太空里也有重力？

重力是怎麼產生的呢？

電影里常常出現宇航員在太空失重的場景，那麼太空中到底有沒有重力呢？要解決這個問題，我們就要先搞懂啥是重力。簡而言之，重力是兩個有質量的物體間的相互作用。任何兩個有質量的物體間就會產生重力互相牽拉。

重力的大小取決於兩個物體之間的距離，離得越遠，重力就越弱。這個力的大小也取決於兩個物體的質量。質量越大，重力就越大。我們可以用一個等式來表示:

在這個等式中，最重要的就是常數G，即萬有引力常數，它的值是。

所以重力是非常小的。若是兩個物體中的一個擁有超大質量，像地球那麼重（），我們才能注意到重力的存在。

太空中有重力嗎？

現在來看看問題所在。如果太空中有重力，那麼為什麼宇航員會在太空中漂浮？這個現象讓大家誤以為太空中沒有重力，甚至有些人稱之為「零重力」。

這個問題的答案是，太空中「是」有重力的。回顧一下上面的重力方程，當你從地球表面移動到太空時，這個方程有什麼變化？唯一的區別是你和地球中心之間的距離（r），所以隨著距離的增加，重力減小了，但是重力改變了多少？讓我們一起快速地估算一下怎麼樣？

將地球半徑粗略記為，有了這個值，一個質量為70千克的人就會有686.7牛頓的重力。現在假設這個人上升到國際空間站的軌道高度，距離地球中心400公里。將這個距離帶入公式，重新計算，這個人就會產生是608牛頓的重力，這大約是站在地球表面時重力的88%。但從這樣的計算中，你會發現太空中明顯存在重力。

這裡還有另一個證據。為什麼月球會繞地球轉動？答案是：重力。為什麼地球繞著太陽轉？是的，它是重力造成的。在這兩種情況下，兩個相互作用的物體之間存在著顯著的距離，但是引力仍然「工作」，即使在太空中也是如此。

但是為什麼宇航員會在太空中漂浮呢？其實他們是在軌道上漂浮，如果有一個超級高塔進入太空，它們就不會四處漂浮。「失重」環境是由航天器或太空站內的人的軌道運動引起的。這才是真正起作用的。如果人類唯一的受到的力是重力，那人就會感到失重。當人站在高塔上會產生兩種力量，一種是向下的重力，另一種是塔對人向上的支持力。而宇航員在軌道上上，因為只存在引力，才會導致了那種失重的感覺。

實際上，你甚至不需要進入軌道就能感到失重。什麼時候重力是唯一作用於你的力呢？假設你站在一座建築物頂部的電梯里。由於你處於靜止狀態，所以合力是零，這意味著向下的重力與地面的向上支持力保持平衡。若是把支持力移走，即讓電梯加速，產生與自由下落的物體一樣的加速度。在這種情況下，你將會掉進電梯里。而此時唯一的力就是重力，你就處在了無重力的條件下。

最後，人們似乎對重力產生了巨大的誤解。他們的推理大抵是這樣的：太空中沒有空氣，因此，如果沒有空氣，就沒有重力，所以宇航員在太空中是失重的。這種無空氣/無重力的想法在電影中經常出現（實際上並不正確）。

在宇航員返回時，會發生什麼？

在宇航員重返大氣層時，航天器進入大氣層並遇到空氣阻力（因為有空氣）。讓我們從一個簡單的力圖開始，取這個運動的某一點，來展示宇宙飛船的狀態。

雖然重力能作用於所有物體，但也存在空氣阻力會使宇宙飛船在向下運動時減慢速度。如果人類要安穩地留在宇宙飛船里，那麼人類（從接觸面上）也必須有額外的力量，如支持力。所以，這不是失重——事實上，由於加速度，人類感受到的重力比正常的更大。這個情況你很熟悉了，因為在電梯里，同樣的事情也會發生在你身上。當電梯在往下移動的時候，它也在減速。在這段時間裡，你會感覺有點重，因為地面上的力量推著你。你並不是真的更重，你只是因為加速度而有這種感覺。

蝌蚪五線譜編譯自wired，譯者 小趙，轉載須授權

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