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地球重六十万亿亿吨,为什么还能飘在太空中,却不会向下坠落?
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2024-09-17
【科技】
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摘要公元前200多年,古希腊数学家埃塞托色尼利用太阳光直射原理算出了地球直径。1798年,67岁的卡文迪许通过测定万有引力常数,计算出了地球质量是5.965*10的24次方千克,也就是我们现在说的60万亿亿吨。当时,这个超大的数字让许多人难以置信,不可思议。一提到地球重,小伙伴们通常会来一句“如果地球停下转动,我们都会被甩出去”,但问题来了,难道地球现在是“托着”我们转啊?不少人都很好奇,地球重这么多,为什么还能飘在太空中,为什么不会像风筝一样被甩出去?为什么重物体会沉,地球这么重,却没有被“挂”在
公元前200多年,古希腊数学家埃塞托色尼利用太阳光直射原理算出了地球直径。
1798年,67岁的卡文迪许通过测定万有引力常数,计算出了地球质量是5.965*10的24次方千克,也就是我们现在说的60万亿亿吨。
当时,这个超大的数字让许多人难以置信,不可思议。
一提到地球重,小伙伴们通常会来一句“如果地球停下转动,我们都会被甩出去”,但问题来了,难道地球现在是“托着”我们转啊?
不少人都很好奇,地球重这么多,为什么还能飘在太空中,为什么不会像风筝一样被甩出去?
为什么重物体会沉,地球这么重,却没有被“挂”在任何地方?
要回答这些问题,我们就得从牛顿的苹果说起。
01、重物体为何沉?著名物理学家牛顿从一个从树上掉下来的苹果中,发现了“万有引力”这个规律。
牛顿在《自然哲学的数学原理》中提到,地球对物体的吸引力,正是因为万有引力定律的存在,才造成的结果。
这条定律简单来说就是,世间的物质都会彼此吸引,而且吸引力的大小与两者的质量成正比,与两者的距离的平方成反比。
也就是说,要判断一样东西是否沉,就得看两个因素,一是它的质量大不大,地球重六十万亿亿吨,为什么还能飘在太空中,却不会向下坠落?二是它离地面有多远,地面之所以会对物体产生吸引力,那是因为地球也是一个“重量级”的存在。
而且裸眼所看到的“上下”这个概念,其实都是相对于地球来说的,毛毛虫在一棵树上,它的上下跟树的上下是一样的,而站在树下的人,它的上下又是跟大地的上下一样的。
这就是相对性原理。
地球是一颗很大的重物体,而且它长期以来也一直在“吸引”和“承受”所有物质,所以相对于地球表面来说,地球的“下方”就会有很多东西沉积,物质也所以会“向下”坠落,这就是牛顿发现的“万有引力”定律。
牛顿把地球和苹果之间的相互作用,推广到了“太空”这个大背景下,他认为天上的星星也可以根据这条定律来解释,因为星星也有质量,所以他认为它们之间也能相互吸引。
牛顿的这条定律,一直被人们接受和认可,直到20世纪初才被爱因斯坦推翻和改写。
02、地球为何不下坠?牛顿虽然无愧物理“大神”的称号,但他的“万有引力”定律却有一个“大问题”,那就是,如果照着他的定律来说,太阳毁灭了,地球就会被甩出太阳系,到底是什么原因呢?
太阳是整个太阳系中的“大哥”,太阳的质量是太阳系中所有天体质量之和的99.86%,地球只占到了0.0003%。
要知道,它“养育”了一个太阳系,还给它们提供了无尽的光和热,所以说“地球被吸引”进入太阳,倒不如说是“地球被束缚”在了太阳的牢笼里。

地球一直在向太阳“坠”,但太阳的质量和它周围时空的弯曲,让地球一直绕着太阳运动。
地球的速度足够快,使得它一直在“不断坠落”,但又始终保持着“它的距离”。
相对论告诉我们,质量越大的物体对周围的时空弯曲越大,所以太阳足够大,弯曲了太阳周围的时空,使得地球绕着太阳运转。
可以这样理解,地球就好像是一个“星球上的飞船”,它以30km/s的速度环绕着太阳公转,而太阳也在以220km/s的速度环绕着银河系中心公转,这两个速度使得地球和太阳之间产生了“离心力”,这种力和引力方向相反,使得地球绕太阳“不断坠落”。
而且地球所处的宇宙中几乎没有阻力,这使得地球能够长时间保持这样的速度,这也就是为什么地球不会“坠”向太阳的原因。
地球的运转并不意味着牛顿的定律有错,而是在这种情况下爱因斯坦的相对论更贴切。
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