地球的重量有60萬億億噸,卻依然 可以在太空中「飄浮」,為什麼不會墜下呢?

网瘾少女 2022/10/20 檢舉 我要評論

在八大行星中,地球并不是最大的,也就是排名第五。但即使如此,地球的質量也有六十萬億噸。

承載著數百萬種生命的地球

在此之前,很多人都很疑惑,按理說,以地球的重量,應該會像一顆「鉛球」般墜落,但現在,它竟然穩穩當當地落在了一個地方,而且還能保持平衡。

那麼,為什麼地球如此沉重,卻能漂浮在宇宙中,而不是墜落?下面,讓我們來了解一下!

宇宙中的地球構想圖

地球的重量

雖然說,地球上只有人類有過文明,但在科技發達之前,他們對地球的了解并不多。我想,很多人都不知道,地球上的三圍是什麼樣子。首先讓我們來看看關于地球的一些基礎知識,特別是關于它的重量。

它的直徑有一萬二千七百六十六公里,它的平均密度是五百五十七萬八千五百公斤,它的質量是五百九十七到一百零二十四公斤,它的體積是一百零八立方公里。這是地球的三個最基礎的尺寸,它的重量經過四舍五入,大概為60萬億噸。

科學家們是如何測量地球的呢?

也許有人會問,這是怎樣產生的,難道科學家真的制造了一個「秤」來稱量地球?

很明顯,我們不可能用地球的身體做這樣的重量,所以我們才能做出這樣的結論。

英國著名的物理學家亨利·卡文迪許于1789年用「天平試驗」計算出了地球的重量。在他宣布成績的那一刻,很多人都覺得不可思議,覺得他的成績一定有問題。但經過測試,卡文迪許算出來的地球質量和現在的數據相差并不大。

卡文迪許扭秤實驗示意圖

他通過試驗和計算得出了地球的重量,這與牛頓的重力有著很大的聯系。他的扭秤實驗,就是用萬有重力原理來求解重力常數 G,然后用這個公式來求解。


值得一提的是,卡文迪許用萬有重力原理來衡量地球的重量,即使是以60萬億噸的質量在太空中也不會墜落。

引力效應示意圖

「飄在空中」的奧秘

所謂的地球墜落,只是我們的一種錯覺。在地球上,你還能用一些參考,來辨別方向,但在宇宙中,卻是不可能的。畢竟,宇宙的大小,以及天體的狀態,都決定了在宇宙中,不能以「方向」來區分。

因此,在這樣的環境下,地球從太空中掉下來,是不可能的,因為我們不能確定,到底是往前沖,還是往前沖。

宇宙是沒有方向也沒有絕對位置的

這并不妨礙我們去解釋另外一個問題,為什麼地球可以漂浮在天空中。

在我們看來,整個星球都是一片虛無,沒有任何可以承載它的東西。但事實上,沒有「托」和「引線」,地球的漂浮是由重力引起的。

地球和太陽之間存在著萬有引力

根據重力定律,物體的重量越大,重力也就越大,所以太陽系里面的重力之王,就是太陽。作為一個國王,他當然要收幾個「跟班」,于是,太陽系里的所有星球都被太陽的引力所吸引,變成了它們的孩子,圍繞著它們運行。

也就是說,地球與太陽的距離,看似遙遠,實則沒有任何聯系。但事實上,太陽的巨大引力就象一根看不見的線,牽引著地球。這條細繩非常有力,不但可以使60萬億噸的地球「懸浮」起來,而且還可以把它拉到自己周圍。

地球的公轉運動示意圖

重力的確可以使銀河系保持相對穩定,這是因為據科學家們所說,太陽系自形成以來,就保持了目前的狀況。


然而,這個穩定性并非是「公式化」,也就是所有星球的間距都是相同的。畢竟每個人的重量和重量都不一樣,自然會有不同的表現。

八大行星圍繞太陽公轉的速度都不同

1609年,科學家們就曾發表過關于重力保持太陽系穩定性的論文,這是開普勒在《新天文學》與《世界的和諧》中所提到的。

他認為,行星的運行有三個基本規律:一是橢圓形,即橢圓形。第二個是區域法則,它涉及到行星與太陽之間的直線在同一時刻掠過同一區域。開普勒相信,圍繞著太陽運行的行星的周期的平方等于橢圓形的半長軸。

開普勒三大定律示意圖

總之,科學家們并不會用我們的思維來衡量宇宙中的各種數據,但他們可以通過現有的公式來推斷出更多的信息。正如卡文迪許所說,這大概就是物理學的神奇之處了!

然而,重力是怎樣被發現的?難道科學家們也能根據自己的想象力,推斷出重力定律?

引力的概念圖

萬有引力的發現過程

事實上,重力的形成和發現都是經過長期積累的。現在,當我們談到重力時,我們會把它稱為牛頓。但他并不知道,沒有亞里士多德,沒有開普勒,沒有胡克,牛頓也很難找到萬有引力。

「砸出」萬有引力定律的蘋果

特別地,重力定律的形成經過了三個階段。第一個階段是推測,主要代表亞里士多德和哥白尼,他們發現重力能把物體聚集在一起,形成一個由數學構成的物體。


第二個階段是一個質的假定期,這個時期的代表包括開普勒,伽利略,笛卡爾,等等。伽利略就是一個例子,他發現了一個事實,那就是,它的下降和它的質量沒有關系,它是圍繞著太陽旋轉的。

開普勒(左)伽利略(中)笛卡爾(右)

到了第三階段就是定量研究了,牛頓終于出現了。很多人都認為,這是一種啟發,但事實并非如此,牛頓是一位偉大的物理學家,他早就注意到了星體的異常。

資料表明,1714年牛頓自己在自己的自傳里,描述了他的第一個想法:「1666年,我就開始考慮引力會延伸到月亮的軌道上。」

英國著名物理學家艾薩克·牛頓

不難想象,牛頓在1665年到1666年的時候,就已經有了關于重力的概念,但是他花費了二十多年的時間,終于將這個理論公布了出來。

像牛頓這樣的「智者」,都要花上很長一段時間才能研究出萬有引力的問題,比如理論、數學、實驗等等。更關鍵的是,很多人都搞不懂那些復雜的計算公式,認為他們是在作假,卻不知道物理本身就是一門學問。

萬有引力公式示意圖

重力定律被提出以后,會給我們的世界帶來怎樣的影響?

從上面的研究成果來看,這是一種全新的認識。而這也是天文學的支柱,很多的研究都是建立在這上面的。

比如,距離地球很遠的海王星和冥王星,雖然沒有直接用儀器觀察,但他們可以根據重力異常來推斷。

處于太陽系邊緣地帶的海王星

另外,重力在宇宙間的相互作用中起著舉足輕重的作用,無論是研究不同的星系,還是研究更大的星系,都需要重力。現在,我們已經從重力中了解到了地球是怎樣被稱量的,以及為什麼地球會「漂浮」在太空。

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