想要摆脱地球的引力,至少需要到多少米的高空?
我们都听过牛顿被苹果砸了一下然后发现万有引力的故事,现在我们知道,当物体的速度超过第一宇宙速度(7.9千米/秒)后,就能够脱离地球,绕着地球转圈圈,永不落地。但是当这颗苹果是从地球外面的太空里掉出来的时候,这颗苹果肯定不会掉到地面,这又是为什么呢?
2012年10月14号,鲍姆·加特纳乘坐特制的飞行器在经过了连续两个小时的飞行后,来到了距离地面39000米的高空。这个高度正位于太空的边缘之处,在这个高度下看地球,已经可以看到地球的弧形面貌了。在这个高度下,鲍姆·加特纳纵身一跃,在地球引力的作用下,他被迅速地拉向地球表面,最终他顺利降落在地球表面,完成了人类的一大壮举。
鲍姆·加特纳之所以能够落到地面,是因为地球的引力作用在他身上。那么地球的引力究竟有多强大,以至于脱离地表3.9万米的鲍姆·加特纳依旧不能摆脱地球引力的束缚。我们要离开地表多远才能摆脱引力,实现漂浮?
万有引力作为四大基本力之一,是宇宙间最神奇最常见也是最难统一的力,最早由牛顿发现。虽然引力很常见,但正是因为常见,以至于在牛顿之前没有人思考关心引力到底是什么,它是怎么来的。根据牛顿万有引力定律,我们知道引力的大小与物体的之间距离的平方成反比,与物体质量的乘积成正比。
万有引力是宇宙中各类系统能够稳定存在基本前提之一,我们的地球,太阳,银河系乃至整个宇宙的存在都受到了万有引力的支配。要是没有万有引力,物质就无法相互吸引组成天体系统,没有天体系统,那生命也就不会存在。
简单来说,只要是拥有质量的物体之间,都会存在着万有引力,比如人类和人类之间也会有吸引力,但是由于量级太小米,以至于无法被观测感知。鲍姆·加特纳之所以能够回到地球上,和我们脚踩在地上,这都是万有引力的作用。
这时候让我们最初的问题,地球的引力究竟有多远?我能离开地球多远才能够实现“漂浮”?
根据万有引力定律,我们会发现地球的引力范围在数学上是无限的,只要是物体有质量,无论间隔多远,引力就会存在。也就是说,无论你距离地球多远,你都会和地球之间产生相互吸引力,这个力与距离的平方成反比,与质量的乘积成正比。
月球距离我们约38万千米,这相当于地球之间的30多倍,但是月球依旧受到了地球引力的支配,这导致月球以1.023千米/秒的速度绕着地球公转着。假如我们在月球轨道上能够保持自己的速度相对静止,那么我们依旧会受到地球的引力影响从而落到地球表面。
那为什么空间站上的宇航员能够摆脱引力,实现失重漂浮呢?那是因为空间站的速度很快。想要实现漂浮,我们必须要有一个力来维持向心加速度的持续存在。国际空间站大约位于400千米的轨道上,它并不是静止的,它一直围绕着地球做高速运动,正是因为它的高速运动,所以就产生了能够抵消地心引力的离心力。宇航员与空间站的速度一致,所以才能实现太空失重漂浮。
假如我们将月球看作是一个整体,我们会发现月球也是漂浮杂居太空中的,因此可以这么说,地球的引力并没有具体的范围。整个宇宙中所有三维物体的引力都是不存在极限和范围的,只是因为质量和距离的原因,引力的大小有了强弱之分。
那么引力究竟是什么呢?为什么会有引力产生呢?我们并没有一个清晰的概念。牛顿和爱因斯坦都没有给出一个本质的答案,爱因斯坦的相对论认为,引力的本质是空间的扭曲。这个解释将引力引申到了时间和空间上,但是我们依旧不知道时间和空间是什么?
我们还很渺小,这个宇宙的时间和空间尺度已经超出了我们人类的想象。
2024-10-28 广告
影响引力强弱的就是希尔球半径。
地球的希尔球半径约150万千米,也就是说,在150万千米半径这样一个球形范围,地球的引力起着控制作用,如果到了150万千米之外,地球就管不着了。