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翟志刚:怕地球跑了!地球重达60万亿亿吨,为何还能悬在太空中?

 激扬文字 2021-11-15

如今人类的脚步已经到达了月球表面。随着航天技术的发展,未来人类还将踏足火星以及更遥远天体的表面。但是短期内人类还没法完全脱离地球的引力束缚,即使是距地几百公里的空间站,也处于地球的引力范围内。

地球质量那么大,为什么能处于漂浮状态?

宇航员在空间站有一项任务,就是出舱活动。出舱跟处于空间站内,是截然不同的两种感受。

翟志刚在神舟7号任务期间,执行了出舱任务,返回后接受采访,被问及到感受,他称地球就在上方飘着,看着头顶的地球都有些害怕,怕地球飘走了跑了。

地球在宇宙中确实处于漂浮状态,但是它不会轻易跑掉。在太阳的引力束缚下,地球以每秒30公里绕太阳转动。如果不从太空中观察,确实看不出地球漂浮的样子。

很多人感到好奇,地球重达60万亿亿吨,为何还能悬在太空中?而在地面上想要浮起来都是一件十分困难的事情。地球之所以飘着不会乱跑,在于被太阳的巨大引力牵引住了。这一点最早是英国物理学家牛顿认识到的,他还发现了万有引力定律。

广义相对论的提出揭释了引力本质

那时人们只是认识到了引力现象以及作用规律,对于这种相互作用的来源,不知道具体产生机制。爱因斯坦提出狭义相对论之后,人们对高速运动领域有了全新认识。

后来他将引力考虑进去,提出了爱因斯坦场方程,这个方程将引力和时空扭曲联系起来。人们认识到了引力并不是一种能够感知到的作用力,而是时空扭曲的效果。在大质量天体附近,时空弯曲程度更大,处于其中的物体,在这种弯曲空间中会朝着中间天体运动。

而之所以地球没有掉向太阳,在于地球围绕太阳运动需要力来保持这种状态,引力正好起到了这样的效果。不过要想观察到空间弯曲的表现,一般天体还难以达到要求。太阳的体积质量足够大,然而密度却很小。黑洞中子星这样的高密度天体,引力的作用范围更大,在其周围有着明显的弯曲效应。

黑洞的弯曲程度足够高,以至于光线都无法逃离。纵使宇宙中有数以千亿计的星系,实际上,星系之间的距离很大,看起来十分空旷。这些地方没有天体汇集,存在黑洞也观察不到效果。在这样的空旷之处,天体不受引力束缚,朝着原来运动的方向一直前进,算得上真正漂浮在宇宙中。

天体漂浮在宇宙中是由什么支撑着

从另一种角度来看,不管是万有引力定律还是广义相对论,都没有对天体的漂浮本质做出解释。地球围绕太阳绕转,只是一种运动表现。太阳系飘在宇宙中,实际上是在围绕银河系中心运动。银河系在宇宙中又是一种什么状态呢?是什么东西支撑银河系不往下掉落呢?

或许其中包括人类未认识的东西,比如说暗物质。人们通过观察和计算,得知有暗物质的存在。但对于暗物质是一种什么样的状态,以及它有什么性质,就没多少了解了。

而且人类也无法直接研究暗物质,暗物质在人类看来就是真空。真空等同于一种虚无,虚无自然没法进行研究。

人类想要认清宇宙的本质,存在很多限制之处。探索太空的范围,也被限制在太阳系之内。对于太阳系之外的宇宙空间,连获取信息都没有途径。人类要想走出太阳系,还是得对时空的本质有更深刻的认识。

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