空间站里有重力吗?gydF4y2Ba

这是关于gydF4y2Ba常见的误解gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们问:国际空间站内部有重力吗?gydF4y2Ba

为什么有人说不：gydF4y2Ba宇航员似乎漂浮在国际空间站和太空行走中。gydF4y2Ba
为什么有些人会同意:gydF4y2Ba地球的重力场延伸到太空，因此将国际空间站和宇航员拉入其中。gydF4y2Ba

内容gydF4y2Ba

正确的论点(定性的)gydF4y2Ba
正确的论点(定量的)gydF4y2Ba

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事实上，是重力gydF4y2Ba做gydF4y2Ba对国际空间站中的物体起作用，尽管它们看起来是自由漂浮的，就像它们在完全没有重力的深空中一样。为了了解这两种情况是如何成立的，让我们回到现实中来。如果我们坐在地球表面的汽车里，很明显重力在起作用。gydF4y2Ba

尽管如此，当我们坐在汽车或过山车中快速越过山顶时，我们知道熟悉的失重感觉。发生这种情况的原因是，当轨道(从上坡到下坡)弯曲时，过山车(以及里面的一切)仍然保持原来的上升速度。轨道的形状给车施加了一个轨迹，使它加速向下。gydF4y2Ba

车里的物体不会受到这种力的作用，因此会一直处于自由落体状态，直到它们与安全带/安全带相撞。事实上，如果我们把某样东西从手中拿开，它就会漂浮在半空中，在我们看来既不向上也不向下移动。gydF4y2Ba

很明显，尽管重力继续作用，但由于它们的轨道，车内的物体会经历一种失重状态。gydF4y2Ba

这类似于我们在空间站找到的情况。该ISS不仅仅在空间中漂浮，休息在地球上 - 它是在17,500英里/小时以上的行星，或每秒4.5英里。gydF4y2Ba

在这样一个圆形轨道上行驶需要一个指向中心的力。打个简单的比方，想象一下你在转弯时从车门感受到的力。在这里，我们有同样的需求，但国际空间站的墙壁不能提供这样的力，毕竟国际空间站在太空中飞驰，不能推掉像道路这样坚硬的东西。gydF4y2Ba

那么力量来自哪里？它来自地球的引力拉动。事实上，当轨道绕地球时，ISS（或任何其他卫星）在内向的重力之间经历完美的平衡，并且需要保持圆形的向心加速度。gydF4y2Ba

因此，在国际空间站内的物体经历一个持续的向地球的自由落体，给人失重的感觉和外观。但与我们预期相反的是，这恰恰是由于重力的拉动，而不是没有重力!gydF4y2Ba

在自由下落的电梯中也可以看到同样的现象。假设一个人在电梯里自由落体，当他们拿出手机并松开时。在地球的框架内，人和手机在重力作用下自由下落。然而，从电梯里的人的角度来看，手机保持在同样的高度，看起来像是漂浮在空中。gydF4y2Ba

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国际空间站处于地球的重力场中gydF4y2Ba $重力\ mathbf{一}_ \ textrm{} = \压裂{GM_ \ textrm{地球}}{r ^ 2}gydF4y2Ba$ 在一个身高gydF4y2Ba $rgydF4y2Ba$ 在地球中心之上。另一方面，保持在一个圆形轨道上的速度gydF4y2Ba $vgydF4y2Ba$ 和半径gydF4y2Ba $r，gydF4y2Ba$ 国际空间站需要一个指向地球中心的加速度gydF4y2Ba $\ mathbf{一}_ \ textrm{心}= \压裂{v ^ 2} {r}。gydF4y2Ba$ 国际空间站向内加速的唯一来源是地球的重力，所以我们有gydF4y2Ba $\begin{aligned} \mathbf{a}_\textrm{gravity} &= mathbf{a}_\textrm{向心}\\ frac{GM_\textrm{Earth}}{r^2} &= frac{v^2}{r} \end{aligned}gydF4y2Ba$ 轨道速度是gydF4y2Ba $地球大概{GM_ v = \ \ textrm {} / r}。gydF4y2Ba$

因此，在国际空间站的框架内，物体经历加速度gydF4y2Ba $\mathbf{a} = mathbf{a}_\textrm{gravity} - \mathbf{a}_\textrm{向心}= 0，gydF4y2Ba$ 这样宇航员就能体验到失重状态。gydF4y2Ba

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