Dlaczego słońce nie odrywa księżyca od ziemi?


10

Jeśli przyciąganie grawitacyjne Słońca jest wystarczająco silne, aby utrzymać znacznie większe masy w miejscu (wszystkie planety) i na znacznie większych odległościach (wszystkie planety dalej od Słońca niż Ziemi), dlaczego nie odciąga Księżyca od Ziemi?


4
Krótka odpowiedź: Ziemia jest znacznie bliżej Księżyca niż Słońca.
— HDE 226868

2
Ale ścieżka Księżyca jest zawsze wklęsła w stronę Słońca; siła grawitacji wywierana przez Słońce na Księżyc jest zawsze większa niż siła Ziemi na Księżycu ...
— DJohnM

grawitacja Słońca jest wykazywana przez wpływ Słońca na pływy.
— com. Prehensible

Odpowiedzi:


18

Dlaczego słońce nie odrywa księżyca od ziemi?

Krótka odpowiedź: ponieważ Księżyc jest znacznie bliżej Ziemi niż Słońca. Oznacza to, że przyspieszenie grawitacyjne Ziemi w kierunku Słońca jest prawie takie samo jak przyspieszenie grawitacyjne Księżyca w kierunku Słońca.

Przyspieszenie Księżyca w kierunku Słońca, jest rzeczywiście dwa razy większy niż Księżyc w kierunku Ziemi,-GM⊕r-solM.⊙R+r||R+r||3) . To nie ma znaczenia. Istotne jest przyspieszenie Księżyca do ziemi spowodowane grawitacją w porównaniu do różnicy między przyspieszeniem grawitacyjnym Księżyca i Ziemi, a⊙,rel=-GM⊙(R+r-solM.⊕r||r||3) To względne przyspieszenie w kierunku Słońca jest niewielka perturbacji (mniej niż 1/87thpod względem wielkości) w sprawie przyspieszenia ziemskiego Księżyca w kierunku Ziemi. Biorąc pod uwagę obecne okoliczności, Słońce nie może odciągnąć Księżyca od Ziemi.

za⊙,rel=-solM.⊙(R+r||R+r||3)-R||R||3))


Dłuższa odpowiedź:

Siła grawitacyjna wywierana przez Słońce na Księżyc jest dwa razy większa niż wywierana przez Ziemię na Księżyc. Dlaczego więc mówimy, że Księżyc krąży wokół Ziemi? To ma dwie odpowiedzi. Jednym z nich jest to, że „orbita” nie wyklucza się wzajemnie. To, że Księżyc krąży wokół Ziemi (i robi to), nie oznacza, że ​​nie krąży również wokół Słońca (czy Drogi Mlecznej, jeśli o to chodzi). To robi.

Inną odpowiedzią jest to, że siła grawitacji jako taka nie jest dobrą miarą. Siła grawitacyjna Słońca i Ziemi jest równa w odległości około 260000 km od Ziemi. Zachowania krótko- i długoterminowe obiektu krążącego wokół Ziemi na 270000 km są zasadniczo takie same jak zachowania obiektu krążącego wokół Ziemi na 250000 km. 260000 km, w których siły grawitacyjne Słońca i Ziemi są równe pod względem wielkości, jest w rzeczywistości bez znaczenia.

Lepszą miarą jest odległość, przy której orbita pozostaje stabilna przez długi, długi, długi czas. W przypadku problemu dwóch ciał orbity w dowolnej odległości są stabilne, o ile całkowita energia mechaniczna jest ujemna. Nie dotyczy to już problemu z wieloma ciałami. Kula Hill jest dość rozsądną miarą problemu trzech ciał.

Kula Hill jest przybliżeniem znacznie bardziej złożonego kształtu, a ten złożony kształt nie oddaje długoterminowej dynamiki. Obiekt orbitujący kołowo w (na przykład) 2/3 promienia kuli Hill nie pozostanie długo na okrągłej orbicie. Jego orbita zamiast tego stanie się raczej zawiła, czasami opadając tak blisko 1/3 promienia kuli Hill od planety, innym razem poruszając się nieco poza kulą Hill. Obiekt wymyka się sprzęgłom grawitacyjnym planety, jeśli jedna z tych wypraw poza kulę Wzgórza nastąpi w pobliżu punktu Lagrange'a L1 lub L2.

W przypadku problemu z N-ciałem (na przykład Słońce plus Ziemia plus Wenus, Jowisz i wszystkie inne planety), kula Wzgórza pozostaje dość dobrą miarą, ale należy ją nieco zmniejszyć. W przypadku obiektu na orbicie prograde, takiej jak Księżyc, orbita obiektu pozostaje stabilna przez bardzo długi okres czasu, o ile promień orbity jest mniejszy niż 1/2 (a może 1/3) promienia kuli Hill.

Orbita Księżyca wokół Ziemi wynosi obecnie około 1/4 promienia kuli Wzgórza Ziemi. To mieści się nawet w najbardziej konserwatywnych granicach. Księżyc krąży wokół Ziemi od 4,5 miliarda lat i będzie to robił jeszcze przez kilka miliardów lat w przyszłości.


1
Jestem zbyt sh | tf @ ced, aby zrozumieć wszystko / wszystko. Ale nadal będę głosować, ponieważ brzmi to poprawnie. Dobranoc.
— iMerchant,

Ta odpowiedź ma potencjał, ale nie rozwiązuje pozornego paradoksu poprzez 1.) jasne stwierdzenie, jaka jest różnica między kulą Hilla a równowagą grawitacyjną. Myślę, że kluczem tutaj jest to, że większość przyspieszenia Słońca jest kompensowana przez przyspieszenie odśrodkowe układu Ziemia-Księżyc wokół Słońca. Ta sama gra dla orbity wokół Ziemi.
— AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape - Jaki paradoks? To tylko pozorny paradoks. Wyraźnie to rozwiązałem w mojej najnowszej aktualizacji, pokazując, że przyspieszenie grawitacyjne Księżyca względem Ziemi jest zawsze ziemskie, nawet po uwzględnieniu przyspieszenia Słońca. Nie ma potrzeby powoływania się na fikcyjną siłę odśrodkową. ... (ciąg dalszy)
— David Hammen,

Załóżmy, że Ziemia i Księżyc spadają razem w jednolitym polu grawitacyjnym o masie 600 mikrogramów. Retoryczne pytanie: czy Księżyc zostałby odciągnięty od Ziemi, ponieważ przyspieszenie grawitacyjne Księżyca w kierunku Ziemi wynosi zaledwie 270 mikrogramów? Odpowiedź brzmi nie. W tym jednolitym polu grawitacyjnym nie ma odróżniającego swobodnego spadania od żadnego pola grawitacyjnego. Pole grawitacyjne Słońca na jednej jednostce AU jest bardzo zbliżone do jednolitego pola grawitacyjnego 600 mikro-g. Gradient grawitacji, lokalne odchylenie od jednorodności, jest bardzo mały.
— David Hammen,

Ta kwestia jest poprawna i poprawna, ta jest o wiele wyraźniejsza niż twoja długa odpowiedź. Dlatego jestem zdezorientowany, dlaczego unikasz „fikcyjnych” sił, ponieważ te 1.) dają intuicję 2.) są niezbędne do obliczenia powierzchni Wzgórza.
— AtmosphericPrisonEscape

4

Księżyc jest na orbicie wokół Słońca, podobnie jak Ziemia. Chociaż nie jest to zwykła perspektywa z Ziemi, wykres trajektorii Księżyca pokazuje Księżyc na eliptycznej orbicie wokół Słońca. Zasadniczo układ Ziemia, Księżyc, Słońce jest (meta) stabilny, podobnie jak inne planety krążące wokół Słońca.


Księżyc z pewnością krąży po Ziemi, w przeciwieństwie do obiektu takiego jak HO3 2016. Więc nie sądzę, że to odpowiada na pytanie i może służyć jedynie do pomylenia.
— James K

Gdzie powiedziałem, że Księżyc nie okrążył Ziemi. Chodzi mi o klasyczną VA Firsoffa „Stary księżyc i nowy” - Księżyc krąży zarówno wokół Ziemi, jak i Słońca.
— adrianmcmenamin

2

Jeśli „utrzymamy” Ziemię i „odsuniemy” Słońce, Księżyc nie pozostanie z Ziemią, ale podąży za Słońcem. Jest to jedyny satelita w Układzie Słonecznym, który jest przyciągany do Słońca silniej niż na własnej planecie gospodarza:

nasz Księżyc jest wyjątkowy wśród wszystkich satelitów planet, o ile jest jedynym satelitą planetarnym, którego promień orbity przekracza wartość progową, co oznacza, że ​​jest to jedyny satelita, na którym przyspieszenie grawitacyjne Słońca przekracza przyspieszenie grawitacyjne planety. W związku z tym jest to jedyny księżyc w Układzie Słonecznym, który zawsze spada w kierunku Słońca.

Księżyc zawsze skręca w stronę słońca


1
To prawda, ale nie odpowiada na pytanie: „dlaczego słońce nie odciąga Księżyca od Ziemi”.
— James K

1
@JamesK: Tak, ale pytanie jest trywialne i udzielono na nie odpowiedzi kilka razy, podczas gdy ten punkt jest w dużej mierze nieznany i wyjątkowy. Dlaczego nasze satelity GPS nie są odciągnięte przez Słońce? Dlaczego Ziemia nie jest odciągana od Słońca przez Drogę Mleczną? (Ziew) Wszyscy spadają swobodnie, nie ma sił w ogólnej teorii względności.
— Victor Storm

Re Jeśli „utrzymamy” Ziemię i „ruszymy” Słońce, Księżyc nie pozostanie z Ziemią, ale podąży za Słońcem : To nonsens. Re Jest to jedyny satelita w Układzie Słonecznym, który jest przyciągany do Słońca silniej niż do własnej planety-gospodarza. Tak nie jest. Jowisz, Saturn i Uran mają kilka księżyców, dla których siła grawitacji wywołana przez Słońce jest silniejsza niż na planecie-gospodarzu.
— David Hammen

@DavidHammen Czy sprawdziłeś cytowany link, panie „były eks-naukowiec od rakiet”? Być może to nonsens, co mówisz, a nie Kevin Brown z MathPages.com.
— Victor Storm

1

Zgadzam się z odpowiedzią Adriana. Jeśli spojrzysz na orbitę księżyców, w bardzo realnym sensie krąży ona wokół Słońca może bardziej niż wokół Ziemi. Układ Ziemia / Księżyc krąży wokół Słońca z prędkością 30 KM / s, Księżyc okrąża Ziemię z prędkością około 1 KM na sekundę. Oba orbity są dość eliptyczne.

Cały układ solary krąży wokół centrum Drogi Mlecznej, więc krążenie wokół więcej niż jednego środka masy nie jest niczym niezwykłym. Orbity mogą istnieć w obrębie innych orbit, w granicach. Limit orbity jest czasami określany jako Sfera Wpływu http://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_of_influence_%28astrodynamics%29

Gdyby Księżyc był nieco ponad dwa razy tak daleko od Ziemi, jak teraz, Ziemia mogłaby go utracić.


2
Artykuł, z którym się łączyłeś, opisuje sferę wpływów Lagrange'a. Niewątpliwie lepszym miernikiem jest kula Hill. W przypadku Ziemi krążącej wokół Słońca średnica kuli ziemskiej jest o około 60% większa niż kuli wpływów Ziemi. Księżyc ma obecnie około 1/4 promienia kuli Wzgórza Ziemi, więc jest w nim bezpiecznie osadzony.
— David Hammen,

Według Wiki tylko około 1/2 do 1/3 Sfery Wzgórza jest faktycznie stabilną orbitą. en.wikipedia.org/wiki/Hill_sphere Zgadzam się, księżyc jest bezpieczny, ale cała Sfera Hill nie jest stabilna. Szacuję, że mogłem być zbyt hojny w stosunku do mojego „nieco więcej niż dwa razy”. Może być nieco mniej niż dwa razy większa niż obecna odległość, a Ziemia może stracić księżyc. Ale myślę, że oboje się zgadzamy, że Księżyc jest stabilny tam, gdzie jest i byłby stabilny przez dłuższy dystans.
— userLTK,

0

Teraz, jeśli Księżyc musi uciec z Ziemi i udać się w stronę Słońca, potrzebuje do tego większej prędkości. Nie może uciec z Ziemi, dopóki jego prędkość nie wystarczy do ucieczki. Potrzebuje większej prędkości.

Orbita Księżyca wokół Słońca jest zasadniczo kołem o promieniu 150 milionów km. Jego orbita wokół Ziemi ma promień zaledwie 400 000 km, a zatem wpływ Ziemi jest jedynie niewielkim zaburzeniem.

Patrząc od Słońca, Księżyc ma wokół siebie okrągłą orbitę, podobnie jak Ziemia, a ich wpływ na siebie jest prawie znikomy.


-1

Prawo Newtona: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_law_of_universal_gravitation

F = G * (m1 * m2) / d² jest siłą grawitacji między 2 masami m1 i m2, oddzielonymi odległością d. G jest stałą grawitacyjną (nie pamiętam wartości).
-> F_earth / moon = F_moon / earth = G * (m_moon * m_earth) / d² To
samo dotyczy F_sun / moon

Zauważysz, że Ziemia / Księżyc jest większa niż druga siła, więc Księżyc jest bardziej przyciągany przez Ziemię niż Słońce.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.