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2022皇冠世界杯预选赛(www.hgw88888888.com):拉扯出的引力之球――希尔球|鲁超

admin 科技 2021-07-08 18 0

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导读

卫星也可以有自然卫星吗?不能,由于卫星的希尔球太小了。

有人提出一个很有意思的问题:卫星也可以有自然卫星吗?

单纯思量引力,卫星固然可以让足够靠近自己的物体成为自己的卫星。然而新鲜的是,太阳系内竟然没有一颗卫星拥有自己的卫星,这太不科学了!

剧透一下这个问题的准确谜底:卫星的希尔球太小了。

▲太阳系内这么多卫星,为什么没有“卫卫星”?

希尔球?这是个什么东东?

这是19世纪中叶美国天文学家乔治*希尔在洛希的基础上提出的看法,“希尔球”故而得名。太阳系里星球万千,经由了早期的杂乱状态,幸存下来的都是英雄,它们划分了自己的地皮,每块地皮大致是一个球体,这就是每颗星球的“希尔球”。在某星体“希尔球”内的物体将主要受到该星体的引力作用。

▲美国天文学家希尔,“希尔球”以他的名字命名。

希尔球有多大呢?

思量两个天体的系统,每个天体 “希尔球”的半径就是它们质心到L1点的距离。以是你明白盘算拉格朗日点,就自然会算出希尔球有多大。显然,质量较大的天体希尔球更为“壮硕”,而质量较小天体只能受大天体引力的欺压,蜗居在狭窄的空间里。

▲照样这张拉格朗日点图,只思量日地系统,太阳到L1的距离就是太阳的希尔球半径,中央大的L3到L1之间的就是太阳的希尔球,右边L1到L2之间的是地球的希尔球。

你可以这么明白,若是宇宙中只有一个天体,那它的引力等势面将形成一层又一层完善的球面,犹如一层层的泡泡。但宇宙事实不伶仃,这里只思量两个天体,双方的引力场在相互较量一番之后,就将分出高下。犹如双方的层层泡泡相互碰撞,有些相互挤压,有些合并,质量较大天体维持自己泡层的能力更强,完全属于自己的泡泡固然就更大。

▲可以用泡泡来明白希尔球。

太阳系里,太阳占有了99.86%的质量,它的引力无孔不入,险些控盘整个太阳系。八大行星的引力泡泡都受到它的挤压,越靠近太阳,希尔球就越小,好比水星、金星、地球、火星等类地行星;而远离太阳,希尔球就越大,虽然木星的质量远大于海王星,然而由于海王星距离太阳最远,反而拥有最大的希尔球。

另一方面,希尔球还与天体的平均密度有关,你看虽然类地行星的质量远小于木星、土星等庞然大物,但由于它们的密度是木星的4倍左右,因此希尔球也没见的小太多。

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▲八大行星和一些小行星、矮行星的希尔球半径。从左到右:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、谷神星、冥王星、阋神星。

有人最先开脑洞了:“我也有希尔球吗?”

谜底是:“有,然则太小了,没有意义。”

那么升级一下:“航天飞机有希尔球吗?这样宇航员就可以绕着航天飞机转了。”

假设航天飞机的重量是100吨,在距离地球外面300km的太空中航行,那么可以盘算出它的希尔球半径是1.2米,比它自身还小。

▲若是太空中只有一辆特斯拉,那么让高尔夫球绕着它旋转是容易做到的事情。

凭证前面所述,密度和引力场是决议希尔球巨细的主要因素,因此也不是说绝对不能能,一方面离地球远一点,另一方面提高物体的密度,就可以让它一边绕着地球转,还能拥有较大的希尔球。经由盘算,若是在地球同步轨道(36000km)上放一个物体,密度到达55g/cm3,那就有可能拥有自己的希尔球,让其余物体绕自己旋转。可是,到哪去找云云之重的通俗物质?地球上常见的物质中,密度最大的锇也只有22.59g/cm3。

别跟我提什么白矮星超固态,中子星中子态什么的,地球上没有!

▲锇金属是常见物质中密度最大的。

回到之前的问题:卫星可以有自然卫星吗?

理论受骗然是可以有的,君不见,人类不是发射了许多人造卫星进入月球轨道吗?事实上,太阳系里,就有小行星拥有自己的自然卫星。

有一颗小行星1999 KW4,以一个椭圆轨道绕太阳运行,克日点比水星轨道还靠近太阳,仅有0.2个天文单元,而远日点很靠近地球,为1.1个天文单元,经由盘算,它将在2036年5月25日掠过地球,与地球的距离仅有200万公里,因此这是一颗危险的小行星,需要严密关注。

有意思的是这颗小行星虽然很小,直径只有1.3-1.5km,却有个伴――直径仅为360m的小天体绕着这颗小行星,成为它的卫星。

▲拥有卫星的小行星小行星1999 KW4。

然而这事实只是个例,事实是冷漠的,现在已经发现太阳系里的185颗卫星,无一拥有自己的“卫卫星”。(叫这个名字好吗?)

宇宙是冷漠的,万有引力定律无处不在,顺之者昌逆之者亡。太阳系又是拥挤的,木星、土星这种巨无霸所到之处,就似乎海峡里穿过了一艘巨型航母,海浪波及甚远,一次又一次拷问着弱小天体的 “希尔球”。这些弱小的卫星自己尚且不保(没看到木卫一经常被拉扯到“吐”吗?),覆巢之下,安有完卵乎?

总之,经由了漫长的天文学时间,纵然最初有一些“卫卫星”,也早被各大行星扫除清洁了。

▲木卫一上拍摄到的火山发作,源自木星的壮大引力。

还可以注释为何水星没有卫星的问题。水星距离太阳太近,希尔球最小,就算曾经有卫星,也早被太阳的引力击穿希尔球,卫星要么撞击水星或太阳,要么浪迹天涯了。

▲从这张图上来看,水星(Mercury)还没有太阳黑子(Sunspot)大,就这样还想昔时老?省省吧。

天文学家们还曾经为土卫八(伊阿珀托斯)的赤道脊而困扰,这条高达10-20km的赤道脊让土卫八看起来异常像一颗核桃。有人提出,这是由于土卫八曾经拥有一颗“卫卫星”,尔后被土星的引力撕裂,一部门残骸落到了土星外面,形成了这一条耸立入云(很好奇,土卫八上有云吗?)的山脉。

▲形似核桃的土卫八。看到那条赤道脊了吗?

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