天使翅膀折断的时候（是地心引力折断了我飞翔的翅膀）

在众多的自然奇观当中，最能让我们欣喜若狂的奇景莫过于那些浩瀚宇宙中的奇观。天空是人类祖先在洞穴中观测到的奇观之源，他们想象自己置身于闪闪发光的星星之中；或像伽利略那样用他的天文望远镜对着漆黑的天空，心中满怀希望；又或是像个十来岁的少年第一次看《星球大战》。

以我自己为例，我对宇宙产生好奇是因为第一次看到一本书页已泛黄的天文学儿童读物，它封面上的土星光环一下子就吸引住了我（我还特意把土星的样子画在了手上）。第二次让我叹为观止的是看到宇航员太空中漫游，这是我从未想到过的外太空经历，就像是飞起来了一样。

图解：在航道监测站工作的Samantha（2）

欧洲航天局宇航员Samantha Cristoforetti在国际空间站负责航道监测设备的研究分析。（图片提供者：NASA）

正如小孩子和一部分成年人对太空的印象，我对宇航员们能在太空漂浮的概念是基于一个错误的假设：在离地球很远的的太空空间中，地心引力几乎为零。因此，在零重力的状态下，宇航员不受任何外力所束缚，可以随意漂浮。

但这绝非真相。国际空间站距离地球表面仅400公里，相对而言，月球离地球将近40万公里。如果宇航员是因为没有地心引力而漂浮的话，那么驱动月球却围绕着地球公转的引力又是什么呢？

月球为什么围绕着地球公转的问题让牛顿困惑了很多年。他的调研主要包括两大问题：为什么月球不撞击地球？如果伽利略假设物体在受到外力作用之前不受阻碍地朝着某个方向运动，那么月球是否绕着一个圆而不是直线运动呢？为什么月球围绕着地球公转而不是直线移动呢？一个巧妙的思想实验让他找到了答案。

牛顿想像在地球表面的一座高塔上以不同的速度发射炮弹，当以极低的速度发射炮弹时，炮弹径直地在地球表面上以抛物线轨迹运动，随后在离高塔不远处着落。然而，如果以非常快的速度发射炮弹，炮弹将沿着地球水平面直线运动，并且略高地球曲面。

当速度持续增加，炮弹在水平和垂直方向上的移动距离也会越来越大。牛顿意识到：一定有一个神奇的速度使炮弹落下的速度与地球曲线运动的速度一样，它的惯性恰好抵消了地心引力，因此两者的合力转化成向心力。地心引力的影响就会像一条系着石头的绳子围绕着你打转那样。

在某一速度上，抛物体刚好完全落在地球周围，这就意味着它将永远落下。同样地，宇航员、国际空间站和月球也是向着地球作永续运动。然而，国际空间站和宇航员都是以相同的速度着落，所以他们会感到失重，就像在20层建筑的电梯里下落或在过山车顶峰俯冲。因此，国际空间站无法完全摆脱地心引力。事实上，它受我们在地球表面所受重力的90%左右的影响。

月球用大约一个月时间围绕着地球转，而国际空间站则只需要90分钟。在这两个公转轨道之间，卫星以一定的速度实现24小时无时差的公转，这样它们就可以专注地监控其下方的一片区域。重点是在月球与地球之间，没有一个点是不存在地心引力的，但在月球以外的空间是否存在这样的点呢？

图解：国际空间站围绕着地球以27000公里/小时的速度公转（图片来源：维基百科常识）

是的，还没有。地心引力会变得非常弱，但却依旧起作用。它遵循平方反比定律，根据此定律，地心引力作用会随着地球表面距离的平方而减小。虽然距离会让地心引力变得很弱，但它的作用仍是可以测量到的。以LIGO（激光干涉引力波天文台）记录的黑洞之间灾难性的撞击成果为例，这场碰撞使极小的引力波以光速向我们涌来。

地心引力有多米诺骨牌效应。例如，在宇宙某个遥远的点上物体的地心引力是它在地球表面的0.001%。这样的地心引力将吸引物体不断靠近地球，随着这个物体的接近，它受到的地心引力将会越来越强，地心引力将会增加这个物体的速度直到最后与地球撞击。

因此，尽管一个以逃逸速度投掷的网球能让它直线向上飞去，它也逃离不了地心引力的作用。现实情况比这更复杂，因为我们的解释没有把其它天体的引力作用考虑在内，例如最常见的太阳。

图解：太阳。来源于Sutichak Yachiangkham/Shutterstock

地球外部围绕的物体很容易受太阳的引力影响，因为太阳的质量占整个太阳系质量的99%，太阳周围的25万公里之内的物体都是如此。这就是为什么月球（4百万公里远）和地球都围绕着太阳公转的原因。

然而，如果假设太阳和其它任何星体没有引力，那么地球的引力的影响范围实际上是无限的，地球心里会吸引着宇宙里每一颗原子，哪怕是在宇宙最遥远的角落移动的原子。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- Akash Peshin

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