地球為甚麼能懸浮在太空中，不會墜入宇宙深處？

爲什麼重達60萬億噸的地球能夠懸浮在太空中沒有往下墜落 難道有什麼神祕的力量在拖着它嗎 要知道 在宇宙中既沒有上下左右之分 也沒有所謂的鏡頭 即便你朝任意方向移動 都只會無休止的一直前進 永遠都不會撞到空氣牆 既然如此 爲什麼地球沒有在宇宙中亂飛 而是老老實實的待在太陽系中呢 因爲太陽在行程之初就已經挖了一個無形的坑 地球則在這個坑裏轉了整整46億年 這就是愛因斯坦的時空彎曲 一個比牛頓絕對時空觀更加瘋狂的理論 早在300多年前 當牛頓被一顆蘋果砸中後發現 既然地球萬物總是往下墜落 而不是飛向天空 那麼就說明肯定有一個力量正在拉扯着它們 而這就是地球的引力 根據萬有引力的解釋 宇宙中所有的物體都是相互吸引的 物體的質量越大 引力也就越大 對於地球來說 由於受太陽引力的影響 才使其以橢圓形的軌道圍繞太陽公轉 但牛頓卻始終都沒能告訴我們引力究竟是什麼 以及天體間爲何隔着數億公里也能相互作用 以至於這一問題困擾了物理學家長達200多年 直到1915年愛因斯坦提出了廣義相對論 他認爲所謂的引力根本就不存在 而是時空發生了彎曲 爲了更好的解釋這一現象 假設我們將一個重物放置在一塊緊繃的幕布中便會發現 原先平整的幕布開始向下凹陷 並扭曲了周圍的幾何形狀 這會使小質量物體的運動軌跡發生偏移 由於太陽的質量是地球的33萬倍 從側面看它則將周圍時空壓出一個巨大的凹陷 而地球就如同那顆小球圍繞着凹陷滑動做公轉運動 所以地球並非是被太陽的引力所牽引 而是在一個彎曲的時空中滑行 與此同時 愛因斯坦還提出了一個更加驚世駭俗的結論 由於宇宙中一切大質量天體都會扭曲其周圍的時空 所以還會使光線發生彎曲 也就是說 即便從地球發出的光也不可能在宇宙中一直沿直線行走 而是會被時空曲率所彎曲 此言一出震驚了當時的整個物理學界 因爲這一言論實在過於荒謬 爲了驗證這一觀點 於1919年 英國天文學家愛丁頓通過日全式觀測後發現 光線略過太陽的偏轉角度爲1 61正負0 30毫秒 這也就意味着遠處恆星所發出的光在經過太陽附近時確實發生了偏折 從而印證了愛因斯坦的廣義相對論 即時空真的可以被彎曲 而我們所以爲的引力都只不過是時空扭曲下的假象而已 但問題是 爲什麼地球能一直圍繞着太陽的時空曲率滑動 而沒有墜入太陽呢 背後的祕密就藏在地球的初始速度中 還是剛纔的實驗 當我們給小球施加一個速度後就會發現 當大於逃逸速度時 小球將按照非約數軌道運行直至滾出平面 而當小於逃逸速度 小球就會遵循着橢圓軌道運行 這就是地球和太陽的關係 由於在宇宙真空中沒有任何摩擦阻力 只有當地球保持着每秒29.8公里的公轉速度時 才能一直保持在太陽的時空凹陷中滑而不落 一旦速度過快 就會被甩出太陽系 過慢則會一頭撞進太陽 事實上 牛頓早在300多年前就用過一個思想實驗描述過這一現象 假設我們在山頂上打出一枚炮彈 其落地點的距離取決於炮彈的初始速度 隨着炮彈初始速度的不斷增大 落地點也會變得越來越遠 通過計算即可得出 在不受任何空氣阻力的影響下 當炮彈的初始速度維持在每秒7.9公里時 再受到9.8米每二次方秒的重力加速度以及地球表面的曲率時 炮彈的落點將會變得無窮遠 最終使其一直不停地繞着地球做勻速圓周運動 永遠不會掉回地球 這就是宇宙第一速度的由來 也是地球圍繞太陽公轉的原理 既然如此 地球最初這個恰到好處的初始速度又是從何而來的呢 爲了弄清楚這一問題 科學家根據現有行星理論模型以及大量計算機模擬結果推測出 大約在45億年前 出生的太陽系可謂腥風血雨 在這片原始星雲中瀰漫着大量高溫氣體和顆粒 隨着星雲殘骸逐漸收縮 並在角動量守恆定律的作用下 使旋轉的速度越來越快 最終在不斷的猛烈碰撞和凝結中才形成了岩石行星 而地球也因此繼承了星雲的旋轉速度 這就是地球速度的來源 它並非是被某種力量所控制 而是從誕生起的那一刻就一直在轉 在此期間 有無數碎片和小行星被甩出太陽系或掉進太陽之中 只有速度剛剛好的才能活到今天 地球就是這場殘酷篩選的倖存者之一 正是地球恰到好處的初始速度 恰巧與太陽之間達到了一個微妙的平衡 才使其能夠安穩地繞着太陽旋轉46億年 既不會飛離 也不會墜落 而這一切彷彿是被宇宙精心篩選過濾出來的一樣 因爲在科學家的數千次模擬中 僅僅只有一次在地球的位置上出現一顆行星 可想而知地球的誕生是多麼的幸運 根據最新觀測數據發現 地球正在以每年1 5釐米的速度遠離太陽 其主要原因是和太陽的質量損失以及潮汐力有關 不過我們也無需擔心 因爲按照這個速度計算 每一年地球也只會遠離太陽1500公里 這一距離根本不會對地球造成任何影響 而真正需要擔心的是太陽的壽命 大約51年後 太陽會進入紅巨星階段 體積則會膨脹至現在的200倍 不僅能將水星和金星吞沒 地球也會被烤成一片焦土 屆時 即使地球還在圍繞着太陽旋轉 也已經不適合生命存在了 而在此之前 人類依舊能安穩地生活在這顆高速飛行的星球上 並跟隨着太陽以每秒220公里的速度在銀河系中狂奔 每2 26億年都會回到同一個位置 這並非是什麼神蹟 而是一個個真實存在的物理法則 但正是這些冰冷的物理規律纔給予了人類一個溫暖的家園 從而使我們有機會能夠仰望星空去思考宇宙的終極奧祕