太阳为什么不将月亮拉离地球呢?


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如果太阳的引力足够强,可以将更大的质量(所有行星)固定在适当的位置,并且距离要远得多(所有行星都远离太阳,然后再到达地球),为什么不将月球从地球上拉开呢?


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简短的答案:地球比太阳离月球更近得多。
HDE 226868

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但是,月亮的路径总是向着太阳凹进。太阳在月球上施加的引力总是大于地球在月球上的拉力……
DJohnM 2015年

太阳对潮汐的影响证明了太阳的引力。
com.prehensible

Answers:


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太阳为什么不将月亮拉离地球呢?

简短的答案:因为月亮离地球比离太阳更近。这意味着地球朝向太阳的重力加速度与月亮朝向太阳的重力加速度几乎相同。

月球向太阳的加速度的确是月球向地球方向的。这无关紧要。与月球和地球向阳引力加速度之差相比,月球向地球的加速度与 朝向太阳是一个小的扰动(小于1/87 -G ^中号řGMR+r||R+r||3一个相对=-G ^中号[R+řGMr||r||3

a,rel=GM(R+r||R+r||3R||R||3)
大小)在月球向地球的重力加速度上。在当前情况下,太阳无法将月亮拉离地球。


更长的答案:

太阳在月球上的引力是地球在月球上的引力的两倍。那么为什么我们说月亮绕地球旋转呢?这有两个答案。一个是“轨道”不是一个互斥的术语。仅仅因为月球绕地球旋转(并且确实如此)并不意味着它也不会绕太阳旋转(就此而言,也不是银河系)。是的

另一个答案是,按原样的引力不是一个好的度量。来自太阳和地球的重力在距地球约260000 km处相等。在270000 km处绕地球运行的物体的短期和长期行为与在250000 km处绕地球运行的物体的短期和长期行为基本相同。实际上,来自太阳和地球的引力相等的260000 km毫无意义。

更好的度量标准是轨道长时间保持稳定的距离。在两体问题中,只要总机械能为负,任意距离的轨道都是稳定的。在多体问题中不再是这种情况。在三体问题中,希尔球体是一个比较合理的度量。

希尔球体是一个更复杂的形状的近似值,并且这种复杂的形状无法捕获长期的动力学。以希尔球半径(例如)的2/3圆形运行的物体不会长时间停留在圆形轨道上。相反,它的轨道将变得相当复杂,有时会从行星上倾斜接近希尔球半径的1/3,有时会稍微移出希尔球。如果在L1或L2拉格朗日点附近发生超出Hill球的偏移之一,则该物体将逃离行星的重力离合器。

在N体问题(例如,太阳加上地球再加上金星,木星和所有其他行星)中,希尔球体仍然是一个相当不错的度量标准,但是需要将其缩小一些。对于处于月球等前进轨道的物体,只要其轨道半径小于Hill球体半径的1/2(可能是1/3),该物体的轨道就会在很长一段时间内保持稳定。

月球绕地球的轨道目前大约是地球希尔球半径的1/4。即使在最保守的范围内也是如此。月球在地球上运行了45亿年,并将在未来数十亿年内继续这样做。


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我太过怕| tf @ ced无法理解所有这些。但我仍然会赞成,听起来是正确的。晚安。
iMerchant

这个答案有可能,但不能通过1.)清楚地阐明希尔球与重力平衡之间的区别来解决表面上的悖论。我认为这里的关键是太阳的大部分加速度是由太阳周围的地月系统的离心加速度所补偿的。然后围绕地球的轨道进行相同的游戏。
AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape-什么悖论?这仅仅是一个明显的悖论。我在最新的更新中清楚地解决了这一问题,表明即使将太阳的加速度包括在内,月球相对于地球的重力加速度也始终是向地球的。无需调用虚拟离心力。...(续)
David Hammen,

假设地球和月球在600微克的统一重力场中下落在一起。修辞问题:是否会因为月球向地球的重力加速度仅为270微克而将月球拉离地球?答案是不。均匀的重力场与没有重力场的自由下落没有区别。太阳在1个AU处的引力场非常接近600微克的均匀引力场。重力梯度(均匀性的局部偏差)很小。
大卫·哈门

重点是有效和正确的,这一点比您的长答案要清楚得多。这就是为什么我困惑您为什么要避开“虚构”力的原因,因为那些1.)给出了直觉2.)在计算希尔表面时是必要的。
AtmosphericPrisonEscape

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月亮和地球一样,都绕太阳公转。尽管这不是从地球上通常看到的视角,但月球轨迹图显示了月球在围绕太阳的椭圆轨道上运动。本质上,地球,月球,太阳系是(元)稳定的,就像其他绕太阳运行的行星一样。


与2016 HO3这样的天体不同,月球肯定会绕地球旋转。因此,我认为这不能回答问题,可能只会造成混淆。
James K

我在哪里说月球没有绕地球旋转。我的观点来自VA Firsoff的经典作品《旧月与新月》-月亮绕地球和太阳旋转。
adrianmcmenamin

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如果我们“抱住”地球并“移走”太阳,那么月亮将不会与地球呆在一起,而是会跟随太阳。它是太阳系中唯一被太阳吸引的强于其自身行星的卫星:

迄今为止,我们的月球在所有行星卫星中都是独一无二的,因为它是唯一一个轨道半径超过阈值的行星卫星,这意味着它是太阳重力加速度超过宿主行星重力加速度的一颗卫星。因此,它是太阳系中唯一一直朝着太阳落下的月亮。

月亮总是朝着太阳倾斜


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这是正确的,但是没有回答这个问题,那就是“为什么太阳不把月亮拉离地球”。
詹姆斯·K

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@JamesK:是的,但是这个问题很琐碎,已经回答了好几次了,而这一点在很大程度上是未知的和独特的。为什么我们的GPS卫星没有被太阳拉走?为什么地球不被银河系拉离太阳?(打哈欠)他们全都自由下落,广义相对论中没有势力。
维克多·

Re 如果我们“抱住”地球并“移走”太阳,那么月亮将不会与地球呆在一起,而是会跟随太阳:这是胡说八道。Re 它是太阳系中唯一被太阳吸引的强于其自身行星的卫星。事实并非如此。木星,土星和天王星有几颗卫星,它们的太阳引力要强于宿主行星。
David Hammen '18

@DavidHammen,“前火箭科学家”先生,您是否检查过引用的链接?也许是胡说八道,而不是MathPages.com的Kevin Brown。
维克多·

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我同意阿德里安的回答。如果您看一下卫星轨道,实际上,它绕太阳旋转可能比绕地球轨道旋转还多。地球/月球系统以30 KM / s的速度绕太阳运行,月亮以每秒1 KM的速度绕地球运行。这两个轨道都是合理的椭圆形。

整个太阳系围绕银河系绕轨道旋转,因此绕着一个质心绕轨道并不罕见。轨道可以在限制范围内存在于其他轨道中。轨道极限有时也称为影响范围 http://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_of_influence_%28astrodynamics%29

如果月亮距离地球的距离是现在的两倍多,那么地球可能会失去它。


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您链接到的文章描述了拉格朗日势力范围。可以说更好的度量标准是希尔球。在地球绕太阳公转的情况下,地球的希尔球直径比地球的影响球直径大60%。月球目前大约是地球Hill球体半径的1/4,因此请安全地守在月球内。
David Hammen 2015年

根据Wiki的说法,实际上只有大约1/2到1/3的Hill Sphere轨道是稳定的。 en.wikipedia.org/wiki/Hill_sphere 我同意,月球是安全的,但整个Hill Sphere都不稳定。估计我对“位多于两次”可能太宽容了。可能不到当前距离的两倍,地球可能会失去月亮。但是我认为我们都同意,月球在原处是稳定的,并且将在更远的距离内保持稳定。
userLTK 2015年

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现在,如果月球需要逃离地球而去寻找太阳,那么它需要更快的速度。除非它的速度足以逃脱,否则它无法逃脱地球。它需要更高的速度。

月球绕太阳运行的轨道实质上是一个半径为1.5亿公里的圆。它绕地球的轨道半径只有40万公里,因此地球的影响只是对其的微小扰动。

从太阳的角度看,月球像地球一样围绕它绕着一个圆形轨道,它们对彼此的影响几乎可以忽略不计。


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