月球是如何“悬浮”在宇宙中的？

安静的小女子

网友提问： “为什么月亮可以悬浮在宇宙中？如果它没有依附于任何东西上，为什么它不会掉下来？”现在我知道这是因为重力，但是我并不知道具体的细节。有人可以帮帮我吗？

图解：在阿波罗8号任务，于1968年的圣诞夜从月球看见的地球。非洲在日没的边界线上，美洲在云层之下，在边界线末端左边的是南极大陆。

可以用两个答案来回答你的问题：一个是基本答案，另一个就相当精准了。基本答案来自牛顿提出的重力。然而，更完整的回答直到上世纪初才由爱因斯坦算出来。

图解：一个最初静止的物体在重力作用下自由下落的距离，与经过时间的平方成正比。这张照片持续半秒，每秒20次闪光。

可以简单地回答这个问题。月球和地球之间有一种引力，它试图把月球拉向地球。月球绕地球运行时受“向心力”作用。这个力由“离心力”来平衡，离心力作用于地球，使月球不断地环绕地球。有关向心力和离心力之间(细微的)差别的技术描述，请参阅此页。正是向心力和离心力之间的平衡使月球可以绕地球运行。

图解：月球公转与地球自转方向相同，但地球自转速度快于月球公转，使涨潮被地球自转带着跑，在月球至中天前到来，相差约3度。 月球与潮汐隆起（tidal bulge，或称隆堆）相互吸引，使得地球自转渐渐变慢，而月球公转渐快。这使得当前每一年月球轨道约推离地球38毫米，而地球的一日延长约23微秒。 因为月球对地球万有引力的作用，地球视作一固态整体，较背对月球一侧的海水更被拉近月球，因此背对月球一侧的海水形同“升高”了。这造成两端的潮汐隆起与每天两次的涨潮。

另一个答案，会更准确。为什么离心力和向心力可以实现平衡？因为如果不是这样，月球就会撞向地球。但是，月球为什么没有撞过来呢？因为离心力正好平衡向心力。这里的推理是循环的:上面的简单解释提供了一种理解月球如何绕地球轨道运行的方法，但不是确切的原因。爱因斯坦在20世纪初给出了答案。

接下来更详细地回答这个问题。爱因斯坦的广义相对论解释了宇宙中时空的性质。在这个广义相对论中，质量曲线时空附近的物体，其曲率会影响其他物体的运动。物体的质量和密度越大，产生的时空曲率就越大。所以，月球绕地球运行是因为地球在月球附近弯曲时空。虽然月球本身也会使空间弯曲(因为它有质量)，但月球附近的曲率是由地球控制的，考虑到月球目前的位置和在天空中的运动，地球“告诉”月球绕地球运行。质量和曲率之间的相互作用首先导致了向心力和离心力，这就是会有这个问题的基本答案。

这两个答案之间的区别非常微妙，但归结起来就是:

第一种情况可以通过分析两种力的作用来理解，即推入和推出的力是相等的。

第二种情况可以理解为地球扭曲了月球附近的时空，使月球以地球的方式绕地球运行。

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重力，是指具有质量的物体之间相互吸引的作用，也是物体重量的来源。

图解: 万有引力使行星按照自身的轨道围绕太阳运转

引力与电磁力、弱相互作用力及强相互作用力一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中，引力是最弱的一种，但同时也是一种长程有效作用力。在现代物理学中，引力一般由广义相对论来精确描述，认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。

图解：物体质量产生的时空畸变的二维类比。物质改变了时空的几何学，这个（弯曲的）几何学被解释为引力。白线并不代表空间的曲率，而是代表施加在弯曲时空上的坐标系，在平坦时空中，弯曲时空是直线的。

在地球上，地球对地面附近物体的万有引力赋予了物体的重量，并使物体落向地面。在宇宙中，引力让物质聚集而形成天体，同时也让天体之间相互吸引，形成按照轨道运转的天体系统。此外，月球以及太阳对地球上海水的引力，形成了地球上的潮汐。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. astro- Hope

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