如果存在暗物质,如何解释太阳系八大行星公转角速度是不同的?这个问题问得怎么说呢?突然去问估计会唬住很多人,当然仔细想想也就那么... 哈哈下面我们就仔细说说,这个问题实际包含两个问题,1)太阳系内有没有暗物质,如果有,暗物质对太阳系内行星的运行有什么影响?2)太阳系内行星的运动规律是什么?我们先说第二个话题,这其实是高中的物理知识(开普勒定律、牛顿定律)
如果存在暗物质,如何解释太阳系八大行星公转角速度是不同的?
这个问题问得怎么说呢?突然去问估计会唬住很多人,当然仔细想想也就那么... 哈哈下面我们就仔细说《繁:說》说,这个问(繁:問)题实际包含两个问题,1)太阳系内有没有暗物质,如果有,暗物【pinyin:wù】质对太阳系内行星的运行有什么影响?2)太阳系内行星的运动规律是什么?
我们先说第二个话题,这其实是高中的物理知识(开普勒定律、牛顿定律)。
说起太阳系行星的运动速度(不管是速度、角速度),你是否想起了开普勒第三定律,即所有行星绕太阳一周的时间T的平方与它们轨道长半轴a的立方成比例,即 T^2/a^3=C,C在这里表示一个固定值(常数)。T是什么?就是圆周π除以角速{拼音:澳门威尼斯人sù}度w(单位用弧度表示),当然也可以用度表示。
那么{pi澳门伦敦人nyin:me}开普勒定律变变成了w^2✖️a^3=另一个常数C",即 w = C"/a^3/2
太阳系八大行星的轨道偏心率都很小,我们就用圆形近似,半长轴a就等于圆形轨道的半径r。
因此,行星的角速度w就和它轨道半径r的-3/2次方成正比,行星离太阳越远,其角速度就越小。同样,行星的速度v和它轨道半径r的-1/2次方成正比,行星《xīng》离太阳越远,其速度就越小。只不过[繁:過]它们两个值的大小递减的程度不一样
每个行星的速度(练:dù)都和它们和太阳的远近和太阳的[读:de]大小有关,而和它(繁:牠)们本身的大小无关。具体的数值@川陀太空 在回答时已经都列举出来了,在这里就不再赘述。
当然,上面的结果(读:直播吧guǒ),你也可以从
万有引力公式F=GMm/r^2 , F为引力,G为{练:wèi}万有引力常数、M为太阳质量[练:liàng]、m为行星质量、r为行星轨道半径
和[读:hé]
离心力公式 F=m w^2 r = m v^2/r 自己推导出(繁:齣)来。
让上面的两个【pinyin:gè】F相等,就会得到w^2 r^3=常数和v^2 r=常数。
再谈谈太阳系内的暗物质
太阳系内有暗物质吗?真有!但有多少?真的很少!对太阳系内行星的运动起不到什么作用。虽然在整个宇宙中,暗物质的总量是形成恒星、行星、卫星等(也包括我们人)的重子物质总量的6倍,但暗物质的密度是很低的,它能起到的引力作用只有在大尺度上积累起足够的质量才能起作用,这也是你为什么经常听到暗物质大尺度结构、暗物质晕的原因。相反,重子物质虽然总量小,但都聚集分布,形成了可见的恒星、行星等等。太阳系内暗物质[繁体:質]密澳门金沙度是10^-26 kg/m^3 , 每立方米10^-26千克
而太阳系内的重子物质密度是10^-10 kg/m^3 (把太阳的质量平均分布在冥王星[练:xīng]轨道{练:dào}以yǐ 内的体积内),地球上水的密度10^3 kg/m^3
暗物质的密度远小于星系的平均密度,但是分布范围比澳门永利星系的恒星要广得多,质量是密度乘以体积,M=ρ r^3,所以才造成了[le]暗物质的总量比星系的种子物质要多。
最后,有没有暗物质,行星轨道都不应该像你想的那样角速度相同。
我猜之所以问这么一个问题,是因为现在广泛被宣传的一个暗物质存在的证据就是星系的旋转曲线(看来科普是有用的,至少大家记住了暗物质的概念和暗物质发现的证据),通俗的说法是星系内物质旋转速度在距离星系中心一定距离后没有降下来而是变平了,也就是下面的这幅图,另外速度也就是纵轴的单位是km/s,是速度而不是角速度。本文链接:http://21taiyang.com/Family/20385577.html
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