地球是怎么在宇宙空间中存在的?
无论是我们从小学习到的知识,或是现代高精尖天文望远镜拍摄下的地球全景,都在告诉我们:地球,应该是“悬浮”在宇宙中的——即使它周边空无一物,也没有支撑,但它总是“飘”在那里,日复一日围绕太阳旋转。
然而,接下来的观点,可能要让你大跌眼镜了:其实,地球一直在“下坠”!
此话怎讲?地球为什么会“下坠”?地球要“坠落”到哪里去?我们会因此逐渐掉进宇宙的边缘吗?接着看,这并非“反常识”,而是实实际际的科学道理。
为什么说地球正在“下坠”?要知道为什么说地球正在“下坠”,要先搞清楚,“下”的定义是什么。
在地球上,我们站在某处,不用思考就能知道哪里是“上”,哪里是“下”——天空的方向就是“上”,脚踩的地方就是“下”,这是无可争议的事情。如果要用科学一点的话来解释,那么可以说:地球引力所指向的方向,就是“下”,而和它相反的方向,就是“上”。

其实,这也就是在说,在地球上,我们通常以我们受到的最大的力——地球引力的方向为标准,来定义体感方向的上下。
可是,你思考过,宇宙的“上下”要怎么定义吗?宇宙看起来广袤无垠,像一个内部空间无穷广大的球体,我们身处其中,而不是像站在地球上一样站在它的表面。无论从哪个方向出发,我们似乎都永远到达不了一个终点,摸不到一层“边缘”,更是没有一片实在的“土地”给我们参考。

宇宙的“上下”,以现阶段人类的认知来说,还太过宽泛,无法形容。但显然我们已经可以定义地球的“上下”了,就参考我们在地球上辨别方向的方法——地球在宇宙中受到的最大的力是什么呢?答案很明显,正是太阳的引力。
那么,太阳引力所指的方向自然就是地球的“下方”,而反方向也就成了“上方”——这么一说,地球可不是一直受太阳引力的吸引,一直在“下坠”吗?
地球在“下坠”,要掉到哪儿去?看来,现在我们再说地球“悬浮”在宇宙中,反而不太确切了。因为,“悬浮”的说法显然指的是某个物体仿佛不受任何力的吸引一样,悬在空中。可是,地球分明是受到太阳巨大引力的吸引的。
那么,问题又来了:既然地球受到太阳引力的吸引,不断朝着太阳的方向“下坠”,可这么几十亿年的时间里,为什么地球还没有“掉”进太阳里呢?难道在太阳系外面,还有一个什么巨大的力,在和太阳“拉拔河”似的,阻止地球朝太阳的方向“坠”吗?答案是否定的,其实这还是因为地球自己“给力”!

在宇宙中,“引力”的存在,一度可以被称为是衡量天体“战斗力”的最高标准,毕竟,引力越大的天体,就越能吸引较小的天体围绕它旋转。
只要天体引力够大,它就能体会一把“百鸟朝凤”、“众星捧月”的“帝王”感受,就像太阳系八大行星和无数卫星、矮行星围着太阳转一样。而要是天体的引力再大一些,大到无穷无尽,它就成了吞噬一切的黑洞,更有了“百兽之王”的感觉,连太阳这样的恒星都无法逃脱它的捕捉。

这背后在起决定性作用的,就是天体的质量。质量越大,引力就越大;质量越大的天体,就越能吸引质量较小的天体围绕它旋转。
不过,这并不是说质量较小的天体就只能“任人宰割”了,它自身也在不断地“发力”,否则,它是怎么旋转起来的呢?让我们做个实验,你一下就能理解这个原理。

假设我们站在地球上的一座高山上,操纵一门大炮,朝水平方向发射炮弹。在这种情况下,由于受到地球引力的吸引,发射出去的炮弹飞不了多远,就会逐渐下坠,最终落在地上。如果这时我们把炮弹的飞行轨迹画出来,就会看到轨迹呈现出曲线的状态。
如果我们以更大的火力发射炮弹,炮弹就可以飞得更远,轨迹的曲线也更平滑。反之亦然,如果我们以较小的火力发射炮弹,炮弹就会越快落地,轨迹曲线的曲度也就越大。

那么,如果我们卯足了劲儿,用超级巨大的力发射一次炮弹,让它向前方一直飞,甚至绕着地球飞一圈,又打回我们所在的位置呢?
这种情况下,炮弹飞行轨迹的曲率就会和地球表面的曲率相等,它与地球表面的距离不会再发生任何变化,就出现了“炮弹一直在坠落,但永远不会落到地上”的神奇现象。而这时,需要支撑炮弹不落到地上的轨道速度,就有了一个我们所熟知的名字:“第一宇宙速度”。

你可能会好奇,是谁这么有才华,提出了这个神奇的实验?正是“爱吃苹果”的那位科学家——牛顿。因此,这个实验也被叫做“牛顿大炮实验”。
正是因为这个实验的提出,我们在后来广泛应用“宇宙第一速度”,使人造卫星、空间站围绕着地球旋转而不掉下来;我们又找到了“第二宇宙速度”,发现了让飞行器脱离地球引力所需的力,成功让各探测器的星际远航成了可能。

那么,这些飞行中的物体:炮弹、卫星、空间站、地球……又是什么抵消了质量更大的天体吸引它们的引力的呢?这种力有一个易懂的名字:离心力。
离心力,顾名思义就是使旋转的物体远离它的旋转中心的力。就像我们旋转着投掷出物体一样。炮弹为什么一直绕着地球旋转?卫星和空间站为什么不掉下来?地球为什么不坠落到太阳上?其实就是因为它们自身在公转时还存在离心力,离心力的方向和引力方向刚好相反,两者一抵消,于是让它们不会因为引力而“掉下来”。
如果没有离心力和太阳,地球会怎么样?通过以上的内容,我们已经知道了,为什么地球“一直在坠落,但永远不会落到太阳上”,但这也引发了我们的想象——要是没有离心力,也没有太阳,就是一颗单纯“悬浮”在宇宙中的地球,地球会怎么样?我们又会怎么样?
首先,如果没有了太阳,地球仍会被宇宙中其他质量更大的天体吸引,可能继而绕着这颗天体旋转,也可能更“倒霉”,碰上黑洞,被吸入、碾碎。而要是太阳、离心力、宇宙中的其他天体都没了,如果给地球一个直线的力,它就可能无止境地一直向力的方向前进。

如果不受其他任何力的干扰,地球可能就这么“飞”到宇宙的边缘,或者说宇宙的尽头。
不过,时至今日,我们也不知道宇宙的全貌究竟是什么样子。它是一个中空的椭圆球吗?如果是这样的话,地球也可能顺着一定的方向和轨迹,一圈一圈地绕着宇宙走,而永远不停下。又或者,要是宇宙根本就没有尽头呢?要是宇宙的存在方式并非三维,而是以一种人类无法理解的方式呢?

如果是这样的话,我们就永远也无法知道这颗“流浪”的地球要去向哪里了。
不过,随着人类科技水平、认知水平越来越发达,关于宇宙的谜题,也将逐渐被解答吧!
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