地球在太陽系八大行星當中，其實算不上個頭大的，質量隻能排到第五名。但是哪怕是這樣，地球的重量依舊能達到60萬億億噸。

承載着數百萬種生命的地球

此前，許多人十分不解，按理來說地球這麼重，在宇宙中應該像鉛球一樣“下墜”才對，可是它卻穩穩地在一個位置，并且還能同時兼顧自轉和公轉。

那麼，這麼重的地球，到底為何能飄在太空中，而不向下墜落呢？接下來，就讓我們一起來看看吧！

宇宙中的地球構想圖

人類雖然自诩地球上唯一誕生過文明的物種，但是其實在科技有了較大的進步前，一直對地球知之甚少。相信直到現在，許多人對于地球的“三圍”到底是多少，都不是特别的了解。所以，咱們先來回顧一下地球的基本信息，尤其是它的重量。

地球的直徑為12756千米，平均密度是5507.85千克/立方米，質量或者說是重量為5.97×1024千克，體積為1.08×1012立方千米。這就是地球三圍的基本情況，其重量四舍五入之後大約就是60萬億億噸。

科學家們是如何測量地球的呢？

有人可能會想，這個重量是怎麼得到的，難道說科學家真的造了個“秤”，去給地球稱重了嗎？

顯然以地球的體格來說，咱們是造不出這麼大的秤的，所以科學家還是根據計算得出這個結果的。

在1789年時，英國的著名物理學家亨利·卡文迪許就通過“扭秤實驗”算出了地球的質量。當他公布這個結果的時候，不少人都不相信，認為他的數據肯定是有錯的。不過，根據後來的驗證結果來看，卡文迪許算出的地球質量與如今的數據誤差很小。

卡文迪許扭秤實驗示意圖

他之所以能夠通過實驗和計算得到地球的質量，與牛頓的萬有引力有着密切的關系。因為其扭秤實驗本身就是根據萬有引力定律，求出引力常數G，然後再将其代入公式進行計算就可以得到結果了。

值得一提的是，不僅卡文迪許給地球稱重需要用到萬有引力定律，就連地球以60萬億億噸的重量在宇宙中能不下墜也與萬有引力相關。

引力效應示意圖

關于地球會向下墜的認知，其實是我們的一種誤解。因為在地球上你尚且可以以某個參照物，來區分出上下左右，但是到了宇宙當中，上下左右就無法界定了。畢竟宇宙的尺度和天體在其中的狀态，都決定了在宇宙中不能用地球的“方位概念”去區别。

所以在這種情況下，地球在宇宙中“向下墜落”本就不成立，畢竟我們也無法說清楚，這個向下是朝着太陽奔去，還是遠離太陽。

宇宙是沒有方向也沒有絕對位置的

當然，這一點并不影響我們解釋另一個問題，那就是為啥地球能飄在空中。

在我們的眼中，地球上下左右的極大範圍之内都是一片空，沒有支撐它漂浮的東西。但實際上，地球的漂浮不需要“托盤”或者“引線”，隻需要萬有引力就夠了。

地球和太陽之間存在着萬有引力

在萬有引力的規律下，物體的質量越大代表着其引力越大，因此太陽系當中的引力王者肯定是太陽。而作為王者，肯定是要收一些“小弟”的，就這樣太陽系的各大天體在太陽的引力吸引和束縛之下，成為了它的孩子，在既定的軌道之上圍着它做運動。

簡單來說，地球和太陽之間看似相隔甚遠，甚至說沒什麼表面的關聯。但實際上，太陽強大的引力就像是無形的絲線，正在牽着地球。這根絲線十分強大，它不僅能讓重達60萬億億噸的地球“漂浮”在空中，還能扯着它環繞自己做運動。

地球的公轉運動示意圖

萬有引力确實能夠讓星系的結構維持在相對穩定的狀态下，因為根據科學家的研究，太陽系在形成不久之後就一直維持着現在的狀态。

不過，這種穩定并不會表現為“公式化”，即所有行星之間的距離都差不多。畢竟大家的質量和體積也是不一緻的，所以肯定會表呈現出差異。

八大行星圍繞太陽公轉的速度都不同

對于萬有引力使太陽系維持穩定，早在1609年時就有科學家發表了相關著作，正是開普勒在《新天文學》和《世界的和諧》當中的論述。

他指出行星運動有三大定律，第一就是橢圓定律，指的是運動軌道是橢圓的。第二是面積定律，指的是行星到太陽的連線在相同的時間内掃過相同的面積。最後一點則是和諧定律，開普勒認為行星繞着太陽的公轉周期的平方等于橢圓半長軸的立方。

開普勒三大定律示意圖

綜上所述，科學家确實不會用我們固有觀念中的東西去對宇宙中的各個數據進行實際測量，但是他們能夠憑借現有的公式推導出很多東西。就像卡文迪許那樣，這大抵就是物理學的奇妙之處吧！

不過，萬有引力又是如何被人們發現的呢？難道說科學家也是通過憑空想象就得到了萬有引力的規律嗎？

引力的概念圖

實際上，萬有引力的發現與建立，是經過了漫長的積澱的。如今我們一提到萬有引力，就會說這是牛頓的成就。殊不知如果沒有亞裡士多德、開普勒、胡克等人的研究基礎，那麼牛頓想得到萬有引力定律是很困難的。

“砸出”萬有引力定律的蘋果

具體來說，萬有引力定律的建立經曆了以下三個階段。第一階段就是猜測，主要代表有亞裡士多德、哥白尼等人，他們發現引力可以使物質聚集成球體，而天體結構的本質是數學。

第二階段則是定性假設時期，這一時期的代表有開普勒、伽利略、笛卡爾等，以伽利略的觀察為例，他發現了下落與重量無關，行星會繞着太陽做慣性運動。

開普勒（左）伽利略（中）笛卡爾（右）

到了第三階段就是定量研究了，牛頓在此時終于出場。許多人說是一顆落地的蘋果帶給了他啟示，實際上這種說法并不對，因為作為一名出色的物理學家，牛頓很早就在觀察天體的過程中，發現了不對勁的地方。

資料顯示，牛頓本人在1714年期間所寫的回憶錄中寫出了他最初的思考過程：“1666年我開始想到重力是伸向月球軌道的……”

英國著名物理學家艾薩克·牛頓

不難看出，早在1665年到1666年時，牛頓的腦海當中就已經有了萬有引力的雛形，可是他依舊經過了二十多年的潛心研究才最終發表了相關理論，這無疑是很嚴謹的。

從牛頓這種“聰明人”都需要研究這麼長時間的情況來看，萬有引力其實在當時面對不少困難，比如理論上的困難、數學上的困難以及實驗上的困難。更重要的是，許多人無法理解通過複雜算法得出的晦澀公式，所以會覺得科學家是在造假，殊不知物理學這種東西本來就不是隻靠表面就能看出來的。

萬有引力公式示意圖

那麼，萬有引力定律得出之後，為這個世界帶來了什麼呢？

很顯然，通過上文依靠萬有引力定律得到的研究結果就能看出，它将人類的認知層次提升到了另一個高度。并且，它也成為了天體物理學領域當中的支柱性存在，大量的研究都是以此為基礎的。

就以與地球相隔甚遠的海王星和冥王星為例，那時的人們并未通過觀測設備直接看到它們，但是卻能通過“引力異常”的情況，推測出它們的存在。

處于太陽系邊緣地帶的海王星

除此之外，萬有引力在天體的相互作用當中有着重要的地位，不論是分析各個星系還是比星系更大的結構，科學家都會用到它。如今，我們也通過萬有引力知道了地球是如何稱重的，以及它為何會在宇宙中“懸浮”。

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