地球重達60萬億億噸,為什麼不會掉下去,還能懸在太空中?

薛定諤的貓 2021/09/01 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

地球承載著包括人類在內的各種生命以及物體,它就像一艘巨大的宇宙飛行,航行在太空中,帶著我們穿越空間,飛向星辰大海。地球直徑達到12742公里,重達6×10^24 kg,即60萬億億噸。那麼,這麼重的地球是怎麼浮在太空中,而不會掉下去呢?

首先,我們來說一說地球的質量是怎麼測出來的。想要知道地球有多重,不是一件容易的事情,因為我們在地球上沒辦法用一杆巨大的秤來直接稱出地球的質量。

直到牛頓的出現,才讓測量地球的質量變為了可能。1687年,牛頓提出了著名的萬有引力定律,地球上的物體都受到地心引力的作用。對于地表上任意一個質量為m的物體,都有如下的關係:

消去兩邊的m,然後再整理,就能得到地球質量M的計算公式:

上述公式中,重力加速度g很容易測出來,地球半徑R可以用幾何法測出來(西元前240年,古希臘數學家艾拉托色尼最早測出來)。唯一不知道的是萬有引力常數G,牛頓也不知道這個常數,所以他也沒法算出地球質量。

直到1798年,卡文迪許設計了一台十分精妙的扭秤,它能顯示出兩個鉛球之間發生了引力作用。基于此,他成功測出了萬有引力常數,這樣地球的質量也就被測出來了,所以他把該實驗稱之為「稱量地球的重量」。有了萬有引力常數,再結合牛頓力學,就能測出月球、太陽等各大天體的質量,也能知道銀河系以及其他銀河外星系的重量。

至于為何這麼重的地球能懸浮在太空中,這與太空飛船及其上面的宇航員能在太空中漂浮的原因相類似。有人可能會說,飛船在太空中失重,沒有引力作用,自然就能懸浮在太空中。

但事實上,太空中仍然會受到地心引力作用。宇航員與地面的距離通常只有400公里,這與6371公里的地球半徑相比短了很多,那裡的地心引力作用只會變弱為地表上的90%。

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