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  • 1 # 清明的星空

    這個問題不太嚴謹,按照這個思路,太陽系所有的天體都受到太陽的引力影響,為什麼都沒有“掉”進太陽裡?先看看萬有引力公式:

    天體之間的引力與質量成正比,與距離的平方成反比。只要把質量與距離帶入公式就可以了。

    太陽質量:1.989×10^30千克,

    地球質量:5.965×10^24千克

    月球質量:7.349×10^22千克

    日地距離取1.496億千米,月地距離3.84×10^5千米

    太陽的質量是地球質量的約33萬倍,是月球質量的約2700萬倍,日地距離約是月地距離的400倍,各位可以用手機中的計算器計算一下確實可以得出太陽與月球間的引力約是地球與月球間引力的2.5倍。那月球為什麼繞著地球轉不繞著太陽轉?

    實際的情況是,誰說月球不是繞著太陽轉?月球明明就是和地球一起繞著太陽轉了幾十億年了,

    下圖是太陽視角的地月運動。藍色為地球,黑色為月球,按照比例繪製,

    可以看出,月球的繞日軌道與地球的繞日軌道基本重合,只是在地球引力的擾動下略有前後左右擺動。月球相對於太陽的軌道從來也只是向外側彎曲,不會出現向內側彎曲的情況。而月球繞地球的速度相對於地球公速度基本可以忽略(地球公轉速度是地球的第一宇宙速度三倍有餘)。

    這個問題實質是一個環繞另一個物體旋轉的物體,都有一個希爾球。希爾球是環繞在天體(例如行星)周圍的空間,在那裡的天體(例如衛星)主要受到這個天體的控制,而不是被其它較大天體(例如恆星)所控制。月球也有它的希爾球,任何位於月球的希爾球內的天體將也都會成為月球的衛星,而不是地球的衛星(不然嫦娥探月也不會有繞月軌道了)。至於希爾球的本質又是什麼,在數學上這是個三體問題,這裡就不解釋了。

    因為太陽的質量佔了整個太陽系質量的99%以上,所以對太陽而言,行星及其衛星實際上就是一對或一堆雙子星,在計算大致效果的引力影響和環繞軌道時,是要將他們合併計算的。地球和月球的實際情況也是其公共質心環繞太陽旋轉。

  • 2 # 星辰大海路上的種花家

    太陽對月球的引力比地球大2.5倍為啥月球還圍繞著地球轉?

    這是一個迷惑性非常強的話題,中間有兩層含義,其一是太陽對月球的引力真的是地球對月球引力的2.5倍嗎?其二則是為什麼扳手腕地球輸了月球卻仍然沒有被太陽拉走?

    一、太陽對月球的引力確實比地球對月球的引力大嗎?

    一副日食成因圖,剛好可以來形容地月系圍繞太陽公轉過程中相互位置的關係,在這個體系中三者的引數分別為:

    地球質量:5.965×10^24千克;

    月球質量:7.349×10^22千克;

    地月平均距離為:384000KM;

    太陽質量:1.989×10^30千克;

    日地距離:1.5億千米;

    萬有引力是無論大小體積質量如何,兩者之間的引力都是大小相等方向相反,與兩者的質量成成比,與距離的平方成反比,上圖為計算公式,要計算兩者的引力還需要一個G即萬有引力常數,但在月球和太陽引力與月球與地球引力的對比中,這個G是多餘的,直接約去即可!

    那麼比例為m月球×m太陽/日地距離^2:m月球×m地球/地月距離^2

    計算得:88400000:40452745.226=2.2左右!

    儘管數字上似乎有些差異,並不是2.5,但至少已經是2倍多了,也差了沒多少!

    二、既然太陽對月球引力大一些,那麼為什麼月球還在圍繞地球轉?

    真正的問題來了,儘管太陽對月球的引力大於地球對月球引力的2.2倍左右,但月球依然在圍繞地球公轉,並沒有被太陽奪走!說到這裡,我們必須要引入一個希爾球的概念,即天體周圍主要受其引力控制的區域,比如在日地系中的希爾球範圍是到日地之間的拉格朗日點L1為止,在這個三維球體內圍繞地球運轉的天體,太陽的引力是奪不走的!所謂強龍不壓地頭蛇似乎在天體執行上也行得通!

    地月系平均距離只有38.4萬千米,因此月球在地球引力的庇護下非常穩妥!

    兩個天體之間的希爾球分界點就是拉格朗日點L1,從上圖兩者之間的希爾球切點可以看得非常清楚!當然在地月系圍繞太陽公轉的過程中,月球並非只是圍繞地球公轉,而且還同時在圍繞太陽公轉,只是在地球引力的影響下走出了一條非常漂亮的花瓣形軌道!

    當然這是加大紋波後的月球軌道誇張圖,如果是實際中來比較的話,甚至非常不明顯!

    這是月球在圍繞太陽的示意圖和真實軌跡,因此從這個軌道上來看,它非常貼近真實的圍繞太陽公轉的軌道!因此我們可以這樣認為,地月系中月球的公轉軌跡仍然受到太陽引力的主要影響!

  • 3 # 宇宙探索

    問題本身不太嚴謹,而且更多的體現在一種主觀上的思維,或者說思考問題的方式帶有片面性和狹隘性,同時更有一種固定思維模式在作怪!

    月球圍繞地球轉,地球圍繞太陽轉,只是我們日常生活的常識。但這只是一種相對的描述方式,真實的情況是,太陽系處太陽之外的任何天體都圍繞著太陽旋轉,月球當然也不例外,月球與地球一樣,一起圍繞太陽旋轉!

    我們需要換種思維方式,不要總是陷入“月球圍繞地球旋轉”這種固定思維模式走不出來,其實這種觀點也是不嚴謹的,月球並不是真的圍繞地球旋轉,而是圍繞著月球地球系統的質心(質量中心)旋轉,只不過地球質量比月球大很多,質心幾乎與地球質心重合,所以我們會通俗地說月球圍繞地球旋轉。

    更嚴謹地講,月球和地球就是雙星系統,兩個天體一起旋轉,然後一起圍繞太陽旋轉。下圖就是以太陽視角(在太陽上觀看)地球和月球圍繞太陽旋轉的軌跡:

    能夠看出,兩個運動軌跡幾乎重合。從太陽視角來看,地球和月球真的圍繞著太陽旋轉,這點毫無疑問,地球對月球的引力只是造成了月球的微小振動而已!

    從中也能夠看出地球和月球的渺小。一旦上升到浩瀚宇宙空間,我們就需要擺脫在地球上的固定思維模式!

  • 4 # 魅力科學君

    如果有人問起,為啥月球沒被太陽拖走,相信不少人都會說:“這還不簡單,月球離地球這麼近,地球對月球的引力肯定比太陽大呀。”但假如你去計算一下,就會發現事情不是這樣。

    將太陽、地球和月球的相關資料分別代入萬有引力公式 F = GMm/r^2,我們就可以得出一個大致結果,即:太陽對月球的引力是地球的2.5倍。

    太陽對月球的引力比地球大2.5倍為啥月球還圍繞著地球轉?

    如果太陽和地球就像是在拔河一樣,都在努力地利用自己的引力將月球拉向自己的這一邊,那麼很顯然,由於地球對月球的引力比太陽小很多,月球當然會被太陽拖走。

    但實際情況卻並非如此,事實上,月球和地球一樣都在圍繞著太陽做圓周運動,而太陽引力的作用則是給月球提供這個圓周運動的向心力,同樣的,由於月球也在圍繞著地球做圓周運動,因此地球的引力也是在給月球提供圍繞自己公轉的向心力。

    簡單地講就是,月球本來就在太陽引力的作用下圍繞著太陽轉,只不過在這同時,它又在地球引力的作用下圍繞著地球轉,對於月球來講,太陽引力和地球引力並不是在拔河,而是達到了一種平衡,從而使這樣的局面一直持續下去。那麼它們是怎麼達到這種平衡的呢?這就涉及到了三體問題。

    三體問題似乎是無解的,但假如其中一個天體的質量很小,與其他兩個天體相比可以忽略不計的話,三體問題就成了“限制性三體問題”,那就不一樣了。根據科學家的推算,“限制性三體問題”有五個特解,這被稱為“拉格朗日點”,如果這個質量很小的天體位於“拉格朗日點”,那麼在理想狀態下,它就會與第二大的天體保持同步執行。下圖為地球和太陽的五個“拉格朗日點”。

    大家都知道,對於一個穩定圍繞太陽公轉的天體而言,它離太陽越近,受到的太陽引力就越大,相應的其公轉線速度就越快。從上圖可知,L1離太陽更近,它受到的太陽引力更大,相應的它的公轉線速度就應該更快一些,但因為地球在它後面施加了引力,這會使太陽引力的作用減弱一部分,因此它的公轉線速度就減慢了,這樣就可以與地球保持同步執行。而L2的情況卻與之相反,它是因為地球的引力增強了太陽引力的作用,從而使其公轉線速度加快。

    可以看到,L1,L2是太陽與地球的引力的一種平衡點,位於這兩個點上的小天體的公轉剛好可以與地球同步,也就是說,在這兩個點上,地球的引力剛好可以讓小天體不溜走。顯而易見的是,假如某個小天體比這兩個點更靠近地球,那麼地球的引力作用就會給這個天體提供多餘的向心力,使其在繞著太陽轉的同時又繞著地球轉,而假如這個天體比這兩個點更遠離地球,那麼地球的引力將不再對它有束縛作用,遲早會被太陽拖走。

    我們把以某個天體為中心,再以“剛好可以讓小天體不溜走的距離”為半徑的球體空間,稱之為這個天體的“洛希球”,一顆行星想要讓衛星圍繞自己公轉,就必須讓這顆衛星執行在自己的“洛希球”之內。根據以上的介紹我們可以得出,地球的“洛希球”半徑應該為地球與L1,L2點的距離,但實際上由於諸多不穩定因素的存在,科學家認為,對於地球來講,只有在這個理論半徑的3分之1以內,才能保證衛星長期穩定地圍繞著地球公轉。

    地球與L1,L2點的距離均為150萬公里,這個距離的3分之1為50萬公里,而月球與地球最遠的距離都只有大約40.5萬公里,這個距離是小於50萬公里的,因此月球就可以像現在這樣年復一年地圍繞著地球公轉。值得一提的是,科學家觀測到月球正以大約每年3.8釐米的速度遠離地球,照這個樣子來看,終有一天月球將會與地球分道揚鑣,屆時的人類將再也找不到藉口來吃月餅了。

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