世界不思議

人在太空為什麼會失重?不是引力消失了,而是你的重量被偷走了



有人問:離開地球表面才幾十公里,為什麼引力那麼快就消失了?

這個想法是錯的,離開地球幾十公里,引力不會消失得那麼快,甚至不會有多大變化,即使幾百公里都不行。提問者所說的離地幾十公里引力消失很快,可能是說人到了太空會失重,但這和引力消失沒有關係,引力是一種長程力,永遠不會消失,而且會延伸到無窮遠的地方。比如我們地球的引力,理論上你即使逃到宇宙邊緣,也沒法擺脫地球對你的吸引,只是這時候引力已極其微弱,不會對你產生任何可以感知的影響而已。

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而在地球周圍的太空軌道中失重,引力並沒有消失,只是因為你隨著飛行器一起繞地球高速旋轉,地球對你的引力變成了向心力,從而讓你四肢百骸平時感受的壓力徹底消失,完全放飛了自我。換句話說,在離地心6371公里的地球表面,和離地心6371+100公里的近地軌道上,你的實際重量並沒有多大的變化——如果你在地球表面體重100公斤的話,到100公里的外太空仍有97公斤重,只是因為你圍繞地球高速運行,你的重力被偷走作為向心力,所以就完全失重了。假如你突然停止運動,試圖停留在地球某一點的上空,向心加速度突然消失,重力加速度馬上就會接管你的整個世界,要不了多久,只聽“duang”的一聲,你就會撲進大地媽媽的懷抱,支離破碎。

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實際你感受到的重量並不是你受到的引力,因為引力永遠不會消失,而在某些情況下,你的重量是可以消失的,比如你從高處跳下自由落體的時候,這究竟是怎麼一回事呢?原來你的重量實際是你身體感受到的地表支撐你身體的力量,如果沒有地表的支撐,你就會向著地心做自由落體運動,不會感受到重量;你也可以換個方向,比如吊在單槓上,這時候你感受的重量就是向下拉你的力量了。正是因為你感受的重量並不一定就是你受到的萬有引力,所以它才有可能消失。

但引力確實會隨著距離的增加而減弱,並且衰減得非常快,這在牛頓老爺子的定律裡早就說了,兩個物體之間的萬有引力與它們的質量成正比,與它們距離的平方成反比。與距離平方成反比,就意味著在兩倍距離處,引力會減弱到1/4,3倍處1/9……100倍處就只剩萬分之一了。這和我們身處三維空間有關,如果是二維空間的生物,它們感受的引力就是成比例線性減弱了;而如果是四維空間的生物,它們感受的引力就是與距離的立方成反比了。
一些科學家認為,三維空間的引力有可能洩露到四維空間中,那麼引力的衰減就不會是嚴格的平方反比律,所以可借此檢測究竟有沒有四維空間的存在。不過目前還沒有任何儀器檢測到這種衰減,所以你也沒必要憂心忡忡,擔心自己的體重實際可能還要更重一些,只是洩露了一些到四維空間,所以才顯得像現在一樣輕盈。

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