万有引力的本质是什么?

人穷就要多读书呀


万有引力的本质是质量对周边时空的扰动,这种扰动是把周边的时空进行弯曲。曲率与质量成正比,影响范围与距离成反比。

也就是说,质量越大的物体,对自己周边的时空造成的曲率越大,小质量物体经过大质量物体身边时,就会受到这种曲率的影响,顺着曲率的漩涡往下掉,最终掉到大质量物体的身上。

这种时空曲率从宏观上表现出来的现象是引力,看起来是两个物体相互吸引。但引力是这个世界已知存在的四种基本力里面最弱的一种力,因此小质量物体的引力很小,甚至小到可以忽略不计。比如两个人,或两辆汽车,甚至两座大山,你能感受到他们的引力吗?

因此一般来说,只有在天体的运动中,引力才能够成为考量的对象。

比如我们地球的引力主要表现为重力,就是物体由于地球的吸引力而受到的力,物体受到的力与质量成正比,我们就感到质量越大的物体越重。

在太空无重力状态下,物体质量再大也没有重量(失重状态)。

根据天体质量的大小,可以计算出其重力加速度。速度是与引力抗衡的条件,适当的速度可以与引力相互抵消,叫环绕速度,就是不被大质量天体引力陷阱所陷落,但也逃不出引力的牵扯。在环绕速度下,小质量物体围绕着大质量天体在轨道上旋转,双方会保持一种平衡状态;超过逃逸速度,则可摆脱引力束缚飞向远方。

地球的环绕速度为7.9千米/秒,逃逸速度为11.2千米/秒。

质量越大相对体积越小的物体,导致的时空曲率也就越大。太阳的质量虽大,但直径有139.2万千米,表面的逃逸速度为617.7千米/秒;白矮星虽然质量在太阳以下,但体积只有地球大小,逃逸速度需要5000千米/秒左右;中子星质量超过太阳,半径却只有10公里左右,逃逸速度最高达到150000千米/秒。

黑洞奇点无限小,视界里面的逃逸速度超过光速。所以靠近黑洞的史瓦西边界逃逸速度就要接近光速了,那里的引力漩涡无可阻挡,以后大家若有机会前往黑洞附近可要当心!

这些质量很大体积却很小的天体在自己周围导致的时空曲率很大,就如漩涡很急陷阱很深很陡峭,靠近的物体就很难逃脱。

但这种时空扰动形成的引力现象与距离成反比,离开越远消散的越快,呈指数级递减。但就是到了天边也还有,所以引力又是超长力,理论上无限远。但一般出了天体的引力圈(希尔球半径)就可以忽略不计了。

这个距离并不大,地球的希尔球半径约150万公里,也就是说地球对时空扰动导致的时空漩涡影响到150万公里远;太阳的希尔球半径约1光年左右。

引力的希尔球半径计算涉及到周边天体,比较复杂,这里就不多扯了,有兴趣的可以看时空通讯过去发过的相关文章。

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时空通讯


牛顿认为引力是质量产生的,至于为什么有质量的物质会产生引力,牛顿并不知道。后来,一个人站在了牛顿的肩膀上,他就是爱因斯坦。爱因斯坦认为引力的本质就是空间的几何扭曲导致的,引力其实并不是一种力。



到了爱因斯坦这里,引力似乎简单明了的多了。当然了,既然相对论有对引力的描述,作为物理学两大支柱的量子力学,当然也有对引力本质的描述。量子力学认为引力它是引力子交换导致的,不过可惜的是,科学家们并没有发现引力子的任何踪迹。



虽然科学界的各位前辈以及给出了引力的定义,但似乎距离我们认为的引力本质还有很多差距。为什么质量会产生引力?为什么时空弯曲了物体就有一个往“下”的力?为什么找不到“引力子”?一些列的问题直指引力的本质。

如果引力真的是空间的几何弯曲导致,那么是否说明存在一个更高维度,因为只有高维度存在,空间才可以扭曲,才可以向“下”。物质有一个落向“下”的力,且这个力并不是大质量物体给的,而是空间凹陷的原因。所以,必然在高维空间中存在一个类似于“地面”的存在,可以对所有有质量物质产生一下“向下”的力。故而,质量越大就会导致空间被往“下”撕扯的越厉害,空间曲率就越大。这样,高维空间的存在也解释了引力子为什么找不到,因为引力子是在高维空间存在,我们三维找不到。我想,或许这才是引力的本质吧。



当然了,想要知道这种想法对不对,只有我们真的进入高维空间了,才有资格一窥究竟。


科学探秘频道


按照爱因斯坦广义相对论的诠释,引力的本质就是时空弯曲。在上世纪初期,爱因斯坦通过广义相对论给出了引力的本质,并描述了时空,物质与运动之间的关系,这就是著名的爱因斯坦引力场方程:

简单说,方程的左边是时空弯曲情况,右边是物质及其运动情况,用一句话总结:物质告诉时空如何弯曲,而时空告诉物质如何运动!

广义相对论解释了牛顿万有引力的本质。虽然牛顿发现了万有引力定律,但他不知道为什么万物之间会有引力,直到爱因斯坦的出现,他异于常人的思维让广义相对论呼之欲出,彻底打破了人们的传统思维方式!

那么既然引力的本质是时空弯曲,也是时空弯曲的表象,为何多数时候我们仍用到万有引力定律而不是时空弯曲呢?为什么不用时空弯曲彻底代替引力呢?

万有引力可以看做时空弯曲的近似表达,而这个近似表达对于我们生活的世界来说已经足够精确,同时万有引力又非常简单,更容易理解和操作,如今科学家发射火箭等用万有引力定律已经足够精确了!

但万有引力并不能解释所有天体之间的作用问题,比如说水星的近日点进动问题,万有引力就解释不了,而广义相对论能完美的诠释!

而如今广义相对论已经被越来越多的科学家证实,很多种宇宙现象都完美地符合相对论的预测,而相对论也成为现代物理学的两大基石之一,另一个就是量子力学!


宇宙探索



“万有引力”是牛顿的概念,他认为引力是万有的,也就是说任何物体都有引力,区别只是大小不同而已,并且引力小的物体会被引力大的物体所捕获,可以说牛顿万有引力出现到现在为止都是非常好用的理论,宇航员登月和卫星发射全靠它。

不过牛顿属于知其然不知其所以然,他并不知道引力的产生机制,好在这一问题被数个世纪后的爱因斯坦广义相对论“解决”了。



爱因斯坦在完成狭义相对论之后就一心想把引力也放进去,为此他经过数年的苦思冥想得到了“引力就是时空扭曲”的广义相对论,并且解决了牛顿万有引力所不能解决的近光速与强引力场下的运动问题。

在爱因斯坦看来所谓的引力不过是质量扭曲时空产生的几何跌落,太阳就是凭着巨大的质量扭曲了太阳系的时空,才让地球等天体不断向着太阳跌落,不过由于太空中的地球公转产生的离心力与太阳引力抵消,因此地球一直没有跌落到太阳中。



细心的读者肯定注意到了第二段最后的“解决”,之所以要加上引号是因为量子力学并不认同广义相对论时空扭曲产生引力说法,事实上量子力学中一直假设了一种被称为“引力子”的存在,量子力学认为引力子的交换才是引力产生的根本原因。

广义相对论与量子力学的互相矛盾说明我们人类对引力的本质认识还存在着错误和偏差,这种错误和偏差只能寄希望于未来的物理学家们了。


宇宙探索未解之迷


引力的格格不入

上世纪,科学发现宇宙中存在着四种作用,分别是强力、弱力、电磁力和引力。这四大作用力有点类似于胶水,把物质粒子结合到了一起。强力和弱力确保了原子核的结构,电磁力是确保了原子结构的存在,而引力则是物质之间相互吸引的力。

而在这四大作用力当中,人类最早能够系统的认知的是引力。不过,引力也是最让科学家们头疼的一个力。这是因为上世纪50~70年代,科学家在狭义相对论和量子力学的基础上,基于对麦克斯韦方程的认识,建立起了一套粒子物理学标准模型。

这套模型把四大作用力中的电磁力和弱力统一了起来,也就是温伯格等人的电弱理论,同时强力也被纳入到了这个体系当中,但偏偏引力一直无法纳入到这个体系。科学家也试图将其强行纳入到这个体系当中,结果理论和实际相去甚远,因此,并没有被广泛接受。

关于引力的认知,目前主流的理论是牛顿力学和广义相对论。而关于引力本质的诠释则是广义相对论。今天,我们就来聊一聊:引力的本质

万有引力

其实早在牛顿之前,人们就发现了万物都会往地面上落的现象。为此,古希腊的哲学家亚里士多德就提出了一套逻辑自洽的理论,但是这只是在哲学层面上的一些探讨,并没有非常严格的推导。后来,到了牛顿的时代,牛顿解决了这个问题,他发现万物往地上落和地球绕着太阳转其实是一回事,这是因为物质之间都有彼此吸引的力。

于是,基于这个发现,牛顿推导出了著名的万有引力定律。这个理论和当时的观测现象拟合的很好,几乎没有什么误差,甚至有学者直接利用这个理论,依靠笔和纸预测了海王星的存在,然后天文学家一观测预言的位置,果然有一颗行星在那里。

但是,如果你要问牛顿,引力的本质是什么?他其实是不太能够说服你的。

牛顿认为引力是一种超距力,说白了就是瞬间传递的一种作用。我来举个例子帮你理解一下,如果太阳突然消失,那地球就会立马沿着轨道的切线方向飞出去。

但为什么是超距力,牛顿也是回答不上来的。

万有引力的本质

虽然牛顿不能给我们一个很好的解决方案,不过,后来物理学界出现了一位堪比牛顿的大神,也就是爱因斯坦,在1905年,他基于光速不变原理和相对性原理提出了狭义相对论。

10年后,也就是1915,他又提出了广义相对论。无论是狭义相对论还是广义相对论,本质上就是在研究运动物体对于时空的变化,前者是在平直的时空当中,或者说是在惯性参考系(没有变速运动的情况下);而后者则是在弯曲的时空当中,或者说是在费惯性参考系(有变速运动的情况下)。

而爱因斯坦通过等效原理,就把广义相对论和引力联系了起来。他发现,引力的本质其实就是时空的弯曲

地球可以绕着太阳运动,说白了就是太阳的质量使得周围的时空弯曲了,地球只是沿着弯曲的“面”,也就做测地线在运动。

这听起来很抽象,毕竟时空使我们看不到的。那我们如何知道爱因斯坦说的对不对呢?

实际上可以利用观测来解决这个问题。

万有引力定律 vs 广义相对论

当时,爱因斯坦刚提出广义相对论时,其实能看得懂的人就不多,更不要说能够论证这个理论对不对的人了。爱因斯坦就一直在极力主张通过观测来判定自己的理论是不是对的。他曾经资助过一个天文学家来求证,结果这个天文学家因为一战的原因,被当做间谍给关了起来。后来,英国的天文学家爱丁顿就亲率团队进行求证。

这可以说是一场万有引力定律和广义相对论直接面对面的角斗,是科学家之间的战争,比拼的是谁的理论和现实更吻合。结果爱丁顿在这次日全食观测中,观测到光线偏折的角度更接近于广义相对论,从而宣告了爱因斯坦的胜利,从此爱因斯坦一举成名,成为了理论物理学史上可以和牛顿并立的科学家。

而广义相对论后来也经历了多次观测的求证,最终成为了主流的科学理论,并且广义相对论的预言的引力波和黑洞也被科学家观测到了。

所以,如今对于引力的本质的解释就是广义相对论的诠释,也就是时空的弯曲


薛定谔的科学


答案:以目前人类认知来看,万有引力的本质是时空扭曲,时空就是时间和三维空间。

万有引力定律的发现

牛顿利用自己的微积分思想和总结了开普勒三定律后,发现了万有引力定律。1687年,在他出版的《自然哲学的数学原理》一书中描述了这个现象,牛顿认为万有引力定律具有普适性,适用于所有物体,并且引力大小只与物体的质量和距离有关,这就是我们在物理课本上学过的万有引力公式。

万有引力公式

虽然牛顿当时发现了这个定律,但却不知道万有引力常量G的大小,直到1789年卡文迪许通过扭秤实验测出G的数值,公式才得以完善,科学家利用这个公式还发现了海王星和哈雷彗星。

万有引力在大质量天体间比较明显,人与人之间虽然也有,但小到可以忽略。

卡文迪许扭秤实验

爱因斯坦解释引力

万有引力的正确性早已在天体中证实,但它是如何产生的?为什么会相互吸引?

牛顿的解释是:万有引力是物体固有的属性,有重量的物体都会存在,并且当时认为万有引力是超距的,可以在瞬间传递到无限远的地方,不需要作用时间。

这个观点和爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论有所矛盾,爱因斯坦认为“真空中的光速是信息传递的极限速度”。为了解决矛盾点,1915年,爱因斯坦在他的广义相对论中对万有引力本质做出了解释,认为万有引力并不真实存在,引力只是一种假象,它的本质是质量会对周围时空造成扭曲。

例如,将铅球放在弹床中间,再沿弹床边扔一个玻璃球,由于铅球的重量导致弹床凹陷,所以玻璃球会绕着铅球转几圈后下落;这个现象本质上和行星绕恒星运动是一样的,只不过弹床存在摩擦力,而天体运动的真空环境中几乎没有摩擦力。

弹床所表现的仅仅是面上的空间扭曲,实际情况是下面这张动图。

为了验证爱因斯坦的猜想,1919年5月底,科学家利用日全食进行了著名的星光偏转实验。

通常情况下,太阳背后的恒星发出的亮光会被太阳遮挡,只有发生日全食时,昏暗的条件下,太阳背后恒星发出的光线,通过太阳引力偏折后能传递到地球上,人类才可能直接观察到太阳背后的恒星。如上图,实线是光线传播轨迹,虚线是地球上人类观察到恒星位置的虚像。

利用爱因斯坦的引力场公式,计算出的数据和实际观测到的结果完全一致,而利用牛顿万有引力定律计算出的偏折角和位置,与实际数据相差一半以上,误差较大。所以科学家认为爱因斯坦对引力本质的解释更科学。

但这并不代表牛顿的万有引力定律是错的,它有一定的适用范围,只能适用于弱引力场,在强引力场中会失效。例如,太阳对水星的引力最强,利用万有引力定律计算水星近日点进动问题会出现一定偏差。

此后,从日全食中得到更多星光偏移的数据,表明了爱因斯坦理论的正确性,时空扭曲才是引力的本质。

质量越大的物体对时空扭曲作用越明显,空间的扭曲使光线改变原有运行轨迹,时间的扭曲则会让时间真正变慢。例如,地球的地核位于引力中心位置,地核所经历的时间会比地壳更慢,在地球46亿年的历程中,地核比地壳年轻2.5年。


卓聚乐学


爱因斯坦在广义相对论当中明确地提出了,万有引力的本质是时空的几何。一种作用力是一种几何,这种宣称完全颠覆了我们对“力”的认知方式。这也使得看待其他基本力的本质有了新的可能——或许所有力的本质都是某种能量造成的几何结构。


如何来理解万有引力是时空的几何?

先用平面来比喻我们的宇宙,那么时空的几何就可以简单比喻为纸面上的褶皱,扭曲。但经常科普作品当中的那种用凹陷平面来演示引力扭曲时空的图示容易造成误解,让我们误以为实际宇宙中的引力也是这样的凹陷。例如下面这个:

上图:我们在科普作品上经常见到的说明物质形成时空扭曲的示意图,常常引起误解。


实际上,真实的宇宙中的引力应该理解为一种时空的密度,应该类似下面的这种三维的示意——质量导致时空的密度增大,时空的网格被扭曲,向内变得密实,因此才有了大质量物体附近的时间流逝相对缓慢的结论——这个是被实验证实的,例如GPS定位卫星网格中不同的卫星上的原子钟的时间会发生偏差,因此GPS卫星的原子钟必须定期校时;此外,科学家曾经计算过地球的地核因为处于引力中心,实际上比地壳要年轻5岁。


上图:实际上的时空扭曲应该以这样的方式来展现,时空在质量周围是变得更密实了。


质量与引力的关系

一切有质量物体周围都有引力,这个事实似乎也透露了质量的某种本质。既然质量与引力的关系如此密切,或许质量本身也是时空的某种几何。个人认为,质量可能就是蜷缩的高密度时空,是时空因能量的作用在小体积内以特定方式蜷缩形成相对稳定状态的一种形式(比如打了一个结)。所有有质量的物体,包括微观粒子,最终都会衰变为没有质量的纯能量形式,这是大量实验所反复发现的客观情况,虽然目前尚未有观察到质子自然衰变的情况,但科学家认为质子必然也会衰变(平均寿命> 2.1×10^29 年)。在这种意义上讲,引力可能只是质量本质的外溢表现,它与质量可能就是同一种东西!

而质量又与希格斯玻色子关系密切,那么我们似乎可以继续推测,希格斯玻色子与引力子的关系。但希格斯玻色子不是度规玻色子,因此不是传递引力的粒子,而只是原位产生质量的标量粒子。目前科学界仍然没有办法对引力子的特征进行确定,如果能够将确认引力子的存在,那么对于质量和引力的本质或许会有更清楚的认识。


小宇堂


万有引力定律的另类解读:(与时俱进的放飞一下思想吧)

万物的存在是由“阳性的世界”和“阴性的智慧”共同构成的!这就是最新由量子力学所引发出来的“人物分合论”,即:

“阳性的世界”组成了“物体链”,即“人类、自然、社会、网络和宇宙”,这个“物体链”用M来代替;

“阴性的智慧”组成了“人体链”,即“基因、遗传、意识、灵魂和兴趣”,这个“人体链”用m来代替!



万物之间最主要的变化就是“物体链”(M)与“人体链”(m)之间的融合与碰撞,继而衍生出一种能量或力(F)。

所以,牛顿万有引力定律还有另外一层意思,即在宏观与微观存在的空间里,还有另外一种存在,它的表现形式仍可用:

F=G^Mm/r^2来表达,但其中的系数和距离另有描述!

可见,万有引力定律的本质是人与物之间的关系!也就是说,只有人体与物体之间的关系,才算得上是“主关系”,或者是“强关系”,而物体与物体之间的关系,只能是“次关系”,或者是“弱关系”……

(未完待续,更多的交流,可关注“定慧堂”及《智慧科学的虚学原理》-主编 胡宝钢)


定慧堂


关于.引力的本质、计算公式和引力边界论述

1、共核自转原理:

共核自转原理:自转体核心外存在自转速差而产生自转动能差,它等于核心自转动能与核外点的自转动能之差,也等于核外物体质量、重力加速度和球心距离的积的引力势能。

任何一个自转星体,核心外各处与核心点的距离是不相等的,距离核心较远和较近的点,自转线速度是不同的,这就存在自转速差,而存在自转速差就存在自转动能差。

这个自转动能差在数值上与核外引力势能是相等的,由引力势能与自转动能差相等,可以得到一个能量平衡方程。

为了更好说明,以地球为例说明:

如果把地球看成是一个质点,没有半径的质点地球自转,此时的自转速度称核心自转速度,设为V0。

而在实际地球上,若设地球球心外任一点A,有质量为m的物体,与球心的距离为d,该点的自转线速度为V1,重力加速度为g,则根据上面分析,有能量平衡方程:(如图)

E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)

这里,E=1/2m( V0^2- V1^2)(1.2)和 E=mgd(1.3),就是引力势能的两种数学表达式。

其物理意义是:具有自转惯性的星体,其任意点上的物体所受到的引力势能等于核心和核心外的动能差,或者等于该点的重力加速度g、物体质量m和核心距离d的积。



2、引力势能与重力势能的区别

在E=1/2m( V0^2- V1^2)(1.2)和 E=mgd(1.3)中,表述为引力势能,那么,引力势能的解说如下:

1、引力势能是粒子或星体自转产生的,自转体核心内外存在自转速差,因而产生自转动能差,这是引力势能的本质,也是引力的起源。

2、由E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)可得:

E0=1/2mV0^2=1/2mV1^2+mgd (2.1)

在(2.1)中,把E0叫做自转惯性动能,那么,自旋粒子或星体上,任意质量为m的物体,都具有E0的惯性自转动能,其大小是由自转体的核心自转速度V0决定的。

自转惯性动能与引力势能的区别是:

自转体上的物体并不是在核心自转,而是在核外自转,核外自转速度与核心自转速度存在速度差,因此,核外物体的自转惯性动能被分解成物体所在点的自转线速动能和引力势能,即:

E=1/2m V1^2(1.2)和引力势能E=mgd(1.3)两部分。

它们之和与自转惯性动能刚好相等。

3、引力势能与牛顿意义的重力势能的区别是:

牛顿意义的重力势能是引力作用下产生的,引力是地球对物体的超距作用,重力势能是物体质量m,离地高度h和重力加速度g的积,即:G=mgh (2..2)




3、引力的本质

牛顿理论对引力的解释是物体与物体的超距作用力,而其本质和起源从来就没有诠释,而爱因斯坦则解说引力是时空弯曲。

牛顿的引力理论是先有引力作用,然后才有引力现象的重力势能。

而在这里将指出,引力的起源于星体和粒子自转,是自转动能差而产生的引力势能,引力势能产生了趋向自转中心的引力作用和引力现象。

因此,引力的本质是星体和粒子自转的结果,自转不停止,引力势能就会存在,这样,引力作用和传输是不需要时间的,因为星体上的一切物体都随星体在同时自转。

假如星体停止自转,引力也会立即消失,同样,任何旋转的物体、星体和粒子都将产生引力势能。

一只盛水的碗旋转,水不会溢出来,就是水有趋向旋转中心的引力势能,你千万不要用向心力来解释,因为惯性圆周论是指圆周运动是惯性和属性,不存在也不需要向心力,只有直线惯性的牛顿理论才认为圆周运动会需要和产生向心力。

一个在太空中的物体或卫星,是可以不需要任何能量施加,就可以永恒自转,并能产生引力势能,发射一颗自转的太空飞船,就可以实现太空不失重。

牛顿意义上的引力作用和这里的引力势能是部分等效的,但产生的机制和物理意义则完全不同,这也决定了牛顿引力定律不是普适物理原理,也决定了它的适用范围,特别是不适用量子物理就是必然,无法统一牛顿意义的引力也是必然。

因此,引力的本质是因为自转体自转而产生了引力势能,具有指向自转核心的引力效应。




4、重力加速度和共核自转常数

把E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)稍变形,

可得到重力加速度g的数学式:(如图)

g =(V0^2-V1^2)/2d (4.1)

(4.1)式表示:自转体上核外任意点的重力加速度:等于核心自转速度与该点线速度的平方差与核心距离两倍的比值。

仍以地球为例来说明:取地球上任一点的自转线速度是V1=465m/s,该点的重力加速度是g=9.8N/s^2,距离地心的距离d=640 0000m,代入(4.1),则可以得到:

V0=√(2gd +V1^2)≈11.179km/s (4.2)

这样,地球的核心自转速度V0≈11.179km/s,又叫地球的共核自转常数,任何自转星体或粒子都有一个确定不变的共核自转常数。

g =(V0^2-V1^2)/2d (3.4.1)中,V0是常数,所以,重力加速度的大小,取决于自转体核心外物体与地心的距离、及该点的自转线速度。

很显然,重力加速度是一个变量,这就很容易解释地球上重力加速度为什么与纬度和海拔有关?因为自转速度越快的地方,重力加速度就越小,同样,距离地心越远,重力加速度也越小。

而重力加速度决定了引力大小,显然,引力的大小决定于自转体的自转速度和自转核心的距离,再次证明了引力本质是自转产生的结果。



5、引力边界

在g =(V0^2-V1^2)/2d (3.4.1)中:

以地球为例,V0≈11.179km/s是常数,d越大,V1也越大,g值则变小,当V0=VI 时,g值为0,即引力势能消失,这时d值就是引力边界。

我们可以试着求出地球的引力边界:

设地球任意两点的自转线速度是V1和V2,地心距离是d1和d2,因为任意点的自转周期T是相等的,所以有:

2πd1/V1=2πd2/V2 即有:

V1/ V2 = d1/ d2(5.1)

若地球上一点线速度是V1=0.465km/s, 地心距离是d1=R地=6400km,而当V2=11.179km/s时,代入(1.9)得:

d2≈154150km(3.5.2),这就是地球的引力边界值。

这就是说,假如地球的半径包括大气层,达到154150km时,地球边界的自转线速度将达到11.2km/s,此时g值为零,即地球自转引力势能消失,处于完全失重状态,或者说地球对于这一距离范围外的物体不再具有引力作用,这就是地球引力边界。

显然,地球大气层是处于引力边界内的,要受到引力束缚,而月球则处于地球引力边界外,月球是不受地球自转引力作用的。

但并不是说月球与地球没有关系了,月球与地球是共核公转的地月系,要遵守共核公转原理,要被地月系的共核公转常数束缚,地月系的共核公转常数等于:

RV^2= 407982m/s^2(5.3)

这就涉及共核公转原理。



6、共核公转原理

共核公转原理:在不受其它体系干扰的前提下,绕同一核心公转的多个星体,其轨道半径与公转速度平方的积等于共核公转常数q。即

R1v1^2=R2v2^2=R3v3^2=…q(6.1)(如图)

其轨道半径与公转速度平方的积始终等于共核公转常数q。


所以,无论是地月系的月球和人造卫星、还是太阳系的行星、土卫系或木卫系等,只要是绕同一个核心点公转的天体系均成立,每一个共核系都有自己独立不同的共核公转常数q=RV^2。

在太阳系里,所有行星都是绕太阳核心公转的共核系,因此,所有行星的公转轨道半径与公转速度平方的乘积是相等的,都等于太阳系的共核公转常数。即:

R1:R2:R3=v1^2:v2^2:v3^2=…q(6.2)

这可以参看下图表验证。

同时,我们知道,太阳系的行星公转轨道是椭圆,因此,每个行星的公转速度是变速的,但是:

所有行星在椭圆轨道上任意点的速度平方与太阳核心距离的积,都是等于太阳系的共核常数。

而关于共核公转原理,可以用开普勒定律证明:(如图)


假如人造地球卫星变更轨道,无论是远离地球还是靠近地球,其轨道半径与速度平方的积一定要等于地月系的共核公转常数,人造地球卫星的自由轨道一定符合地月系的公转常数。

在天体运动中,把共核公转的星体的轨道半径与速度平方的乘积,即:RV^2=q,叫着共核公转引力常数,

地月系和所有人造地球卫星都绕地球中心公转,就是共核公转的地月系,其共核公转引力常数很容易算得:q=RV^2= 407982m/s^2(5.3).

这样,已知任何人造地球卫星与地心的距离,就可计算出该卫星的轨道速度。

例如贴地卫星:取地心距离是d=R地=6400km,很快就可算出贴的卫星的速度是V=7.9km/s.

V=7.9km/s.被称第一宇宙速度或第一逃逸速度,其实是地球卫星的最大公转速度,它与卫星质量无关,即使月球落到这里,也会以V=7.9km/s.绕地公转,如果没有大气摩擦,都会永远运动下去。

这就是共核公转引力常数的作用。

月球虽然处于地球引力边界外,没有受到地球自转引力作用,但受到共核公转引力常数束缚。所以月球有确定的公转轨道绕地公转。




7、逃逸速度

1、共核自转体逃逸速度

在E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)中表明:

一个处于自转体上的物体,始终受到E=1/2m( V0^2- V1^2)或E=mgd的引力势能束缚作用,即引力作用,要实现逃逸该自转体,必须获取能量克服引力势能,实现能量平衡,同样以地球为例:

设逃逸速度为V逃,则有能量平衡方程:

1/2m V逃^2=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd(7.1)

解得: V逃=√(V0^2- V1^2)=√2gd(7.2)(V0=11.179km/s)

(7.2)就是自转体的逃逸速度公式。

这里,在V逃=√(V0^2- V1^2)=√2gd (7.2)中,逃逸速度是一个变量,而牛顿引力定律推导式V逃=√2gR是常数,只有当 d=R时,两者才等同,显然,(7.2)式适用更为准确和广泛。

由于V0是地球的共核自转常数,因此,逃逸速度只与逃逸点的自转线速度有关,或者与逃逸点的重力加速度和核心距离有关。

任何一个人造地球卫星发射,必须获取能量,达到逃逸速度,才能克服引力进入相应轨道绕地公转,任何卫星在符合地月系常数的轨道上绕地公转,就叫自由轨道,自由轨道不需要消耗能量。而任何卫星改变轨道,也必须获取能量,克服该点处的引力势能,才能进入另一个自由轨道。


华龙新观点


我个认为,万有引力的本质是大气压强,与地球质量相互,协同作用的结果。

它好像又是一种质量的活性。在宇宙中,有空隙的地方,也同样存在。这种质量的物质特征,相互作用的拉力场,或运动的时光。


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