这些图片是由同在天宫空间站生活的宇航员翟志刚和叶光富拍摄。在微重力环境中,漂浮在天宫空间站中,像鸟儿一样飞翔。

那么宇航员在天宫空间站中受到的重力是多少呢?是0吗?

说起重力,第一个应该说的科学家应该是被苹果砸中的牛顿。从此以后,我们就知道,我们受到地球万有引力的吸引,而地球也受到我们的万有引力。但是我们的质量是在是太少了,所以我们一般只说地球对我们的吸引力。

而地球对我们的吸引力就是重力吗?

非也非也,因为地球在不断的自转,所以地球表面的物体也会跟随着地球转。所以地球对我们的吸引力有一部分必须支持我们跟随地球自转,剩余的一部分才是重力。

有例外的地方吗?有的,地球两极。在北极和南极点,两个地方的角速度为0,所以地球对我们的万有引力就是重力。但是因为这部分力很小,所以我们一般说重力近似等于万有引力。

重力的大小与什么有关?与重力加速度有关,表示1kg质量的物体所受到的重力,约9.8N/kg,有时候我们会近似为10N/kg。重力加速度赤道最小,两极最大。所以有一个脑筋急转弯,一只熊受到的重力加速度是10N/kg,这只熊大概率什么颜色?

OK,我们回到刚开始的问题?那么在天宫空间站的重力是多少呢?刚才我们说,重力在地面上约等于地球对物体的万有引力。那么在天空中呢?

空间站在地球轨道约400km处围绕地球运行,按照万有引力公式来说,万有引力的大小与两者之间的距离的平方成反比。宇航员在地面上的万有引力和在空间站的万有引力之比应该和地心的距离成反比。如果R为地球半径,那么(R+400)的平方与R之比,算出来大约是88%。

也就是说,宇航员在空间站受到的万有引力是在地面上的88%,并没有相差很大,那么宇航员为什么会感受到失重呢?那是因为。重力只不过是万有引力的一个方向的体现,并不是一个真实存在的力。另外方向的力就是支持物体围绕地球旋转的力。

在一定的高度下,万有引力的方向和角度已经确认,所以为了达到可以在此轨道围绕地球运转,速度必须达到一定的大小。其实,支持这个速度的力就是万有引力的一个方向的。这部分的力,有的人也称为向心力,向心力也是一个虚构的力。

所以,宇航员在空间站感受到向下的力非常少,因为很大一部分已经在支持宇航员以一个速度在围绕地球运转。这就是所谓的微重力

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星际代码之旅

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