爲什麼水星離太陽那麼近不會掉進太陽里,冥王星離太陽那麼遠不會飛出太陽系?

熱點鎖定


原因就是在軌的速度,很簡單的例子就是我們的空間站為什麼繞著地球飛而不會掉下來,原因就是飛行的速度產生的離心率正好等於地球對空間站向下的引力,這樣形成了能量守恆,當然不會掉下來,一旦速度發生改變打破了這個平衡,如果速度放慢飛行器就會緩慢下降,如果速度加快,飛行器就會擺脫引力逐漸遠離,參考一下三個宇宙速度吧


飛躍極限11


中學物理學告訴我們,行星環繞太陽的公轉速度與其軌道半徑有關。只要行星在對應的軌道上以相應的軌道速度運行,即便是距離太陽很近的水星也不會掉進太陽中,即便是距離太陽很遠的冥王星也不會飛出太陽系。

關於軌道速度的問題,可以用牛頓大炮來解釋一下。假設地球上有一門大炮,炮彈被打出去之後,如果速度不夠快,在地球引力的作用下會掉下來。隨著炮彈初速度的增加,它的飛行距離也會隨之增加。當炮彈達到某一臨界速度時,它剛好可以飛過彎曲地球的表面,不會被地心引力吸到地面,而是繞著地球做圓周運動。這個速度就是我們所說的第一宇宙速度,即貼著地球表面做圓周運動的速度。如果炮彈距離地球表面越遠,它所受的地心引力越小,所以只需更小的速度就能繞著地球做圓周運動,此時的軌道半徑就越大。

同樣地,雖然水星是最靠近太陽的行星,但它的軌道速度很快,平均速度達到了每秒47.4公里,所以高速運動的水星足以對抗太陽引力,而不會掉進太陽裡。雖然冥王星十分遠離太陽,但它的軌道速度很慢,平均速度只有每秒4.7公里,所以太陽的引力能夠束縛住它,不會使冥王星飛出太陽系。


火星一號


這是一個非常經典的問題了,為什麼行星會繞著太陽轉動,卻不會掉進去,也不會飛走。在哥白尼告訴我們地球也是一顆行星之後,這個問題就被提出來了。運動背後的運作機制(動力學機制)究竟是什麼?開普勒曾經猜測可能是磁力,就想磁鐵一樣的吸引力和排斥力。

牛頓告訴我們,可以用萬有引力來解釋這個問題。引力大小隻跟兩個因素有關係,質量和距離。牛頓的三大運動定律(慣性、加速和相互作用)集合引力就可以非常完美的來解釋行星圍繞行太陽的運動。。

通過萬有引力和運動定律,牛頓告訴我們,蘋果下落,月亮圍著地球轉,地球圍著太陽轉,都是遵守同樣的物理學規律。以前古人認為天上和地上的運動規律是不一樣的。我們可以把行星看作也在太陽的引力場裡下落,但由於慣性的存在,在下落的同時,它也在向前方運動,這兩種運動的整體效果,讓它並不會向太陽靠近,而是在近似圓形的軌道上繞著太陽轉。

如果考慮橢圓軌道,也就是行星和太陽的距離實際上是會發生變化的。用中學物理的語言來說,行星在太陽引力場的機械能守恆,即動能加引力勢能的總和是不變的。在橢圓軌道上,這就限制了它只能在一定範圍裡變動,既不能掉到太陽上去,也不能飛走。這個規律同時適用於離太陽很近得水星和很遠得冥王星。

當然,既然是“萬有”引力,其他行星也跟每個行星都有引力,也會稍微改變它們得速度和軌道,但這個改變量很小,一般來說可以忽略不計。如果要考慮得話,也可以計算出來。比如我們考慮月球軌道精確計算得時候,就需要考慮來自太陽、木星等天體得影響。

因為牛頓力學完美地(近乎完美)解釋了天上和地上地運動,所以我們才會如此重視牛頓和他地物理學。我們從小學、中學,一直到大學裡,都要學習牛頓。


松鼠老孫


能不能掉進太陽裡以及能不能飛出太陽系,看的不只是離太陽近還是遠,還要看它在軌道上運行的線速度。

如果一個星球或人造探測器螺旋式的墜入太陽中,說明它自身的動能不夠大,不足以圍著太陽轉,更不能逃離太陽引力的束縛飛出太陽系。這個速度是可以計算的,在半徑不同的軌道上,這個速度是不一樣的。不會墜落到太陽上的最小飛行半徑就等於太陽自身的半徑,由萬有引力提供向心力列式GMm/r²=mv²/r

解得v=(GM/r)^½

代入數據可以計算出這個速度約為437千米每秒,這個速度其實就是太陽的第一宇宙速度。

如果在太陽表面附近飛行的無動力探測器,其速度低於了437千米每秒,這個探測器就會墜入太陽中。超過了這個值就可以在一定軌道上圍繞著太陽轉動。

這個速度越大,行星或探測器就可以到一個距離太陽更遠的軌道上圍繞著太陽轉動。在到達更遠的軌道過程中需要克服太陽的引力的做功,所以到達一個新的軌道上探測器的速度會低於437千米每秒。所以,太陽系中任何天體的公轉線速度都要小於437千米每秒,並且是離太陽越遠線速度越小。近日美國發射的帕克號太陽探測器就是要到達太陽表面附近,所以它的速度可以達到220千米每秒,這將是人類探測器速度能夠達到的最大速度。

如果太陽表面飛行的探測器速度突然超過原來速度的1.414(根號2)倍,這顆探測器就能徹底逃離太陽引力的束縛,從而飛出太陽系不再圍著太陽轉動。這個速度就是太陽的逃逸速度617.7千米每秒。這個速度也很容易計算,選無窮遠處引力勢能為0,在太陽表面的動能超過移到無窮遠處克服太陽引力做的功即可。

列式½mv²=GMm/r,可解得v=(2GM/r)^½,正好是上面表達式的1.414倍。

這個速度也可以推廣到其他位置,如地球公轉的速度如果突然超過現在的1.414倍,地球就能飛離太陽系不再圍著太陽轉。冥王星也一樣,儘管距離太陽比較遠,但速度還是不夠大,所以不能逃離太陽系。


刁博


水星離太陽那麼近不會掉進太陽裡和冥王星離太陽那麼遠不會飛出太陽系是一個道理,這就是萬有引力定律的體現。水星也有質量,水星與太陽之間的萬有引力已經定型了數十億年之久,可以說兩者已經處於非常穩定的狀態,除非質量發生變化,萬有引力也發生變化。或者半徑發生變化,也會導致水星的軌道被重新定義。冥王星也是有質量,雖然冥王星的軌道距離更遠,但不代表冥王星就一定會飛走,冥王星之外還有大量的天體,其質量也遠遠超過冥王星的質量,這些天體都沒有飛走,更不用說冥王星了。

太陽系的行星、矮行星、小行星、彗星等天體均是與太陽在幾乎同一時期一同形成的(或許除了近期剛被證實的系外小行星Oumuamua),因此不論是水星還是冥王星,都不會離開或者墜入太陽。太陽系形成於46億年前,如今已經這麼長時間了,也不會因此出現重大的變化,不出意外的話,如果太陽系要出現動盪,那隻能是太陽變化了。太陽進入紅巨星後,會膨脹,那麼會導致一些行星被吞沒。水星離太陽那麼近,肯定是第一個掉進太陽裡,冥王星離得遠,那麼肯定不會落入太陽,預計金星也會被吞沒,地球可能變成最靠近太陽的行星,酷熱的環境導致地球上的海洋全部蒸發,地球將變成一顆死星。如果太陽系還有人類,那麼肯定不會居住在地球上,應該會尋找新的出路,在別的天體上安家落戶。


川陀太空問答


水星和冥王星是太陽系裡已知行星中體積最小的兩顆行星,水星體積僅是冥王星的六倍多,而質量卻是冥王星的24倍多。兩個體積最小的行星,卻一個離太陽最近,一個離太陽最遠。

根據萬有引力公式

可知水星與太陽之間的引力遠大於冥王星之間的引力。既然如此,那麼,水星為什麼不飛入太陽呢?而冥王星又為什麼不飛出太陽系呢?

首先,需要明白所有的行星運行軌道為什麼都是橢圓形而不是圓形的。

網上的回答紛繁雜亂,羅列公式,套用定理,發揮數學的用武之地,挪用幾何的萬能鑰匙,引用前人開發出來的物理定律,真是大費周折,不亦樂乎;可最終,讓人讀完了那一套套的理論,反而云裡霧裡,更加迷茫。

能用通俗易懂的簡單理論簡捷地回答問題,又何必長篇大段地去“寫論文”呢?

好了,話不多說,進入正題。

目前止,太陽系里人類已經發現的行星只有九顆:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。我們都知道,宇宙裡存在著大量的不能被觀測得到的暗物質和暗能量,暗物質佔23%,暗能量佔76%,只有剩下的4%物質和能量能被我們感知看得到。在我們常人的眼裡,以為宇宙就是由這些看得見的物質和能量構成的,其實並不然。

天文探測組前幾年的報告中,曾提出論題:根據天文宇宙學的方程式,太陽系中行星的數量遠不止這僅有的9顆,而是至少存在50多顆,有的是尚未被人類發現的「顯星」,有的是尚不能被人類探測到的「隱星」,有的離我們的地球非常近,有的離我們地球非常遠,有的體積大於木星,有的體積與冥王星等同。

如果真的如此,那麼所有的行星運行的軌道為什麼都是橢圓形的,而不是圓形的,也就有了一定的答案。

可能有人早已想到了,每顆行星運行的軌跡都是橢圓形的,是因為受到除太陽的主引力牽引外,還受到太陽系其他行星和衛星的牽引力,運行軌道上的不同點,所受到的牽引離心力總和都不一樣,所以才會導致行星運行的軌跡為橢圓形。

其實,這樣說法只說對了一半,那就是一顆行星在繞太陽運行時,確實受其他行星和衛星牽引離心力的影響,但要知道,冥王星離太陽最遠,而且是太陽系裡發現的最後一顆行星,它的運行軌道極為反常,離太陽最近時為30天文單位(44億公里),比海王星離太陽還要近,最遠時為49天文單位(74億公里),已經進入柯伊伯帶,所以冥王星的軌道是一個扁長的橢圓形,並且與其他八大行星不在同一軌道平面上。

既然如此,如果說冥王星只是受到其他8大行星和其他衛星的影響,才形成如此的運行軌跡的話,是不是有點說不過去呢?因為冥王星距離太陽的距離為3908個天文單位,而到海王星便降為了30.13個天文單位,更不要說其他的行星了,就更少了。如此遠的距離,即使以冥王星與其他行星都不位於太陽同一側,而恰好都位於太陽的兩側來考慮,也遠不足以形成如此強的離心牽引力致使冥王星形成如此的運行軌道——扁橢圓形軌道。明顯的,冥王星受到其他外在極強離心力的牽引的影響,才會形成如此的反常運行軌跡。

那麼,冥王星受到的外在強烈離心力究竟來自何處呢?那就是暗物質和暗能量的牽引之力。

水星離太陽最近,卻不會飛入太陽,是因為除了受到太陽的向心引力的牽引外,還主要受到其他7大行星(因距離太遠,不包括冥王星)和它們衛星的離心牽引力,因為所有的行星都在繞太陽運動中,故水星運行到不同軌跡點,與其他行星的距離也不一樣,距離不一樣所受到的其他行星的離心引力之和也不同。與水星同側的其他行星和衛星施於水星的離心總牽引力,會與太陽和有時候運行到太陽另一側的其他行星的向心總牽引力,形成平衡的對稱相反力——即平衡力,而平衡點會隨著水星與其他行星和衛星的距離遠近而變化,所有的這些平衡點構成了水星的運行軌跡——橢圓形軌道。

同樣的道理,冥王星也一樣,不同的是,冥王星受到的「顯星」——太陽系已發現的其他8大行星的影響很小,而受到「隱星」——太陽系尚未被發現的其他行星的影響更大,才形成了如此反常特殊的運行軌道——扁橢圓形軌道。

其實,我們根據冥王星的反常運行軌道,可以對「隱星」位置的遠近以及方位進行預測。

太陽系中已發現的其他8大行星運行軌道基本上都在一個平面之內,這就說明,海王星軌道以內的平面內所隱藏的「隱星」並不多,而大多數「隱星」都在海王星軌道之外,否則,8大行星的運行軌道也就不可能都在一個平面之內了。

既然「隱星」大多數都隱藏在海王星軌道之外,那麼如何更準確一步判斷它們的方位呢?

那就是根據冥王星的運行軌跡。

冥王星的軌跡上弧度越彎曲,也就是曲線率的絕對值越大,說明冥王星運行至該軌跡點處所受到的離心牽引力之和也就越大,偏離的才會越多。所以可以根據冥王星軌道上不同點的曲線率和方向,預估出所受的總離心力的方向,這個總離心力的方向所指處,便是隱藏那些「隱星」最多的地方。



水木長龍


為什麼水星離太陽那麼近不會掉進太陽裡,冥王星離太陽那麼遠不會飛出太陽系?

其實天體是否會落入墜落母星的死亡螺旋,與天體與母星的距離關係不大,而與天體繞行母星的速度有關,為何如此結論,簡單的說天體與母星間的引力牽扯是天體不至於脫離母星的重要原因,而其繞行速度產生的離心力則是對抗這個引力的重要力量,兩者只要相等,那麼天體永遠會在這個軌道上繞行下去!

兩者之間的引力等於他們的質量成正比,與距離的平方成反比,G為萬有引力常量,其值約為 6.67×10ˆ-11 單位 N·m²kg²

以上則為離心力計算公式,與質量其速度的平方成正比,與距離成反比。

兩者大小一致時天體的軌道就是穩定的,如果不一致,要麼飛離母星要麼墜入母星!

過於靠近母星也許就一去不復返了

可以從這個GIF裡看出,行星繞行太陽時速度是明顯不一樣的,內側繞行很快,外側繞行比較慢,這就是上文所表述的原因!


星辰大海路上的種花家


簡單說兩個字:速度!

水星距離太陽時很近,但公轉速度也很快,因此產生的離心力足以保證它在軌道上安全運行而不會掉進太陽。

而冥王星同樣如此,雖然距離太陽很遠,但速度不夠快,所以不會飛出太陽系!

不只是水星和冥王星,太陽系其他星球同樣的道理,都在各自軌道上取得了一種平衡,每個軌道上都有自己平衡的速度,以求得一種穩定。同時,宇宙中其他星系也是同樣如此!

我們所說的萬有引力可以形象地看做是兩個物體之間有一根繩子牽引著彼此,比如說地球和月亮之間的引力就可以看做它們之間有一繩子!

事實上,這樣的情況再我們日常生活中也隨處可見。比如說我們在體育比賽中看到的鏈球比賽,運動員拽著繩子用力拉扯鏈球,為什麼鏈球就是掉落不到運動員身上呢?

我們都知道那是因為運動員在拉著鏈球運動,鏈球因為做圓周運動產生了一種離心力,與拉力取得了完美平衡。而太陽雨水星(冥王星)之間的關係就類似運動員與鏈球之間的關係,只不過太陽拉扯水星的萬有引力沒有我們看得見的“繩子”,但本質上是一樣的!


宇宙探索


各大行星與太陽之間存在萬有引力,他們旋轉的同時又會產生離心力,當離心力與萬有引力相抵消的時候就會達到一種平衡,既不會被太陽吸引過去也不會逃逸掉。


求知小學童


這個問題事實上牽涉到引力場的問題,也就是愛因斯坦所想的大統一場是不是存在,這麼個問題。本質上就是太陽系和九大行星的關係。

有一種理論認為,太陽系中的行星模型不是同時形成的。而是在太陽穩定之後逐漸捕抓的。這樣理論上太陽大概有120億年,地球有46億年。也就是說地球是在太陽形成約70億年後才加入太陽系。同理,太陽系的其他行星也一樣。這種理論的基本觀點是把引力看成是一種像繩子拉力一樣的牽引力。所以太陽在成長期時可以不斷捕抓小的天體,好象一個大磁鐵在吸地上的釘子一樣。但當九星連珠的時候,理論上引力是最大。那麼應該發生兩種情況,一種是停擺了。一種是九星一直成直線繞日公轉。可這兩種情況並沒有發生。而九星連珠的現象史上確實發生過。但九星依舊要沿公轉軌道運行。這說明引力除了表現的向心力等力學作用之外,還有更基本的特徵。這些特徵不完全由質量來決定。因此太陽系並不簡單的像放風箏一樣的運動。

另一種學說認為,太陽系在形成之初是一團自旋運動的星塵,由於自旋的作用使質量大的物質向外集聚,而氣體等輕核物質向心壓縮,這樣當平衡打破時,發生塌縮,引發中心氣體發生聚核反應產生恆星,太陽誕生。而同時引力場也產生了,太陽系的物質不斷碰撞終成九大行星,大概在30億年前形成穩定的太陽系。那麼太陽和九大行星都是同時孕育的兄弟。而引力場就在星塵之時(恆星之前)由自旋產生。所以當太陽系生成如今之精確軌道,其實在星塵之時它依然是一團守恆的能量物質,既使形成行星,它們的運行還是原先的時空中。所以在愛因斯坦的時空變形論看來,只是由於時空的變化生成了物質。就好比一杯珍珠奶茶,旋轉讓行星不停的繞中心轉動,所以只要杯子沒有出現漏洞(黑洞),杯子裡的珍珠就不會飛出去。(旋轉速度恆定)

因此,引力場就像漣漪。它是由於大的天體旋轉改變了時空,產生的流體(波)系統。簡單的說就是運動。因此太陽不斷的運動,在它的軌道上留下了虛空,所以它周圍的物質在慣性作用下必須填補虛空,這就是時間,過去、現在、未來是時空變幻的軌跡,時空變幻從不停止,天體不斷運行,漣漪如一朵朵蓮花一樣產生了引力波。星體因此得到了秩序運行。


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