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詳細(xì)分析各種衛(wèi)星、天體圓周(橢圓)運動軌道的建立

 高原獵鷹 2020-05-07

  平常人們所了解的圓周運動都是具有無限大小向心力的圓周運動,物體無論怎樣加速運動似乎都不會差向心力的束縛,而事實上任何做圓周運動的物體都不可能獲得無限大的向心力束縛,當(dāng)達(dá)到一定高的速度時物體都會因向心力的不足而掙脫逃逸,從宏觀到微觀都沒有例外。

  稍微喜歡動腦筋的人還會見識到另外的圓周運動,即彈性向心力作用下的圓周運動或橢圓軌道運動,這種彈性力作為向心力的圓周就是用彈性物連接圓周運動的物體,物體加速時彈性物被拉長產(chǎn)生更大的向心力形成更大半徑的圓周(橢圓)軌道,減速時彈性物收縮減小向心力從而減小物體圓周(橢圓)運動軌道半徑。但是連接物的彈性限度會讓圓周(橢圓)運動的物體,高速度時失去向心作用力而逃逸,而且物體減速運動時連接物會失去彈性而使圓周(橢圓)運動的物體無法實現(xiàn)圓周(橢圓)運動。這種彈性的圓周(橢圓)運動還有一個特征是:遠(yuǎn)中心(束縛點)時物體速度最快,而近(束縛點)時物體速度最慢。

  現(xiàn)在我重點要說的是衛(wèi)星和各種天體運動軌道的建立,各種天體進(jìn)行圓周運動與一般物體進(jìn)行圓周運動是一樣需要向心力束縛的,而衛(wèi)星和天體都不可能獲得相同運動軌道上因外力作用而加速需要的可以無限增大的向心力,也不可能獲得因加速增大圓周運動軌道半徑而增大的彈性向心力,而只能獲得因加速運動增大圓周運動軌道半徑而減小的萬有引力作為向心力。

  顯然衛(wèi)星和天體的圓周運動與一般物體的圓周運動有非常大的區(qū)別。即衛(wèi)星和天體的圓周運動極容易失控產(chǎn)生逃逸和墮落。我們可以用牛頓力學(xué)中的萬有引力公式、經(jīng)典力學(xué)中的物體作圓周運動的線速度與向心力關(guān)系式進(jìn)行對比分析,稍微動動腦筋,我們就會發(fā)現(xiàn)牛頓力學(xué)中的萬有引力根本無法維持經(jīng)典力學(xué)中衛(wèi)星和天體較穩(wěn)定的圓周運動或變橢圓運動所需要的向心力,我們可以以一個牛頓力學(xué)萬有引力作為向心力與星體圓周運動產(chǎn)生的離心力形成的軌道運動為例進(jìn)行解答。

  已經(jīng)達(dá)成圓周運動,說明相關(guān)的星體所受到的萬有引力與自身圓周運動產(chǎn)生的離心力達(dá)成了平衡。即萬有引力F(萬)等于物體運動產(chǎn)生的離心力F(離),那么就有

  F(萬)=F(離) =>

 ?。?Mm)/R=(mv2)/R

  上式中都是大家很熟悉的牛頓力學(xué)萬有引力公式與經(jīng)典力學(xué)離心力(向心力)計算公式。兩公式中萬有引力常數(shù)是G,主星體質(zhì)量M,衛(wèi)星質(zhì)量m,軌道半徑R,線速度v?,F(xiàn)在我們來試著給衛(wèi)星施加外力加速或減速到v1看會發(fā)生什么情況:

 ?。薄⑿l(wèi)星產(chǎn)生的離心力隨著加速會使(m(v1)2)/R>(mv2)/R,這樣一來被加速后的衛(wèi)星就必須要更大的與(m(v1)2)/R相等的萬有引力來維持,而m所受到的萬有引力G(Mm)/R并不會隨著m的速度增加而增加,反而會因m速度增加而增加衛(wèi)星軌道半徑使其所受的萬有引力呈軌道半徑的平方下降,而m所產(chǎn)生的離心力只隨m速度增加而增加的衛(wèi)星軌道半徑的一次方下降,這樣必然導(dǎo)致萬有引力與衛(wèi)星產(chǎn)生的離心力差距越來越大,最終衛(wèi)星快速失控而逃離。

  2、衛(wèi)星產(chǎn)生的離心力隨著減速會使(m(v1)2)/R<(mv2)/R,這樣一來被減速后的衛(wèi)星就必須要更小的與(m(v1)2)/R相等的萬有引力來維持,而m所受到的萬有引力G(Mm)/R并不會隨著m的速度減小而減小,反而會因m速度減小而縮短衛(wèi)星軌道半徑使其所受的萬有引力呈軌道半徑的平方增大,而m所產(chǎn)生的離心力只隨m速度減小而縮短的衛(wèi)星軌道半徑的一次方增大,這樣必然導(dǎo)致萬有引力與衛(wèi)星產(chǎn)生的離心力之差越來越大,最終衛(wèi)星快速失控而墮落主星體。

  3、衛(wèi)星的衛(wèi)星運動,如月球是地球的衛(wèi)星,而地球更是太陽的衛(wèi)星。這樣一來,月球的運動軌跡實際上就不是一般的圓周運動了,而是隨時在進(jìn)行著加速和減速的周期性速度變化的圓周運動。這樣一來,牛頓的萬有引力就應(yīng)該更難維持帶有加速和減速的周期性速度變化的圓周運動所需要的離心力了。月球根本就不可能在經(jīng)典力學(xué)認(rèn)識下被地球用萬有引力帶著繞太陽公轉(zhuǎn)了,月球就更沒法擁有自己的衛(wèi)星了。

  事實上是月球也可以帶衛(wèi)星,月球更能成為地球的衛(wèi)星、地球也能成為太陽的衛(wèi)星,太陽也是銀河中心的衛(wèi)星。因此經(jīng)典力學(xué)在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上人為制造出了“慣性質(zhì)量”、“引力質(zhì)量”、“慣性系”等等概念來應(yīng)對天體衛(wèi)星運動的反常,經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相近,而事實上所謂的“慣性質(zhì)量”與所謂的“引力質(zhì)量”在各種失重狀態(tài)下差異巨大,因此經(jīng)典力學(xué)中的“慣性質(zhì)量”、“引力質(zhì)量”、“慣性系”也無法有效解釋各種層次的衛(wèi)星運動的高穩(wěn)定性。

  現(xiàn)時的衛(wèi)星發(fā)射中顯然用牛頓力學(xué)或經(jīng)典力學(xué)中的質(zhì)量、慣性無法計算實際的天體運動軌跡,用“慣性質(zhì)量”、“引力質(zhì)量”、“慣性系”補(bǔ)充后也只能計算出與實際的衛(wèi)星運行軌道相近的軌道,而且還必須隨時給衛(wèi)星糾偏才能維持衛(wèi)星的正常工作。

  如果我們在衛(wèi)星中安放了慣性系數(shù)測定裝置,衛(wèi)星就可以實現(xiàn)主動實時糾偏而無需要太多的人為干預(yù)。而且慣性質(zhì)量、引力質(zhì)量、慣性系等等力學(xué)概念也將淡出力學(xué)或物理學(xué),取而代之的當(dāng)然是更有實際意義的新的慣性認(rèn)識及慣性強(qiáng)度和慣性系數(shù)。更重要的是可以維護(hù)牛頓質(zhì)量定義的正確性和真理性。即任何物體的質(zhì)量都是物體所含基本物質(zhì)的數(shù)量?;疚镔|(zhì)是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)條件為基礎(chǔ)不可再分的物質(zhì)微粒,目前的基本物質(zhì)我認(rèn)為只有正電子和負(fù)電子才是最合格或最有資格的最小物質(zhì)微粒。最關(guān)鍵的是用正電子、負(fù)電子的基本屬性能夠合理解釋現(xiàn)有的一切自然現(xiàn)象和一切實驗現(xiàn)象。

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