好奇?月球爲什麼不會被太陽吸走
導語:月球本身在圍着地球轉的同時也在圍着太陽轉。我們都知道牛頓的萬有引力,即“任何物體之間都有相互吸引力,這個力的大小與各個物體的質量成正比例,而與它們之間的距離的平方成反比。”因此,就有好奇之人提出:既然月球圍着太陽轉,那爲什麼沒有被它吸走呢?下面,本站就爲您講解月球爲什麼不會被太陽吸走。
月球
根據萬有引力公式(F=GMm/r^2)可以算出太陽對月球的引力是地球對月球引力的2倍多。爲什麼月球沒有被太陽吸引走?這個問題其實很簡單,我們可以先這樣想:地球質量約是月球的81倍,太陽對地球的引力應當是對月球的81倍,而月球對地球的引力數值上等於地球對月球的引力,也就是太陽對地球的引力是月球對地球的162倍,那爲什麼地球沒有被太陽吸走呢?於是這個問題中地球與月球面臨着同樣的尷尬:他們相互之間的引力不足以使他們在一起,初看起來,他們分別都應該被太陽吸走。也就只需考慮地月系這個整體,或者說他們的質心圍繞太陽運行的合理性了。日地平均距離約1.496億公里,地月系的運行速度應該等於地球的公轉速度即30km/s,軌道半徑等於日地距離,質量取地月系總質量,週期爲一個太陽年。利用萬有引力公式F=GMm/r^2=mv^2/r=m(2π/T)^2r進行非常簡單的計算會發現地月系處在目前的狀態是非常合理的。
其實,月球也在近似地圍繞着太陽作圓周運動。那麼既然是圓周運動,就必然會有一個指向太陽的力來作向心力。我們知道,月球是在吸收地球的自轉能緩慢地離開地球的,那麼當月球遠離到多遠時會不顧一切地撲向太陽的懷抱呢?事實上,我們可以參考“希爾球”的概念:環繞在天體周圍的體積,那裏被它吸引的天體受其控制,而非被它繞行的更大天體所控制。月球落在地球150萬公里半徑的希爾球內(這個數值恰好是第二拉格朗日點L2距離地球的距離)。此外考慮到輻射壓等各種干擾因素,希爾球半徑附近的軌道是不會長期穩定的,有時在其1/2到1/3半徑處就是極限了,而月地距離38.44萬公里,現階段並且在相當長的一段時間後的月球是非常符合條件的。當然,此問題也可用月球落在引力勢阱等其它方式來解釋。
不管月球的起源如何,同源說,災變說還是俘獲說,月球的初始條件:其線速度,方向,質量和位置決定了其命運。如果你非要問爲什麼月亮所具有的初始條件可以使得地月系可以穩定地存在並繞着地球旋轉,或許只能用人擇原理來解釋了:若非如此,你現在根本就不會看到月球!
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