03.05 太阳对月球的引力比地球大2.5倍为啥月球还围绕着地球转?

用户64325649


问题本身不太严谨,而且更多的体现在一种主观上的思维,或者说思考问题的方式带有片面性和狭隘性,同时更有一种固定思维模式在作怪!

月球围绕地球转,地球围绕太阳转,只是我们日常生活的常识。但这只是一种相对的描述方式,真实的情况是,太阳系处太阳之外的任何天体都围绕着太阳旋转,月球当然也不例外,月球与地球一样,一起围绕太阳旋转!

我们需要换种思维方式,不要总是陷入“月球围绕地球旋转”这种固定思维模式走不出来,其实这种观点也是不严谨的,月球并不是真的围绕地球旋转,而是围绕着月球地球系统的质心(质量中心)旋转,只不过地球质量比月球大很多,质心几乎与地球质心重合,所以我们会通俗地说月球围绕地球旋转。

更严谨地讲,月球和地球就是双星系统,两个天体一起旋转,然后一起围绕太阳旋转。下图就是以太阳视角(在太阳上观看)地球和月球围绕太阳旋转的轨迹:

能够看出,两个运动轨迹几乎重合。从太阳视角来看,地球和月球真的围绕着太阳旋转,这点毫无疑问,地球对月球的引力只是造成了月球的微小振动而已!

从中也能够看出地球和月球的渺小。一旦上升到浩瀚宇宙空间,我们就需要摆脱在地球上的固定思维模式!


宇宙探索


太阳对月球的引力比地球大2.5倍为啥月球还围绕着地球转?

这是一个迷惑性非常强的话题,中间有两层含义,其一是太阳对月球的引力真的是地球对月球引力的2.5倍吗?其二则是为什么扳手腕地球输了月球却仍然没有被太阳拉走?

一、太阳对月球的引力确实比地球对月球的引力大吗?

一副日食成因图,刚好可以来形容地月系围绕太阳公转过程中相互位置的关系,在这个体系中三者的参数分别为:

地球质量:5.965×10^24千克;

月球质量:7.349×10^22千克;

地月平均距离为:384000KM;

太阳质量:1.989×10^30千克;

日地距离:1.5亿千米;

万有引力是无论大小体积质量如何,两者之间的引力都是大小相等方向相反,与两者的质量成成比,与距离的平方成反比,上图为计算公式,要计算两者的引力还需要一个G即万有引力常数,但在月球和太阳引力与月球与地球引力的对比中,这个G是多余的,直接约去即可!

那么比例为m月球×m太阳/日地距离^2:m月球×m地球/地月距离^2

计算得:88400000:40452745.226=2.2左右!

尽管数字上似乎有些差异,并不是2.5,但至少已经是2倍多了,也差了没多少!

二、既然太阳对月球引力大一些,那么为什么月球还在围绕地球转?

真正的问题来了,尽管太阳对月球的引力大于地球对月球引力的2.2倍左右,但月球依然在围绕地球公转,并没有被太阳夺走!说到这里,我们必须要引入一个希尔球的概念,即天体周围主要受其引力控制的区域,比如在日地系中的希尔球范围是到日地之间的拉格朗日点L1为止,在这个三维球体内围绕地球运转的天体,太阳的引力是夺不走的!所谓强龙不压地头蛇似乎在天体运行上也行得通!

地月系平均距离只有38.4万千米,因此月球在地球引力的庇护下非常稳妥!

两个天体之间的希尔球分界点就是拉格朗日点L1,从上图两者之间的希尔球切点可以看得非常清楚!当然在地月系围绕太阳公转的过程中,月球并非只是围绕地球公转,而且还同时在围绕太阳公转,只是在地球引力的影响下走出了一条非常漂亮的花瓣形轨道!

当然这是加大纹波后的月球轨道夸张图,如果是实际中来比较的话,甚至非常不明显!

这是月球在围绕太阳的示意图和真实轨迹,因此从这个轨道上来看,它非常贴近真实的围绕太阳公转的轨道!因此我们可以这样认为,地月系中月球的公转轨迹仍然受到太阳引力的主要影响!


星辰大海路上的种花家


如果有人问起,为啥月球没被太阳拖走,相信不少人都会说:“这还不简单,月球离地球这么近,地球对月球的引力肯定比太阳大呀。”但假如你去计算一下,就会发现事情不是这样。

将太阳、地球和月球的相关数据分别代入万有引力公式 F = GMm/r^2,我们就可以得出一个大致结果,即:太阳对月球的引力是地球的2.5倍。

太阳对月球的引力比地球大2.5倍为啥月球还围绕着地球转?

如果太阳和地球就像是在拔河一样,都在努力地利用自己的引力将月球拉向自己的这一边,那么很显然,由于地球对月球的引力比太阳小很多,月球当然会被太阳拖走。

但实际情况却并非如此,事实上,月球和地球一样都在围绕着太阳做圆周运动,而太阳引力的作用则是给月球提供这个圆周运动的向心力,同样的,由于月球也在围绕着地球做圆周运动,因此地球的引力也是在给月球提供围绕自己公转的向心力。

简单地讲就是,月球本来就在太阳引力的作用下围绕着太阳转,只不过在这同时,它又在地球引力的作用下围绕着地球转,对于月球来讲,太阳引力和地球引力并不是在拔河,而是达到了一种平衡,从而使这样的局面一直持续下去。那么它们是怎么达到这种平衡的呢?这就涉及到了三体问题。

三体问题似乎是无解的,但假如其中一个天体的质量很小,与其他两个天体相比可以忽略不计的话,三体问题就成了“限制性三体问题”,那就不一样了。根据科学家的推算,“限制性三体问题”有五个特解,这被称为“拉格朗日点”,如果这个质量很小的天体位于“拉格朗日点”,那么在理想状态下,它就会与第二大的天体保持同步运行。下图为地球和太阳的五个“拉格朗日点”。

大家都知道,对于一个稳定围绕太阳公转的天体而言,它离太阳越近,受到的太阳引力就越大,相应的其公转线速度就越快。从上图可知,L1离太阳更近,它受到的太阳引力更大,相应的它的公转线速度就应该更快一些,但因为地球在它后面施加了引力,这会使太阳引力的作用减弱一部分,因此它的公转线速度就减慢了,这样就可以与地球保持同步运行。而L2的情况却与之相反,它是因为地球的引力增强了太阳引力的作用,从而使其公转线速度加快。

可以看到,L1,L2是太阳与地球的引力的一种平衡点,位于这两个点上的小天体的公转刚好可以与地球同步,也就是说,在这两个点上,地球的引力刚好可以让小天体不溜走。显而易见的是,假如某个小天体比这两个点更靠近地球,那么地球的引力作用就会给这个天体提供多余的向心力,使其在绕着太阳转的同时又绕着地球转,而假如这个天体比这两个点更远离地球,那么地球的引力将不再对它有束缚作用,迟早会被太阳拖走。

我们把以某个天体为中心,再以“刚好可以让小天体不溜走的距离”为半径的球体空间,称之为这个天体的“洛希球”,一颗行星想要让卫星围绕自己公转,就必须让这颗卫星运行在自己的“洛希球”之内。根据以上的介绍我们可以得出,地球的“洛希球”半径应该为地球与L1,L2点的距离,但实际上由于诸多不稳定因素的存在,科学家认为,对于地球来讲,只有在这个理论半径的3分之1以内,才能保证卫星长期稳定地围绕着地球公转。

地球与L1,L2点的距离均为150万公里,这个距离的3分之1为50万公里,而月球与地球最远的距离都只有大约40.5万公里,这个距离是小于50万公里的,因此月球就可以像现在这样年复一年地围绕着地球公转。值得一提的是,科学家观测到月球正以大约每年3.8厘米的速度远离地球,照这个样子来看,终有一天月球将会与地球分道扬镳,届时的人类将再也找不到借口来吃月饼了。


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魅力科学君


这个问题不太严谨,按照这个思路,太阳系所有的天体都受到太阳的引力影响,为什么都没有“掉”进太阳里?先看看万有引力公式:

天体之间的引力与质量成正比,与距离的平方成反比。只要把质量与距离带入公式就可以了。

太阳质量:1.989×10^30千克,

地球质量:5.965×10^24千克

月球质量:7.349×10^22千克

日地距离取1.496亿千米,月地距离3.84×10^5千米

太阳的质量是地球质量的约33万倍,是月球质量的约2700万倍,日地距离约是月地距离的400倍,各位可以用手机中的计算器计算一下确实可以得出太阳与月球间的引力约是地球与月球间引力的2.5倍。那月球为什么绕着地球转不绕着太阳转?

实际的情况是,谁说月球不是绕着太阳转?月球明明就是和地球一起绕着太阳转了几十亿年了,

下图是太阳视角的地月运动。蓝色为地球,黑色为月球,按照比例绘制,

可以看出,月球的绕日轨道与地球的绕日轨道基本重合,只是在地球引力的扰动下略有前后左右摆动。月球相对于太阳的轨道从来也只是向外侧弯曲,不会出现向内侧弯曲的情况。而月球绕地球的速度相对于地球公速度基本可以忽略(地球公转速度是地球的第一宇宙速度三倍有余)。

这个问题实质是一个环绕另一个物体旋转的物体,都有一个希尔球。希尔球是环绕在天体(例如行星)周围的空间,在那里的天体(例如卫星)主要受到这个天体的控制,而不是被其它较大天体(例如恒星)所控制。月球也有它的希尔球,任何位于月球的希尔球内的天体将也都会成为月球的卫星,而不是地球的卫星(不然嫦娥探月也不会有绕月轨道了)。至于希尔球的本质又是什么,在数学上这是个三体问题,这里就不解释了。

因为太阳的质量占了整个太阳系质量的99%以上,所以对太阳而言,行星及其卫星实际上就是一对或一堆双子星,在计算大致效果的引力影响和环绕轨道时,是要将他们合并计算的。地球和月球的实际情况也是其公共质心环绕太阳旋转。


清明的星空


该问题的很多答案是不对的。需要明白,太阳引力是平衡轨道运行天体的离心力。也就是说,太阳的引力不是为了把月球和地球吸引到自己的怀抱,而是为了维持地球和月球的轨道运动。假如在月球或地球上安装发动机,改变地球或月球的运动方向,则完全有可能导致地球或月亮撞向太阳或飞离太阳系。同样地球的引力只是平衡月球绕地球轨道运动的离心力,因而地球引力不是把月球引向自己的怀抱,而是维持月球绕地球的轨道运动。假如月球上装了发动机,有可能让月球脱离地球或撞向地球。人类发射的各种飞行器上都带有发动机,因而可以在飞行过程中利用这些发动机实现飞行器运动轨道变更。有时人造飞行器利用大型天体引力场改变轨道,但也需要利用发动机调整人造飞行器的投入角度。

广义相对论认为引力和离心力是等效的。因而不采用力的概念描述物质的吸引相互作用,而认为物质分布导致空间弯曲,从而形成了更深刻的物理理论,


霭秀桦


太阳对月球的引力大2、5倍,是大错特错的推理,太阳对任何物体都没有引力,太阳对物体只有反引力,月球围着地球转,也是地球对月球有引力,而月球对地球有反引力才能围着地球转的。以前说过细节不再重复。


我的名字白兴长明白吗


致力于新物理启蒙。也即《宇宙物理体系》启蒙。


天山我才


这是按静止状态计算出来的比值,是没有意义的。实际情况是月球伴着地球共同在作围绕太阳的圆周运动,都有离心力。日地(包括月)之间的万有引力正是维持圆周运动的向心力,与它们的离心力正好相等才有现在的运行轨道。


塘古拉山


月球不也绕着太阳转么,两者又不矛盾


心之貌人之形


用一句话就可以回答: 月球在绕着地球转的同时,也在绕着太阳转。其实月球的主要运动是绕太阳转。你可以将地月看成一个绕太阳运转的双星系统。


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