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不但地球对它周围的物体有吸引作用,而且任何两个物体之间都存在这种吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间,故称为万有引力。
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小跟物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越大,它们之间的万有引力就越小。
通常两个物体之间的万有引力极其微小,难以察觉它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足0.01牛顿,而一个蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的100倍。
但是,在天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。太阳系中的9大行星绕太阳旋转而不离去,就是由于万有引力的作用。银河系里的球状星团――由上百万个恒星聚在一起并呈球状的恒星集合体――聚集不散,也是由于万有引力作用的结果。
在天体中质量还算很小的地球,对其他物体的万有引力已经具有很大的影响,它把人类、大气和所有地面上的物体都束缚在地球上,它还使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。重力就是地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。
大约300年前,牛顿综合了当时的天文学和力学成就的基础上,发现了万有引力定律,揭示了自然界中一种基本的相互作用力。
万有引力与航天哟关系
当然了啊,不然怎么说有第一宇宙速度、第二宇宙速度啊!
空间科学
前苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出了火箭原理,他因此被尊称为火箭之父。现如今所有的火箭可以说都属于齐奥尔科夫斯基火箭。火箭的诞生终于使人们达到了宇宙速度,开始摆脱地球引力,遨游太空了。在星际空间中,我们可以认真的俯瞰这个蓝色的生命之星。科学家们利用火箭将一颗颗卫星送入太空的预定轨道,并以此为基础开展了一系列研究,这一新兴领域迅速发展起来,不久就成为了国与国之间竞争的重要砝码。空间物理、微重力科学与航天遥感等高新领域不断开拓,形成了空间科学这一门类。人类并没有就此止步,又开始了载人航天领域的竞争。我们正在试图一步步走出摇篮,向宇宙的纵深处探出触角。
空间站中一种最普通的现象就是微重力,所有的物体都会在这种环境中悬浮在空中。航天器长时间的微重力环境为科学实验提供了绝佳的场所。由于分子间作用力的影响,在液体与固体表面存在着表面张力,而液体会在表面张力的作用下尽量收缩表面以降低吉布斯自由能,故在微重力环境中,液体都是球形的。在原子、分子水平上,重力相对分子力一般是可以忽略的,但是当物体处在临界相变过程中时,重力梯度可与分子力相比而不可忽略。近年来临界相变理论发展迅速,微重力实验将有助于找到隐藏的普遍规律。
微重力环境的研究已经取得了丰富的结论,例如,由于浮力引起的对流现象的消失,使得晶体生长、合金凝固、燃烧以及某些化学反应过程可以在扩散状态或静态下进行,容易控制,并且大大简化了分析过程。沉淀现象将不复存在,流体的形状受控于表面张力,静压力消失,晶体可以在这种环境中长得很大。我们只需要很小的控制力就可以进行无容器加工,生产出超纯材料。微重力电泳技术用于药物生产,其效率是地面的几百倍,纯度是地面的数倍。太空中存在比地面上强的多的高能宇宙射线,其主要成分是高能电子和质子。在这种强辐射的环境中,植物种子的基因突变速率大大提高,可以实现太空育种。航天育种的有益突变多,变幅大,稳定快,可以培育出许多其它方法难以获得的优良品种。
遥感技术是一门新兴的空间技术,即利用一定的技术设备和系统,在远离被检测目标的位置上,对被测目标的物性进行测量与纪录。遥感技术为人类提供了探测地球表面及其他星球的手段。“阿波罗”探月飞船、“水手”“海盗”等探测金星与火星的探测器传回了大量其他星球的资料。如今的陆地卫星每隔18天就将地球表面扫描一遍,这些信息广泛应用于气象、农业、林业、地址、地貌、石油、海岸、水产、环保等领域。
从卫星轨道的高度上探测地面目标有独特的优越性,探测范围广泛,数据搜集快。用航空摄影探测我国领土需要100万张照片,而用卫星仅需要500张。卫星还可以发现并跟踪一些自然灾害,如臭氧层空洞的变化,台风的形成,热辐射的变化等。卫星可全天候工作,测量精度高,受地面影响小,不受国界限制。对地观测卫星显示了前所未有的广阔前景,成为煤炭、石油、水利、电力、地矿开发应用的重要手段,可以反映矿藏储量,并从经济、工程、地质等因素综合考虑开发适合的软件与数据库。利用遥感技术对探明石油储量的大幅度增长有非常重要的意义。卫星遥感图像测量范围广,视野广阔,形象逼真。应用于铁路建设等行业,有显著的经济效益,利用卫星导航技术可以使船只沿着最短的航线行驶。据估计,大型油轮使用卫星导航穿过大西洋,一次就可以节约数百万美元。卫星为渔民指示鱼群方位就更不在话下了。
创造一只机器蚊子需要数百万美元和N个白头发的聪明的大脑,可自然界要创造一只蚊子只需要一个受精卵和一沟臭水。消耗最少的资源形成最精致、最复杂、最完美、最有效率的结构,大概也只有生命体能够办得到。生命现象一直是物理学家关注的重点,并且,物理以其自己的方式推动了近代生命科学的发展,应用现代科学手段来揭示生命之谜,是唯一可行的方式。下期我们要去生命科学中体会一番……
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