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1 # 女王教父
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2 # 裸猿的故事
如果不胡亂運用質能方程。那麼木星損失的是動量和動能,而不是直接的質量。
至於木星究竟損失多少動能或動量,這取決於地球獲得了多少動能和動量,它滿足於兩大守恆定律。如果只作簡單計算,那麼木星的執行速度為13.7千米/秒,而木星能給地球的加速最多也就是自身運動速度的兩倍,即給地球增加13.7*2 = 27.4千米/秒。
那麼地球增加的動能就是木星損失的動能,地球增加的動能為MV*V/2:
將地球的質量5.972E24和獲得的增速27.4千米/秒,代入動能公式就能得到答案,木星損失的動能為 4.484E33焦耳。
這個能量到底有多大呢?
不妨讓我們用TNT炸藥釋放的能量來進行換算,那麼每10億噸TNT能釋放出4.184E18焦耳,每10億噸TNT相當於20顆沙皇炸彈——這是人類爆炸過的最大核彈。而木星損失的能量相當於1E15個10億噸TNT,也就是2E16個沙皇炸彈。
E16等於1京(1萬兆)。在大數單位中有萬(10的四次方),萬萬為億即10的八次方,萬億為兆,即10的十二次方,萬兆為京:10的十六次方。
所以木星損失的動能是兩京沙皇炸彈爆炸的威力。
圖示:沙皇炸彈的蘑菇雲高度。沙皇炸彈爆炸後的蘑菇雲直衝56公里高的大氣層,足以見到地球的曲面。
圖示:160公里外飛機上拍攝到沙皇炸彈的蘑菇雲
沙皇炸彈的威力甚至讓歐亞大陸都移動了9mm。
在這個引力彈弓效應中,雖然木星的質量為地球的317.8倍,但木星也將因此減速1.5369公里/秒(27.4*27.4 = V*V*317.8),減速幅度高達木星軌道速度的11.2%。毫無疑問,加速地球對木星來說也是一個不小的負擔。
現在,不妨讓我們來了解一下,為什麼可以利用木星的引力把地球彈出去呢?
引力彈弓效應(重力助推)在航空動力學和宇宙空間動力學中的重力助推(也被稱為繞行星變軌或重力彈弓效應)是利用其他天體或行星的相對運動以及引力來改變飛行器的軌道和速度,可達到節省燃料、成本和降低飛行時間的目的。注意,重力助推既可用於加速飛行器,同樣也能用於降低飛行器的速度。
圖示:行星助推的簡化模型,在此模型中進入和脫離行星軌道時,飛行器將獲得兩倍行星速度的變化。這也是上述簡化計算的基礎。
行星的重力助推作用,其實改變的是飛行器相對於太陽的速度。
重力助推現象,好像違背了能量和動量守恆定律,讓飛行器憑空獲得了強大的動能或讓動能消失,但這是由於通常情況下,忽略了飛行器對行星的影響。實際上飛行器獲得的線性動量完全等同於行星所失去的線性動量,反之亦然。只不過由於行星和飛行器相比巨大的質量差,使得行星動量的增加或減少對行星速度的影響,在短時間內幾乎可以忽略不計。
圖示:順向是加速,逆向則是減速。紅線是加速,藍線是減速。
總之,重力助推現象是在遵循能量守恆定律的情況下進行的,實際上飛行器和行星之間間相對速度的絕對值並沒有發生改變,只是方向不同。當飛行器首次從遠距離接近行星時,產生的效果頗像該飛行器被行星反彈開一樣。對此,航天科學家們將這種情況視為類似彈性碰撞,當然兩者間並沒有真的發生實體接觸。
引力助推效應,在現代宇航中經常使用,比如1989年NASA發射的伽利略號飛船,由於被禁止使用太空梭攜帶飛船的燃料,因此不得不使用引力彈弓效應來獲得加速。注意動畫左下角的速度變化。
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3 # SundaySeventeen
貌似是一種節能的改變方向,對地球的速度來說沒加快多少,或者說根本就加不了速,準確的說就是不浪費能量的轉變方向
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4 # 哪是剎車
木星不會
運用引力彈弓可以分三個階段來了解:一落向木星,二達到近木點,三遠離木星。
其實就是個拋物線,其中階段二時,地球獲得了最大的速度,進入到階段三時,如果此時地球什麼都不做,又會慢慢恢復到階段一以前的速度。這樣操作的話僅能實現變軌,不能實現加速。
那怎麼實現加速呢?很簡單:
需要在到達近木點時加大推力,可以用比較低的代價獲得更高的速度,也就是比較經濟划算。
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根據質能守恆定律,當木星與地球產生磁場效應的時候,能量會被轉化成磁能,轉化出的能量必然是由木星內部物質聚變產生,所以當用磁能把地球丟擲去之後,必然質量會減輕,只是計算的資料特別複雜,希望是滿意的答覆