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為什麼月球不能擺脫引力

圖文 更新时间:2024-08-19 06:09:27

你是不是很奇怪,比如說月球公轉速度隻有一千米每秒左右,遠遠達不到第一宇宙速度7.9千米每秒,但為什麼它能不落地球上,地球的物體達不到這個速度就會落下來呢?

其實這個問題回答起來也很簡單,主要涉及兩大點,引力和離心力。

引力理論上可以無限遠,隻不過距離越遠引力越小,但不會消失。我們月球距離地球38.4萬千米,引力對其的作用不是很強,或許你會說,那為什麼月球還被地球引力所捕獲,成了衛星。

為什麼月球不能擺脫引力(地球有引力為什麼不能把月球吸引過來)1

引力的作用小不代表地球就不能捕獲月球,地球之所以把月球捕獲成為自己的衛星,而真實意義上沒把月球納為己有,其實還有很重要的一點。

我們知道,地球上的任何東西,隻要能達到第一宇宙速度7.9千米每秒,就能離開地球表面,繞地球做圓周運動,但其實它還無法擺脫地球引力,隻有達到第二宇宙速度,約11.2千米每秒它才能脫離地球軌道,繞太陽運行。那麼,為什麼速度提上去就會這樣呢?

月球在繞太陽運動時,也産生了離心力,雖然它隻以一千米左右的速度繞地球運行,但由于距離地球較遠,但産生的離心力也足夠抗衡地球引力,使它與地球出于平衡狀态,自然地球無法真正捕獲月球。

為什麼月球不能擺脫引力(地球有引力為什麼不能把月球吸引過來)2

小時候經常做的一個遊戲:拿一個碗,放一個玻璃球,然後轉動碗,玻璃球就會沿碗壁做圓周運動。速度過快小球就會飛出碗沿,速度過慢,小球就會掉落碗底。這其實是一個向心力與離心力平衡的問題。

地球對月球有引力,但為什麼不能把月球吸引過來?因為月球在運動,對地球會産生離心力,這兩個力平衡,月球就會繞地球做圓周運動。

如果月球運動速度過快,就會掙脫地球引力逃逸;過慢則會被地球吸引過來。月球運動産生的離心力與地球引力達到了一種微妙的平衡,才會有我們現在看到的地月關系。

月球受到地球的引力作用時,該引力是平方反比力,根據平方反比力的性質,可以推導出(PXL)/k一R/r=e守恒,e稱為楞次一一隆格矢量,e的方向為即為月球繞地球公轉的橢圓軌道的長半軸的方向,也即拱線方向,将e與矢徑R取内積即得:r.e二r.(pXL)/k一r從而re.cosB十r二L*2/k,即r二L*2/k(1十eCosB),該式即月球繞地球公轉的極坐标橢圓軌道方程,其中K=GMm,G為萬有引力常數,M為地球質量,m為月球,L*2表示角動量的模長的平方,e為偏心率!

這就是說,力學規律決定了月球隻能繞地球作橢圓運動或者抛物線運動或者雙曲線運動!

月球掉落地球的條件:L二R×p二O,此時R/r二e二常數矢量,R為地月質心的連線矢量,方向為從地球質心指向月球質心,r為矢量R的模長,此時R∥p,也就是說隻有當月球的速度方向平行于地月質心的連線時,月球才能掉落在地球上,除此之外,其它一切條件,月球都不可能掉落地球!

為什麼月球不能擺脫引力(地球有引力為什麼不能把月球吸引過來)3

月球:要我過來也可以,你先想辦法讓我停下來,老是圍着你轉我有點頭暈,我停下來緩緩馬上就可以過來了。還有,我過來了你可别跑哦!

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網絡)

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