暗能量 重达60万亿亿吨的地球,为什么没有撞向太阳,反而悬浮在太空中?
一七九七年英国化学家、物理学家卡文迪许通过测定万有引力常数,计算出了较为精确的地球质量,也就是我们现在常说的六十万亿亿吨。那为什么质量如此巨大的地球能够一直漂浮在宇宙中呢?
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太阳对地球有引力我们得先从经典物理学的角度说起,牛顿可以说是现代科学的奠基人,他的主要成就就是力学的三大定律和万有引力定律。牛顿发现的万有引力定律,将引力视作一种无视距离的瞬时力,物体质量越大产生的引力也越大,小质量物体会自动被大质量物体所吸引,比如质量较小的月球绕地球公转,地球绕太阳公转一样,当物体速度超过第一宇宙速度时,就能在地球表面做圆周运动,必须具备的发射速度大约为每秒七点九公里,卫星和探测器的原理就是如此。
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在地球上,人会受到地球的引力,所以地球上的任何物体都会由于地球引力和地球自转向心力的共同作用向下坠,因此人类始终会感受到一个向下的力。由于普通人并没有科学家那般的宏观视角,因此在生活中人们就会形成了万物都会向下坠的错误理解,地球也是如此。可实际上真是这样吗?当然不是,因为宇宙中并没有任何力拽着地球向下坠,再加上宇宙本身就没有上下左右这种简单的概念,如果非要下一个定义,那就是在地球其实是在朝着太阳下坠。
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同时地球受到的不仅仅是来自太阳的引力,月球、火星、木星、还有金星等天体都会对地球产生一定引力。由于天体本身质量不够大,这些引力与太阳引力根本不在一个重量级上,而且地球具有一定的初速度,所以我们能够看到地球是绕着太阳做椭圆轨道运动。
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因此通过牛顿的理论,地球在宇宙中并不会下坠,而是受到来自太阳的引力,方向朝向太阳本身。假如太阳引力过于强大,地球就会下坠到太阳里,通俗一点就是所有质量小的物体,都在向质量大的物体跌落。
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太阳质量太大压弯了太阳系的时空爱因斯坦认为,月球之所以会绕着地球转,主要是因为质量更大的地球压弯了周围时空,而且月球是沿着时空的测地线在运动,这里的测地线指的就是月球和地球这两点之间的最短距离。按照广义相对论,光在宇宙中并不是按照直线飞行的,而是严格按照测地线飞行。
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假如光线附近有大质量天体存在,那么光线就会出现弯曲现象,特殊情况下甚至能够形成引力透镜,比如吸引力极强的黑洞就能捕获光线。同样的地球绕着太阳转,实际上也是因为太阳质量太大,压弯了太阳系的时空,包括地球在内,太阳系星球都在沿着测地线运动。
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也就是说大家可以把地球公转理解为是走在四维时空中的“直线”,且真空无摩擦,符合牛顿的第一定律阐述的地球并不受力,一直在进行匀速直线运动。所以从相对论的角度,空间的弯曲并没有使得地球向下运动的趋势,同时也没有任何的力促使地球向下运动,地球也就不会下坠。
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我们都知道,一个有质量的物体必定会产生引力,引力大小跟质量大小也成正比,所以在宇宙当中,衡量一个天体的引力强弱,主要也是以质量为标准。就以太阳系为例,太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之九十九点八六,其余的包括八大行星、卫星、小行星、矮行星、彗星和其他太阳系星际物质,质量都仅占不到百分之一,所以它的超强引力才能吸引八大行星以及其他天体进行公转。
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太阳系的天体进行自转,不被太阳吸引过去在正常情况下,太阳那极强的引力会拉扯周围小质量星球,直至他们坠入太阳。可事实上这种情况并没有发生,原因就是围绕太阳运行的八大行星或其他天体,它们既在公转又在高速自转,通过运动产生了极强的离心力,跟太阳的引力形成了一种微妙的平衡,所以才不会坠入太阳被吞噬。
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