會跟仙女座星系合並, 變成一個更大的星系,重新尋找重力的平衡。