地球重達「60萬億億」噸,有什麼力量在托著它不掉下去?牛頓:沒錯,正是在下XDD

我走路带风 2021/11/08 檢舉 我要評論

大家都知道地球是一個球體,但是大家知道是什麼力量拖著地球的嗎?

地球是太陽系中的一顆類地行星,也是目前已知宇宙中最特殊的一顆行星,就算忽略地球上的各種生命,我們生活的這個行星仍然是比較特殊的,比如說大量的液態水,雖然在宇宙中液態水並不少見,可是大部分存在液態水的行星環境都要比地球惡劣,類似的例子有火星和金星,金星因為強大的溫室效應讓所以水都蒸發了,而火星上曾經存在過液態水,如今基本全部乾涸或者冰凍起來了。

我們對于地球上的環境習以為常,其實大多數情況下我們都忽略了地球的特殊性,地球就像是一個巨大的「太空船」一樣,帶著無數的生命在宇宙中旅行。生活在地球上的我們感受不到地球的移動,其實地球一直在高速移動,首先地球在圍繞太陽進行公轉,地球的公轉產生了四季的變化,促進了生物的演化。

除此之外地球還跟隨太陽系一起在圍繞著銀河系的中心運動,大約每2.5億年圍繞銀河系旋轉一周,科學家猜測太陽系在圍繞銀河系運動時,不同區域中星際空間的密度不同,這可能會給地球上帶來一定的影響,週期性出現的「大冰期」和生物大滅絕可能和太陽系在銀河系中的公轉週期有關。

對于宇宙來說,地球可能只是一粒微小的塵埃,但是對于地球上生活的我們來說,這個行星承載了我們的一切,地球的重量足有6×10^24 kg,即6億億億公斤,或者60萬億億噸,科學家是怎麼知道地球重量的呢?地球這麼重為什麼還可以「懸浮」在宇宙中,有什麼力量在托著地球?

對于古人來說,想要測量出地球的質量無異于癡人說夢,但是自從牛頓提出「萬有引力」的概念後,給地球「稱重」就成為了可以實現的事情,第一個給地球稱出了比較準確質量的人是「英國科學家亨利·卡文迪許」,不過亨利·卡文迪許稱出地球的質量已經是牛頓發佈萬有引力定律後100年的事情了。

他使用的儀器很簡單,但是出乎意料的高效,並且誤差很低,這次測量地球重量的實驗被認為是人類物理學最經典的幾次實驗之一,實驗只需要兩個小球,再加上光源和防止誤差的設備,就可以計算出萬有引力常數,從而用常數和小球的質量去計算出地球的質量,這個實驗的誤差大約只有百萬分之一!在高中的實驗課上就有相關的實驗!

所以,計算出地球的質量並沒有我們想象中的困難,利用簡單的設備和一定的物理學知識你也可以做到!甚至不需要量子力學和相對論,只用牛頓經典力學的知識我們就可以計算出地球的質量,而地球的質量是計算出「第一宇宙速度」和「第二宇宙速度」的關鍵資料,只有知道了第一宇宙速度和第二宇宙速度後,我們才能讓衛星升空和探測器離開地球!而這些事情都是建立在牛頓的研究之上,所以很多人認為牛頓是人類歷史上最偉大的科學家並不是沒有依據的,人類的現代自然科學是牛頓一手創造的。

那麼地球為什麼可以「懸浮」在宇宙中呢?其實同樣可以用引力解釋,我們在前文已經提到了,通過地球的質量我們可以計算出「第一宇宙速度」和「第二宇宙速度」,當一個物體達到第一宇宙速度7.9km/s,這個物體就可以圍繞地球運動,近地軌道的衛星就是以這種速度在圍繞地球運動的。

這些衛星已經離開地球了,但是地球的引力仍然在影響著它們,兩者之間保持了平衡,一個物體在脫離地球的時候,只有達到第二宇宙速度11.2km/s,才能離開地球引力進入太空,就算這個物體離開地球,在一定范圍內仍然會受到地球引力的影響,只不過距離越遠影響就越小。

其實我們可以把地球視為圍繞太陽運動的一顆衛星,這樣就可以很好理解了,地球在形成之後,就被太陽的引力拉扯,但是地球在向太陽移動過程中產生的慣性抵消了這股力,最終地球開始圍繞太陽運動,這就是為什麼地球不會「掉落」的根本原因,因為地球被太陽的引力支配,它無法在宇宙空間中隨意移動。

那麼問題就來了,地球的運動被太陽支配,那麼太陽為什麼不會「掉落」呢?答案同樣是引力!銀河系中心存在一個巨大的黑洞,這個黑洞產生的引力支配著太陽,同時整個太陽系內的所有天體都在這個黑洞產生的引力場中,所乙太陽也是「身不由己」。

銀河系在宇宙中也不是自由的,「巨引力源」的引力在影響著銀河系,銀河系正在向巨引源快速移動,但是因為宇宙膨脹,銀河系可能永遠無法抵達巨引源。除此之外,仙女座星系和銀河系相互吸引,大約40億年後會發生一場史詩級的碰撞。

所以,「托著」地球的力就是引力,在宇宙中總有更大的引力源存在,保證了宇宙中天體結構的整體穩定。

不過我更相信是牛頓在拖著啦XDD




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