宇航员为何在地球引力下失重

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问埃坦:为什么宇航员在地球引力范围内仍然感觉失重?

在地球表面,我们以1g的加速度(9.8米秒²)加速。在轨道上,加速度也仅略小一些。那么,为什么宇航员会感到失重呢?


这里展示的两名宇航员在国际空间站上体验失重状态,共同演示了角动量守恒定律。作为旋转对称性的一种结果,其中一名宇航员旋转得更快,仅仅是因为另一名宇航员的身体对其施加了一个力矩。传递给旋转宇航员的角动量总量被传递回另一个宇航员空间站系统的相等且相反的角动量所抵消。 图片来源:美国国家航空航天局国际空间站

在地球上,重力加速度几乎是一个恒定值,约为1g,即9.8米秒²,其变化幅度极小,仅占地球表面总变化的0.7%。只要你在地面上,你的体重就是你的质量乘以这个加速度。 然而,如果你作为一名宇航员进入太空,无论是在距离地面几百公里的近地轨道上,还是在前往月球途中远离地球数十万公里的地方,你都会处于完全失重状态:你的体重为零。 但是,无论是在近地轨道还是在离地球中心更远的地方,你仍然会受到地球引力的作用而产生加速度。既然加速度并不为零,那么为什么宇航员会感到失重呢?

如果你站在地球表面,无论是在加速度最大的北极,还是在海拔最高的瓦斯卡兰山顶,你都会受到一个大小为9.8米每二次方秒的向心力作用,这个力就是重力加速度,也就是地球表面的1g。当然,由于你与地心的距离、地球自转速度以及地壳和地幔的密度与组成并不恒定,实际的重力

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