地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

地球是太阳系中的一颗类地行星,也是目前已知宇宙中最特殊的一颗行星,就算忽略地球上的各种生命,我们生活的这个行星仍然是比较特殊的,比如说大量的液态水,虽然在宇宙中液态水并不少见,可是大部分存在液态水的行星环境都要比地球恶劣,类似的例子有火星和金星,金星因为强大的温室效应让所以水都蒸发了,而火星上曾经存在过液态水,如今基本全部干涸或者冰冻起来了。

地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

我们对于地球上的环境习以为常,其实大多数情况下我们都忽略了地球的特殊性,地球就像是一个巨大的“宇宙飞船”一样,带着无数的生命在宇宙中旅行。生活在地球上的我们感受不到地球的移动,其实地球一直在高速移动,首先地球在围绕太阳进行公转,地球的公转产生了四季的变化,促进了生物的演化。

除此之外地球还跟随太阳系一起在围绕着银河系的中心运动,大约每2.5亿年围绕银河系旋转一周,科学家猜测太阳系在围绕银河系运动时,不同区域中星际空间的密度不同,这可能会给地球上带来一定的影响,周期性出现的“大冰期”和生物大灭绝可能和太阳系在银河系中的公转周期有关。

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对于宇宙来说,地球可能只是一粒微小的尘埃,但是对于地球上生活的我们来说,这个行星承载了我们的一切,地球的重量足有6×10^24 kg,即6亿亿亿公斤,或者60万亿亿吨,科学家是怎么知道地球重量的呢?地球这么重为什么还可以“悬浮”在宇宙中,有什么力量在托着地球?

地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

对于古人来说,想要测量出地球的质量无异于痴人说梦,但是自从牛顿提出“万有引力”的概念后,给地球“称重”就成为了可以实现的事情,第一个给地球称出了比较准确质量的人是“英国科学家亨利·卡文迪许”,不过亨利·卡文迪许称出地球的质量已经是牛顿发布万有引力定律后100年的事情了。

他使用的仪器很简单,但是出乎意料的高效,并且误差很低,这次测量地球重量的实验被认为是人类物理学最经典的几次实验之一,实验只需要两个小球,再加上光源和防止误差的设备,就可以计算出万有引力常数,从而用常数和小球的质量去计算出地球的质量,这个实验的误差大约只有百万分之一!在高中的实验课上就有相关的实验!

地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

所以,计算出地球的质量并没有我们想象中的困难,利用简单的设备和一定的物理学知识你也可以做到!甚至不需要量子力学和相对论,只用牛顿经典力学的知识我们就可以计算出地球的质量,而地球的质量是计算出“第一宇宙速度”和“第二宇宙速度”的关键数据,只有知道了第一宇宙速度和第二宇宙速度后,我们才能让卫星升空和探测器离开地球!而这些事情都是建立在牛顿的研究之上,所以很多人认为牛顿是人类历史上最伟大的科学家并不是没有依据的,人类的现代自然科学是牛顿一手创造的。

地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

那么地球为什么可以“悬浮”在宇宙中呢?其实同样可以用引力解释,我们在前文已经提到了,通过地球的质量我们可以计算出“第一宇宙速度”和“第二宇宙速度”,当一个物体达到第一宇宙速度7.9km/s,这个物体就可以围绕地球运动,近地轨道的卫星就是以这种速度在围绕地球运动的。

这些卫星已经离开地球了,但是地球的引力仍然在影响着它们,两者之间保持了平衡,一个物体在脱离地球的时候,只有达到第二宇宙速度11.2km/s,才能离开地球引力进入太空,就算这个物体离开地球,在一定范围内仍然会受到地球引力的影响,只不过距离越远影响就越小。

地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

其实我们可以把地球视为围绕太阳运动的一颗卫星,这样就可以很好理解了,地球在形成之后,就被太阳的引力拉扯,但是地球在向太阳移动过程中产生的惯性抵消了这股力,最终地球开始围绕太阳运动,这就是为什么地球不会“掉落”的根本原因,因为地球被太阳的引力支配,它无法在宇宙空间中随意移动。

那么问题就来了,地球的运动被太阳支配,那么太阳为什么不会“掉落”呢?答案同样是引力!银河系中心存在一个巨大的黑洞,这个黑洞产生的引力支配着太阳,同时整个太阳系内的所有天体都在这个黑洞产生的引力场中,所以太阳也是“身不由己”。

地球重达60万亿亿吨,是什么力量在托着它不掉下去呢?

银河系在宇宙中也不是自由的,“巨引力源”的引力在影响着银河系,银河系正在向巨引源快速移动,但是因为宇宙膨胀,银河系可能永远无法抵达巨引源。除此之外,仙女座星系和银河系相互吸引,大约40亿年后会发生一场史诗级的碰撞。

所以,“托着”地球的力就是引力,在宇宙中总有更大的引力源存在,保证了宇宙中天体结构的整体稳定。

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页面更新:2024-03-10

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