为什么扔出去的纸飞机只飞了一会儿就掉下来?为什么不管跳高运动员跳得有多高最后还是要落回地面?为什么瀑布是倾泻直下而不会飞到天上去?你也一定见过秋风中萧萧的落叶和绵绵的雨滴，有没有想过这些现象之间有没有什么联系?

其实，这些现象的发生都是因为地球上有只看不见的手一万有引力。想要离开地球，首先需要克服的便是它。

什么叫万有引力?它指的是任何两个物体之间都存在着相互的吸引力。你可能疑惑:为什么我感觉不到一张桌子或者一个苹果拉着我呢?这是因为我们都太轻，质量太小，我们与桌子或与苹果之间的万有引力太微弱，所以我们才会感觉不到。

但是如果换成很大、很重的物体，比如地球，情况就会有很大的不同。地球的体积和质量非常大，它和其他物体间产生的万有引力会非常大。前面提到的那些有趣的现象都是因为这个万有引力在起作用。它像一只看不见的大手牵引着地球周围的每一个物体，把每个物体拉到地心里——如果不是有地面阻挡的话。

离心力让卫星不会掉下来

有什么办法可以飞在天上不掉下来呢?像小鸟一样，飞机的成功飞行靠的是空气产生的上升力，飞机受到的向上的力大于向下的力时就会有向上的升力。如果再高一点，在大气层之外呢?我们知道，离开大气层就没有空气了，飞机的飞行原理已经不再适用，那么怎样才能使飞机不掉下来?为了解决这个问题，我们要介绍一个叫“离心力”的概念。

所谓离心力，是一种虚拟力或称惯性力，它使旋转的物体远离它的旋转中心。我们来看看链球运动，运动员握着一根一端带有铁球的链子甩卷，你会发现铁球好像在拉链子一样，因为运动员一旦松开手，链子就会被铁球拉着跑了。再比如，如果把一块小石头拴在一条橡皮筋上，然后甩这块石头，石头的速度越来越快，橡皮筋会越拉越长，如果速度足够快，橡皮筋就有可能崩断(危险，请勿模仿)。为什么会这样呢?原来，橡皮筋与小石头之间产生了一个拉力，这个拉力随着小石头速度的增大而增大，当小石头的速度足够大时，橡皮筋承受不了那么大的拉力，就会断掉，小石头也会甩出去。这跟汽车在拐弯的时候要减速，否则容易冲出公路是一样的道理。

地球是圆的，如果绕着它转动的物体的速度足够大，会像汽车冲出跑道一样飞出去。那么到底需要多大的速度产生的离心力才能抵消地球的万有引力呢?根据科学家的理论计算可以知道，物体的转动速度和质量越大，拉物体的绳子越短，物体受到的离心力越大。其实这可以很简单地从直觉上得到验证：分别用绳子系西瓜与橘子，在拉绳子甩的过程中，你能感受到西瓜更容易飞出去，而用长绳子又要比用短绳子省力。如果卫星绕着地球快速转动，犹如系在绳子上的橘子一样，就可以产生一个向外甩的力来抵抗万有引力，从而使卫星不掉到地面上来。因此，只要计算出卫星受到的万有引力的大小，然后令它跟卫星绕地球转的离心力相等，前面提到的“绳子的长度”可以视为卫星到地心的距离，即地球的半径加上卫星飞行的地面高度，就可以计算出卫星绕地球转动时需要达到的速度。当然，卫星的飞行高度越高，它的运行速度也就越小。一个临界的状况是卫星恰好在地球表面绕行，这个时候的速度计算出来是7.9千米/秒，就是所谓的“第一宇宙速度”。