图版 18 · 宇宙
一直在下落的空间站
宇航员在空间站里飘来飘去，并不是因为那里没有引力。空间站和里面的人都在不停地往下掉，只是向前飞得太快，永远掉不到地上。
向下滚动
引力还在
国际空间站在离地面大约 420 公里的高处。那里的引力并没有消失，仍然有地面上的将近九成。
宇航员之所以飘浮，是因为人和空间站一起在下落，下落得一样快。就像坐在突然往下掉的电梯里，你的脚不再压着地板，你就“飘”了起来。
地球与空间站轨道 · 空间站被画得大得多
牛顿的大炮
三百多年前，牛顿想象在一座极高的山顶上架一门大炮，假设没有空气阻挡，水平地把炮弹打出去。
炮弹打得越快，落地的地方越远：每秒 4 公里，落在约 1500 公里外；每秒 6 公里，飞出 3000 多公里才落地。
牛顿的大炮 · 山被画得高得不可能
绕着地球往下掉
再快一点，奇妙的事情发生了：炮弹一边往下掉，地面一边因为地球是圆的而向下弯走。掉了多少，地面就弯下去多少，炮弹永远够不着地面。
它就这样一直绕着地球“掉”下去，这就是轨道。在空间站的高度，需要每秒大约 7.7 公里，绕地球一圈只要 93 分钟左右。山顶更高一点，每秒 7.6 公里就够了。
飞走
再快，轨道就被拉成长长的椭圆。从地面出发要每秒约 11.2 公里，从这座山顶只要约 10.8 公里，炮弹就再也回不来了，这叫逃逸速度。
月亮也在绕着地球往下掉：它离得远，引力弱，每秒只需走 1 公里左右。牛顿算过：月亮离地心是苹果的 60 倍远，引力弱 3600 倍，它一分钟“掉”向地球的距离，正好是苹果一秒钟掉下的距离。让苹果落地的力，也拉住了月亮。
空间站此刻在哪里
这颗地球上的空间站，位置来自实时数据。它每 93 分钟绕地球一圈，每天大约看到 16 次日出。
那里其实还有极其稀薄的空气，会一点点拖慢空间站，让它慢慢下沉。所以每隔一段时间，就要开动发动机把它推高一些。
位置：wheretheiss.at · 轨道：CelesTrak
你来试试
调节炮弹的速度，按下“开炮”：找出刚好绕地球一圈的速度，再找出让它一去不回的速度。
试一试炮弹速度要多快，才会飞走、再也不回来？
模型省略了什么
牛顿的大炮假设没有空气阻力，而且山高得不可能。空间站的轨道是用公布的轨道根数推算的，考虑了地球赤道略鼓带来的漂移和稀薄空气的拖慢，离数据发布日期越远，误差越大。空间站被画得比实际大好几千倍，不然根本看不见。除了“此刻”一章，阳光的方向是随意摆的。
一个常见的误解
“太空中没有引力”是不对的。正是地球的引力，让空间站和月亮沿着弯曲的轨道运动；要是没有引力，它们会沿着直线飞走。宇航员感到“失重”，是因为一切都在一起下落，而不是因为没有引力。
资料来源
数据
Live station position: wheretheiss.at. Orbital elements: CelesTrak (GP data from the 18th Space Defense Squadron). Elevation and seafloor (globe colors): Terrain Tiles on AWS Open Data; ETOPO1, NOAA; GMTED2010 and SRTM, USGS.
沿这个问题继续
图版 24今天的太阳系八颗行星此刻在哪里？离太阳越远的，走得越慢，绕一圈也越久。
图版 27火箭靠什么飞上天火箭不是推着空气飞起来的。它把自己的一大部分高速向后扔出去，剩下的部分就被推向前。
