地球重达6亿亿亿千克，是怎么悬浮在太空中？又是如何转起来的？

我们所生活的地球是一颗岩质行星，整体重达6亿亿亿千克（6×10^24千克）。如此重的一个星球，就这样悬浮在空荡荡的太空中，似乎没有任何支撑，也没有什么东西托着使其不往下掉，地球为何能悬浮在太空中呢？地球又是如何转动45亿年而不停止的呢？

首先，我们来讲讲“下”的方向。在地球表面上，我们所默认的下方其实是地球重力的方向，这是指向地心的，无论在地球上的哪里都是如此。而地球是个球形，所以不同地方的下方是不同的，但下方最终都是指向地心。

我们在地球表面上，时刻都被地心引力往地心方向吸引，只是由于地表是坚硬的，我们不会往下掉到地心里。总之，在地球上，地心可以说是所有地表的下方。

那么，是不是因为宇宙中没有下方，所以地球就能悬浮在太空中呢？

事实上，从某种意义上来说，宇宙中也有下方的概念，太阳系的下方就在太阳中心。在太阳系中，太阳以绝对的质量优势成为引力中心，它巨大的引力会把天体都往太阳中心吸引。

包括地球等一众行星在内的各种天体其实都在下落，都在掉向太阳。没错，地球其实不是真的悬浮在太空中，而是一直在向着太阳中心下落。虽然太阳的引力不断把地球往自己方向拉过去，但由于地球有一个横向的公转速度，这可以让地球错开太阳，使其不会径直落到太阳上。

试想一下，如果有一个人站在地球上用力向前扔一块石头，由于地心引力作用，石头在向前飞一段距离后，就会掉到地面上。石头被扔出去时的速度越快，那么，它就会向前飞更远的地方才会落到地面上。

地球是个球体，表面是弯曲的，如果用足够强的力把石头扔出去，让石头获得足够快的水平速度，使其水平速度刚好匹配地球曲率时，那么，这块石头就能在自由下落的过程中错开地面，从而绕着地球一直飞行。

在这种状态下，这块石头其实是一直在往下掉的，但由于它有一个足够快的水平速度，可以让它避免掉到地面上，从而始终绕着地球转动。这个特殊的水平速度可以用牛顿力学算出，就是第一宇宙速度，每秒约7.9公里。在太空中的空间站、卫星，都是以这样的飞行方式来避免掉下去。

同样地，地球也是因为有一个足够快的横向速度，每秒约30公里，在距离太阳1.5亿公里的地方，以这个速度飞行，地球就能一直掉向太阳，但可以避免被太阳的引力真的拉过去。

按照中学物理的话来说就是，地球绕着太阳公转，引力提供向心力，速度提供离心趋势，两者保持互相平衡。太阳对地球施加了看不见的“引力绳子”，让横着跑的地球不会掉下来。

现在问题又来了，地球又是如何转动起来的，而且转动了46亿年也不不会停下来？

这要追溯到太阳系的诞生之初。早在46亿年前，一团名为原始太阳星云的巨大星际气体云在外界引力的干扰下开始塌缩。在这团气体云中，分子朝着不同方向运动，它们互相抵消，但在某个方向上会多出一些角动量，这使该星云逐渐沿着净角动量方向转动。

在引力作用下，随着气体云不断坍缩，大量物质聚集到中心，这团星云就会越转越快，越转越扁平，逐渐形成了一个原行星盘。你可以想象一个花样滑冰运动员，手臂张开时转得慢，而当收紧手臂时就会越转越快。

太阳系形成时，那团气体云本来就有微弱旋转。当它发生塌缩时，体积越变越小，转动速度也越来越快。最终，在中心形成了太阳，而周围诞生了各大行星、小行星等天体。

根据角动量守恒定律，如果没有外力矩作用，旋转系统的角动量不会改变。在几乎真空的太空中，地球没有受到外力矩的作用，继承了原始星云部分角动量的地球就能一直转动下去。无论是自转还是公转，地球可以转动长达45亿年而不停止，并且未来还会继续转动下去。

最后，之所以我们觉得地球“悬浮”在太空中很奇怪，是因为我们习惯了“需要支撑”。但在浩瀚的宇宙中，根本不需要什么东西来“托住”，只需要遵守运动定律。

太空基本上是空荡荡的，天体一旦开始运动，就会一直持续下去。地球之所以转了45亿年还在转，不是因为有神秘力量在“驱动”它，而其实是因为没有力量在阻止它。这才是宇宙最优雅之处。

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