地球引力与大气层有啥关系?

2023-07-27 14:57 综合百科 0阅读 投稿:小七
地球引力与大气层有啥关系?图1

有位网友邀请回答这样一个问题:地球如果没有大气层保护,地球还会有引力吗?

虽然觉得这个问题有悖常识,但却说明一些朋友对引力认识太浅薄,所以还是觉得再通俗的说一说。

地球大气层与引力没有半分钱关系,许多星球没有大气,引力同样存在。

引力的本质是质量对时空的扭曲,理论上认为,任何有静质量的物体都会产生引力,因此引力是质量的根本属性,除此之外没有任何因素对这种力产生影响。

质量会导致的时空漩涡或者叫时空陷阱,当两个具有静质量的物体相互靠近时,就会被双方的时空漩涡所扰动,就会相互掉进对方的陷阱中。这在相差悬殊的两个天体间就是小天体被大天体的时空陷阱所捕获,表现出来的现象就是大质量天体吸引住了小质量天体,并往大天体上坠落。

地球引力与大气层有啥关系?图2

引力大小由天体质量大小决定,与相互距离成反比。

这就是说质量越大的天体,表现出来的引力就越大,质量越小的天体表现出来的引力越小;相互距离越近,引力越大,相互距离越远引力越小。

引力是质量的本质属性,就表现在任何有静质量的物体都有引力。一个原子、一个分子、一个细胞、一只蚂蚁、一只毛毛虫、一头猪、一个人、一座山都会对周围的时空产生扰动,因此都会有引力存在。

但引力是弱力,是宇宙中已知存在的四种基本作用力中最弱的一种力。四种力就是强力、电磁力、弱力、万有引力。

地球引力与大气层有啥关系?图3

如果把强力比作1,万有引力的强度只有10^-39。

所以,这种力我们在周围平时是感觉不到的,再大的东西在你身边,比如一列火车、一架飞机、一座山,你都感受不到引力,只有星球级才能够感受到这种引力。

比如人再怎么跳也跳不出地球,就是在只有地球引力六分之一的月球上,也只是比在地球上跳得高一些,还是被引力牢牢吸引在月球上。

月球被地球引力所牵制,月球只得围绕着地球公转;地球等八大行星受太阳引力所牵制,只得围绕着太阳公转。这就是引力的表现,也是太阳这个巨大的质量对周边时空扰动,形成时空陷阱的外在表现。

地球引力与大气层有啥关系?图4

有科学家用床单形象地描述了引力陷阱的状态:在一个被框架绷紧的床单面上,放上一个较重的铁球,这个铁球会把床单压出一个凹坑,这个凹坑就是质量对时空形成的漩涡或者陷阱,这是在床单上放上几个小弹珠,向这个铁球滚去,就会被铁球凹坑所俘获。

当然速度快,在掉到凹坑边缘时,会产生一个曲线,然后逃脱。

地球引力与大气层有啥关系?图5

这种比喻虽然不能完全描述质量对时空导致全方位的扭曲,但还是能够让大家更直观的了解引力形成的机制。

而且较为形象地描述了抗衡和逃脱引力陷阱的办法就是速度。

引力表现为吸引力向心力,而企图逃脱表现为离心力。当一个物体的线速度导致的离心力大于向心力时,才能够摆脱引力的控制。

所以经过计算,在地球上的第一宇宙速度为每秒7.9公里,就是人造物体达到这个速度,就会与地球引力相抗衡,向心力和离心力达到一个平衡,就可以环绕地球飞行,既不被引力所拉下,也逃脱不了地球引力范围,所以又叫环绕速度

第二宇宙速度为每秒11.2公里,达到这个速度,就可以挣脱地球引力,飞向远方的行星。所以又叫脱离速度,但只能脱离地球引力,逃不脱太阳的引力。

第三宇宙速度为每秒16.7公里,达到这个速度,就可以逃脱太阳引力,飞往太阳系以外,所以又叫逃逸速度

地球引力与大气层有啥关系?图6

在太阳系所有的天体相对太阳来说,只有两个宇宙速度,一是环绕速度,二是逃逸速度。

我们地球等八大行星公转速度都是继承了太阳系形成时,行星吸积盘的角动量,处于相对太阳的环绕速度状态。比如地球以每秒约30公里的线速度围绕着太阳公转,企图逃跑的离心力正好抵消了太阳引力的向心力,所以亿万年来,一直被太阳牵着鼻子不停地转动着。

地球引力与大气层有啥关系?图7

太阳系除地球外,还有七大行星以及若干颗矮行星、近200颗行星卫星、无数颗小行星彗星、星际物质碎片和尘埃,这些天体上有的有大气,有的有极其稀薄的大气,更多的没有大气,都遵循着万有引力定律,围绕着太阳或各自的主星公转。

所以,引力与地球大气没半根毛关系。至于大气和磁场保护如何地球生态,对地球生命的存在和延续有什么至关重要的作用,这是一个很复杂的话题,就不在本文中阐述了,有机会再聊。

就是这样,欢迎讨论。

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