地球依靠什麼懸浮在宇宙中?不會掉落進宇宙深淵嗎?答案很簡單
1400年前,一位託勒密的科學家指出地球是圓形的,日月星辰圍繞著地球做圓周運動,這個觀點雖然是錯誤的,卻更加接近宇宙的真相,只不過人類過分的估計了地球在宇宙中的地位,1519年8月10日麥哲倫的船隊離開港口,這次環球旅行向人類證明了地球確實是球形的。但是人類雖然知道了地球是球形的,卻沒有一個人去思考過這個問題,為什麼人類站在一個球體上卻不會掉落下去呢?
一個多世紀後,1687年牛頓被命運的蘋果砸到,人類才發現了宇宙中至關重要的「引力」,直至今天,引力的本質仍然是一個迷,它似乎是宇宙的本質,在任何地方都有它的身影,甚至生命的誕生星系的組合都和引力有關。
那麼有一個問題就出現了,我們生活的地球在宇宙中是依靠什麼一直懸浮著,不會掉落到宇宙深淵中呢?又或者地球一直在墜落,只是我們沒有感覺到?
首先,在思考這個問題之前,我們要注意一件事:「任何地球上的常識上升到宇宙層面時,都需要萬分小心」,在物理學中我們生活的世界被稱為「宏觀世界」,我們熟知的物理規律和我們建立的人類文化都是在宏觀世界之中,換句話說人類文明建立在地球上,任何地球之外的東西都可能會打破我們的常識,造成科學無法解釋的現象出現。
例如量子力學的微觀世界,和宇宙學中的許多現象都是很難套用我們常識中的知識的,地球在宇宙中的位置和運動規律涉及到了「天體力學」,所以地球會不會「掉落」本身就是一個偽命題,因為宇宙空間中沒有上下左右的概念,地球本身受到太陽引力的牽引,地球處於現在的位置,就像是人類站在地球表面一樣理所當然。
宇宙中不存在絕對靜止的天體,所有的天體都在緩慢的運動著,就算人類用肉眼觀察時是靜止的,這個天體也會處於引力場中,就像是太陽系中的全部行星都在太陽的引力場中,而太陽系之外存在更大的銀河系,銀河系只是超星系團的一部分,我們認知的星系空間之外總有更大的星體,引力更強引力場更寬闊的巨引源。
我們可觀察的宇宙範圍足足有460億光年,這只是可觀測宇宙的半徑,直線跨度足足在900億光年以上,可是這並不是宇宙的全貌,在可觀測宇宙之外可能存在更多也更加廣闊的空間,並且宇宙空間還在不斷的膨脹,速度遠超光速,很難想像宇宙邊緣空間擴張的速度和景象。
無限的空間和時間代表無限的可能性,宏觀世界無窮大,微觀世界無窮小,人類可探索的範圍始終是有限的,龐大如同地球,在宏觀宇宙面前甚至不如砂礫,而人類的知識和熱愛的一切都在地球上,每當我們試圖去了解宇宙中的奇觀時,都會被自己的世界觀限制。
那麼地球在圍繞太陽旋轉的時候又會出現一個問題,為什麼地球沒有被太陽強大的引力給吸附過去,造成大碰撞呢?首先,只要存在質量的物體之間都會產生引力,質量越大引力越強,想要突破引力的限制,需要達到足夠的速度,我們經常提到的「宇宙速度」就是人類擺脫地球引力限制的必要因素。
想要離開地球,要面對兩個速度「第一宇宙速度」和「第二宇宙速度」,第一宇宙速度7.9km/s,這是人類離開地球的第一個難關,只有達到這個速度才可以擺脫地球引力進入太空,但是達到這個速度並不能讓我們遠離地球,只是離開地面進入太空,圍繞地球做圓周運動,太空中的衛星就是利用了這個原理。
只有達到第二宇宙速度11.2km/s,才能真正離開地球,當然想要離開離開太陽系就需要達到第三宇宙速度,離開銀河系的第四宇宙速度,以此類推人類會發現越來越多的「宇宙速度」,而地球和太陽之間的關係,就和第一宇宙速度的情況相似,圍繞著太陽進行著規律的圓周運動。
一開始地球確實被太陽的引力拉扯,但是在向著太陽運動的過程中,引力逐漸和地球運動產生的慣性平衡,造成了現在的樣子,星系中的天體都是自然選擇最佳的樣子,無法保持規律圓周運動的天體都在行星形成的初期毀滅了。
所以地球並不是憑空懸浮在宇宙中,它一直在被引力影響,總有更大的引力源在保證宇宙中天體的穩定。宇宙的神秘遠遠超過我們的想像。