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【从3.9万米高空跳下仍落回地球 地球引力范围有多大】2012年10月14日,43岁的菲利克斯·鲍姆加特纳做了件震惊世界的事。他穿上宇航服,坐特制飞行器花两小时飞到3.9万米高空,这可是平流层顶部,能看到完整的球形地球。准备好后,他头朝下纵身跃向地球,在引力作用下自由落体,25秒就超过了喷气式飞机的速度。可巨大气流让他失控,身体像被卷进洗衣机疯狂旋转。不过这位跳伞老手努力调整,把手臂和双腿夹紧,让身体垂直于地面,减少空气阻力,速度越飙越高,最高达到1342公里每小时,超过了音速,成了世界上首位超音速跳伞的人。最后在离沙漠着陆点1500米时打开降落伞,成功落地。
鲍姆加特纳能顺利回到地球,全靠地球引力。那地球引力的极限到底有多远呢?答案可能让你意外。引力是远程力,理论上作用距离无限远,就算到宇宙边缘,地球引力理论上也还在。也就是说,完全飞出地球引力是不可能的。但引力是弱力,吸引力大小和质量成正比,和距离的平方成反比。距离越远,引力衰减得越厉害,而且是平方级衰减,所以距离远了,引力就变得很微弱,甚至可以忽略。
那引力能被感知的范围怎么表示呢?这就要说到希尔球半径了。每个物体都有自己的希尔球半径,地球的希尔球半径是150万千米,而月球离地球才38万千米,所以月球被地球牢牢控制,只能绕着地球公转。太阳的希尔球半径更大,地球就只能绕着太阳转。
为什么说需要足够的速度才能逃离地球引力呢?爱因斯坦的广义相对论说,引力是物质扭曲时空造成的,这就像大质量天体周围有个引力漩涡,想要逃离就得加快速度,就像船要想开快才能逃离漩涡一样。天体越大,漩涡越大,引力越大,需要的速度也就越快。
根据这个原理,人们定义了宇宙速度:
- 第一宇宙速度是7.9千米/秒,也叫环绕速度,这个速度能和地球引力抗衡,既不会被拉下来,也脱离不了地球引力控制。
- 第二宇宙速度是11.2千