如果离开了地球,要距离多远才会彻底摆脱地心引力?
万有引力存在于两个质量的物体之间产生的吸引力——两个质量的物体之间。这意味着宇宙中的所有物体都会吸引其他物体,如恒星、黑洞、人类、智能手机,甚至原子。那么,我们为什么看不到我们被带到数十亿个不同的方向呢?最初描述两个物体之间重力的公式是艾萨克牛顿写的。从那时起,科学家们对重力的理解开始不断发展,但牛顿万有引力定律在大多数情况下仍然是相当好的近似计算方法。
你和地球之间的万有引力吸引着你到地球的中心,你感受到的这种力量就是你的体重。假设这个力是800牛顿,这是你站在海平面时的情况。如果你漂浮在死海上,重力只会增加0.8牛顿的力。登上珠峰顶峰后,重力可以减少微不足道的一点。你爬得越高,重力的影响就越弱,但它不能消失。我们安全地被绑在地球上,但会受到距离遥远天体近地天体微弱的重力。太阳对你的重力约为0.5牛顿。离智能手机只有几米远,你们之间的微牛顿的力量相当于与仙女座星系的重力。(乔治伯纳德肖)仙女座星系离我们250万光年,但质量是太阳的10,000亿倍!
天体对物体的重力是天体质量的函数。显然,物体更难逃脱质量较大的天体。地球的逃逸速度自然大于月球的逃逸速度,但小于木星的逃逸速度。木星以巨大的体积和质量拥有太阳系所有行星中最大的逃逸速度。
逃逸速度的大小与天体质量有关,这个结论会使我们面临矛盾的问题。当我们向比地球更大的行星发射探测器时,探测器必须携带大量燃料。因为探测器从探测到的行星起飞和逃离行星重力场所需的燃料量将超过地球。但是在勘探过程中携带的额外燃料会变得更重,因此提高地球的逃离速度,逃离地球重力场更困难。我们可以从方程中推断出行星的逃逸速度与物体的质量无关。这似乎有点违反直觉,但不管是恐龙还是乌龟,要想逃离地球,必须达到11.2公里/秒的速度(如果忽略空气阻力),但加速度是物体的质量函数,因此,虽然逃离地球重力场所需的最低速度相同,但恐龙的加速过程比乌龟的加速过程更难。