为什么星星都悬浮在太空中呢(星星为什么能悬浮在空中)

导语：为什么星星都悬浮在太空中？

星星只是看起来像是悬浮在空中。实际上，他们被太阳吸引，有一个朝着太阳方向的加速度，但他们的速度太高了，导致他们并并没有掉到太阳那。实际上他们最后的运动轨迹可以近似为圆形。但物理学家仍然认为这种运动就是一个掉落的过程。

如果我们发射一枚大炮，那个大炮飞出去后会落下来，最终砸到地面上。但当大炮发射的速度足够快，那当大炮开始掉落的时候，因为地球是圆的，地球表面也在弯曲、“下降”，那么那枚大炮有可能不会靠近地球表面。所以，即使大炮在“降落”，它仍然会绕着地球飞。我们称这个运动轨迹为轨道。物理学家把卫星在轨道中运动过程看作卫星在不断的往引力中心掉落。

这就类似于星星绕着太阳转一样。如果那些星星朝着一个方向运动速度的不够快，那他们最终会被太阳吸引并掉落到太阳那。

被星星们绕着转的恒星在时空中产生了一个“坑”，就像你把一个很重的物体放到了蹦床上，蹦床会因为重物的压力而下陷一样。爱因斯坦的广义相对论里是这么解释重力的。（刚过了广义相对论100周年纪念！）

图解：人造卫星处于地球的重力井作用当中。图源：sohu

地球其实也将周围的时空弯曲了。

如果我们现在看地球，而不是太阳，月亮就处于地球的重力井里，正朝着地球加速运动。（重力的效果这里就等同于加速的效应）但是，由于月亮的本身具有的速度，在月亮掉落地球的过程中，他陷入了一个永恒的平衡当中，就是一个往地球加速并掉落的趋势，和一个由于速度太快要飞离地球的趋势的平衡。国际空间站之所以能悬浮在太空中也是这个原因，这被称为自由落体。

绕着太阳运动的星星们都按照这个规律运动着。他们朝着太阳的中心有一个加速运动，但同时他们具有的较高的速度使得他们能保持在这个轨道上运动而不至于直接掉到太阳那。如果太阳突然消失，他们会以太阳消失那一瞬间的速度运动，就像往什么都没有的空间中丢出去一样。（虽然，如果引力波是真实存在的，那太阳的重力井在星星上的影响会以光速消失。由于太阳于星星的距离比较远，所以那些星星们会继续绕着“原本存在的太阳，但现在什么都没有了的那个位置”运行一段时间，直到太阳的作用真正的消失。在这之后他们才会自由地飞向太空。）如果星星们损失了能量（在这里相当于速度减小了）那他们会越来越靠近太阳。而当他们的速度为零时，他们会径直地往太阳那掉落。

有一个相似的现象（但完全不相同），就是电子绕着原子核运动的“轨道”。如果电子们吸收了能量（通过吸收一个光子），他们会跃迁到一个更高的能级上。如果他们失去了能量（通过发射一个光子），那他们会掉落到一个较低的能级上。这里我们必须引入一个分立的轨道的概念。因为如果电子像星星绕着太阳运动那样绕着原子核运动，在他们发射出一个光子后，这会导致一系列连锁反应，发射光子，导致速度降低，速度降低，轨道变小，掉进更低的能级，再次发射电子，速度继续降低。。。这会一直持续直到电子撞到原子核上。

然而，因为“我”还活着，并能打出这个回答，我们也观察到电子吸收和发射出光子，因此电子们并不是以相同的方式绕着原子核运动（否则当某个时刻你身体里的其中一个电子发出一个光子后，他会引起一系列连锁反应导致组成你的原子都崩塌了，那你也就不会存在了）。但如果我们引入这个分立的能级，这就能解释电子在原子力的行为

一个原子的能级：字母n表示能级的级数。

图解：波尔模型，原子能量量子化。图源，wiki

这就是为什么太空中的星星，月亮，小行星等所有天体能一直漂浮在太空的原因。如果吸引着这些天体，使这些天体绕着他为中心运动的物体突然消失了，那这些天体就会朝着什么都没有的空间运动，以匀速运动直到他们受到外力作用（这就是牛顿第一定律，惯性定律），导致速度大小改变了，或改变了运动方向，或两者都有。这个作用在这些天体上的力很可能来源于其他的质量体，他们可能通过自身的重力井吸引这些天体，或者他们本身也处于其他物质产生的重力井里。如果这些天体处于特定的速度下，那么他们之间就有可能会形成轨道，绕着对方运动。

有一点要注意，虽然太阳制造了一个巨大的重力井，地球在这个重力井中并往太阳掉落，地球本身在时空中也创造了属于他自己的重力井，使处于其中的月球，还有我们发射的卫星，在朝着地球掉落。而这里的所有东西都会制造出他们自己的重力井，你也一样。所有东西都处于其他物体产生的重力井中并朝着他们“掉落”。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. 周拔皮- quora

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