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太阳和行星的吸引力

不过,就本身质量超级大的太阳以及各大行星而言,就算它们相距的距离再远,也能够产生我们无法想象的巨大吸引力。

我们生活在与太阳相距甚远的地球上,然而正是由于两个星球之间巨大的吸引力,才使得地球能够在属于它自己的轨道上有规律地运行。倘若两者之间的巨大吸引力突然消失了,那么地球上的工程师们就需要设计出一条锁链来替代这个维持星球正常运行的吸引力,也就是说,我们需要通过锁链把地球绑在太阳上。在日常生活中,大家应该见过一种钢索,它是由钢丝绞成的,能够用于起重,这样的钢索每根能够承受的最大重量可达16吨以上。不过,大家能不能猜测一下,要是使用这种钢索来代替地球和太阳之间的吸引力,使得地球在固定的轨道上运行,总共需要多少根这样的钢索呢?这个数字可大到15位以上啊!你可能对这个抽象的数字没有概念,那我们来将这个超级大的吸引力具体化一下,也就相当于在地球面向太阳的所有区域内,每平方米要搭建70根钢索,你可以想象一下,这样的区域简直就如同一片密密麻麻布满这种钢索的“森林”。

由此可以看出,太阳对行星的无形吸引力是巨大的,如 图3 所示。

图3 太阳的吸引力对地球产生的影响(根据惯性定律,地球的运行路线原本应该是按照切线3K的方向移动,然而由于太阳的巨大引力,强迫地球改变了沿切线运动的轨迹,使得它的运行轨道变为曲线)

事实上,星际航行的实现完全没有必要阻断各个星球之间的这种联系,也不用让它们脱离亘古不变的运行轨道的束缚,宇宙航行家们只需要在未来的研究中着重讨论其他行星和太阳对一些较小物体的吸引力就可以了。最先要探究的自然是地球表面附近的重力强度,正是由于地球重力的束缚,才迫使我们停留在地球上。

我们兴致勃勃地想要先研究地球引力,并不是因为它会使置于地球上的任一物体给其支撑点施加压力。对我们而言,我们主要考虑的是倘若地球上的所有物体不存在支撑位点,那么地球引力就会“拉着”它们朝着地心运动。然而让人始料不及的是,无论物体的质量是轻还是重,它们在真空环境中朝地心运动的速度都保持着惊人的一致,在下落的第一秒末均为10米/秒。更严谨地说,应该是9.8米/秒的速度;这里按照10米/秒计算只是为了计算起来更简便。

图4 太阳和行星之间的距离

●物体在真空中下落时,第一秒末的速度为10米/秒,当下落到第二秒末,这时的速度会在下落第一秒速度的基础上加快10米/秒,即增加了1倍的下落速度。随着时间的流逝,下落的速度会不断增加,最后以下落至地面为终点。以此类推,物体会以每秒增加一致数值——10米的速度下落。据此规律,当下落到第三秒末时,下落的速度可达30米/秒,到第四秒末时,下落速度是40米/秒,一直这样有序地增加。

●倘若是从下向上投掷某一物体,这时上升的速度变化趋势与前面讲述的下落速度趋势则是完全相反的,即下一秒的速度反倒比这一秒减少10米/秒。所以与一个物体被投掷出去的初始速度相比,投掷出去的第一秒末的速度减少了10米/秒,接下来第二秒末的速度会继续减少10米/秒,根据这个规律推导,当上升的速度不断减小,直至将初始速度消耗完之后,物体就会开始下降。当然,这个例子成立的前提是物体不会被抛到距离地球很远的位置,因为物体与地球相隔的距离越远,地球的吸引力就会相应弱化,就会使物体上升速度的减小趋势小于10米/秒。

看到上述数字的确会觉得很枯燥乏味,不过很多问题都能通过这些数字来说明。从电视中我们了解到,古代犯了罪的人,双脚会被一条挂着笨重铁块的铁链锁在一起,从而使得他们无法逃走,甚至举步维艰。事实上,作为生存在地球上的人类,我们仿佛也被挂着沉重铁块的隐形脚链束缚着,无法去辽阔无垠的宇宙世界中翱翔,而只能被禁锢在地球上。但凡我们用一点儿力气跳起来,地球的引力就会分分钟把我们拖回地球表面。而衡量把我们拖回地球表面的无形猛力的标尺就是我们下落的速度——每秒钟增加10米。

对于那些盼望能够在漫无边际的太空宇宙中自由翱翔的人们来说,只能在把他们牢牢束缚住的地球上生活真是无比遗憾。其实,与地球相比,许多星球上的重力作用都是较弱的。具体的数值如表1所示,以地球上的重力强度为参照(假设地球上的重力强度为1),比较了其他星球上的重力强度。

表1 各星球重力强度

从上面表格的数值来看,倘若地球的重力强度像水星、月球,或者谷神星、爱神星那么微弱,人类应该早早就实现了星际航行,那么你现在看的这本书也就没有存在的必要了。 BUkx8YllDN4oztRhxZQCDziGkS33hDfJ2fY3Dz8/1bzkEKwn8pOQakef6jZcc2DI

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