为什么月亮不会掉下来?很多人以为太空没有引力,其实错了。月球其实一直在往地球掉,只是地球是圆的,它永远掉不到底,这就叫圆周运动。简单说,一直在下落,一直在错过。 很多人觉得月亮挂在天上不动,就以为太空没引力,东西不会往下掉。其实完全相反,太空到处都有引力,月球每秒每秒都在朝地球中心往下坠。只是它坠得巧妙,刚好永远碰不到地球表面。 牛顿当年想通这事,用苹果落地做对比。苹果从树上掉下来,是因为地球拉它往下,速度越来越快,每秒加9.8米左右。月球离地球远得多,大概是地球半径的60倍,同样的引力拉到它身上,效果就弱了3600倍,向心加速度只有0.0027米每秒平方左右。月球不是静止在那,它有很大的切向速度,大约每秒1公里。如果没引力,它会直线飞走;有了引力,就不断被拉弯轨道。 关键点在这里:地球是球形,表面一直往下弯。月球往前走一段,同时往下坠一段,这段距离正好等于地球表面弯下去的弧度。它每时每刻都在坠落,却总“错过”地面,继续保持差不多38.4万公里的距离。这就是稳定的圆周轨道,本质是持续下落加持续偏离的平衡。 牛顿算过这个账。他拿地面重力加速度除以月球向心加速度,得出的比例接近3600,正好对应距离平方反比:60乘60等于3600。引力强度跟距离平方成反比,这个规律就把苹果和月球统一起来了。不是两种力,而是一种力从地面到天上都管用,叫万有引力。 这个想法接地气:想象你在很高山顶扔石头,速度慢就砸脚下;扔快点,落点远一点;再快,就能绕地球飞一圈,像人造卫星;更快,就彻底飞出去了。月球的速度正好卡在绕圈那个点上,一直往下掉却掉不到底。 卫星发射就是这个原理。火箭把卫星推到轨道高度,再给够水平速度,它就跟月球一样,永远在下落但永远错过地球。国际空间站每90分钟绕地球一圈,高度400公里左右,速度每秒7.66公里,引力拉它弯曲,刚好匹配轨道曲率。 月球轨道其实不是完美圆,是椭圆,但平均距离稳定。潮汐力让月球慢慢远离地球,每年退后几厘米,不过这变化极慢,对日常理解没影响。 很多人误会,以为太空零重力,其实宇航员在轨道上“失重”,是因为他们在自由落体,跟月球一样往下掉,只是速度让轨道闭合。太空站里飘着,是因为整个人和站一起在下落,相对没感觉重量。 简单一句话:月亮没掉下来,是因为它掉得太准了。地球圆,它掉的路径也圆,永远追不上地表。这不是魔法,是牛顿两百多年前算出来的物理真相。
