问:为什么行星不会从天上掉下来?
观点1:当你扔出一块石头时,它不是沿直线运动的,而是像曲线一样往下掉,我们把这种现象称之为“下落”。如果你扔石头的速度足够快,那它的下落曲线就会和地表平行,但石头却永远不会朝着地表运动。这个时候,我们依然称之为“下落”,但是因为地球是圆的,因此这块石头永远不会掉到地球上,而是会沿着地表一直运动。这其实就是绕地卫星的工作原理。 因此,绕地球轨道飞机的宇航员其实一直都处在下落的状态中。这就是为什么他们会“感觉”不到重力的原因,就像你在下落时会出现失重的状态一样。 行星绕太阳公转时,情形也是相同的。它们的移动方向始终与太阳垂直,所以它们不会直接朝着太阳移动,而是一直保持曲线下落,就像被扔出去的石子一样。但是,这种曲线下落不会让行星离太阳越来越近,而是绕着太阳形成了一个圆形的公转轨道。 我们还可以从另一个角度看这个问题。地球自转时会在其旋转坐标系内产生一种离心力。如果你的老师曾经告诉你离心力不存在,那是你的老师误人子弟。在旋转参照系中,离心力是确确实实存在的。在任何有关力学的高等著作中,你都可以证实这一点。在地球的旋转坐标系中,太阳对地于的万有引力刚好等于地球自转产生的离心力,所以地球与太阳之间的距离可以永远保持不变。这个回答和石头“下落”的回答都是一个道理,只不过换了一个旋转参照系。希望我没有让你更懵。不谢。 观点2:其实星球一直是在坠落的,只是坠落速度太快,所以一瞬间到达了原先太阳的位置了,但太阳早就不在原来的位置了。所以虽然它们坠落到了现在的位置,但相对于太阳的速度还是太慢,因此永远也撞不上太阳。行星与太阳之间一直重复着这种运动,因此看起来行星就在呈椭圆轨道绕太阳旋转。 对于离心分离,有一个专有名词叫角动量,它有精确的定义,可以做出准确的预测。 观点3:因为在反方向上,也获得了一个极大的速度。因为这个速度,在行星向太阳坠落的同时,星球也在远离太阳。这种力的合成使得行星保持在一个较固定的轨道上移动。 |