星系
每个星系都因强大的引力而结合在一起。如果你正在逃离我们的太阳系,那么你会感受到它的引力。这幅图像是我们的银河系。Public Domain Image,图片来源:Christopher S. Baird。
图片说明:哈勃极深空影像中每个光点都是星系,部分星系距离达到了132亿光年,而整个宇宙可能有2000亿个星系。
在太空中有许许多多的引力,而且它们无处不在。无可否认的是,当你离地球越来越远时,地球对你的引力就会减弱。但引力的衰减速度与核力的衰减速度相比就慢许多了,而且引力永远不会完全消失。只有在你非常靠近其他一些大星体,比如:月亮、火星或太阳,并且它对你的引力超过地球对你的引力时,地球的引力才能被忽略。
图片说明:万有引力使行星按照自身的轨道围绕太阳运转
太空中的物体总是朝向地球、太阳和银河系中心下落的原因是引力在太空中无处不在。但它们却看起来像是在没有引力的环境下漂浮着,这其中有两个原因。
首先,以地球作为标准的话,那么太空就显得非常广阔并且空洞了。(注:因此,太空中没有可以给你作为参考的对象。)试想着,当你从桥上跳下来时,你之所以能知道自己正在下落,是因为你能感受到空气嘶嘶作响,你能看到山脉和水面的迅速逼近,最后你知道落入水中。但是你在太空下落时,由于太空的空间广阔多了,没有空气在你的耳畔嘶嘶作响,也没有地标能表明你正在移动。因此,当你摔到行星的表面上时,你已经花费几个小时甚至几年的时间穿过了太空,而不是从桥上跳下来的几秒钟。
其次,引力在太空中不显著的第二个原因是物体倾向于绕行星运行,而不是下落击中行星。轨道只是意味着物体由于引力作用而围绕天体旋转,并不是直接击中天体。而且相比之下行星非常小,所以实际上是很难击中行星的。太空物体通常在行星周围的双曲线路径中形成弹弓或滑入围绕它们的轨道。
例如,为了确保用于火星表面的太空探测器不会错过火星轨道,我们需要一组科学家进行非常精确的计算。物体围绕行星旋转而不是砸到行星的上面,这似乎不像我们在地球上习以为常的只造成下落的引力。但环绕地球轨道的宇航员并没有经历“无引力”,反而他们正经历着地球引力,而且他们没有受到任何阻力。
这被称为“自由落体”,如果自由落体把自己作为参考框架,那么自由落体像是漂浮的样子了。令人困惑的是,科学家将轨道环境称为“微重力”,但他们真正想表达的是“微加速度”,这是自由落体的另一个术语。这种命名惯例源于“重力”一词,在历史上它可用于表示任何加速度,而不仅仅是重力。例如,当加速赛车时,加速度是由于旋转轮胎产生的,与重力无关。
图片说明:传说伽利略在比萨斜塔上做自由落体实验
水星和太阳
此图显示了太阳和水星的距离和尺寸(图中水星的大小扩大到一个像素才使它可见)。水星是最接近太阳的行星,你可以看到太空是一个非常广阔的空间(至少就行星而言,但就粒子和场而言,太空不是空的)。因此,在太空中坠落看起来像漂浮。Public Domain Image,图片来源:Christopher S. Baird。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. wtamu
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翻译:天文志愿文章组-罗知之
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1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:http://wtamu.edu/~cbaird/sq/2012/12/18/why-is-there-no-gravity-in-space/
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