地球能悬浮在太空中？想多了，其实地球一直在往下掉 1957年10月4日

1957年10月4日，斯普特尼克1号卫星（Sputnik-1）发射升空，从此开启了人类的航天时代，时至今日，我们早就已经知道了地球在太空中是什么样子，从各种来自太空的影像中都可以看到，地球就像是悬浮在太空中一样。

文章图片
根据我们在地球上的常识，物体在没有支撑的情况下总是会往下掉，一个物体越重，其掉落的速度就越快，所以这很容易让人产生一个问题：地球重达60万亿亿吨，为什么能悬浮在太空中，而不会掉下去呢？
（注：地球质量为5.965x10^24千克，约为60万亿亿吨）
实际上，这是我们想多了，其实地球一直在往下掉，为什么这么说呢？我们需要先来定义一下地球在太空中的下方是哪个方向。
我们判断“上方”和“下方”有两个依据，一个依据是我们的视觉，由于我们看到的很多物体都有明显的“上下”之分（比如说一张桌子、一把椅子等等），因此如果我们看到大多数的物体在“上”和“下”这两个方向都是一致的，那么我们就会认为大多数物体的“上方” ，就是真实的“上方” 。

文章图片
所以当我们看到上面这张图时，就会感觉到图中的那个人是“上下颠倒”的，但实际情况却不是这样，因为这只是一个特制的布景，里面的物体其实都是“上下颠倒”的，如果你把上面这张图倒过来看，你就会发现这个“把戏” 。
然而假如你亲自进入这个布景中，那么虽然你可能会暂时有点困惑，但很快你就会确认自己并没有“上下颠倒” ，因为你还有一个更“可信”的依据——对空间力场的感知。

文章图片
通常情况下，我们都会认为作用于自身的最大的那个力的方向，就是“下方” ，在地球上，作用于我们自身的最大的那个力，几乎都是地球的引力，因此我们就理所当然地认为，地球引力的方向就是“下方” ，这也是不管我们站立在地球表面上的任何位置，都会觉得自己是“头上脚下”的原因。
对于地球而言，太空中并没有什么物体具有明显的“上下”之分，所以我们就可以认为，作用于地球最大的那个力的方向，就是地球在太空中的下方，那这个力是什么呢？当然就是太阳的引力。

文章图片
太阳的质量占据整个太阳系的大约99.86% ，它的引力也在太阳系中是“一家独大” ，因此地球在太空中的“下方” ，就可以定义成太阳引力的方向。实际上，我们说“地球一直在往下掉” ，其实就是指“地球一直在掉向太阳” ，那为什么会这样呢？我们需要做一个思想实验。

文章图片
如上图所示，假设我们在地球高处架上一门大炮，然后向水平方向发射一枚炮弹，在不考虑其他阻力的情况下，发射出的炮弹就会因为惯性而沿着水平方向飞行，与此同时，它还会受到地球引力的作用，并向地面坠落，所以通常的结果就是：这枚炮弹会飞出一段距离，然后坠落在地面上。
由于地球可以认为是一个球体，其表面其实存在着一个曲率，因此相对于我们当前的地平面而言，远方的地平面其实是“下降”了，距离越远， “下降”的幅度就越大。
很明显，炮弹的速度越快，其飞出的距离就越远，于是就会出现这样一种情况：当炮弹的速度达到了一个特定值的时候，它在空中飞了一定的距离后，其高度下降了1米，与此同时，地平面却因为“地球表面存在曲率”的原因刚好“下降”了1米。