太阳与银河系中心之间的力有多强?


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我知道太阳在银河系中绕行,但是它们之间的吸引力有多强(例如,以牛顿为单位的数量级)?

Answers:


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银河系的轨道不是开普勒星系:没有一个巨大的重心,它的引力吸引了太阳,而是整个圆盘,以及围绕银河系的暗物质晕。在不知道星系中质量分布的情况下,我们不能使用平方反比定律来计算引力。

尽管如此,太阳的轨道大致是圆形的,所以我们可以使用运动学来了解所涉及的力:对于圆周运动,。太阳的速度约为225000 m / s,我们的中心半径为2.5e20 m。上式给出了2e-10 m /s²的很小的向心加速度a=v2r

但是,太阳非常重,为2e30 kg,因此使用,太阳上的力约为4e20N。这大约是太阳对地球的力的0.01。(3.6e22 N)F=ma


gMmr2

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绝对可以使用平方反比定律来计算重力。它比标准的开普勒系统难一些,但是可以做到。您只需要弄清楚太阳轨道的所有内部质量,其中涉及一些积分。如果您无法做到这一点,那么银河动力学的N体模拟将无法工作,因为这基本上就是它们的工作。
zephyr 16-10-26

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没错,但是正如您所说,您将需要知道太阳轨道内部和(由于银河系不是球对称的)质量分布。另一方面,上面的运动学方法给出了没有微积分,n体动力学的解决方案。我将进行澄清。
詹姆斯·K

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@CarlWitthoft如果您总结可以看到的内容,那么不可以。这就是为什么需要暗物质的原因。我相信太阳的速度大约是重子物质清单的2/3。当然,在较大的半中心半径下,这种缺陷会变得更加严重。
罗布·杰弗里斯
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