地球重达60万亿亿吨，为什么还会飘在太空中，而没有向下坠落？

综述

千万年来，我们在地球的表面繁衍生息，但是我们从未忘却对飞行的向往，不管是神话中奔月的嫦娥，还是敦煌壁画里的飞天，都充满了我们对高空的憧憬，然而地球的引力却将我们牢牢的束缚在地表。

随着科技的发展，我们的火箭，卫星已经突破地球的引力束缚，飞往了外太空。神奇的是，我们发现在外太空中，所有的物体都是漂浮的，它们似乎已经脱离了引力的影响。

从卫星传回的影像中我们发现，在外太空中所有星体仿佛都是漂浮在一片虚无中，这其中自然也包括我们的地球。

在我们的认知中，即便是羽毛，最终也会被引力拽回大地，但是我们重达60万亿亿吨的地球，为何却可以“漂浮”在太空中？今天我们就一起来为大家揭秘答案。

引力的产生

引力是四种基本作用力之一，主要应用于宏观物理之中，它的概念由艾萨克牛顿于1687年首次提出。

在牛顿的万有引力定律中，他认为任何两个物体之间都是相互吸引的。它们之间有一个力存在，那个力的方向与两个物体的质点连线重合，都将另一个物体拉向自己的方向。

力的大小与两个物体的质量与距离有关。引力等于万有引力常量乘以两个物体质量的乘积再比上它们距离的二次方（ F=(G×M1×M2)/R2 ）。

万有引力常量由牛顿初步提出，但是当时没有人能够测出具体数值来。直到100多年后，万有引力常量才由卡文迪许利用扭秤实验测出（G=6.672x10^-11）。

1915年阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论的提出对古典力学中的引力有了一个补充。在广义相对论中引力是由时空弯曲产生的。

广义相对论将引力场解释为了一个弯曲的时空。整个空间就相当于一块平静的水面，而各种星体就相当于向水面中丢入的一块块石子，时空的弯曲就相当于石子落入瞬间水面的变形。

石子所处的空间向下凹陷，产生水波，而引力波就类似于此时形成的水波，从石子周围形成一圈圈的圆状波纹，它们从石子所在的位置逐渐向外扩散，越靠近中心位置的波纹越强烈，逐渐向外过渡，直至微小到可以忽略。

星体的质量对其所处的时空造成了压迫使其弯曲，而此时，弯曲的时空又会影响其中的其它星体的运动轨迹，造成难以直线运动，而是做曲线运动。

逃逸速度

在能量守恒定律中，物体所含的各种能量（包括动能，势能，内能）的总和不变，但是它们之间可以相互转化。也就是说，当物体的运动速度足够大时，物体是可以摆脱引力的束缚，将动能转换为重力势能，飞出星球表面。而我们将物体逃脱星球表面所需的最小速度称为逃逸速度。

第一宇宙速度，又称环绕速度，是指航天器以一定速度飞离地表后到达大气层之外，然后利用地球的引力，围绕地球做圆周运动所需的最小速度。第一宇宙速度的大小约为7.9千米/秒。

第二宇宙速度，又称逃逸速度，是指航天器以一定速度飞离地球，逃脱了地球引力的吸引，然后利用太阳引力，围绕太阳做圆周运动的最小速度。第二宇宙速度的大小约为11.2千米/秒。

第三宇宙速度，又称脱离速度，是指航天器以一定速度飞离地球，直至脱离太阳引力的束缚。

通常情况下，为了节省能量，我们会将航天器顺着地球公转的方向发射，借助地球的公转速度。

第三宇宙速度是没有固定方向的，当其方向沿着地球公转的切线方向时，所需速度最小，约为16.7千米/秒。

向心力的作用

我们都知道，在地球上我们是不能漂浮在空中的，这是因为我们和地球之间有引力的存在，引力会将地表上的一切都禁锢在其上。但是地球和太阳之间也是存在引力的，为什么地球却可以在太空中“漂浮”，而不会落向太阳呢？

太阳是太阳系的中心，太阳系的所有行星都是围绕着太阳旋转的，其中就包括我们的地球。

当物体在运动时受力，如果力的方向与速度的方向垂直，那么这个力就不会改变速度的大小，只会改变速度的方向。而地球在围绕太阳做近似圆周运动时，它与太阳之间的引力方向沿着它们质心的连线，刚好是与速度方向正交，即引力方向指向圆心。

物体在做圆周运动时，我们把它受到的指向圆心的合力称为向心力。

当物体所受合力大于其做圆周运动的向心力时，物体将做向心运动，即越来越靠近圆心；

当物体所受合力小于其做圆周运动所需的向心力时，物体将做离心运动，即越来越远离圆心；

当物体所受合力等于其做圆周运动所需的向心力时，物体将围绕圆心做匀速圆周运动。

在地球围绕太阳旋转的过程中，地球所受的合力近似于太阳对地球的引力（F），其引力又恰好近似于地球绕太阳旋转所需的向心力（即F=MV^2/R M为地球质量，V为地球公转速度，R为地日距离）。

地球所受的力刚好可以用来维持其围绕太阳旋转，不能再改变它的其它运动状态，故地球在太空中呈现“漂浮”的状态。