地球重达60万亿亿吨，为什么还能漂浮在太空中？看完你就明白了这是我们最常见的地球画面，一个孤零零悬浮在漆黑太空背景上的蓝色弹珠，看起来似乎是静止的，但它其实一直在以每秒30公里的速度绕太阳公转，所以说坐地日行八万里，并不是一句空话，而是写实。现在让我们换个视角重新审视地球，你就会发现地球并不是漂浮在太空中，而是一直在向太阳坠落，只不过地球的公转速度和太阳的引力保持了平衡，所以坠落变成了无休止的公转，就像人造卫星凭借自身的速度绕地球公转一样。由于地球公转轨道位于太空，所以基本没有什么阻力，因此地球从45亿年前诞生开始，就能长时间保持每秒30公里的速度绕太阳公转，并不会因为速度下降而导致轨道高度下降，也就不会真正坠入太阳。进一步来看，地球绕太阳公转的同时，太阳也在带着太阳系其他星球绕银河系中心公转，速度达到了惊人的每秒220千米，公转周期长达2.2亿年，可以说上次太阳系位于银河系这个位置的时候，地球上还是三叶虫的时代，只是不知道2.2亿年后当太阳系再次来到银河系现在的位置，地球上还有没有人了。回到最初的问题，我们会发现地球从来没有静止漂浮在宇宙中，它一直在受到太阳引力的拉扯，不过这种拉扯用爱因斯坦的相对论来解释，就是太阳质量太大引起了时空扭曲，所以地球才开始向太阳坠落。在广义相对论的引力理论中，物质决定时空如何弯曲，而时空决定了物质如何运动，任何大质量的天体都会扭曲自身附近的时空结构，造成一种类似凹陷的错觉，同时质量较小的天体会向质量更大的天体跌落，这种跌落过程就是引力的具象化，也就是地球绕太阳公转，太阳绕银河系中心的黑洞公转。虽然量子力学认为引力并不是时空弯曲，而是引力子的交换，但苦于物理学家始终没找到引力子存在的证据，所以现阶段人类文明的引力理论，还是以牛顿的万有引力和爱因斯坦的广义相对论为主，具体来说就是在低速和弱引力阶段用万有引力定律，比如火箭发射和太阳系内的探测，而一旦进入到近光速或者黑洞附近时，爱因斯坦的广义相对论就能提供更精确的模拟。所以说牛顿的万有引力定律，并没有被爱因斯坦广义相对论推翻，它们只是适用范围不同而已，未来也许还会有更先进的理论，取代现在的广义相对论也说不定。归根结底我们的宇宙是一个处于不断运动中的宇宙，从地球到太阳再到银河系，都受到了上一级更大规模天体系统的引力影响，目前银河系还在以每秒600公里的速度向巨引源飞行，数百亿年后才能到达目的地。不过由于宇宙处于加速膨胀阶段，规模越大的天体系统被撕碎的时间就越早，所以天文学家认为巨引源未来将分崩离析，变成若干个更小的引力源，所以银河系永远也无法到达目的地，最快37亿年后它就会跟仙女座星系合并，变成一个更大的星系，重新寻找引力的平衡。 为何重达60万亿亿吨的地球，能够不受任何牵引的，悬浮在宇宙中？1972年，阿波罗17号的宇航员在48万公里外的宇宙上给地球拍摄了一张照片，在这张照片里，我们的蓝色星球悬浮在宇宙中。阿波罗17号是迄今为止阿波罗计划中的最终一个载人航天任务，因此这也是人类最近一次在宇宙中远眺母星。人们给这张著名的照片命名：蓝色玛瑙。可能很多人看到这张照片会忍不住去思考我们一开始提到的问题，地球为何能悬浮在宇宙中呢？古希腊的学者们就曾经思考过这个问题，当时，亚里士多德认为，地球上 月球下方的万物都是由水火土气构成，而宇宙中 月球上方的物质都是由以太构成的，因为构成不同，所以宇宙中的物质可以按照圆周运动运转，不存在下坠的事情。这听上去跟没解释差不多，我们还是看看牛顿如何说吧。最后真正奠定天文学基础的是伽利略、开普勒和牛顿，牛顿的牛顿力学和万有引力，成功统一了地球上和宇宙上的物理学定律，也解答了地球悬浮的问题。根据牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的真相，地球上的物体会下落，是因为受到了地心引力和向心力的合力的作用，我们也把这个合力称为重力，重力的方向是竖直向下的。牛顿提出过一个著名的思想实验：牛顿大炮。也就是假设有一个理想的大炮，如果赋予炮弹一个初速度，炮弹的运动轨迹会像抛物线一样，最后落回地面上，由于地球是圆形的，如果炮弹的初速度下落的速率恰好和地球向下弯曲的程度一致，那么炮弹就会绕着地球运动，而不会落到地面上，这时炮弹的速度我们就称为第一宇宙速度，也就是7.9千米/秒。这在当初只是一个理想实验，但我们现行已经应用牛顿的推论，利用现代科技制成了用于发射卫星的火箭，炮弹模拟的，就是地球的人造卫星。本来地球绕太阳运行的原理与卫星绕地球运行的原理是一样的，地球也有一个大约30公里/秒的速度，由于受到太阳的引力，而绕着太阳运动，相当于太阳的卫星。所以说，地球是没有向下坠的说法的，在宇宙中，根本没有所谓的上下左右，如果地球的初速度为0，那它的下场应该是坠入太阳。牛顿对天体运行的解释很准确，但如果引力特别大时，万有引力定律的误差就会变大，爱因斯坦的相对论就弥补了这个缺陷。在狭义相对论中，时间和空间共同组成时空，人类就生活在一个四维时空中，而在广义相对论中，爱因斯坦认为，引力并不存在，引力现象的本质就是时空的弯曲，更专业地说，是质量扭曲时空产生的几何跌落效应。地球可以绕着太阳转，是因为太阳质量足够大，在太阳系中，太阳的质量占到了太阳系总质量的99.86%，而其他所有天体的质量加起来还不到1%，太阳压弯了周围的时空，所以地球只是沿着地球的测地线在运动。这里的测地线是指地球沿着弯曲空间中最接近于直线的轨迹运动。所以是地球在贴着时空的地面在跑，从三维空间的角度来看，地球就是在做圆周运动。一个有质量的物体，必然会产生引力，引力的大小也跟质量成正比，在太阳系内，太阳的质量最大，所有的物体都在围着太阳转，但宇宙中比太阳更大的天体比比皆是。而太阳自身，也在围绕着银河系中心的超大质量黑洞公转，与此同时，银河系也在围绕着室女座超宇宙岛团公转，整个宇宙就是一个在不断运行的空间范围，相互影响而又相互吸引。但也有科学家提出了另一种看法，他们认为，除了引力这一因素外，能让天体悬浮的真相，还涉及到暗物质和暗能量。暗物质看不见摸不着，但却被认为是宇宙物质的主要组成部分，既然看不见也测不到，科学家们为何能肯定它的存在？根据万有引力定律，离太阳越远的行星受到的引力越小，但经过观测，科学家们发现，处于远离银河系宇宙岛中心的太阳却不遵守这一规律，它们公转的速度更大，说明还受到一种神奇的力量的影响。所以科学家们就将能产生这种力量的物质称为暗物质了，而暗能量是驱动宇宙运动的一种能量，它比起暗物质更加神奇，根据最新的观测数据，暗物质在整个宇宙中占了68.3%，暗物质占了26.8%。可以说，暗物质和暗能量分布在宇宙的各个空间角落，他们产生的力量，应该也能托住宇宙中的天体。这里是宇宙天文馆，记得关注我，我们下期再见。