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引力究竟有多大

著名的法国天文学家阿拉果曾写道:“如果不是每时每刻都能看到物体的坠落,我们会认为这是一种不可思议的现象。”我们习惯性地将重力——地球对地面上任何物体产生的引力——看作自然而普通的现象。可是当有人对我们说,相互吸引的现象也存在于物体之间时,我们就不那么相信了,因为我们在日常生活中没有见过类似的现象。

那么,为什么引力定律不会时常显现在我们身边呢?为什么我们从未看过桌子、西瓜和人体之间相互吸引呢?因为产生于质量较小的物体之间的引力是非常微弱的。让我举个例子来说明:两个人相隔2米站立着,他们之间存在引力,但引力十分微弱,中等体重的人产生的引力还不足0.01毫克。换句话说,两人彼此间的引力相当于将一个0.00001克的砝码放在天平上,这么微小的重量只有科学实验室里最灵敏的天平才能测出。可想而知,这样的引力绝不会使我们挪动位置,因为它完全被我们脚底和地面的摩擦力所抵消。如果我们要推动一个踩在木地板上的人(脚和地板之间产生的摩擦力是体重的30%),那么至少要用20千克的力量。与20千克的力相比,0.01毫克的引力简直可以忽略不计。1毫克是1克的千分之一,1克又是1千克的千分之一,所以0.01毫克是推动一个人所需力量的千百万分之一的一半。

图38 太阳引力使地球 E 的轨迹为曲线。假如没有太阳引力,地球会在惯性作用下沿着切线 ER 飞往宇宙深处

但假如没有摩擦力,哪怕是最微弱的引力也能让两个物体相互靠近。不过在0.01毫克的引力下,两人靠近的速度是非常缓慢的。通过计算可得出,如果没有摩擦力,两个相距2米站着的人,在第一小时会相互靠近3厘米,第二小时内继续靠近9厘米,第三小时靠近15厘米。他们向彼此靠近的速度会越来越快,但仍要5小时才能紧密地靠在一起。

要是没有摩擦力的阻碍,静止的物体之间的引力将不难被察觉。在地球引力的作用下,系着重物的绳子会垂直向下,但假如重物的旁边有一个体积庞大的物体,那么绳子就不会垂直向下,而是向地球引力和物体引力的合力方向偏斜。这一现象最初是在1775年由马斯基林在苏格兰的山上观测到的。他在山的两侧比较了铅垂线的方向与天极方向之间的偏差,随后又在专业仪器上进行了更加复杂的实验,最终他率领的科学家团队准确地测量出了物体之间的引力。

质量较小的物体之间的引力是非常微弱的,随着质量的增加,引力也会增加,引力与物体质量的乘积成正比。然而,常常有人夸大这种力量。曾经有位科学家——确切地说,他是动物学家,而非物理学家——试图说服我:常常可见的海船之间的相互吸引是万有引力造成的。但计算一下就会发现,万有引力在其中没起到任何作用。两艘25000吨的战舰在相距100米时,相互之间的引力只有400克,这么微弱的引力不可能使船只移动。至于轮船之间存在这种神秘引力的真正原因,我们会在讲解流体特性的章节中再次谈到。

虽然质量较小的物体之间产生的引力非常微弱,但巨大的天体之间产生的引力非常惊人,即使是太阳系边缘那颗遥远的海王星,也可使地球受到1800万吨的引力。尽管太阳与地球相距甚远,但只有太阳的引力能使地球按部就班地沿着轨道旋转。假如太阳的引力消失了,那么地球就会顺着轨道的切线飞入浩渺的宇宙深处。 yKrU6a1175CwV3zRCQx7rV/9VzVddx9C0n+SzdWCHfZYVRBB3n7FyPwD/8VAOsVR

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