1957年10月4日，斯普特尼克1号衛星（Sputnik-1）發射升空，從此開啟了人類的航天時代，時至今日，我們早就已經知道了地球在太空中是什麼樣子，從各種來自太空的影像中都可以看到，地球就像是懸浮在太空中一樣。

根據我們在地球上的常識，物體在沒有支撐的情況下總是會往下掉，所以這很容易讓人産生一個問題：地球重達60萬億億噸，為什麼能懸浮在太空中，而不會掉下去呢？

（注：地球質量為5.965 x 10^24千克，約為60萬億億噸）

實際上，這是我們想多了，其實地球一直在往下掉，為什麼這麼說呢？我們需要先來定義一下地球在太空中的下方是哪個方向。

我們判斷“上方”和“下方”有兩個依據，一個依據是我們的視覺，由于我們看到的很多物體都有明顯的“上下”之分（比如說一張桌子、一把椅子等等），因此如果我們看到大多數的物體在“上”和“下”這兩個方向都是一緻的，那麼我們就會認為大多數物體的“上方”，就是真實的“上方”。

所以當我們看到上面這張圖時，就會感覺到圖中的那個人是“上下颠倒”的，但實際情況卻不是這樣，因為這隻是一個特制的布景，裡面的物體其實都是“上下颠倒”的，如果你把上面這張圖倒過來看，你就會發現這個“把戲”。

然而假如你親自進入這個布景中，那麼雖然你可能會暫時有點困惑，但很快你就會确認自己并沒有“上下颠倒”，因為你還有一個更“可信”的依據——對空間力場的感知。

通常情況下，我們都會認為作用于自身的最大的那個力的方向，就是“下方”，在地球上，作用于我們自身的最大的那個力，幾乎都是地球的引力，因此我們就理所當然地認為，地球引力的方向就是“下方”，這也是不管我們站立在地球表面上的任何位置，都會覺得自己是“頭上腳下”的原因。

對于地球而言，太空中并沒有什麼物體具有明顯的“上下”之分，所以我們就可以認為，作用于地球最大的那個力的方向，就是地球在太空中的下方，那這個力是什麼呢？當然就是太陽的引力。

太陽的質量占據整個太陽系的大約99.86%，它的引力也在太陽系中是“一家獨大”，因此地球在太空中的“下方”，就可以定義成太陽引力的方向。實際上，我們說“地球一直在往下掉”，其實就是指“地球一直在掉向太陽”，那為什麼會這樣呢？我們需要做一個思想實驗。

如上圖所示，假設我們在地球高處架上一門大炮，然後向水平方向發射一枚炮彈，在不考慮其他阻力的情況下，發射出的炮彈就會因為慣性而沿着水平方向飛行，與此同時，它還會受到地球引力的作用，并向地面墜落，所以通常的結果就是：這枚炮彈會飛出一段距離，然後墜落在地面上。

由于地球可以認為是一個球體，其表面其實存在着一個曲率，因此相對于我們當前的地平面而言，遠方的地平面其實是“下降”了，距離越遠，“下降”的幅度就越大。

很明顯，炮彈的速度越快，其飛出的距離就越遠，于是就會出現這樣一種情況：當炮彈的速度達到了一個特定值的時候，它在空中飛了一定的距離後，其高度下降了1米，與此同時，地平面卻因為“地球表面存在曲率”的原因剛好“下降”了1米。

可以想象的是，在這種情況下，這枚炮彈在飛行過程中其實一直在往下掉，但它與地球表面的距離卻始終不會縮小，于是它就會沿着一個閉合的軌道圍繞着地球運行。

上述的思想實驗其實是牛頓提出來的，因此也被稱為“牛頓大炮”，而實驗中的那個“特定值”，其實就是所謂的“第一宇宙速度”，事實上，現在運行在地球上空的各種衛星和空間站，利用的就是這個原理。

我們可以簡單地認為，衛星和空間站其實一直在做自由落體運動，但隻要它們自身的軌道速度達到特定值，它們與地球表面的距離就始終不會縮小，當然了，如果是橢圓軌道的話，那麼這個距離就是在一個固定值的上下波動，如此一來，它們就不會掉下去。

順便講一下，當物體在做自由落體運動時，由于物體所有部分都具備相同的加速度，所以物體各部分之間因為重力而産生的相互作用就消失了，看上去就像沒有重力一樣，而正是因為如此，在軌道中運行的空間站中才會出現失重現象。

現在我們隻需要将地球看成是空間站或衛星，再将太陽看成是地球，就可以得出：其實地球也一直掉向太陽，但由于地球本身具備一個特定的軌道速度，這就使得地球與太陽表面的距離一直在一個固定值上下波動（因為地球是橢圓軌道），這樣就形成了“地球一直在往下掉，卻始終不會掉進太陽”這種現象。

另外要講的是，因為離地球近的觀測設備的速度與地球的軌道速度相差無幾，而對于那些離地球較遠的探測器來講，雖然它們的速度可能會與地球相差不少，但由于距離太遠，它們拍攝的影像也不會明顯地表現出地球在太空中的位移，所以我們通常就會覺得地球是懸浮在太空中的，但實際情況卻并不是這樣。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。

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