为什么水星离太阳那么近不会掉进太阳里,冥王星离太阳那么远不会飞出太阳系?

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原因就是在轨的速度,很简单的例子就是我们的空间站为什么绕着地球飞而不会掉下来,原因就是飞行的速度产生的离心率正好等于地球对空间站向下的引力,这样形成了能量守恒,当然不会掉下来,一旦速度发生改变打破了这个平衡,如果速度放慢飞行器就会缓慢下降,如果速度加快,飞行器就会摆脱引力逐渐远离,参考一下三个宇宙速度吧


飞跃极限11


中学物理学告诉我们,行星环绕太阳的公转速度与其轨道半径有关。只要行星在对应的轨道上以相应的轨道速度运行,即便是距离太阳很近的水星也不会掉进太阳中,即便是距离太阳很远的冥王星也不会飞出太阳系。

关于轨道速度的问题,可以用牛顿大炮来解释一下。假设地球上有一门大炮,炮弹被打出去之后,如果速度不够快,在地球引力的作用下会掉下来。随着炮弹初速度的增加,它的飞行距离也会随之增加。当炮弹达到某一临界速度时,它刚好可以飞过弯曲地球的表面,不会被地心引力吸到地面,而是绕着地球做圆周运动。这个速度就是我们所说的第一宇宙速度,即贴着地球表面做圆周运动的速度。如果炮弹距离地球表面越远,它所受的地心引力越小,所以只需更小的速度就能绕着地球做圆周运动,此时的轨道半径就越大。

同样地,虽然水星是最靠近太阳的行星,但它的轨道速度很快,平均速度达到了每秒47.4公里,所以高速运动的水星足以对抗太阳引力,而不会掉进太阳里。虽然冥王星十分远离太阳,但它的轨道速度很慢,平均速度只有每秒4.7公里,所以太阳的引力能够束缚住它,不会使冥王星飞出太阳系。


火星一号


这是一个非常经典的问题了,为什么行星会绕着太阳转动,却不会掉进去,也不会飞走。在哥白尼告诉我们地球也是一颗行星之后,这个问题就被提出来了。运动背后的运作机制(动力学机制)究竟是什么?开普勒曾经猜测可能是磁力,就想磁铁一样的吸引力和排斥力。

牛顿告诉我们,可以用万有引力来解释这个问题。引力大小只跟两个因素有关系,质量和距离。牛顿的三大运动定律(惯性、加速和相互作用)集合引力就可以非常完美的来解释行星围绕行太阳的运动。。

通过万有引力和运动定律,牛顿告诉我们,苹果下落,月亮围着地球转,地球围着太阳转,都是遵守同样的物理学规律。以前古人认为天上和地上的运动规律是不一样的。我们可以把行星看作也在太阳的引力场里下落,但由于惯性的存在,在下落的同时,它也在向前方运动,这两种运动的整体效果,让它并不会向太阳靠近,而是在近似圆形的轨道上绕着太阳转。

如果考虑椭圆轨道,也就是行星和太阳的距离实际上是会发生变化的。用中学物理的语言来说,行星在太阳引力场的机械能守恒,即动能加引力势能的总和是不变的。在椭圆轨道上,这就限制了它只能在一定范围里变动,既不能掉到太阳上去,也不能飞走。这个规律同时适用于离太阳很近得水星和很远得冥王星。

当然,既然是“万有”引力,其他行星也跟每个行星都有引力,也会稍微改变它们得速度和轨道,但这个改变量很小,一般来说可以忽略不计。如果要考虑得话,也可以计算出来。比如我们考虑月球轨道精确计算得时候,就需要考虑来自太阳、木星等天体得影响。

因为牛顿力学完美地(近乎完美)解释了天上和地上地运动,所以我们才会如此重视牛顿和他地物理学。我们从小学、中学,一直到大学里,都要学习牛顿。


松鼠老孙


能不能掉进太阳里以及能不能飞出太阳系,看的不只是离太阳近还是远,还要看它在轨道上运行的线速度。

如果一个星球或人造探测器螺旋式的坠入太阳中,说明它自身的动能不够大,不足以围着太阳转,更不能逃离太阳引力的束缚飞出太阳系。这个速度是可以计算的,在半径不同的轨道上,这个速度是不一样的。不会坠落到太阳上的最小飞行半径就等于太阳自身的半径,由万有引力提供向心力列式GMm/r²=mv²/r

解得v=(GM/r)^½

代入数据可以计算出这个速度约为437千米每秒,这个速度其实就是太阳的第一宇宙速度。

如果在太阳表面附近飞行的无动力探测器,其速度低于了437千米每秒,这个探测器就会坠入太阳中。超过了这个值就可以在一定轨道上围绕着太阳转动。

这个速度越大,行星或探测器就可以到一个距离太阳更远的轨道上围绕着太阳转动。在到达更远的轨道过程中需要克服太阳的引力的做功,所以到达一个新的轨道上探测器的速度会低于437千米每秒。所以,太阳系中任何天体的公转线速度都要小于437千米每秒,并且是离太阳越远线速度越小。近日美国发射的帕克号太阳探测器就是要到达太阳表面附近,所以它的速度可以达到220千米每秒,这将是人类探测器速度能够达到的最大速度。

如果太阳表面飞行的探测器速度突然超过原来速度的1.414(根号2)倍,这颗探测器就能彻底逃离太阳引力的束缚,从而飞出太阳系不再围着太阳转动。这个速度就是太阳的逃逸速度617.7千米每秒。这个速度也很容易计算,选无穷远处引力势能为0,在太阳表面的动能超过移到无穷远处克服太阳引力做的功即可。

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

这个速度也可以推广到其他位置,如地球公转的速度如果突然超过现在的1.414倍,地球就能飞离太阳系不再围着太阳转。冥王星也一样,尽管距离太阳比较远,但速度还是不够大,所以不能逃离太阳系。


刁博


水星离太阳那么近不会掉进太阳里和冥王星离太阳那么远不会飞出太阳系是一个道理,这就是万有引力定律的体现。水星也有质量,水星与太阳之间的万有引力已经定型了数十亿年之久,可以说两者已经处于非常稳定的状态,除非质量发生变化,万有引力也发生变化。或者半径发生变化,也会导致水星的轨道被重新定义。冥王星也是有质量,虽然冥王星的轨道距离更远,但不代表冥王星就一定会飞走,冥王星之外还有大量的天体,其质量也远远超过冥王星的质量,这些天体都没有飞走,更不用说冥王星了。

太阳系的行星、矮行星、小行星、彗星等天体均是与太阳在几乎同一时期一同形成的(或许除了近期刚被证实的系外小行星Oumuamua),因此不论是水星还是冥王星,都不会离开或者坠入太阳。太阳系形成于46亿年前,如今已经这么长时间了,也不会因此出现重大的变化,不出意外的话,如果太阳系要出现动荡,那只能是太阳变化了。太阳进入红巨星后,会膨胀,那么会导致一些行星被吞没。水星离太阳那么近,肯定是第一个掉进太阳里,冥王星离得远,那么肯定不会落入太阳,预计金星也会被吞没,地球可能变成最靠近太阳的行星,酷热的环境导致地球上的海洋全部蒸发,地球将变成一颗死星。如果太阳系还有人类,那么肯定不会居住在地球上,应该会寻找新的出路,在别的天体上安家落户。


川陀太空问答


水星和冥王星是太阳系里已知行星中体积最小的两颗行星,水星体积仅是冥王星的六倍多,而质量却是冥王星的24倍多。两个体积最小的行星,却一个离太阳最近,一个离太阳最远。

根据万有引力公式

可知水星与太阳之间的引力远大于冥王星之间的引力。既然如此,那么,水星为什么不飞入太阳呢?而冥王星又为什么不飞出太阳系呢?

首先,需要明白所有的行星运行轨道为什么都是椭圆形而不是圆形的。

网上的回答纷繁杂乱,罗列公式,套用定理,发挥数学的用武之地,挪用几何的万能钥匙,引用前人开发出来的物理定律,真是大费周折,不亦乐乎;可最终,让人读完了那一套套的理论,反而云里雾里,更加迷茫。

能用通俗易懂的简单理论简捷地回答问题,又何必长篇大段地去“写论文”呢?

好了,话不多说,进入正题。

目前止,太阳系里人类已经发现的行星只有九颗:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。我们都知道,宇宙里存在着大量的不能被观测得到的暗物质和暗能量,暗物质占23%,暗能量占76%,只有剩下的4%物质和能量能被我们感知看得到。在我们常人的眼里,以为宇宙就是由这些看得见的物质和能量构成的,其实并不然。

天文探测组前几年的报告中,曾提出论题:根据天文宇宙学的方程式,太阳系中行星的数量远不止这仅有的9颗,而是至少存在50多颗,有的是尚未被人类发现的「显星」,有的是尚不能被人类探测到的「隐星」,有的离我们的地球非常近,有的离我们地球非常远,有的体积大于木星,有的体积与冥王星等同。

如果真的如此,那么所有的行星运行的轨道为什么都是椭圆形的,而不是圆形的,也就有了一定的答案。

可能有人早已想到了,每颗行星运行的轨迹都是椭圆形的,是因为受到除太阳的主引力牵引外,还受到太阳系其他行星和卫星的牵引力,运行轨道上的不同点,所受到的牵引离心力总和都不一样,所以才会导致行星运行的轨迹为椭圆形。

其实,这样说法只说对了一半,那就是一颗行星在绕太阳运行时,确实受其他行星和卫星牵引离心力的影响,但要知道,冥王星离太阳最远,而且是太阳系里发现的最后一颗行星,它的运行轨道极为反常,离太阳最近时为30天文单位(44亿公里),比海王星离太阳还要近,最远时为49天文单位(74亿公里),已经进入柯伊伯带,所以冥王星的轨道是一个扁长的椭圆形,并且与其他八大行星不在同一轨道平面上。

既然如此,如果说冥王星只是受到其他8大行星和其他卫星的影响,才形成如此的运行轨迹的话,是不是有点说不过去呢?因为冥王星距离太阳的距离为3908个天文单位,而到海王星便降为了30.13个天文单位,更不要说其他的行星了,就更少了。如此远的距离,即使以冥王星与其他行星都不位于太阳同一侧,而恰好都位于太阳的两侧来考虑,也远不足以形成如此强的离心牵引力致使冥王星形成如此的运行轨道——扁椭圆形轨道。明显的,冥王星受到其他外在极强离心力的牵引的影响,才会形成如此的反常运行轨迹。

那么,冥王星受到的外在强烈离心力究竟来自何处呢?那就是暗物质和暗能量的牵引之力。

水星离太阳最近,却不会飞入太阳,是因为除了受到太阳的向心引力的牵引外,还主要受到其他7大行星(因距离太远,不包括冥王星)和它们卫星的离心牵引力,因为所有的行星都在绕太阳运动中,故水星运行到不同轨迹点,与其他行星的距离也不一样,距离不一样所受到的其他行星的离心引力之和也不同。与水星同侧的其他行星和卫星施于水星的离心总牵引力,会与太阳和有时候运行到太阳另一侧的其他行星的向心总牵引力,形成平衡的对称相反力——即平衡力,而平衡点会随着水星与其他行星和卫星的距离远近而变化,所有的这些平衡点构成了水星的运行轨迹——椭圆形轨道。

同样的道理,冥王星也一样,不同的是,冥王星受到的「显星」——太阳系已发现的其他8大行星的影响很小,而受到「隐星」——太阳系尚未被发现的其他行星的影响更大,才形成了如此反常特殊的运行轨道——扁椭圆形轨道。

其实,我们根据冥王星的反常运行轨道,可以对「隐星」位置的远近以及方位进行预测。

太阳系中已发现的其他8大行星运行轨道基本上都在一个平面之内,这就说明,海王星轨道以内的平面内所隐藏的「隐星」并不多,而大多数「隐星」都在海王星轨道之外,否则,8大行星的运行轨道也就不可能都在一个平面之内了。

既然「隐星」大多数都隐藏在海王星轨道之外,那么如何更准确一步判断它们的方位呢?

那就是根据冥王星的运行轨迹。

冥王星的轨迹上弧度越弯曲,也就是曲线率的绝对值越大,说明冥王星运行至该轨迹点处所受到的离心牵引力之和也就越大,偏离的才会越多。所以可以根据冥王星轨道上不同点的曲线率和方向,预估出所受的总离心力的方向,这个总离心力的方向所指处,便是隐藏那些「隐星」最多的地方。



水木长龙


为什么水星离太阳那么近不会掉进太阳里,冥王星离太阳那么远不会飞出太阳系?

其实天体是否会落入坠落母星的死亡螺旋,与天体与母星的距离关系不大,而与天体绕行母星的速度有关,为何如此结论,简单的说天体与母星间的引力牵扯是天体不至于脱离母星的重要原因,而其绕行速度产生的离心力则是对抗这个引力的重要力量,两者只要相等,那么天体永远会在这个轨道上绕行下去!

两者之间的引力等于他们的质量成正比,与距离的平方成反比,G为万有引力常量,其值约为 6.67×10ˆ-11 单位 N·m²kg²

以上则为离心力计算公式,与质量其速度的平方成正比,与距离成反比。

两者大小一致时天体的轨道就是稳定的,如果不一致,要么飞离母星要么坠入母星!

过于靠近母星也许就一去不复返了

可以从这个GIF里看出,行星绕行太阳时速度是明显不一样的,内侧绕行很快,外侧绕行比较慢,这就是上文所表述的原因!


星辰大海路上的种花家


简单说两个字:速度!

水星距离太阳时很近,但公转速度也很快,因此产生的离心力足以保证它在轨道上安全运行而不会掉进太阳。

而冥王星同样如此,虽然距离太阳很远,但速度不够快,所以不会飞出太阳系!

不只是水星和冥王星,太阳系其他星球同样的道理,都在各自轨道上取得了一种平衡,每个轨道上都有自己平衡的速度,以求得一种稳定。同时,宇宙中其他星系也是同样如此!

我们所说的万有引力可以形象地看做是两个物体之间有一根绳子牵引着彼此,比如说地球和月亮之间的引力就可以看做它们之间有一绳子!

事实上,这样的情况再我们日常生活中也随处可见。比如说我们在体育比赛中看到的链球比赛,运动员拽着绳子用力拉扯链球,为什么链球就是掉落不到运动员身上呢?

我们都知道那是因为运动员在拉着链球运动,链球因为做圆周运动产生了一种离心力,与拉力取得了完美平衡。而太阳雨水星(冥王星)之间的关系就类似运动员与链球之间的关系,只不过太阳拉扯水星的万有引力没有我们看得见的“绳子”,但本质上是一样的!


宇宙探索


各大行星与太阳之间存在万有引力,他们旋转的同时又会产生离心力,当离心力与万有引力相抵消的时候就会达到一种平衡,既不会被太阳吸引过去也不会逃逸掉。


求知小学童


这个问题事实上牵涉到引力场的问题,也就是爱因斯坦所想的大统一场是不是存在,这么个问题。本质上就是太阳系和九大行星的关系。

有一种理论认为,太阳系中的行星模型不是同时形成的。而是在太阳稳定之后逐渐捕抓的。这样理论上太阳大概有120亿年,地球有46亿年。也就是说地球是在太阳形成约70亿年后才加入太阳系。同理,太阳系的其他行星也一样。这种理论的基本观点是把引力看成是一种像绳子拉力一样的牵引力。所以太阳在成长期时可以不断捕抓小的天体,好象一个大磁铁在吸地上的钉子一样。但当九星连珠的时候,理论上引力是最大。那么应该发生两种情况,一种是停摆了。一种是九星一直成直线绕日公转。可这两种情况并没有发生。而九星连珠的现象史上确实发生过。但九星依旧要沿公转轨道运行。这说明引力除了表现的向心力等力学作用之外,还有更基本的特征。这些特征不完全由质量来决定。因此太阳系并不简单的像放风筝一样的运动。

另一种学说认为,太阳系在形成之初是一团自旋运动的星尘,由于自旋的作用使质量大的物质向外集聚,而气体等轻核物质向心压缩,这样当平衡打破时,发生塌缩,引发中心气体发生聚核反应产生恒星,太阳诞生。而同时引力场也产生了,太阳系的物质不断碰撞终成九大行星,大概在30亿年前形成稳定的太阳系。那么太阳和九大行星都是同时孕育的兄弟。而引力场就在星尘之时(恒星之前)由自旋产生。所以当太阳系生成如今之精确轨道,其实在星尘之时它依然是一团守恒的能量物质,既使形成行星,它们的运行还是原先的时空中。所以在爱因斯坦的时空变形论看来,只是由于时空的变化生成了物质。就好比一杯珍珠奶茶,旋转让行星不停的绕中心转动,所以只要杯子没有出现漏洞(黑洞),杯子里的珍珠就不会飞出去。(旋转速度恒定)

因此,引力场就像涟漪。它是由于大的天体旋转改变了时空,产生的流体(波)系统。简单的说就是运动。因此太阳不断的运动,在它的轨道上留下了虚空,所以它周围的物质在惯性作用下必须填补虚空,这就是时间,过去、现在、未来是时空变幻的轨迹,时空变幻从不停止,天体不断运行,涟漪如一朵朵莲花一样产生了引力波。星体因此得到了秩序运行。


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