人在太空会失重,星体为何却不会失重?
admin
2023-06-06 10:03:47

人在太空会失重,星体为何却不会失重?

小时候我们看喜之郎广告时,都会看到宇航员在太空中是漂浮着的,并不能像在地球上一样正常行走。以至于到了长大我们所看的航天电影里面的宇航员在太空中也是漂浮着的。这从物理的角度来说,就是失重。

那么就会有人提出疑问:离开地球表面才几十公里,为什么人在太空就会失重了呢?难道是引力消失了吗?还是人的重量被偷走了?

首先,我们要排除引力消失这个想法,因为这个想法本身就是错的。因为离开地球表面几十公里,引力是不会消失的,甚至都没啥变化。而对于人在太空中失重是与引力消失有关的,严格来说,与引力消失也是没有关系的。因为引力是牛顿提出的万有引力定律,同时也是一种长程力,是不会消失的。

并且,引力还会延伸到很远的地方,远到了尽头引力也是不会消失的,也就摆脱不了地球对我们吸引。只是这个时候引力就会变得比较微弱,但并不会对我们产生影响,也就是说我们感知不到它而已。

既然我们已经排除掉引力消失这个想法,那就从重量这个想法入手了。我们知道引力是不会消失的,所以是因为地球对我们的引力变成了向心力,从而导致我们平时四肢感受到的压力全部消失了,也就可以在太空中漂浮了。

也可以这么说,就是当我们在地球表面的体重有100公斤的话,到外太空我们的体重也还是会有97公斤重,那么,为什么人在太空中还会失重呢?因为我们围绕着地球高速运转,重力就会被偷走作为向心力,所以就会完全失重啦。

而反过来说,如果我们想要停留在地球的某个上空时,向心加速度就会突然消失,重力加速度马上会支持我们整个世界,那样,我们就会急速下降,然后粉身碎骨,那种感觉就像是蹦极一样。

实际上我们感受到的重量并不是引力,因为引力是不会消失的,但在某种情况下,我们的重量是可以消失不见的。就拿自由落体来说,我们的实际重量是身体感受到的地表支撑我们身体的力量,要是没有地表支撑着我们,我们也就自然而然会做着自由落体运动,感受不到重量。

但是,引力会随着距离的增加而减弱,这个也是不可否认的事实。毕竟牛顿的万有引力定律就说明了这一点,两个物体之间的万有引力与它们本身的质量成正比,与它们的距离平方成反比。这也就说明,在两倍距离处看,引力到100倍处就只剩万分之一了。

当然这也是和我们所处的三维空间有关,换成二维空间,感受到的引力就是成比例线性减弱;那如果换成四维空间,感受到的引力就是与距离的立方成反比了,就不再是距离的平方了。

最后,大家也明白了到底人为什么会在太空中失重了吧?都是因为重量被偷走的原因。当然我们也不要害怕哪天我们的重量在地球也被偷走了,我们也失重了。其实还不至于到那个地步,不过,未来就说不定咯!

你知道人在太空中会失重,可你知道为何人在太空中失重吗?人类在太空中仍受引力作用,由于高空重力加速度小所以失重。而引力是两个天体的相互作用,只说地球自身,没有失重一说。

人在太空会失重,星体为何却不会失重?图1

失重的原因有两个,其一人类距离地球越远失重越多,原因在于引力作用和距离有关,距离越远重力加速度就越小,因此在空间中某一高度人的重量会降低;第二个原因,就是常说的微重力,人类在航天器中的时候,随着航天器一起绕地球运转,地球对人的引力也恰好提供了人绕地球运动的向心力,飞船对人的引力可以忽略,但是由于空间中存在非常稀薄的物质,地球的引力也不是均衡的,因此飞船速度会非常缓慢地衰减,人的速度也会跟着衰减,导致地球引力超出了向心力,所以人在飞行中的飞船中受到微重力的作用。

人在太空会失重,星体为何却不会失重?图2

我们一般所说的失重是相对于地球的引力作用而言,可是地球自身咋会相对于自身失重呢?引力是两个天体(物质)的相互作用,单单只说地球的话,地球在其轨道上没有失重的概念。那地球自转的动力来自哪里呢?当然是太阳,所以在整个太阳系,相对于太阳,地球就有了“失重”。不管是哪个天体,与其他天体的相互作用,都是越近越强,不过这个和质量也有关,如果计算的话太阳对木星的引力可能还要大于太阳和水星之间的引力。

人在太空会失重,星体为何却不会失重?图3

和地球一样,在太阳的表面到太阳之外的空间,太阳的“重力加速度”也是随着与太阳的距离增加而缩小,地球是太阳系从内到外第3颗天体,受到太阳作用的重力加速度小于水星和金星,水星和金星由于距离太阳更近,在太阳的影响下会发生比地球更剧烈的潮汐现象,导致地壳的形变,物质在形变过程中相互摩擦,也使金星和水星核心处有较高的温度。地球在轨道上运行的时候,相对于太阳的重力加速度它也是失重状态,太阳对地球的引力提供了地球绕太阳的向心力,恰好抵消,然而为什么地球上的人不像飞船中的宇航员可以漂起来呢?

人在太空会失重,星体为何却不会失重?图4

那就又回到了引力作用如何产生这一点,在地球上的物体虽然随着地球一块绕太阳运动,但地球上动物体距离太阳很遥远,太阳对人的引力远远小于地球对地面物体的引力,所以地球可以束缚着地球上所有的物体一同绕着太阳运行,而且引力还有富余,导致地球上的物体无法像宇航员在飞船中一样飘起来。实际上不管是什么东西,受到力都很复杂,因为只要是拥有静质量的物体(物质)之间都存在引力,无论距离有多远、无论质量有多大,通常一些很微弱的力的影响都被忽视。

人在太空会失重,星体为何却不会失重?图5

然而在天体运行中,这种情况却不能忽视。人造卫星也需要考虑地球不均衡引力的影响,可能需要备一些燃料,在需要的时候调整轨道参数;每次小行星飞临行星的时候,由于不均衡引力的作用,导致每次飞行时飞行参数都会有非常小的变化,但是在数十万年、数百万年间,引力作用的累积就导致小行星有撞击地球等天体的可能。

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