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在太陽引力之下,眾行星只會有序運行,但並不會被其吞噬,為何?

凡是有質量的物體都具有引力,而任意兩個有質量的物體之間的引力作用與物體的質量成正比,而與距離成反比。

小到一根鉛筆,大到宇宙天體,都是如此。太陽是太陽系中最大的天體,也是太陽系的中心天體,太陽系中的所有行星、小行星以及諸多天體始終都圍繞太陽有序運行,而這都要歸功於太陽的強大引力作用。

太陽佔據了太陽系物質總質量的99.86%,而其餘所有的天體,行星、衛星、小行星、彗星等等加在一起只佔0.14%,這就確立了太陽在太陽系中的絕對主導地位。一個有意思的問題是,如此強大的太陽,為何不會將太陽系中其它的天體都吞噬掉呢?

太陽大概形成於45.7億年以前,最初的太陽是形成於一個坍縮的氫分子雲之中,而在太陽的形成過程之中,也不可避免的會吞噬宇宙物質來增大自身的質量,那麼為什麼現在的太陽系天體不會被太陽所吞噬了呢?

特別是與太陽距離最近的水星,它和太陽之間的距離只有5800萬公里,這在宇宙的空間尺度下是一個很近的距離,如此近的距離都沒能被太陽所吞噬,而是圍繞太陽有序運行,是何緣故?秘密就在於一個「轉」字。如果水星是一動不動的呆在太陽的身邊,那麼它可能早就被太陽收入囊中了。

而事實上,水星一直圍繞太陽做公轉運動,而且速度很快,水星的平均軌道速度達到了每秒47.89千米,而這種公轉運動會產生一種力,一種向外的力,我們稱之為離心力。

我們可以這樣去理解,所謂離心力,顧名思義,就是「離開中心的力」,一方面是太陽和水星之間的相互引力作用給了水星一個向內的力,另一方面是水星圍繞太陽公轉產生的一個向外的力,兩個力達到了平衡,於是水星便不會向太陽滑落,而是會圍繞太陽有序運行,始終不變。其實不僅是水星,太陽系中的每一顆行星都是如此。

無論距離太陽多麼遙遠,太陽系中的每一顆行星都受到太陽的引力作用,所以它們都必須要保持一定的公轉速度來實現與太陽引力的平衡。

兩個物體之間的引力與兩者的距離成反比,所以距離太陽越遠,所需要的用於對抗引力的離心力也就越小,所以所需要的公轉速度也就越慢,事實上的確如此。水星的平均軌道速度是最快的,而稍遠一點的金星則為每秒35.03千米,我們的地球為每秒30千米,火星是24.13千米,而外圍的4顆氣態行星木星、土星、天王星和海王星的平均軌道速度分別為每秒13.06千米、9.64千米、6.81千米和5.43千米。如果它們全都靜止不動,即使是最為遙遠的海王星,同樣會被太陽引力拉到太陽中去。

那麼為何這些行星的轉速恰好能夠抵消太陽引力呢?

簡單一點來說,就是天體的公轉速度受到重力加速度的影響,而重力加速度與引力息息相關,而引力又與兩物體間的距離成正比,所以也就造就了距離越近的天體,則公轉速度越快。

只要它們在轉,那麼它們就不會掉落到太陽之中,無論兩者間的距離有多近。其實在太陽的身邊確實有比水星更近的東西,那就是人類所發射的太陽探測器,那個與太陽最近的帕克太陽探測器與太陽只有690萬公里,要比水星近多了,它為什麼沒有被吸進太陽之中?因為它最快能夠達到每秒192千米的速度圍繞太陽運行。

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