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综述千万年来 , 我们在地球的表面繁衍生息 , 但是我们从未忘却对飞行的向往 , 不管是神话中奔月的嫦娥 , 还是敦煌壁画里的飞天 , 都充满了我们对高空的憧憬 , 然而地球的引力却将我们牢牢的束缚在地表 。
随着科技的发展 , 我们的火箭 , 卫星已经突破地球的引力束缚 , 飞往了外太空 。 神奇的是 , 我们发现在外太空中 , 所有的物体都是漂浮的 , 它们似乎已经脱离了引力的影响 。
从卫星传回的影像中我们发现 , 在外太空中所有星体仿佛都是漂浮在一片虚无中 , 这其中自然也包括我们的地球 。
在我们的认知中 , 即便是羽毛 , 最终也会被引力拽回大地 , 但是我们重达60万亿亿吨的地球 , 为何却可以“漂浮”在太空中?今天我们就一起来为大家揭秘答案 。
引力的产生引力是四种基本作用力之一 , 主要应用于宏观物理之中 , 它的概念由艾萨克牛顿于1687年首次提出 。
在牛顿的万有引力定律中 , 他认为任何两个物体之间都是相互吸引的 。 它们之间有一个力存在 , 那个力的方向与两个物体的质点连线重合 , 都将另一个物体拉向自己的方向 。
力的大小与两个物体的质量与距离有关 。 引力等于万有引力常量乘以两个物体质量的乘积再比上它们距离的二次方( F=(G×M1×M2)/R2 ) 。
【太空|地球重达60万亿亿吨,为什么还会飘在太空中,而没有向下坠落?】
万有引力常量由牛顿初步提出 , 但是当时没有人能够测出具体数值来 。 直到100多年后 , 万有引力常量才由卡文迪许利用扭秤实验测出(G=6.672x10^-11) 。
1915年阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论的提出对古典力学中的引力有了一个补充 。 在广义相对论中引力是由时空弯曲产生的 。
广义相对论将引力场解释为了一个弯曲的时空 。 整个空间就相当于一块平静的水面 , 而各种星体就相当于向水面中丢入的一块块石子 , 时空的弯曲就相当于石子落入瞬间水面的变形 。
石子所处的空间向下凹陷 , 产生水波 , 而引力波就类似于此时形成的水波 , 从石子周围形成一圈圈的圆状波纹 , 它们从石子所在的位置逐渐向外扩散 , 越靠近中心位置的波纹越强烈 , 逐渐向外过渡 , 直至微小到可以忽略 。
星体的质量对其所处的时空造成了压迫使其弯曲 , 而此时 , 弯曲的时空又会影响其中的其它星体的运动轨迹 , 造成难以直线运动 , 而是做曲线运动 。
逃逸速度在能量守恒定律中 , 物体所含的各种能量(包括动能 , 势能 , 内能)的总和不变 , 但是它们之间可以相互转化 。 也就是说 , 当物体的运动速度足够大时 , 物体是可以摆脱引力的束缚 , 将动能转换为重力势能 , 飞出星球表面 。 而我们将物体逃脱星球表面所需的最小速度称为逃逸速度 。
第一宇宙速度 , 又称环绕速度 , 是指航天器以一定速度飞离地表后到达大气层之外 , 然后利用地球的引力 , 围绕地球做圆周运动所需的最小速度 。 第一宇宙速度的大小约为7.9千米/秒 。
第二宇宙速度 , 又称逃逸速度 , 是指航天器以一定速度飞离地球 , 逃脱了地球引力的吸引 , 然后利用太阳引力 , 围绕太阳做圆周运动的最小速度 。 第二宇宙速度的大小约为11.2千米/秒 。
第三宇宙速度 , 又称脱离速度 , 是指航天器以一定速度飞离地球 , 直至脱离太阳引力的束缚 。
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