兩顆地球大小的行星緊挨在一起,它的重力分布會(huì)怎樣?

 假設(shè)有兩顆地球大小的行星緊挨在一起,那么它的重力分布會(huì)是怎么樣的?這個(gè)問題當(dāng)中給出了一個(gè)條件,就是兩個(gè)行星的大。w積)相同,卻沒有限定質(zhì)量相同。所以分成質(zhì)量相同和不同兩種情況來討論,并且我們要假設(shè)這兩個(gè)行星都是質(zhì)量分布均勻的規(guī)則球體。

 
一、第一種情況:兩個(gè)行星的質(zhì)量相同,并且相對(duì)靜止,也就是兩行星處于慣性系中。這是一種較為理想的情況。如圖所示,此時(shí)M1=M2。
 
(1)M1和M2連線的中軸線上的重力場(chǎng)分布情況。
 
我們?cè)贛1和M2中心連線的中心法線上放置一個(gè)質(zhì)量為m的物體,且m處于M1和M2所形成的引力場(chǎng)中,那么m受到M1和M2的萬有引力大小分別為G1和G2,此時(shí)在數(shù)值上有G1=G2,根據(jù)平行四邊形定則對(duì)G1和G2進(jìn)行矢量合成得到F,F(xiàn)必定在M1和M2中心連線的法線方向,且經(jīng)過M1和M2連線的中點(diǎn),如下圖所示。
 
 
那么此時(shí)M1和M2兩個(gè)行星組成的系統(tǒng)所形成的引力在二者連線的中軸線上疊加后指向二者連線的中點(diǎn),就是圖中F的方向。
 
(2)兩行星中心連線的法線以外的重力場(chǎng)分布情況。
 
我們同樣可以按照(1)方法對(duì)物體受到兩行星的重力運(yùn)用平行四邊法則和微積分方法矢量合成。得到物體在空間每個(gè)點(diǎn)的重力方向,并繪制成積分曲線,如下圖所示。這就是重力分布圖。
 
 
圖中箭頭方向表示物體在該處時(shí)受到的重力方向,線條越密集的地方表示在該處的受到重力越大。
 
二、第二種情況:兩個(gè)行星的質(zhì)量不同,并且相對(duì)靜止,兩行星處于慣性系中。
 
這時(shí)也可以采用第一種情況的分析方法。但結(jié)論是兩行星連線的幾何中軸線上的重力方向?qū)⒉辉倥c中軸線重合。中軸線以外的重力分布與第一種情況的(2)也略有差異。感興趣的話,可以自行嘗試計(jì)算和繪制一下。
 
以上兩種情況都是基于兩行星都是質(zhì)量分布均勻的規(guī)則球體的情況下討論的,而在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中,地球并不是一個(gè)真正的球體,其他行星亦是如此。所以在現(xiàn)實(shí)的宇宙環(huán)境中,情況要復(fù)雜得多,必須要通過現(xiàn)代科技手段,如計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)來進(jìn)行擬合和計(jì)算得到重力分布圖。

責(zé)編:科普知識(shí)網(wǎng)

分享到:

>相關(guān)科普知識(shí)

日本女v片一区二区,公侵犯人妻一区二区,国产亚洲中文日本不卡2区,91久国产成人在线观. www.sucaiwu.net