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是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?

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online_member 发表于 2020-2-3 19:58:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?794 / 作者:东未红 / 帖子ID:56013

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?24 / 作者:东未红 / 帖子ID:56013
online_member 发表于 2020-2-3 19:59:00 | 显示全部楼层
我们人类生活在地球上,这种脚踏实地的感觉非常的棒。但是当我们看到地球和月球以及太阳等等所有的宇宙天体都像是悬浮在宇宙之中顿时感觉很不可思议。星球为什么都是悬浮在太空之中呢?四周什么都没有它们就不会掉下去吗?

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?608 / 作者:肥皂沫沫盘 / 帖子ID:56013


图示:地球和月球看上去就像悬浮在太空中
为了了解这个问题我们先从地球开始说起吧!我们拿起一块石头只要一松手,它就马上会掉到地面上。这是为什么?这是因为石头受到地球引力的影响掉到了地面上。如果你使劲把石头扔出去,你会发现它在空中飞行一段时间后才掉到地面上。你扔石头用的力气越大,石头具有的速度就越快,它在天空中飞行的时间就越长一些,那么当这块石头扔出去的速度快到一定程度的时候,它是不是就不会掉到地面上了呢?
是这样的。在地球上如果一个物体的速度达到了每秒钟7.9公里的话,它就会一直在天上飞,不会掉到地面上来了。这就像在地球上空运行的人造卫星,它们看上去就像是在天空中悬浮着。地球的引力时刻想把它们从高空中拽下来,但是它们高速飞行的速度产生的离心力又想让它们逃离地球的引力束缚。这样卫星受到的地球引力和离心力之间达到了平衡的时候,人造卫星既不会从天上掉下来又会不会脱离噢地球逃掉。

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?520 / 作者:肥皂沫沫盘 / 帖子ID:56013


图示:“悬浮”在地球上空的人造卫星
再远一些的月球也是这样的。月球围绕着地球旋转,如果月球“掉下来”的话它就会掉到地球上。地球和所有围绕着太阳旋转的星球受到太阳引力的影响,如果它们“掉下去”的话就会掉到太阳上面。而银河系中的恒星都在围绕着银河系的中心旋转,如果银河系的这些恒星“掉下去的”的话,它们会向银河系的中心坠落。

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?919 / 作者:肥皂沫沫盘 / 帖子ID:56013


图示:银河系数千亿的恒星围绕着银河系中心旋转
总之,像太阳这样大质量星球的引力会让围绕着它旋转的地球掉落到它上面,而地球呢,会以一个比较高的速度围绕着太阳旋转而避免自己向太阳坠落。这样我们看到宇宙中的星球都好像悬浮在太空中,其实它们都是在高速的运动着的。

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?278 / 作者:肥皂沫沫盘 / 帖子ID:56013


图示;运动着的太阳系
大家认为是这个原因吗?欢迎大家发表自己的看法,一起讨论。
online_member 发表于 2020-2-3 19:59:39 | 显示全部楼层
是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?
事实上包括银河系一起都在向某个方向掉落,但却永远都掉不到底,也许用无底洞来形容比较好!但在更小的范围比如太阳系范围来说却需要用另一个模式来理解,但无一例外都是引力在起着作用,比如地球与太阳之间的唯一纽带就是引力,那么太阳巨大的身躯为何还未将地球拖入太阳?当然很明显,与引力抗衡的是地球公转产生的离心力所平衡!

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?560 / 作者:jhg001002 / 帖子ID:56013


如果您有兴趣不妨可以计算下地球轨道上的太阳第一宇宙速度,公式很简单:
V=√GM/R
G为万有引力常数,M为太阳质量,R为地球轨道的半径,以上参数都能查到;
计算后的环绕速度为:29740.317M,约合:29.74KM

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?134 / 作者:jhg001002 / 帖子ID:56013


很明显这个速度在近日点和远日点速度之间,因为地球公转速度为30.3KM/S,超过了地球公转的环绕轨道的速度,因此它跑出了一个近日点为1.471亿千米,远日点为1.52亿千米的椭圆轨道!而太阳系所有的天体都在轨道上运行,并没有脱离太阳系也没有掉落太阳,处在一种平衡状态!但太阳正在逐渐丢失质量,因此地球未来是逐渐远离太阳,而未来太阳的白矮星时代地球还将更远离太阳!
是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?332 / 作者:jhg001002 / 帖子ID:56013


而太阳系却如上图这种好玩的模式以240KM/S的速度环绕银心公转,很明显这个速度既不会让太阳系逃逸也不会掉落银心黑洞!

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?858 / 作者:jhg001002 / 帖子ID:56013


但在更大规模的宇宙尺度上,银河系和本星系群一起正朝着拉尼亚凯亚超星系团的引力中心巨引源前进!不过在这2.5亿光年的距离上,宇宙膨胀的速度会让巨引源离开的速度超过4400KM/S,而银河系的速度才600-800KM/S,因此并不需要担心未来银河系会落入巨引源!
online_member 发表于 2020-2-3 19:59:59 | 显示全部楼层
牛顿定律


“是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?”,其实会有这样的问题,还是因为没有彻底地理解牛顿定律。所以,我们可以先来简单聊一下牛顿到底说啥?

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?48 / 作者:fishbiscuit456 / 帖子ID:56013


牛顿三定律概括下应该是这样的:
第一定律:力是改变物体运动状态的原因
第二定律:力的作用效果是使得物体获得加速度;
第三定律:力是物体间的相互作用,力的作用是相互的。
我们主要关注第一条就可以,我们可以想象一下,为啥地球表面上的物体会有往地面上掉的趋势?按照牛顿理论,则是需要有个力从网下拽着。

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?956 / 作者:fishbiscuit456 / 帖子ID:56013


其实这就是地球的“引力”,所以是有“力”的作用。

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可太空并不是这样的,太空可没有某个“下面”的地方在给地球提供吸引力。因此,在太空中,其实失重的状态。

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?10 / 作者:fishbiscuit456 / 帖子ID:56013


所以,我们是因为生活在地球上,所以才会觉得如果没有东西托着,东西就会往下掉,而忘记了之所以东西会掉落到地上是因为地球的引力。
在太空中吸引地球的,其实主要是太阳的引力,这是因为太阳的质量占到了整个太阳系的99.86%,而根据万有引力公式,万有引力与质量的成正比。所以,要说地球要动,也是往太阳的方向靠,而不是所谓的往下掉,毕竟“下面”也没有什么大型天体在吸引。
只是因为地球具有一定的初速度,所以,地球才是绕着太阳转,如果地球没有初速度,那结果肯定是掉入太阳当中。太阳受到的是银河系中心物质和银河系内暗物质的吸引力,所以太阳带着太阳系绕着银河系运动。

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引力的本质


刚才,我们解决的是“地球不回往下掉的”的问题。不过,可能你也要问了,那引力到底是什么呢?其实对于“引力”的拷问,一点不亚于那些诸如“生命的起源”,“宇宙的起源”等终极问题。我们可以客观描述一下,引力所描述的现象。说白了就是很多天体都绕着大质量的天体在转动,而且这个转还有个特点,不仅仅是简单的圆周,而是椭圆轨道,

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不仅是椭圆,这个椭圆轨道还会动。这也被我们叫做:进动

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不仅轨道会动,还天体们还都是绕着质心在运动。

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对于这种现象,早期的学者是一头雾水的。直到牛顿出现,才解决了大部分的问题。牛顿的万有引力定律,其实能解决的是椭圆轨道的问题,也能解决绕着之心运动的问题。但是“进动”的问题,一直也没有解决好。
如果,你要问牛顿,引力的本质到底是什么?说实在的,他会跟你说:让后来的人去解决吧。因为他确实不知道。而且由于牛顿的万有引力定律当中没有时间参量,所以牛顿认为引力是一种超距作用,具体来说就是,引力的传播是瞬间完成的。如果太阳突然消失了,那太阳系所有的天体就会好像同时收到短信一样,同时都沿着轨道的切线方向飞出去。
关于引力的本质问题,在牛顿之后200余年,有个叫做爱因斯坦的科学家,开始着手研究,并提出了广义相对论。他认为,地球是“被迫”绕着太阳转的。为什么这么说呢?

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他认为,时间和空间并不是分立的物理量,而是构成了三维时空,而光速就是三维时空的特殊属性。

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至于引力,说白了就是因为太阳的质量特别大,扭曲了三维时空。

是什么力量让星球都悬浮在太空中,它们会掉下去吗?会掉到哪里去呢?691 / 作者:fishbiscuit456 / 帖子ID:56013


为了方便描述,我们把三维时空投影到二维来描述。那地球之所以会绕着太阳转,实际上太阳并没有施加了所谓的“引力”。而是地球在沿着自己的路径在运动,它其实就类似于地球在二维平面里走直线,这是符合牛顿第一定律的,只不过在三维时空中这条路径被太阳给扭曲了。

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我们称这种运动叫做沿着三维时空的测地线在运动。只是,从我们的视觉上看,它是在绕圈圈,对于三维时空而言,它其实是在“走直线”。

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所以,在广义相对论当中,爱因斯坦认为,引力的本质是时空的弯曲。而这个理论很好地解释了“进动”的问题,并且在描述引力时,与现实的误差甚至小于牛顿定律,也就是比牛顿定律还要精准。因此,爱因斯坦的广义相对论成为了诠释引力本质的主流理论
所以,这也解决了开头的问题,其实地球是沿着自己的路径在运动,而这条路径看起来就好像是地球绕着太阳转一样,地球并不会掉到哪里去,因为它已经在“三维时空的地面上了”。
online_member 发表于 2020-2-3 20:00:20 | 显示全部楼层
首先一点,我们眼里的“上下左右前后”在浩瀚宇宙太空中并没有这样的概念,宇宙太空中没有方向的概念,或者说你认为上就是上,但我也可以认为是下,上下只有人们的主观概念,通常是在地球这个狭小的空间里才有的概念!
而事实上宇宙中的星球爱你不是我悬浮在太空中,它们真的是在“往下掉落”,比如,月球一直在往地球方向坠落,地球在往太阳方向坠落……
那么为什么就是坠落不了呢?地球为什么没有坠落但太阳上呢?
因为太阳是圆形的,同时地球坠落的弧度与太阳的弧度正好打成一致,所以地球不会坠落到太阳上,简单说就是因为速度让地球产生离心力,与坠落的万有引力平衡!
宇宙万事万物都在这种平衡中运作,而如果某些平衡被打破,就会真的坠落到某个星球上面,比如说太空中飞行的陨石彗星,如果被某颗星球的引力捕获而速度不够快,就会坠落到那颗星球上!
所以简单说,宇宙万事万物都不停地在坠落中,但运动不会让星球真的坠落到某颗星球上。
那么这种运动的初始力量来自何处?
如果追根溯源,就是宇宙大爆炸的力量,同时还有大爆炸发生后宇宙逐渐冷却形成的温度密度引力的不平衡,这种不平衡造成了某个区域开始有规律地运动,角动量守恒开始发挥作用,各种天体和星系形成了!
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