在太空中處於失重狀下的宇航員,還會不會受到地球重力的影響?
失重不是不受重力,完全失重狀態恰恰是只受一個重力(萬有引力)。進入太空中的宇航員處在失重狀態,他們可以飄著,就好像不受重力似的。他們在太空中飄起來和月球沒有掉到地上來是一個道理,都是只受一個萬有引力,都是萬有引力充當了向心力。
根據萬有引力提供向心力可以列出表達式GMm/r2=mv2/r,由此可知要想在天上不掉下來,速度必須達到一定值。並且不同的軌道半徑對應不同的速度大小。如果在地面附近,這個速度就是地球的第一宇宙速度約為7.9km/s。在地面附近給物體一個初速度,如果小於7.9km/s,它一定會重新掉到地面上;如果大於7.9km/s就有可能成為一顆人造地球衛星,飄在太空中。
除了在太空中圍著地球轉,還有一種常見的完全失重狀態,就是做自由落體運動時。愛因斯坦當年突然意識到,當一個人做自由落體運動時將不會感受到重力的作用,並在此基礎上深入分析得到了廣義相對論。愛因斯坦後來稱他那個想法是一生中最有價值的想法。霍金就體驗過類似的完全失重,不過不是做自由落體運動,而是在飛機上無動力下落。
重力即地球的引力,只與質量和距離有關,只要不出宇宙就會受到各種引力作用。太空中並非無重力,而是引力作用作為繞地球橢圓軌道的動力,當物體運動速度達到和超過第一宇宙速度,但小於第二宇宙速度的時候,物體就能脫離地球進入太空,引力作用成為物體繞地球橢圓軌道的向心力。
衛星運行的近地點、遠地點,使動能和重力勢能不斷轉化,太空阻力又比較小,因此對航天器的運動影響很微小,航天器能夠長時間的維持圓周運動,進入太空的載人飛船,人和飛船可以看作一個整體,共同圍繞地球做圓周運動,在航天器內的人隨著航天器一塊加速、減速,因為與飛船相對靜止。因此在飛船中就處於失重狀態,而兩者之間的相互的力的作用 不會對整體運動產生影響。
實際上,一般的衛星軌道並沒有完全脫離地球大氣層(厚度1000公里),稀薄空氣對航天器有減速作用,航天器圓周遠動的向心力是略小於地球引力的,因此,太空中是微重力環境,而不是無重力環境。
所以,即使到了月球的高度,也仍然會受到地球引力的作用。牛頓早就證明了嘛,使蘋果下落的力和使月球圍著地球轉動的力都是同一個力
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