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重达60万亿亿吨的地球为什么能飘在太空里，而不掉下去？( 二 )


万有引力
Tips：卡文迪许扭秤，由米歇尔神父制作，用于测量万有引力常数G。1797年夏，卡文迪许改进该扭秤，用两个质量一样的铅球分别放在扭秤的两端，中间用一根韧性很好的钢丝系在支架上，钢丝上有个小镜子。
其实，这个问题，早在牛顿推算出万有引力定律的时候，就已经给出了答案。按照牛顿经典力学，世界上的万事万物，在没有受到外力的干涉之下，总是静止或者处于匀速直线运动的。
而地球之所以正以平均30km/s的速度做圆周运动，是因为它正在受到来自太阳的牵引。
Tips：地球绕太阳公转指地球绕太阳做周期性转动。公转轨道是非常接近正圆的椭圆，平均角速度是每年360度，平均线速度为每年940，000，000公里。
当然，因为这个圆周是个椭圆，所以地球其实还受到其他天体的引力影响，但其中影响最大的，当然还是太阳系中，占据98%质量的恒星太阳。就像苹果会掉在地上一样，从物理的角度来看，其实是苹果受到了地心的万有引力影响，所以才被吸附在了地面上。牛顿借此推出了一个著名的假想，也就是牛顿大炮。
Tips：牛顿著作《自然哲学的数学原理》中的牛顿大炮插图照片。这张照片被收录在旅行者金唱片中，搭载在旅行者1号和旅行者2号前往到太空深处。
说如果在高山上架起一座大炮，沿着水平方向发射一枚炮弹。因为受地球引力的影响，这枚炮弹会向地面坠落，最终落在地上。
但如果这枚炮弹的速度够快，可以抵消地球施加给炮弹的牵引力，那么这个炮弹就永远不会落在地上，而是围着地球做圆周运动，变成了地球的卫星。
而这个速度，刚好等于7.9km/s，这就是著名的第一宇宙速度。
为什么太阳没有下坠，而是漂浮在宇宙之中呢？
Tips：地球卫星一般分两类，一人造卫星，二为自然卫星，就是月球。中国的第一颗静止轨道通信卫星是1984年4月8日发射的，命名为“东方红二号”，至今已发射成功了五颗。
我们再把视角回到地球和太阳之间，地球之所以会稳定得在轨道上运转，是因为它现在的速度刚好抵消了太阳的吸引力。如果地球的速度加快，它就会远离太阳，如果足够快，地球就会脱离太阳的束缚飞向浩瀚的宇宙。
当然，像《流浪地球》中描写的那样，给地球装上行星发动机，地球是绝对不可能脱离太阳的束缚的。因为按照牛顿经典力学，发动机想要获得动力，必须要向后喷射出大量的质量，才能获得动力。
所以我们看到，火箭的重量最多的是燃料，甚至占总质量的80%甚至更多。如果行星发动机真能推动地球，那么地球会像一只戳破了的气球，以肉眼可见的速度瘪下去。看来即便是大刘的作品，有时候也会出现硬伤啊。
Tips：太阳占据了整个太阳系99.8%的质量，剩下的所有气体巨行星、岩石行星、卫星、小行星、彗星等总共才占太阳系质量的0.2%。
就像上面所说的，如果地球的速度变慢，那么他就会更靠近太阳。
假设地球突然之间静止，不仅全世界的人会第一次感觉到地球急刹车带来的惯性，更可怕的是，地球将会径直地落入太阳之中，被巨大的火球吞噬。
看起来，到现在我们似乎已经解决了这个问题。对地球来说，所谓的下，其实是太阳的质心。整个太阳系中运行的天体，其实都是在阻止自己落入太阳之中。那么问题来了，我们把视野放得更大，为什么太阳没有下坠，而是漂浮在宇宙之中呢？
Tips：太阳系质心位置是九大行星的方位、质量和距离决定的。当九大行星均位于太阳一侧、且成直线时，太阳系质心至太阳中心的距离可达1．514×106km。即超过一个太阳直径，相当于日地距离的1%。
要回答这个问题，时间就要推进到近代了。各种超大型天文望远镜，乃至射电望远镜的建设，让天文学家研究观测恒星成为了可能。在过去，我们之所以把太阳这类巨大而明亮的等离子体天体叫做恒星，是因为在我们的观测中，它们的相对位置看起来是固定的。比如说我们看到的星座，每一个发光的星星，其实都是一颗恒星。
Tips：天文望远镜是观测天体、捕捉天体信息的主要工具。1609年，意大利科学家伽利略制作了第一台望远镜，凭借望远镜观测到了太阳黑子、月球环形山、木星的卫星、金星的盈亏等现象。
通过长年累月的观察，人们终于知道，其实我们的太阳系，是在围绕着一个更大的星系在旋转。和太阳系只有1光年的范围相比，它大得可怕，大概有10万光年的直径。
看起来就像一个正在旋转的飞镖，其中每一个刺，就相当于一条悬臂。目前已知的悬臂有四条，分别是猎户座旋臂、英仙座旋臂、人马座旋臂和三千秒差距臂。

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