几千年以来,人类一直被地球强大的引力困在地球上,直到上个世纪才摆脱地球引力登上月球。
地球引力如此强大是因为地球质量很大,达到60万亿亿吨,我们很难想象这个数字到底有多大。受制于地球的引力,在日常生活中,我们早就形成了这样的潜意识:万物都会向下坠落,坠落到地面上,这很符合我们的生活经验。
比如说你向上扔一块石头,石头很快就会落到地面上,而如果石头没有落到地面上,肯定严重违反人们的日常认知,人们也很难接受。牛顿研究“苹果落地”的故事,也是同样的道理。
不过随着现代科技发展,如今我们知道地球在浩瀚宇宙也非常渺小,甚至连一粒尘埃都算不上,那么地球为何能悬浮太空几十亿年而没有坠落下去呢?
我就用最通俗的语言来诠释这个问题。
首先,我们需要明白“坠落”的概念:到底何为“坠落”?
简单讲,有引力(力)就肯定会有坠落的趋势或现象,或许坠落现象并不直观明显,但坠落趋势肯定是有的。
如此说来,太阳对地球的引力很大,那么地球为何没有坠落到太阳上面呢?
还用现实中的生活经验举例子。比如说前面所说的“扔石头”,现实中无论我们如何扔石头,石头始终会坠落到地面上。
但你会发现一个事实:如果你加大力气扔石头,石头都会飞得更远。那么问题来了,假设你的力量无穷大,随着你扔石头的力气越来越大,石头会飞得越来越远……
由于地球有有限大的,是有一个球体,最终肯定存在那么一个临界点:那块石头绕行地球一圈,然后落到你脚后跟下面(假设地球是完美球体,理想情况)。
那么接下来一旦你的力气超过临界点,会发生什么呢?
相信你肯定知道了:石头就不会坠落到地面了,而是一直围绕地球运行,实际上就成了地球的一颗卫星!
但是,即便石头不会坠落到地面上,但不可否认的是石头一直在朝向地球坠落,始终有坠落的趋势,只不过由于石头速度够快,加上地球是圆形的,石头坠落的弧形与地球球体弧形正好一直,所以石头不会坠落到地面上。
实际上,以上也正是“牛顿大炮”的设想。
而相对于太阳来讲,地球就是上述的那块“石头”,太阳就是“地球”。实际上地球一直在朝向太阳坠落,但由于地球速度够快,地球始终不会坠落到太阳下。
而由于万物之间都存在引力,所以坠落一直在发生,但这并不代表一直会坠落到某个星球上。
用更专业的术语来讲:其实地球一直在太阳引力和惯性力的作用下,沿着一条弧线不断向着太阳坠落,而这天弧线的弧度恰好与太阳这球体的弯曲弧度基本一致,所以地球不会坠落到太阳上面。
最后再说一点,地球上空的空间站其实也是一直朝向地球坠落,说白了就是做“自由落体”运动。空间站里的航天员之所以处于失重状态,就是因为他们一直在做自由落体运动。
本质上讲,航天员在太空的感受与我们从2米高的墙上跳下去的感受是一样的,都是自由落体运动,只不过从墙上跳下去对自由落体的感受时间太短而已,如果你力气足够大,跳的速度足够快,同样能像航天员那样感受自由落体!