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星際介質物理學

生活 更新时间:2024-07-20 00:10:26
分子間作用力及其圖像給我們哪些提示?

關于《分子間作用力》這個課題想必大家都不陌生,在中學時代的課本力就有所提及,它是這麼描述的。

分子間引力和斥力随分子間的距離的增大而減小,随分子間的距離的減小而增大,且斥力減小或增大比引力變化要快些。

1.當r=ro(ro=10^-10米)時,分子間的引力和斥力相平衡,分子力為零,此位置叫做平衡位置;

2.當r<r0時,分子間斥力大于引力,分子力表現為斥力;

3.當r>ro時,分子間引力大于斥力,分子力表現為引力;

4.當r≥10ro時,分子間引力和斥力都十分微弱,分子力為零;

5.當r由ro→∞時,分子力(表現為引力)先增大後減小。

星際介質物理學(分子間力模型與星際之秘)1

仔細看圖,不難發現,分子間的作用力都與距離成n次方反比,距離越大,力變得越小,符合距離力的特點。那麼我們假設星際天體也有這樣的特點,先看一下我們最為熟悉的地球公轉體系。

太陽地球體系與分子力模型類比

假設分子力中的引力為萬有引力,地球軌道運轉的向心力為斥力。那麼這個作用力如下

星際介質物理學(分子間力模型與星際之秘)2

上述公式中,G為萬有引力常數,M為太陽質量,m為地球質量,u為地球公轉速度,r為日地距離區間。那麼我們不妨以上述公式作圖,如下,

星際介質物理學(分子間力模型與星際之秘)3

地球在公轉中萬有引力與向心力示意圖,跟分子間作用力圖很相似。從圖上可以看出,

當日地距離等于GM/(u^2)時,地球所受的萬有引力等于向心力。

當日地距離等于2GM/(u^2)時,地球所受的向心力最大。

然而在實際運轉中合力隻有藍線區間部分。因為日地距離的範圍值在14 710萬千米(近日點)~15 210萬千米(遠日點)之間。實際公轉過程中速度也是變化的。

星際介質物理學(分子間力模型與星際之秘)4

隐藏在圖形中的星際之密

今天的猜想就結束了,謝謝觀賞,歡迎留言評論,積極轉發。留下三個問題,供諸位思考,下節我們接着分析。

一、太陽系為什麼會有八大行星,它們是偶然形成還是必然規律?

二、八大行星軌道是量子化的嗎?它會是怎樣一個函數呢?

三、人工造星或者外星系天體偶然飄入太陽系能形成第九或者第十大行星嗎?

星際介質物理學(分子間力模型與星際之秘)5

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