在常识上,任何物体不可能无缘无故悬浮于空中,不论这个物体的重量是大是小。

重量越大的物体,它从空中下坠的速度就会越快,想要让它悬浮在空中就愈加困难。在地球之上,没有任何事物能够违反这一规律,但有趣的是,地球自己似乎就与这一规律相悖。我们所生活的地球是一颗重达60万亿亿吨的岩质行星,然而它却能够悬浮于宇宙之中,永不下坠,这到底是为什么呢?

这一看似有些玄妙的问题,其实只需要应用经典力学便能够加以解释。说到物体的下坠,首先需要解决的一个问题就是方向到底是如何定义的。在地球上,上与下的方向定位是非常明确的,无论是身处南半球,还是身处北半球,我们脚下的方向就是下,我们头顶的方向就是上。在这一点上不存在任何的争议。

身处地球两个相对位置上的人,他们的上与下恰恰是相反的,但二者都是正确的,其原因就在于,地心便是下,而与之相对的方向则为上。

之所以地心为下,则是由引力所决定的。任何有质量的物体都具有引力,任何两个有质量的物体之间都具有相互的引力作用,地球作为一个重达60万亿亿吨的岩质行星,自然拥有强大的引力,所有有质量的物体都会受此引力影响而向地心移动,所以任何物体在不受其它力作用的情况下都会向地心坠落。尽管如此,但要克服地心引力让物体悬浮于空中也并非什么难事,因为引力是四种基本力中最弱的,而且是非常的弱。想一想,整个地球的引力都在把苹果向下拉,但我三岁的儿子轻而易举就可以将一个苹果拿起来,可见要抗衡引力是很容易的。

正是因为引力很弱,所以尽管是一架重达16吨以上的重型直升机,只需要借助于螺旋桨旋转所产生的升力就可以实现引力平衡,让它在空中悬停。

说了这么多,主要是为了明确一个问题,那就是上与下的方向定义是由引力的方向所决定的。在地球之上,上与下是很容易定义的,那么到了宇宙中又会怎样呢?宇宙是否也拥有明确的方向呢?宇宙本身是没有方向一说的,对于一个空间而言,不存在上下之分,这就好比当宇航员处于失重的太空舱中时,如果不以太空舱中的设备为参考,是不可能区分出哪边为上,哪边为下的。宇宙没有方向,但这只是针对于纯粹的宇宙而言的,或者说是针对于空无一物的宇宙而言的,但宇宙实际上并不是空无一物的。既然不是空无一物,那么就必然存在引力,自然也就有了方向之分。

地球作为太阳系中的一颗行星,它是有着明确的方向的,地球的下方就是太阳所在的方向。

太阳作为太阳系中唯一的一颗恒星,它不仅为整个太阳系提供着光和热,它还在用自身强大的引力束缚着太阳系中所有的天体,当然也包括我们的地球。既然太阳系存在着方向,而地球又是一颗重达60万亿亿吨的行星,它为什么没有坠落到太阳之中呢?这肯定是因为某些力量在对抗太阳的引力,与之实现了平衡。

我们知道,地球并不是静止不动的,它一直围绕太阳运行,运行的速度大概在每秒30公里左右。而地球运行的原动力来自于地球形成之初的原行星盘,此后地球便在惯性的作用下一直运行了下去。一方面地球的运动是地球远离太阳,另一方面地球又受到了太阳引力的牵扯,于是地球的运行轨迹就变成了绕行太阳。

如果说得更简单一点,就是地球绕行太阳所产生的向外的离心力与向内的太阳引力达到了平衡。

当然了,在物理学上离心力实际上是不存在的,它只是一种虚拟力而已,这样表述只是为了让问题更加简单。那么为什么地球能够在惯性作用下持续运行数十亿年呢?

这其实很简单,在地球上,物体做惯性运动的时候,很快就会停下来,这是因为存在着摩擦和空气阻力,但是宇宙是近乎于真空的,它的密度大概为每立方米一个氢原子,所以地球的运动不会受到任何的阻力影响,因此即使过去了数十亿年,地球仍然保持着惯性运动,而在这种惯性作用和太阳引力的双重影响之下,始终围绕太阳有序运行。

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