地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)

答:因为地球的速度,还没有达到该轨道上逃逸速度呢!


地球近日点公转速度30.3km/s; 地球远日点公转速度29.3km/s; 可以看出,两者差别不是很大,地球轨道近似为圆形。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图1

一个物体,要想脱离主星的引力,必须达到对应轨道上的逃逸速度才行。


比如在地球轨道上,脱离太阳的逃逸速度v=√(2GM/r)=42.2km/s;

这个速度高于地球任何时刻公转速度,所以无论是近日点,还是远日点,地球都不能够逃离太阳的引力,就算地球到了远日点,还是会被太阳的引力拉回来的。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图2

虽然在远日点处,太阳的引力减小,但是也因为克服太阳的引力,地球把部分动能转变为了势能,使得速度降低。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图3

在地球和太阳引力的长期作用下,形成了如今的地球绕着太阳转,日复一日,年复一年。


地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图4
为题主的想象力喝采,真的,题主想得太多了,比酋长我还要更多。地球围绕着太阳旋转,按科学家们的说法其实就是因为太阳的质量产生了空间的凹陷,而地球与其它的行星身陷于其中不能自拔,在双方的质量所产生的空间凹陷之间,行星不由自主地以运动的方式来缓解完成场与场之间的碰撞。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图5
当然,地球在旋转到远日点的时候,其实也并不算很远,据说太阳的引力范围可至一光年以外,如果地球在这个位置上突然加速,那也得加速到足够逃离太阳的速度才可以摆脱太阳的引力,不然地话,还是得老老实实地围绕着太阳公转。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图6
题主是不是觉得地球旋转到远日点的时候已经是很远了?这么的一点距离在人类的认知里面也的确是很远了,但是在太阳系里面,一点也不远,再远的距离还有海王星,据说海王星在围绕着太阳旋转的轨道,有时候会比冥王星更远,但是始终也逃脱不了太阳的引力。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图7当然还有更远的,比如那一些哈雷慧星什么的,人家绕日的轨道那个远日点才真的叫做远,还不照样76年回归一次,什么时候就真的飞出了太阳系?

首先描述里的第一句,万有引力的本质,用广义相对论解释,引力的产生是由于物体质量弯曲时空引起的,物体觉着弯曲轨迹作运动,视觉上就认为有引力的样子。详见我上面一个的答题。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图8

地球飞过远日点,距离太阳这个大质量天体较远,时空弯曲较小,所以在这个点上的速度最小,在经过这点的过程中,时空曲率逐渐增加,所以地球速度逐渐加大,造成地球开始加速运动的表现。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图9

除了应用广义相对论来解释地球在远日点的运动现象,也可以用动量守恒定律来解释。

如果把太阳和地球作为一个惯性系统,由动量守恒得知,地球和太阳之间的总动量守恒。表达式:

Δp1=-Δp2

p=mv

如果地球离太阳较近,速度是最快的时候(不是加速度最快),它的动量P1是最大的。当地球逐渐远离太阳靠近地球公转远日点的时候,由于总动量守恒,为了保持总动量稳定,它的动量P2=mv2逐渐减小,m不变,所以v2会逐渐减小。

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图10

用一句话表述这个过程的动量变化就是:总动量是这么多,如果你这边增加动量了,我这边就得减小,维持一个稳定状态。

开普勒第一定律(椭圆定律)内容,地球绕日轨道是椭圆形,在数学上这是基于万有引力定律的必然结果。或者说,当两天天体绕行时,选择一个天体为净值参考系,另一个天体的运行轨迹将会是圆锥曲线(即椭圆、抛物线、双曲线),注意圆是椭圆的特殊情况。地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图11

关于开普勒第一定律的数学推导可以看下图:

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图12

这是圆锥曲线的极坐标方程,坐标系的原点是圆锥曲线的焦点之一。假若0<e<1,则r所描述的是椭圆轨道。这证明了开普勒第一定律。

所以从数学上看,地球存在近日点、远日点都是必然结果,也就不存在飞不飞出去的情况。

或者题主可以换个角度考虑,根据万有引力公式

地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图13

在M(太阳质量)、m(地球质量)、G(万有引力常数)固定的情况下。万有引力F与半径的平方成反比,也就是说当半径变大的时候(远日点),万有引力会达到最小值,同时地球运行速度也最小,离心力也就最小,所有地球又开始趋向太阳运动。当然这种解释其实很不负责任,因为它只适合理解。实际上题主的问题就像是问这个公式(下图)为什么函数图是椭圆一样。地球在远日点为什么不会飞出去(为什么地球在远日点速度慢)图14

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