简介:重达60万亿亿吨的地球,能够不受任何牵引的,悬浮在宇宙中? 1972年,阿波罗17号的宇航员在48万公里外的宇宙上给地球拍摄了一张照片,在这张照片里,我们的蓝色星球悬浮在宇宙中。 阿波罗17号是迄今为止阿波罗计划中的最终一个载人航天任务,因此这也是人类最近一次在宇宙中远眺母星。
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1972年,阿波罗17号的宇航员在48万公里外的宇宙上给地球拍摄了一张照片,在这张照片里,我们的蓝色星球悬浮在宇宙中。
阿波罗17号是迄今为止阿波罗计划中的最终一个载人航天任务,因此这也是人类最近一次在宇宙中远眺母星。
人们给这张著名的照片命名:蓝色玛瑙。
可能很多人看到这张照片会忍不住去思考我们一开始提到的问题,地球能悬浮在宇宙中呢?
古希腊的学者们就曾经思考过这个问题,当时,亚里士多德认为,地球上月球下方的万物都是由水火土气构成,而宇宙中月球上方的物质都是由以太构成的,因为构成不同,所以宇宙中的物质能按照圆周运动运转,不存在下坠的事情。
这听上去跟没解释差不多,我们还是看看牛顿怎么说吧。
最后真正奠定天文学基础的是伽利略、开普勒和牛顿,牛顿的牛顿力学和万有引力,成功统一了地球上和宇宙上的物理学定律,也解答了地球悬浮的问题。
根据牛顿第一定律,力是改变物体运动状态的真相,地球上的物体会下落,是因为受到了地心引力和向心力的合力的作用,我们也把这个合力称为重力,重力的方向是竖直向下的。
牛顿提出过一个著名的思想实验:牛顿大炮。
也就是假设有一个理想的大炮,如果赋予炮弹一个初速度,晨说网,炮弹的运动轨迹会像抛物线一样,最后落回地面上,由于地球是圆形的,如果炮弹的初速度下落的速率恰好和地球向下弯曲的程度一致,那么炮弹就会绕着地球运动,而不会落到地面上,这时炮弹的速度我们就称为第一宇宙速度,也就是7.9千米/秒。
这在当初只是一个理想实验,但我们现行已经应用牛顿的推论,利用现代科技制成了用于发射卫星的火箭,炮弹模拟的,就是地球的人造卫星。
本来地球绕太阳运行的原理与卫星绕地球运行的原理是一样的,地球也有一个大约30公里/秒的速度,由于受到太阳的引力,而绕着太阳运动,相当于太阳的卫星。
所以说,地球是没有向下坠的说法的,在宇宙中,根本没有所谓的上下左右,如果地球的初速度为0,那它的下场应该是坠入太阳。
牛顿对天体运行的解释很准确,但如果引力特别大时,万有引力定律的误差就会变大,爱因斯坦的相对论就弥补了这个缺陷。
在狭义相对论中,时间和空间共同组成时空,人类就生活在一个四维时空中,而在广义相对论中,爱因斯坦认为,引力并不存在,引力现象的本质就是时空的弯曲,更专业地说,是质量扭曲时空产生的几何跌落效应。
地球能绕着太阳转,是因为太阳质量足够大,在太阳系中,太阳的质量占到了太阳系总质量的99.86%,而其他所有天体的质量加起来还不到1%,太阳压弯了周围的时空,所以地球只是沿着地球的测地线在运动。
这里的测地线是指地球沿着弯曲空间中最接近于直线的轨迹运动。
所以是地球在贴着时空的地面在跑,从三维空间的角度来看,地球就是在做圆周运动。
一个有质量的物体,必然会产生引力,引力的大小也跟质量成正比,在太阳系内,太阳的质量最大,所有的物体都在围着太阳转,但宇宙中比太阳更大的天体比比皆是。
而太阳自身,也在围绕着银河系中心的超大质量黑洞公转,与此同时,银河系也在围绕着室女座超宇宙岛团公转,整个宇宙就是一个在不断运行的空间范围,相互影响而又相互吸引。
但也有科学家提出了另一种看法,他们认为,除了引力这一因素外,能让天体悬浮的真相,还涉及到暗物质和暗能量。
暗物质看不见摸不着,但却被认为是宇宙物质的主要组成部分,既然看不见也测不到,科学家们能肯定它的存在?
根据万有引力定律,离太阳越远的行星受到的引力越小,但经过观测,科学家们发现,处于远离银河系宇宙岛中心的太阳却不遵守这一规律,它们公转的速度更大,说明还受到一种神奇的力量的影响。
所以科学家们就将能产生这种力量的物质称为暗物质了,而暗能量是驱动宇宙运动的一种能量,它比起暗物质更加神奇,根据最新的观测数据,暗物质在整个宇宙中占了68.3%,暗物质占了26.8%。
能说,暗物质和暗能量分布在宇宙的各个空间角落,他们产生的力量,应该也能托住宇宙中的天体。
这里是宇宙天文馆,记得关注我,我们下期再见。
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