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跟胖哥学物理八大行星之间关系

(2018-12-21 21:36:56)
标签:

杂谈

分类: 生活中的物理
跟胖哥学物理八大行星之间关系

        感谢悟空邀请,其实太阳系是有太阳这颗恒星,然后周围有八个围绕它运动的行星构成。八大行星特指太阳系的八个行星,按照离太阳的距离从近到远,它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星自转方向多数也和公转方向一致。只有金星和天王星两个例外。金星自转方向与公转方向相反。而天王星是在轨道上横滚的。
         其实,这八颗行星彼此之间都受到太阳的引力,而八颗行星之间也互相产生引力,因此他们基本在一个平面内成一个扁平形状,达到一种稳定结构,与太阳系一切构成太阳系。某种程度上这八颗行星就像微观世界的原子结构一样,太阳相当于原子核,而八颗行星想到与不同层次上电子,当然太阳系中各物质之间是万有引力造成的,而原子核内部则不是。
       从行星产生过程,它们都是太阳周围碎片,在演化过程中聚集在一起就形成现在八颗行星,也就是它们产生机制一样。在太阳系形成初期,99%以上的物质向中心聚合成为太阳,周围还有部分散在的物质碎片围绕着太阳旋转,经过很长一段时间的碰撞和引力作用,散在的碎片逐渐聚合成了九大行星,但那时的地球只是一团混沌的物质,又经过了几十万年,物质逐渐冷却凝固,形成了地球的初步形态,再经过几十万年,由于地球的引力作用,由地球内部化学反应所产生的气体喷出后被保存在地球周围,形成了大气层,并由氢气和氧气化合成了水,再然后经过太阳的能量辐射,地球本身的电场、磁场作用和适宜的生存环境,由水中产生了有机物,也就是一切生命的祖先。
       不过开普勒通过观察,八大行星遵守规律符合三大运动规律。开普勒第一定律开普勒第一定律,也称椭圆定律:每一个行星都沿各自的,开普勒定律椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
  开普勒第二定律开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。 这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。用公式表SAB=SCD=SEK (AB CD EK均为角标) 开普勒第三定律,也称调和定律:各个行星 开普勒第三定律绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。 由这一定律不难导出:行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。a3/T2=k a是行星公转轨道半长轴, T是行星公转周期, k是常数。
        后来牛顿根据开普勒三大定律总结出来万有引力定律,更说明八大行星遵守同样运动规律。
       特别有意思的是这八大行星,它们半经满足一个公式,也叫做提丢斯–波德定律。这是1766年时,由德国的一位大学教授约翰·达尼拉·提丢斯所提出,后来被柏林天文台的台长约翰·波得归纳成了一个经验公式来。
       人类在总结这个规律时候还发现这八颗行星构成一个数列,根据这个数列人类还发现天王星。
         18 世纪,英国牛津大学教授 David Gregeory (1659 - 1708) 首先注意到已发现的行星 (依序为水星、金星、地球、火星、木星、土星) 绕太阳公转的轨道半径比例,分别可简略以 4、7、10、15、52、92 来表示。 1766 年,法国自然学家 Charles Bonnet 稍调整以上数字且以 4、4+3、4+6、4+12、4+48、4+96 等关系数列来表示。 但为何在火星和木星之间独缺个 4+24 的行星呢 ? 难道是造物者所留空隙的玩笑吗 ? 不 ! 年青的德国天文学家 Johann Elert Bode (1747 - 1826), 于1772年在其出版的书中强调深信是尚未找到的原始行星存在此间隙中,如此数列关系称之为 “波德定律”。 之后,在此间隙中至今已发现了数以万计的小行星体构成的“小行星带”。 1781 年 3 月,Willan Herschel (1738 -1822) 依据波德定律的延伸数字 (4+192) 发现了天王星。
       提丢斯–波德定律在一定程度上,反映了太阳系演化过程中行星轨道平均距离之间的规律。为什么会形成原因至今仍然是一个谜,很可能与太阳系形成早期,大行星形成的演化过程有关。随着人们对八颗行星探测,希望人类找到这个规律的原因!
      2018年12月21日于宜昌尚书巷弄石斋

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