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  • 1 # 使用者2195486961218

    這是一個經典力學的初級解釋,實際上行星軌道不僅不是完美的橢圓,甚至實際上可能存在偏離軌道平面的運動,那些就不介紹了。

    根據經典力學,星體對於其他物體都有引力,引力按照牛頓的解釋,乃是與軌道上的星體質量m,軌道所圍繞的星體質量M都成正比,但是與星體間距離的2次方成反比,比例常數被稱為萬有引力常數G。

    假定一個星體m具有初始速度v,則其動能為0。5mvv,當他闖入另一個星體M的引力範圍內的時候,萬有引力應對其產生作用。

    該作用為:

    如果m順著引力方向運動,將被引力最終俘獲到M之上。

    如果m逆著引力方向運動,如果速度足夠大,則將脫離引力影響。

    所以,最有探討價值的是當v垂直引力方向的情況(先要說明的是,如果v具有與引力共線的分量,星體m運動軌道將呈現漸開線形態,逐漸向M進動或者脫離)。

    當v恰好與引力垂直,我們可以設想出最下圖

    假如我們的星體m當前的v恰好是上圖中距離M最近的位置,那麼由於速度v恰好和引力垂直,引力僅僅對v具有偏轉作用,所以之後m將逐漸被偏轉並減速。

    當減速過程(伴隨偏轉)到達v再次和引力垂直的時候,就是距離M遠點的位置,引力又再一次只能起到偏轉作用,此後引力不僅繼續偏轉v得方向,還會對v進行加速,類似左邊的加速過程。

    原理很簡單:

    當引力(綠色箭頭)與速度v不平行,那麼總有引力的垂直速度的分量力(藍色箭頭)對力進行轉向。

    而引力的那個與藍色力垂直的分量力(未畫出),總是和速度v(橙色箭頭)共線,當與v同向的時候對v加速,當與v反向的時候對v減速。

    由於這個過程的作用,星體m將從距離M最遠點開始被偏轉並加速,然後到達距離M最近位置,開始被偏轉和減速,然後到達另一個距離M最遠位置。

    週而復始,形成橢圓軌道。

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