为什么巨大的星球会漂浮在太空?

为什么卫星、飞船在太空飞行中不会掉下来?

为什么在天空飞行和太空飞行完全不一样?

许多人认为：因为太空是真空的环境，所以星球会漂浮在太空，卫星、飞船能在太空飞行。错！
                                                                               太空飞行

人类社会进入17世纪，科学知识和科学技术达到一定的水平。人类开始了科学大发现、地理大发现、海洋大发现、宇宙大发现。

哥白尼的“日心说”理论认为：行星环绕太阳，以圆形轨道运行。当时的天文学家们认为：行星的运行速度是均衡的，不会变化。

开普勒通过天文观测，发现了行星运动三大定律，描述了行星环绕太阳运动等科学规律，展示了宇宙的真实面目。

1609年，开普勒发表了伟大科学著作《新天文学》，提出了他的前第一和第二个行星运动定律。1618年，开普勒发表了行星运动第三定律。

行星运动第一定律，又称为轨道定律：每颗行星都在一个椭圆形的轨道上，环绕太阳运行。太阳位于这个椭圆轨道的中心。

行星运动第二定律，又称为面积定律：行星距离太阳越近，运行速度就越快。行星的速度以这样的方式变化。

行星运动第三定律，又称为周期定律：行星距离太阳越远，运行速度就越慢，运行周期就越长。

                                     开普勒的行星运动三大定律，建立了科学的天体力学

                                                            太阳系八大行星运动轨道

       牛顿从一个苹果落地发现了万有引力定律，证明了物体互相之间存在引力。引力的大小与物体的质量和大小有关。

       1687年，牛顿在《自然哲学的数学原理》上发表关于宇宙中最基本的法则——万有引力定律：任何物体之间都有相互吸引力。这个力的大小与各个物体的质量成正比，而与它们之间的距离的平方成反比。

      牛顿的万有引力定律说明：每一个物体都有质量，都能吸引其他物体。两个物体间的引力大小，跟它们的质量有关。它们的质量越大，引力也越大；距离越远，引力也越小。

      万有引力定律：宇宙的基本规律

                                                             万有引力定律：行星运动规律

      牛顿利用万有引力定律说明了行星运动规律。

      在万有引力中，质量是决定因素。质量大的吸引质量轻的。

     “为什么月球环绕地球运行？”牛顿认为：“地球又重又大，重量大，引力也大。月球又轻又小，重量轻，引力也小。地球巨大的引力吸引着月球，环绕地球运行。”

      牛顿还指出：木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为：月球除了受到地球的引力外，还受到太阳的引力。另外，他还解释了彗星的运行轨道和地球上的潮汐现象。

      万有引力定律彻底改变了人类理解宇宙的方式。

      牛顿自豪地确定：地球上与天体的物体运动适应同一自然法则——万有引力。他证明开普勒的行星运动定律和他的万有引力理论之间的一致性。根据万有引力定律，天文学家勒维耶成功地推算出了海王星。

      在万有引力定律出现后，科学家才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上，从而创立了天体力学和轨道力学，为火箭理论、人类航天奠定了基础。

      万有引力——经典力学

    1687年，根据物理定律，牛顿提出人造天体的概念：当一个物体加速到一定速度，就可以自由移动，环绕地球沿着一个封闭的圆轨道飞行；……增加速度，人工天体进入太空，并继续运动……。它可能永远不会坠落到地球上。

    根据第三运动定律，牛顿预言：人类将飞上太空！

          牛顿指明了航天的必由之路。

太空飞行：向心力与离心力

开普勒阐明了三大行星运动定律：天体会沿着轨道力学的原理，在太空中飞行。

牛顿发现了万有引力：天体会按照万有引力的原理，飞上天，并在太空中飞行。

为什么巨大的星球会漂浮在太空?

为什么卫星、飞船在太空飞行中不会掉下来?

为什么天体太空飞行，不是因为真空的环境?

根据轨道力学的原理，天体在太空中飞行，会产生两个力量：一个是向心力，一个是离心力。离心力与向心力的方向相反。如:卫星、飞船等航天器环绕地球飞行时，一股向心力朝地球方向拉，一股离心力朝地球外面拽。当离心力与向心力平衡的时候，天体就会沿着轨道飞行。

太阳、星球、卫星、飞船、空间站等都是天体，产生向心力与离心力。它们会沿着轨道力学的原理，在太空中飞行，漂浮在太空，不会掉下来。

                                                             向心力与离心力

                                                                 轨道力学:太空飞行

                                                         向心力与离心力：不会掉下来！