物理學(xué)家：這兩者的微妙之處正是牛頓的偉大見解之一，“掉落蘋果”的力和“旋轉(zhuǎn)行星”的力是同一種力。

圖解：牛頓最初的思想實(shí)驗(yàn)描述了自由落體和軌道運(yùn)動之間的相似之處。物體向側(cè)面移動得越快，它在空中停留的時間就越長。如果速度足夠快，那么它根本不會下落。

無論引力是將物體拉入軌道還是使其“掉落”取決于物體的運(yùn)動方式。 基本上，每個物體都希望遵循某種特定的軌道路徑。如果隨手扔一個球，那么球也會沿著軌道運(yùn)動。 如果那條路恰好與地面相交，那么我們說“物體掉落了”。 如果那條路沒有與地面相交，那么我們就說它在軌道上。

什么是引力？

通過引力作用，行星或是其他天體將物體往其中心方向吸引。同時，引力也使各個行星保持運(yùn)行在繞日軌道上。

引力還有什么作用？

當(dāng)你向上跳躍，你會落在地面上，而非懸浮在空中，這是為什么？當(dāng)你拋出或是扔下物體，它們會落在地上，這又是為什么？答案便是引力。這股無形的力量將物體拉向彼此。在地球引力作用下，人們可以站立在地面上，事物也會向下落。

引力也處在不斷變化之中。愛因斯坦認(rèn)為，引力是包圍在物體(如恒星或行星)周圍時空連續(xù)體中的一種曲率。當(dāng)周圍物體靠近時，該物體將被拉進(jìn)該曲線軌道中。

圖解：引力來自于時間和空間的曲率

任何有質(zhì)量的物體都具有引力。質(zhì)量越大，引力越強(qiáng)；距離越遠(yuǎn)，引力則越弱。所以當(dāng)物體靠得越近，它們間的引力越大。

地球引力來源于它的質(zhì)量。地球的全部質(zhì)量形成了萬有引力，拉引著人體的全部質(zhì)量。這便形成了人類的重量。如果你是在一顆質(zhì)量小于地球的行星上，你的重量也會下降。

圖解：人體在不同行星上的重量 圖源：Lifeslittlemysteries

人類對地球也有相同的引力作用，但由于地球的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類的質(zhì)量，這部分引力對地球并無作用。

宇宙中的引力

在引力作用下，行星保持運(yùn)行在繞日軌道上，月球保持繞地運(yùn)行。月球引力吸引著海洋，因而形成了潮汐。引力牽引并匯聚物質(zhì)，形成了恒星與行星。

引力不但吸引有質(zhì)量的物體，也吸引光。阿爾伯特·愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)該定律。將手電筒朝上射出光線，引力會吸引光，光束會逐漸變紅。肉眼無法觀察到該現(xiàn)象，但科學(xué)家可以測量出來。

黑洞將極其大的質(zhì)量壓縮在極其小的體積中，因此黑洞引力強(qiáng)到可以吸引萬物甚至是光。

圖解：黑洞 圖源：Baidu

地球上的引力

引力對人類很重要。沒有引力，人類無法在地球上生存。太陽引力吸引地球繞日運(yùn)行，使地球與太陽保持恰當(dāng)距離，讓人們享受到陽光與溫暖。太陽引力使地球表面覆蓋著大氣層與空氣，正是引力將我們整個世界結(jié)合在一起。

然而，地球各處引力大小并非相同。地下質(zhì)量大的區(qū)域，引力略大。NASA利用兩架宇宙飛船進(jìn)行測量，地球引力分布是重力恢復(fù)與氣候?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目（GRACE）的一部分。

圖解：GRACE項(xiàng)目地球重力分布圖 圖源：NASA

在GRACE項(xiàng)目幫助下，科學(xué)家繪制出了地心引力變化圖。藍(lán)色區(qū)域，引力較弱；紅色區(qū)域，引力較強(qiáng)。

GRACE可探測引力在一段時間內(nèi)的變化，這些變化揭示了一些關(guān)于地球的重要細(xì)節(jié)，比如GRACE探測到了海平面的變化以及地震引發(fā)的地殼變化。

作者:askamathematician

FY: 歌詩小

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