天文科普:天体凭借自身引力可以推动自身运行吗?
来源:时空通讯
发布时间:2020-09-17
浏览次数:3039

一般说来,万有引力似乎都是相互作用的,那么天体引力对自身有什么影响呢?

可以肯定的而回答,天体本身就是引力的结果。首先,所有天体都是由小物质渐渐聚集起来的。恒星是这样,行星也是这样,小行星也是这样。可以说没有引力,就没有天体。

其次,天体的自转主要是由于天体形成过程中,自身在吸积过程中,引力不均衡而导致的。

其三,引力作用的最主要特征是向质点聚集,就是任何引力都是企图把一切拉往自己的质点,物质挤在一起都别想往前一步,距离质心都是一样距离,圆形是平衡妥协的完美结果,所以星球都是圆的。

这几点都是星球引力对自身的影响和重要性,而且推动了自身的自转。

但星球是圆的必须质量足够大的前提下才会实现。

因为引力是已知四种基本力最小的一种力,小到在小物体上可以忽略不计。

科学发现这个世界上有四种基本力。这四种基本力就是强力、弱力、电磁力、万有引力,主导着我们所知的一切物质和能量的运行。

强力是主导亚原子级的力,主要作用于质子、中子等强子;弱力则在更微观粒子中起作用,只作用于电子、夸克层子、中微子(微中子)等费米子,并制约着放射性现象。

这两种力都是微观力,作用距离很小。强力只在10^-15m范围起作用,也就是千万亿分之一米起作用;弱力只在10^-18m范围起作用,就是百亿亿分之一米范围起作用。前者是飞米级,后者是阿米级。

出了这个范围,它们就失去作用了。

与之相反的是引力和电磁力,这两种力是长程力,作用范围理论上都是无限远。

但强力是世界上最强的力,如果把强力比作1,弱力为1/10^-13,电磁力为1/137,引力为1/10^-39。

由此我们看出,引力是最弱的力,弱到只有强力的千万亿亿亿亿分之一。而电磁力则是比强力稍弱的第二强力,只比强力小2个数量级。

电磁力和引力虽然在微观上也起作用,但更多作用于宏观领域。我们生活中所经历的一切事物,几乎都是在电磁力作用下,比如说话、走路、坐车、打电话、看星星、以至于宇宙飞船、亿万光年探测等等;

而引力则更多的表现在天体运行上。

爱因斯坦广义相对论揭示了引力的本质,就是质量对时空的扰动导致时空扭曲,这种扭曲就表现出了两个物体相互吸引的特征,这就是万有引力。

其实一切有质量的物体,都有引力。

只是由于引力太微弱,小物体的引力几乎可以忽略不计,比如两个人之间、人与我们接触到的一切物体之间、甚至是一座山的引力,几乎都很难观测出来。

但引力是存在的,这个引力量值就是引力常量G,就是两个1kg的质点相聚1m距离的引力值:G=6.67x10^-11N·m²/kg²。

万有引力定律是300多年前牛顿发现的,但引力常量G是200多年前聪明的卡文迪许通过扭秤实验得到的。

万有引力定律表达式为:F=GMm/r²这个公式说明,引力大小与物体质量成正比,与物体质点之间距离平方成反比。

从引力常量G和引力公式我们可以看出,引力是非常小的力,引力常量只有千亿分之6.67N;但引力是与质量成正比的,与距离平方成反比的。

也就是说质量越大的物体,引力就越大;引力双方天体距离越近,引力就越大,反之就越小,而且会成指数级衰减。

地球就足够大了,所以其引力就可以把你我都吸引在地表上,但你平常生活中,往往忽略了这种引力的存在,只有当你跳高时或想离开地球时,才感受到它的引力。

要摆脱它的引力就需要第二宇宙速度,每秒11.2公里的脱离速度。

什么样的质量才能够把一个星球弄成一个圆形呢?在国际天文联合会确定的行星定义中,对球形天体表述为:“有足够的质量,能以自身的重力克服刚体力,因此能呈现流体静力平衡的形状(接近圆球体)”。

而在矮行星定义中,也有这一条。

经探测,灶神星平均直径为525公里,质量达到2.7×10^20kg,但形状还是一个不太规则的土豆型,因此没有被列入矮行星行列;谷神星直径950公里,质量为9.43×10^20kg,也就是94.3亿亿吨,已经是呈现为一个球形,故而被列入矮行星行列。

这是不是说,质量约100亿亿吨的星球就会被引力拉成一个球形呢?

或许吧,但星球是不是圆形,除了引力起着重要作用,还受到形成过程,如一些行星、小行星撞击的影响。

现在我们可以总结一下,天体被自己引力影响有哪些?其一,没有引力,就没有天体存在。所有的天体都由于引力凝聚在一起的,引力会使天体吸附一切自己引力圈中的物质,使天体越聚越大,到达一定质量后,会成为一个球形。

其二,从引力公式我们可以看出,天体之间的引力大小是双方质量和距离决定的,与双方质量乘积成正比,与距离平方成反比。

太阳与地球的引力相互作用关系是这样,地球与月亮之间也是这样。

目前宇宙所有天体运行关系状况,都可以认为是天体自己引力拉动形成的。

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