在天上的卫星,为何不会被地球的引力吸下来?
这个问题高中物理课本里有详细描述。
简单来说,因为人造卫星和飞船发射出去以后,它以特别大的速度围绕地球运转,抵挡住了地球对它的引力——向心力的作用,使卫星作匀速圆周运动,而不能使它们落回地面。
卫星为什么不会因为地球的引力吸引而落入地球呢?
在宇宙中的万物之间,包括人与地球之间都在相互吸引。大家都知道地球是圆形的,人类为什么不能跳出或掉出地球,就是由于受到地球的引力吸引,这种看不见摸不着的地球引力,是束缚人类进入太空的关键因素。
人类想要跨入太空,就必须要克服这一神秘的引力。
物理学认为,当一个物体做圆周运动时,必定会有一个惯性离心力。这样 一个物体要在大气层外沿圆轨道绕地球运行而不掉回地面,那它凭借环绕地球运动的速度所产生的惯性离心力,必须刚好等于地球对它的引力。
卫星为什么不会因为地球的引力吸引而落入地球呢?
那么,什么样的速度,才能使人造卫星脱离地球的引力,而绕地球作匀速圆周运动呢?根据科学家计算,每秒达7.9公里,并且从水平方向抛出去,就能使人造卫星环绕地球运转。这个速度叫环绕速度,也叫第一宇宙速度。如果小于这个速度,它就会被地球引力拉回来。
在地面上向远处发射炮弹,炮弹速度越高飞行距离越远,当炮弹的速度达到“7.9 千米/秒”时,炮弹不再落回地面(不考虑大气作用),而环绕地球作圆周飞行,这就是第一宇宙速度。
第一宇宙速度也是人造卫星在地面附近绕地球做“匀速圆周运动”所必须具有的速度。但是随着高度的增加,地球引力下降,环绕地球飞行所需要的飞行速度也降低,所有航天器都是在距地面很高的大气层外飞行,所以它们的飞行速度都比第一宇宙速度低。
卫星为什么不会因为地球的引力吸引而落入地球呢?
假设卫星原来的运行轨迹是一条直线,那么相比那条直线,它确实是在掉,但是掉到地球后面去了,再掉就又掉到地球后面去了。
就是说相比刚才的直线,卫星每时每刻都在掉,但是因为掉得刚好,掉得恰到好处,就不断按照轨道,围绕地球做圆运行了。
其实本来卫星想进入地球轨道,就需要以巧合速度和角度,同样在轨卫星就具有了巧合的速度和角度,就不断做圆周运动,就是这样。