人类如果想要体验零重力是该去太空还是实验室?
发布网友
发布时间：2022-05-17 05:12
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-09 02:16
美国宇航局的失重奇观，通常被称为呕吐彗星。这是一架改进的道格拉斯DC-9型客机。
当我们在太空中看到宇航员在地球大气层上空飞行时，我们说它们处于零重力:真正的失重状态。然而它们仍然受到地球、月球、太阳和宇宙中其他物质的引力作用!那么零重力是如何起作用的呢?它是真实存在的吗?这是一个很好的问题，一种你不需要到太空去体验的感觉。
想想你现在正在做的事情，很可能是“一动不动”地坐着，这和摔倒之间有什么区别？区别不在于椅子，座位，或者你身上的重力。实际上，
你可能正在坠落，就像在坐在自由落体的过山车一样。不同之处在于，当你的座位(或地板，或床)顶起你，从而让你抵抗地心引力时，你没感觉到你在下坠。你没有体验到下落的感觉的原因，其实与引力（重力）的关系并不大，而是与“法向力”有关。法向力是垂直于你重心的表面的力，是它支撑着你可以老老实实坐在椅子上。
图：重力（红色）和法向力（蓝色）相等且方向相反，因为它们作用于地球表面上的任何质量的物体。
三种方案
现在，把那个力拿走。你可以想象用几种不同的方法把它拿走:
1）您可以移走施加压力的表面，例如地板，椅子或任何使支撑着你的东西。
图：别告诉我你会这个技能
2）你可以想办法关掉重力，让你失重。（同时法向力也消失）
3）您可以关闭您与椅子表面上的原子之间的电磁相互作用。
在第一种情况下，你会坠落，就好像你不小心踩到了稀薄的空气，然后开始往下掉。（椅子、地板、楼板统统移掉，想想猫和老鼠，猫追到悬崖边，追出了悬崖的画面，或者跳楼的感觉）
在第二种情况下，你会意识到法向力“开”的唯一原因实际上是因为重力把你拉向地球，地板(或椅子)挡在中间，用等反作用力把你拉回原位。如果你关掉重力，重力就会变成零，法向力也会变成零。
在第三种情况下，重力仍然存在，把你拉向地心，但是如果没有地板上原子间的电磁力作用在你身上，你会直接掉下去。（解释一下，就是你除了受重力不会与任何物体发生作用，就像一个受到了重力的幽灵，遇墙穿墙，遇人穿人）
图：虽然一个抛射体只在重力的影响下运动，它看起来像一个抛物线，但实际上这个抛物线是一个以地球的中心为焦点的椭圆的一小部分。如果关闭电磁力，球将在大约90分钟内走完椭圆路径。
三种情况分析
这三种情况显然有很大的不同。在第一种情况下，重力会把你往下拉，把你加速拉向地球的中心，直到你要么因为空气的阻力停止加速，要么因为你经历了来自地球(或另一个固体)的力。
在第二种情况下，你会体验失重状态，在任何地方都不会加速，这才是真正的“零重力”。
在第三种情况下，就如同上面那个篮球，您将朝着地球中心加速，轨迹为以地球中心为一个焦点的椭圆形轨道，大约90分钟后回到起点。
图：地球的轨道为椭圆，太阳就是椭圆轨道的焦点。划重点：在最初的那一刻，在这三种情况下，你会
有完全相同的感觉。
宇航员和水果在国际空间站上。请注意，重力并不为0，只是所有东西，包括飞船都处于均匀加速状态，产生的结果是零重力体验。
等效原理
那种失重的感觉，那种胃部上升的感觉，那种迷失方向的感觉……这就是所谓的“零重力”感觉。
划重点：如果你不睁开眼睛，第二种（零重力）和第三种情况（有重力，不与任何事物交互，幽灵状态）对你来说是难以分辨的。即你无法区分
重力为0与自由落体匀加速之间的区别。这似乎违反直觉，但这是核心，这就是爱因斯坦推导出广义相对论的公理，“
等效原理”。
球在匀加速火箭中(左)和在地球上(右)，球的运动轨迹是相同，这是爱因斯坦等价原理的一个证明。等效原理表明，
重力加速度和任何其他形式的加速度是无法区分的，比如火箭的推力。如果你和你所在的参考系都在处于匀加速状态，你等效于没有匀加速。你在地球上感受到的力，绕着轴旋转，绕着太阳旋转，和你在太阳消失后感受到的力是一样的，而地球只是在宇宙的深渊中独自旋转。
图：地球绕太阳公转，其旋转轴如图所示。
综上所述：当我们说“零重力”时，我们并不是说重力不复存在。宇宙中没有一个地方是我们可以成功躲避地心引力的，我们也不需要这样做。我们需要做的就是想办法让法向力消失，这意味着我们和我们所在的参照系能够一致下落。我们所要做的就是以与环境完全相同的速度加速，它们之间没有力的差别。这和实验室（失重的飞行）的原理是一样的，即飞机的引擎关闭，飞机自由下落40秒，你在飞机上。
图：失重飞机
你体验的零重力可能感觉很像坠落，除了没有空气从你身边掠过。简单地说，您自己与您认为的“向下”方向之间没有相对的引力。不过，友情提示一下，不要经常这么玩，否则你会经历各种身体不舒服，例如骨质疏松,肌肉萎缩,视力障碍,甚至失明,失去你脚上的老茧(导致脚蜕皮),由于缺少重力拽着你的内脏，所以你还会感觉肠胃胀气，甚至洗澡、上厕所等等发挥你的想象力。
