在物理学中，判断一个物体是否完全处于失重状态有一个明显的标志，就是物体的组成部分之间没有相互的作用力，比如压力、拉伸、剪切等应力作用。根据牛顿第二和第三定律，当物体与支持物之间的压力为0时，这个物体和支持物的整体运动加速度应该等于它们所受到的重力加速度。当a=g时，才能够使得支持力等于0，对外才表现出失重的状态。

那么，从受力效果来看，当一个物体在地球上做自由落体运动时，它的加速度就等于重力加速度，这个物体也是处于失重状态的。而如果宇航员在地球的外部作太空行走时，其也受到地球的重力加速度，不过这个数值会因距离地球质心的距离拉大一些而有所减弱，我们根据重力加速度的计算公式：g=GM/（r^2），当一个宇航员在地球上方200公里的轨道上时，其重力加速度与在地表的9.8米/（秒^2）相比，仅降低了6%左右，而相对于与太阳的距离来说，其距离的变化几乎可以忽略不计，此时受到太阳引力产生的重力加速度，大约为地球提供的60%。那么，在这样的引力环境下，根据上面的分析，宇航员势必会受到另外的作用力，使其运动加速度与受到的地球、太阳引力的重力加速度相当，这另外的作用力又是什么呢？

无论是月球围绕地球，还是地球围绕太阳，这种运动形式都是周期性的公转，这种公转的产生来源于星体诞生之时所吸聚物质所具有的角动量，在角动量守恒定律的条件下，吸聚的物质越多、距离核心区越近，这个转运的速度也会越快。而在万有引力作用下，这个引力的作用效果起到了维持星体转运的向心力的作用。因为做匀速圆周运动的物体，其运动方向时刻在发生改变，那么就必然存在着一个能够改变加速度的外力作用，万有引力在此就发挥了重要作用，做匀速圆周运动的物体，其所受到的向心加速度，方向正好指向引力源的质心，数值也正好等于引力提供的重力加速度。因此，我们可以这么理解，在太空环境中的宇航员，他也处于与地球或者别的星球的公转惯性参照系内，其之所以会表现出失重状态，是因为引力充当了向心力的作用，使得所受到的重力加速度等于重力加速度，从而没有表现出被吸引坠落的效果，从某种意义上来说，宇航员在太空中的失重状态，与自由落体的原理是差不多的。

那么，又有一个问题来了，为何感觉自由落体明显下坠，而宇航员在漂浮呢？我们假设宇航员处于地球上空同步轨道内，那么这位宇宙员就会拥有着与地球自转和公转相同的运动速度。宇航员相对于地球来说，在引力作用，其实他也是朝着地球坠落的，只不过这个引力充当了他绕着地球同步转动的向心力，结果是虽然在做着朝向质心的自由落休整运动，只不过拥有着与地球赤道自转线速度一样的切向速度（465米/秒），那么在下落的过程中，由于地球的表面也发生着弯曲，这个速度保证了宇宙员与地面的距离始终是固定不变的，从而不会落到地球上。

同样的道理，宇航员在地球上空的同步轨道内，也会受到太阳的引力作用，这个引力提供的重力加速度数值也不小。只不过，宇航员也会跟着地球围绕太阳公转，拥有与地球一样的公转线速度（30公里/秒），宇航员其实也是在向太阳作自由落体运动，不过太阳的引力也充当了向心力，由于太阳表面也是弯曲的，在这样的速度下，宇航员在坠落的过程中，其切向速度也保证了宇航员与太阳的距离始终维持在一个稳定的数值，不会坠向太阳。

通过以上的分析，宇航员之所以会悬浮在太空中处于失重状态，主要是其受到的重力加速度与自身运动所表现出来的加速度加等。而万有引力提供了围绕其运动的向心力，满足了失重的条件，在围绕地球和太阳运动的同时，虽然在坠落，但是由于地球和太阳表面是弯曲的，其横向运动速度达到的数值，确保其永远坠落不到引力源中心。返回搜狐，查看更多