太陽引力那麼強,為啥地球不會被吸過去,反而圍著它轉圈?

2020-12-22 量子探索

本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文

太陽是我們地球所處的太陽系的核心,太陽系中的所有行星以及小行星還有一些漂浮物都是圍繞著太陽旋轉的。你有沒有想過這樣一個問題?為什麼所有的行星都是圍繞著太陽公轉,而不是被太陽龐大的引力直接吸引過去發生碰撞呢?

想知道這個問題的答案,我們必須搞清楚引力的定義是什麼,可能你會認為引力很簡單,只是一普遍存在於星球上的力,和物體的重量有關,但是這不代表引力是一種「力」,根據研究發現,引力是不會「衰減」的,只要你在地球上,不論你是在海底一萬米還是高空一萬米,你感受到的地球引力都不會變化

這也是為什麼,太陽系八大行星中距離太陽較遠的天王星和海王星,不會因為距離脫離太陽的軌道,既然引力是不變的,為什麼太陽系中行星的位置不一樣呢?為什麼不會一直被太陽吸引直到被太陽吞噬呢?其實很好理解,在一個行星被太陽吸引時,它會慢慢的向著太陽前進,因為任何一個行星的重量都是十分誇張的,所以不會高速運動。

就拿木星做例子,它的質量可以達到太陽的千分之一,是太陽系其他7個行星加起來也比不上的,這麼龐大的行星,就算太陽的引力再強大也不可能讓它快速移動,同時這個木星在被太陽吸引時,也會因為自己的超高重量產生龐大的慣性也稱為「逃逸力」,在木星到達現在的位置時,慣性和引力平衡,太陽的引力無法再讓木星前進,反而會因為引力和慣性平衡,開始圍繞太陽進行周期性規律性的旋轉。

所以並不是太陽不想把這些行星拉過來,而是這些行星有自己的想法,太陽就算擁有再大的引力,也沒辦法忽視這些星球本身的質量,其實每個物體都擁有自己的引力,質量越大產生的「引力場」也就越大,因為引力的不可衰減性,我們把一個物體產生的引力範圍稱為它的「引力場」,我們人類在地球的引力場中也在月球的引力場中,同時也在太陽的引力場中,只不過因為地球是在不斷運動的,對我們產生了「向心力」所以感受不到太陽的引力。

月球對於地球的引力影響還是十分明顯的,潮汐反應就是一個很好的證明,但是這裡就又產生一個疑問,為什麼引力不會隨著距離的改變而「衰減」呢?這就要提到鼎鼎大名的暗物質了。

科學家認為,引力之所以不會隨著距離衰減,是因為宇宙中存在著一種我們無法觀測的物質,也被稱為「暗物質」這種暗物質提供了額外的引力場,隨後針對宇宙膨脹,我們再次提出了「暗能量」,來解釋一些宇宙的誕生之謎。

引力場

我們可以看上圖,就是一個基本的引力場概念,空間因為物體的重量產生了一定的彎曲,四周的物理就會自然而然順著這個彎曲的空間向這個質量較重的物體靠近,而組成空間和引力場的,就很可能是暗物質,這些暗物質可以傳導引力,所以在太陽產生的引力場中,引力不會減少,這也保護了我們太陽系中的行星。

小行星進入太陽的引力場邊緣時,一般都會被「甩出去」而不是被吸引過來,一定程度上減少了小行星撞擊的風險,又或者小行星距離太陽過進時,會被引力撕碎,這個距離大概就是水星再向太陽靠近一些的距離。可以說太陽把八大行星拉到了身旁,還用自身的引力場保護住了大部分行星。

宇宙是混亂的,但是隨著我們的深入研究就可以發現,其實在雜亂無章的宇宙中也是存在很多規律的,物理學的知識,幫助我們慢慢破解了很多自然規律,地球上的風雨雷電都是一些常見的自然現象,那麼在宇宙中,同樣存在很多的自然現象,一部分我們可以解釋,一部分還沒辦法弄清楚,比如「暗能量」和「暗物質」真的存在嗎?它們又是以什麼樣的方式影響著宇宙呢?

目前,引力的性質和「暗能量」都是物理學家努力的方向,也是我們科技的新突破口,畢竟根據科學家的預計,在宇宙中,行星恆星等可以被我們觀測到的物質只佔據了宇宙總質量的百分之四,其餘的百分之七十是暗能量,暗物質佔據了百分之二十多,可以說宇宙中我們無法觀測的能量還有很多,或許在未來可以成為我們新的能源方向。

相關焦點

  • 太陽引力那麼大,為何八大行星卻不會被吸過去,而撞擊太陽表面?
    說到這裡很多人就感到十分好奇了,既然太陽的引力如此之大,那為什麼八大行星僅圍繞太陽公轉,卻不會被它強大的引力吸過去,從而撞擊太陽表面呢?對於這個問題,其實牛頓早在1687年就已經進行過解釋。1687年,牛頓創作的物理學哲學著作《自然哲學的數學原理》首次出版,書中指出:物體的質量越大,其引力也就越大,且引力的大小跟受力物體與其距離的平方成反比。從中可以得知,距離太陽越近的天體,受到的太陽引力越大,為保證不被太陽吸過去必須保持高速運轉。各大行星之所以能夠在各自的軌道繞太陽公轉,道理就在於此。
  • 太陽的引力那麼大,它附近的天體為什麼沒有被吸過去?
    物理學的知識告訴我們,引力的大小與質量成正比例關係,一個天體的質量越大,其引力就而大。身為太陽系的老大,太陽聚集了整個太陽系約99.86%的質量,太陽產生的引力對於太陽系的其他天體來講,自然是相當大的了,它們也就只有乖乖的繞著太陽公轉了。
  • 太陽引力那麼大,為何八大行星沒撞過去?牛頓早已給出答案
    正因為太陽在太陽系內有著無可匹敵的質量優勢,使得它牢牢掌控著整個太陽系內的引力格局,這就是太陽系內包括地球在內的所有天體都要乖乖繞其公轉的原因。既然太陽的引力如此之大,為什麼八大行星卻沒有被太陽吸過去而撞擊太陽表面呢?對於這個問題,其實偉大的科學家牛頓早在1687就已經給出了答案。
  • 太陽引力那麼大,地球會不會有一天一頭撞向太陽?
    那麼,為什麼太空中會有這麼多的流浪星球,我們的地球會不會也有一天,會變成一顆流流星球,而一撞向我們的母星太陽呢?太陽在太陽系中擁有著絕對的權力,佔據了太陽系質量的99.86%,太陽無疑是太陽系的引力最強大的天體,地球距離太陽近1.5億公裡的距離,為什麼太陽巨大的引力,沒有將地球拉扯到太陽的內部,反而以一種極為恐怖的平衡狀態,圍繞著太陽旋轉?
  • 為什麼地球一直圍繞太陽旋轉,而沒有因為太陽的引力落入太陽?
    地球作為我們人類賴以生存的地方,太陽作為我們生存的必須條件提供者,兩者對於人類來說都是至關重要的。而地球之所以能夠在眾多的星球中,成為一個適宜人類和各種生物、植物生存的地方,其根本原因就是因為太陽的存在。我們知道,地球在自轉的同時,還在圍著太陽進行公轉。
  • 有個疑問,太陽引力為什麼不把行星吸過去,反而是繞著它轉呢?
    如圖:向心力符合F=mv^2/r計算結果,推導過程需要高等數學知識,這裡不做深究,當然高中水平也可以推導出來,只是不那麼嚴謹。為何從古至今我們就一直圍繞太陽運動?在太陽系形成之時,物質並不是靜止的,都是在運動的(大爆炸或者暗物質或其他原因導致物質運動),太陽的引力捕獲了塵埃氣體正在形成的地球,由於向心力((引力)力就是空間彎曲的結果)的作用和速度存在,物質開始做圓周運動;並由於塵埃物質形成時也存在轉動,那麼地球的角動量守恆的原因它也會一直旋轉下去。
  • 月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽和更大的天體結構怎麼轉?
    有人問:月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,太陽又是圍著誰轉?其實從月亮到地球再到太陽,它們並不是圍繞著某個天體在轉,而是圍繞著共同的質量中心旋轉,知道了這一點,就知道更大天體結構旋轉的秘密了。所有的天體都是在萬有引力作用下運動。
  • 既然星球之間有引力,為何不會像磁鐵一樣吸在一起,專家給出答案
    既然星球之間有引力,為何不會像磁鐵一樣吸在一起,專家給出答案萬有引力最早是牛頓提出來的,宇宙中任何兩個有質量的物質都是有引力的,都存在一種力,在萬有引力的作用下我們的宇宙才能夠這樣穩定的運行下去,那麼既然天體之間有引力,為什麼它們不會像磁鐵一樣吸在一起
  • 沒有太陽,地球上的生物將無法生存,那它還能存活多久呢?
    文/瑤堇雲詩沒有太陽,地球上的生物將無法生存,那它還能存活多久呢?古人見太陽不知道是什麼,只覺得是理所應當,但隨著天文學的誕生和興起,一直到如今,人類已經是知道了宇宙中的一些星球,雖然科技並不是很發達,但是對於太陽的一些基本信息還是知道不少的。太陽是一顆恆星,恆星嘛,就是不動的就是了,至於行星也很好理解,它們一直圍繞著太陽轉,一直在行動嘛,太陽對地球的重要性不言而喻的。
  • 太陽對月球的引力是地球的兩倍,為什麼月球不能繞著太陽旋轉呢?
    比如,我們都熟知,太陽系中的行星都繞太陽運轉,是因為太陽巨大的吸引力。但是對於我們居住的地球,卻有一個衛星月亮,繞著地球轉動,為何不能繞著太陽轉動呢?根據牛頓萬有引力定律,星體之間的引力一般和其質量相關,這樣算下來,太陽對月球的引力並不小,甚至大於地球對月球的引力,但為什麼月球還是如此情有獨鍾呢。
  • 為什麼太陽引力能作用到幾百億公裡遠的物體?
    每個有質量的物體之間都存在著引力,質量越大引力越大,而距離越遠則引力越小。而太陽是太陽系中心的天體,太陽就佔整個太陽系質量的99.86%,說到這裡,可以思考一下質量這麼大的天體它的引力肯定也很大,其他天體為什麼沒有被它吸過來呢?
  • 地球為什麼繞著太陽轉?它又為什麼自己旋轉?
    「什麼導致了地球的自轉和公轉?」這一問題曾困擾人類許久。因為向心力和缺少摩擦以至於不能阻止地球旋轉?還是因為牛頓第一定律的描述?如果是這樣,那麼向心力又從何而來?它是巖石被拋到宇宙並被太陽捕獲的產物嗎?對於自轉我毫無頭緒。會不會存在不自轉的行星,還是說旋轉是行星的必要條件?物理學家:我將這歸為兩個問題:「自轉最初是怎麼產生的?」和「是什麼讓行星停留在運行軌道上?」。
  • 如果太陽沒有引力,地球會不會持續下墜,跌入宇宙深淵
    宇宙的浩瀚,讓我們深刻認識到地球與之相比是多麼的渺小,而人類與整個宇宙相比,就更顯得有些微不足道。不過當我們抬頭看天空的時候,腦海當中有時還是會冒出一個奇怪的想法,天空中的繁星為什麼不會掉下來?
  • 太陽的引力範圍有多廣?
    在太陽引力的作用下,八大行星以及其他大量的小天體都在各自的軌道上繞著太陽運動。太陽的引力十分強大,能夠束縛住數以億計的太陽系天體,使它們不會飛入星際空間或被其他恆星的引力奪走。那麼,太陽產生的引力可以作用到多遠的地方?
  • 太陽的質量和體積都比地球大的多,為什麼太陽的引力沒有地球大?
    萬有引力F=GMm/r(G為引力常數,M為天體質量,m為物體質量,r為物體距天體質心距離)可知,距離r一定,這種情況只考慮天體的質量大小即可,哪個天體質量大,哪一個的引力就大,顯然太陽質量大,所以太陽的引力大。太陽的引力是地球引力的33萬倍(因為太陽質量是地球的33萬倍)。
  • 太陽的體積是地球的130萬倍,為什麼太陽的引力沒有地球大
    這是一個毫無天文學知識的問題,地球都被太陽牽著鼻子走呢,怎麼會比太陽引力大? 根據牛頓引力定律,物體之間的引力與質量的成正比,與它們之間距離平方成反比。這是指兩個物體之間的引力大小,但也說明了物體的引力是與質量成正比的,質量越大的物體,引力就越大。 在牛頓為主的經典物理學中,物體的遠動是絕對的,靜止是相對的,我們躺在床上不動,相對於床是靜止的,其實我們在太陽系中,永遠的跟隨地球做自轉和公轉。
  • 太陽輻射、太陽活動和太陽引力
    愛因斯坦給了我們一個公式,這就是大名鼎鼎的質能轉換方程,E=Δmc²,m的單位是μg,是一個比克還要小几個數量級的單位,c是一個常數,用光速來代替,那麼即使質量衰減很小,得到的能量也很大。太陽引力是太陽系存在的基礎,因為太陽是太陽系中的質量中心和體積中心,有足夠的引力,束縛太陽系中其他的天體圍繞著太陽公轉,就形成了太陽系,也就是說,太陽不僅是太陽系的質量中心、體積中心,還是太陽系的質量中心,宇宙中遵循質量說話,誰質量大,就聽誰的,有人因此得出一個比較走心的結論,如果你想成為宇宙的某一個中心,首先你得豐富自己,注意自己的內涵發展。
  • 《流浪地球》中地球擺脫太陽引力哪些是不可能實現的?
    最近大火的科幻電影《流浪地球》是根據劉慈欣同名小說改編,講述了在不久的將來太陽即將毀滅,太陽系已經不適合人類生存,而面對絕境,人類將開啟「流浪地球」計劃,試圖擺脫太陽引力一起逃離太陽系,尋找人類新家園的故事,小說中有一個設定就是當地球推力到達一個值時就可以擺脫太陽引力,推力達到這個值在現實中可行嗎
  • 為什麼磁鐵只吸某些金屬,但地球引力什麼都能吸?
    首先,磁鐵不只是吸鐵,還能吸引鈷和鎳等鐵磁性金屬。不過,能被磁鐵吸引的金屬確實很少。之所以磁鐵會選擇性吸收某些金屬,這與金屬的原子結構有關。原子核及其外圍電子的自旋、以及電子在軌運動都存在磁矩,原子中的各種磁矩的矢量和就是原子的淨磁矩,或稱原子磁矩。
  • 如果引力不是一種力,那麼它如何使物體加速的?
    質量與質量之間不會遠距離相吸。這其實是時空的扭曲。只有將力作用於物體,物體才會加速,否則,它們就應保持常速。我在網上找到的一些解釋認為引力始終一致,在其想像試驗中,一個站在地球上的人與一個坐在火箭裡「被加速」遨遊太空的人感受到同樣大小的引力。我能理解為什麼這些狀況下引力是相同的,但如何解釋一塊磚從一幢建築物上掉落時,其加速度為9.8 m/s^2 ?