物理老師說當星體的半徑等於他同步衛星的半徑的時候,這個星體就會潰散,這是為什麼(我只是高中生)?

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自轉有離心力,同步軌道是指衛星相對行星的角速度等於自轉速度的軌道,所有衛星的離心力都等於重力。也就是說當星球大於同步軌道時,表面離心力大於重力,星球形成過程是萬有引力驅動的,地表重力為負物體不可能聚集在星球上,所以,不可能形成大於同步軌道的星球。


抓瞎8


為了更好幫助大家更好的理解這個問題,我們假設具有離心力這個物理量,因為用這個方式進行理解,將會使我們的思路更加清晰。

我們以地球為例,地球在不停地自轉,地球也擁有很多同步衛星。首先我們來了解一下同步衛星的原理。

同步衛星就是圍繞地球運行一週的週期與地球的自轉週期一致的衛星,它與地球的角速度相等。

正因為旋轉週期相等,所以我們看見的同步衛星似乎永遠“定”在我們的頭頂上的某個位置不動,實際上是因為它與地球的轉動是同步的。

對於地球的任何,之所以能夠平穩的圍繞地球運轉,都是因為它們所收到的重力會等於它們運動的向心力,同步衛星也是一樣的。

當我們引入離心力這個概念時(雖然離心力的說法並不準確,離心力就類似於是把圓周運動物體甩出去的力),我們就可以對圓周運動換一種說法,那就是能做圓周運動的物體它的離心力會等於它的向心力,兩個力好像平衡了。

假如地球的半徑增大,達到同步衛星高度(先忽略質量的變化)那麼大,在這個高度,地球表面物體所受到的重力就會剛好等於離心力,這個時候受力平衡,表面物體還能穩定的,假如這個時候你站在赤道上,你會發現你好像沒有重力了,而會漂浮起來。因為這個時候的所有的重力都作為了向心力。

當地球半徑繼續增大,而地球表面的角速度不變,因此週期是不變的,由於半徑增大,根據下面這個向心力公式可知需要克服的離心力變得更大了。

這個時候離心力就會大於物體受到的重力,於是,地球表面的物體好像就被離心力甩出去了

所以同步衛星這個高度相當於臨界值,小於這個半徑,星球表面上的物體重力會大於離心力,等於這個高度,重力等於離心力,而大於這個高度,重力小於離心力,因此超過這個距離,地球表面將會有向外甩的趨勢,這個狀態是不穩定的,如果這個趨勢大於石塊之間粘結的力量,物體石塊將會被甩出星球。

以上就是關於這個問題的分析


科學觀世界


這種情況在宇宙中的確存在,而且是非常普遍的現象。比如當我們的太陽變成紅巨星時候,就會出現這種情況,前提是太陽質量保持不變。只不過太陽的同步軌道非常大,初步計算應該在地球軌道位置之外六千公里。當太陽膨脹到這個地方的時候,其外層物質就會開始大量流失,成為行星狀星雲,最後太陽的氣態外殼基本消失,變成白矮星,只剩下百分之七十左右的質量。實際上你們物理老師說的不是那麼嚴謹,真正解釋非常複雜,需要繁瑣的計算以及物體的自旋的線速度,這些都是影響物質逃逸的重要因素。所以你如果對物理感興趣,那麼就好好學習,將來探索未知世界會有更多的問題等待你去思考解決。


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