跟朋友一起边吃饭边看电视,航天员在天和空间站里飘来飘去,让人羡慕。
一个朋友忍不住道:“他们没穿宇航服,说明舱里有氧气,既然有空气,怎么会失重呢?”
另一个顿时嘲讽道:“有常识没有,氧气跟失重有关系吗?失重是因为地球引力小。”
“……”
从网上搜一搜,认为空间站里失重,是因为地球引力小的人,还不在少数。
道理看上去很简单:
离开地球越远,地心引力就越小。
宇航员离开地球的距离已经非常远了,以至于引力变得非常小。
真是这样吗?
让我们用科学说话。
先看什么是引力。
引力的经典模型由牛顿提出,物理公式我们在中学就学过:
公式可以忽略,反正引力和两个物体质量的乘积成正比,和物体间距离的平方成反比。
引力的常数就是G。
假如航天员的体重75公斤,在距离地球360公里的空间站工作,用这个公式计算一下,他在地球表面受到的引力是734N,在空间站受到的引力是657N。
这个数量差别,是非常小的,不足以出现漂浮这样大的表现。
也就是说,航天员在空间站的失重状态,根本不是引力变小了,而是另有原因!
什么原因呢?
从身边找。
在地球表面,什么情况下会失重呢?
没错,自由落体。
只是,很少人会感受到。
不过,当你坐过山车时,多多少少会有一点失重的感觉。
想象一下,如果掉落的是一个无限远的山洞,那么,在掉落的过程中,你会怎么样?
那就是失重漂浮了。
现在,让我们回到太空。
空间站绕地球运行,实际上处于加速过程中。
据了解,天和空间站每九个小时绕地球一圈。
它绕地球做匀速圆周运动时,所需要的向心力正是由地球通过引力提供的。
换一种说法,它实际上一直在下坠,因为有一个速度,所以变成了绕轨道运行。
就像我们用力投出一块石头,石头在飞行当中是失重的,只不过它的速度不足以摆脱地球引力束缚,所以要落到地面上;
一旦速度够大,达到第二宇宙速度,就不再落回地面,而是环绕地球飞行,它还受地球引力影响,处于失重状态。
失重就是这样产生的。
那么,怎样才能让空间站里产生与地球一样的重力呢?
明白了失重的原因,解决这个问题,只需提供额外的加速度就行了。
我们看《流浪地球》里的空间站,一直在转动,实际上就是通过这种方式解决失重问题。
当然,这不是《流浪地球》的原创,之前很多影片中的空间站,都是靠自转的方式,以获得与地球相似的重力。