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地球重60万亿亿吨,是个巨大的天体,为何能悬浮在太空不往下掉?

2024-09-01科学

咱们站在地球上,踩着脚下硬实的土地,根本想不到这么个大家伙居然是在无边无际的宇宙里漂着。

地球的质量大概有 60 万亿亿吨呢,一对比,人类还有其他生物那可就小得没法说了。

在 17 世纪的时候,科学家们碰到了一个挺难搞的问题:地球到底多重啊?虽说牛顿弄出了出名的万有引力定律,可想要准确测量万有引力常数,那可不是简单的事儿。

好在约翰·米歇尔弄出了一个特别的扭称装置,虽说他自己没做完实验,可他的朋友卡文迪许接着干了,最后测出了特别准的万有引力常数值。

就凭这个数据,科学家算出地球质量大概是 5.972×10^24 千克,要是换成吨作单位,那能达到六十万亿亿吨呢!

地球可重啦,可它在宇宙里能稳稳地飘着,不像被扔到空中的东西会往下掉。那到底是啥力量让地球在宇宙里能保持平衡不会坠落呢?

经过多年对天文的探索,天文学家表示,地球能在太空中稳稳飘着,主要是引力在起奇妙的作用。

引力就是物体之间相互吸引的力,地球散发的引力场把咱们,还有周边的空气、东西啥的,全都紧紧地绑在地表,不会让它们飘走没影儿。就因为有这强大的引力,咱们才能在这蓝色的家园里安稳住着。

宇宙特别大,没边没沿儿的,在这老大的空间当中,地球就是颗特别小的星球,围着太阳转。太阳本身也是个特大的天体,它的引力能让地球一直在特定轨道上跑。

这种引力关系不光在地球跟太阳之间有,在整个太阳系,甚至宇宙里的好多天体之间也都存在。

就因为这样的关系,科学家通过航天探测器还有空间站上做的实验,顺利证实了地球在太空处于失重的状态,还有受到微弱重力影响的那种微重力环境。

宇航员老说他们在太空里自由漂浮的那种奇妙感觉,可也藏不住对地球可能飘走的担心。虽说地球大得很,却还是冷不丁就被宇宙里更大的引力体控制住了,像太阳啥的。

不过地球表面有一层薄薄的大气层裹着,这层由好多气体构成的外壳会给周围的东西带来一些阻力。就因为有大气层,地球在宇宙里才能稳住位置,不会被其他天体的引力吸走而到处飘。

不过随着研究不断深入,科学家察觉到实际情况可没表面看起来那么容易。地球不是真在漂浮,而是以每秒 30 公里的速度围着太阳转呢。

就因为这种高速运动,产生了能和太阳引力对抗的「离心力」,这样地球既不会掉下去,也不会逃出太阳系。

在 20 世纪初的时候,爱因斯坦提出了广义相对论,把引力说成是时空曲率,通过几何效应来解释天体运动的规律,这种观点就是这么来的。

他的理论表明,引力一出现就让时空变弯了。就这种情形而言,地球其实是顺着弯曲时空的测地线在运动,这被叫做「几何式跌落效应」。

按照这个理论,地球不是真的「飘着」,而是一直在被太阳质量弄扭曲的时空结构里「往下掉」。它不会真掉下去,是因为地球公转的速度正合适,有了能平衡引力的「离心效应」。

这就表明在宇宙里,任何天体都不是真的一动不动。地球围着太阳转,太阳系绕着银河系中心动,就连银河系自己也朝着更大的引力中心跑。

而地球被太阳这么「管着」的平衡对地球生态环境特别重要,要是不平衡了,地球也许会掉进太阳里,或者跑出太阳系,生命的发展就会遭遇严重危险。

并且地球不会像被扔到空中的东西那样掉下去,这是因为它走的是一种叫「测地线」的路。说白了,测地线就跟平面几何里的直线似的,是两点间最短的距离。

在广义相对论里,大家觉得引力的本质是时空弯了,天体就顺着这弯曲的时空结构活动。所以呢,地球实际上是沿着时空的测地线动的,不是单纯「悬浮」或者「坠落」。

从地月系统,到银河系,再到更高级别的星系团,宇宙里所有天体的活动全都依照相同的规则,被质量更大的吸引然后「跑到」其轨道当中。

这种情况挺常见的,要知道在浩瀚的宇宙里头,压根就不存在啥「上面」「下面」的说法。

地球能在太空中挂着,那是因为太阳对它有引力,它自身还有惯性,这两股力量一块儿起作用,就让地球顺着一个稳定的轨道围着太阳转。

在这个过程里,其他天体也发挥了些作用。像月球是地球的卫星,它的引力在某种程度上能帮地球稳住轨道。同样,地球和太阳的关系也能保证地球绕着太阳转得稳稳的。

那,宇宙自身到底转不转呢?当下的研究显示,整个宇宙并没有统一的旋转动作。不过,宇宙咋来的还是个谜,主流科学看法是宇宙起源于大概 138 亿年前的大爆炸,打那以后,宇宙就一直在变大和变化。

不过研究宇宙是个长久的事儿,就目前了解的情况来说,地球能在宇宙里稳稳当当的,一方面是因为它跟太阳还有其他天体的引力作用,另一方面是因为有时空弯曲这种物理现象。

这些复杂的相互影响一块儿造就了咱们所知道的宇宙秩序,还为咱们提供了可贵的自然环境,使咱们能够生存发展。

所以啊,地球能在太空中挂着,那是因为它跟其他天体之间的引力相互作用处于一种平衡的状态。

要是咱们不再局限于地球这小块地方,把眼光放到整个宇宙,就会明白「悬浮」跟「下掉」这种想法,其实只是在地球表面产生的错觉罢了。只有把宇宙的运动规律搞明白了,咱们才能更清楚地认识咱们生活的这个世界。

随着科学技术不停地发展,咱有理由觉得,人类迟早能把宇宙的所有谜团都解开。