国外媒体报道,众所周知地球对月球存在引力作用,但其中一个简单的问题是:既然存在引力 , 月球为何没有被地球引力拖拽而与地球发生碰撞?要解答这个看似简单的问题,必须从引力是什么开始说起 。
引力
引力是具有我们称之为“质量”的属性的天体之间的相互作用,而质量是指形成天体的电子、质子和中子的数量 。因为质量的存在,引力作用存在以下特性:
1. 它取决于两个相互作用的天体的质量 。
2. 天体质量越大 , 产生的引力越大 。
3. 如果两个天体之间的距离增大 , 引力作用反而减少 。
4. 一个天体受到的引力作用总是与另一个天体的方向相同 。换句话说,引力是种吸引力 。
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作用力
倘若我对月球施加作用力,这些作用力对物体有何影响?简言之,作用力会改变物体的运动 。
作用力与物体速度方向相同 。假设一个物体向左运动,同时受到一个同方向的作用力(如图2) 。单一持续的作用力会使得物体加速,不要错误的认为持续的作用力会使得物体以恒定速度移动 。
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作用力与物体速度方向相反 。同理倘若一个向右移动的物体受到向左的作用力 。物体的速度因此会减慢 。如果月球以恒定速度环绕地球运行,那么它既不会加速也不会减慢 。
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作用力与物体速度方向相垂直 。我们将这种力称之为“侧面”力 。如果物体仅仅受到垂直力,它既不会加速也不会减慢,只会改变方向 。因此如果想要施加持续的垂直力 , 力的方向必须不断改变以保持与物体移动方向相垂直 。
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这是一张地球月球系统的图表 。月球距离地球的确非常遥远 , 图中显示的月球地球距离只有实际的1/5 , 但相对大小比例是正确的 。
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【月球为什么不会撞向地球?】红色的箭头代表对月球产生的引力 , 如果月球以完整的圆移动,那么引力作用将会一直是“侧面”力,因此仅仅会改变移动方向 。但由于地球的质量是月球的81倍 , 这意味这即使月球是以圆形移动,也是一个相对非常小的圆 , 以至于这个圆的中心是位于地球以内的 。
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真正的月球
如果月球真的以完美的圆移动,那么受到引力作用将永远是“侧面”力 。图中出现了一个非圆形轨道的地月系统 。很明显月球受到的引力作用并非与速度方向垂直 。在这样的情况下,引力的部分分力是与速度方向相同,因此月球移动速度会加速 。而引力的另外一部分分力是垂直力,因此月球将会改变移动方向 。月球在向地球靠近时,速度不断增加,反之亦然,随着月球远离地球,速度不断减少
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