堕入地狱的姊妹——金星

金星是离太阳第二近的行星,在半径约1.08亿千米——或约为0.72天文单位——的轨道上绕太阳转动,公转周期约为225天(更精确的数值约为224.65天)。金星的轨道非常接近圆形,偏心率仅为0.007左右,是太阳系行星之中最小的。金星同时也是离地球最近的行星,与地球的最近距离只有4100万千米。     

人造地球卫星的运动规律

与由苏联人造地球卫星的出现有关,从许多方面提出了问题:它如何发射?何以能飞行? 本文不准备对所有作用于人造卫星的外力、如地球的非正球形及大气阻力等,作高度精确的叙述,只对某些基本关系及规律提出基本的知识,这些关系与规律包括利用多级火箭使卫星加速及卫星环绕地球的运动。在第一级近似中略去月球,其他行星及太阳对卫星飞行的影响,可将卫星在地球引力场中的运动表示为如下的情形。要使人造卫星围绕地球沿圆形轨道运转而不落到地面上,必须要依据达朗伯原理,使卫星在规定轨道高度上的重力等于离心力。以下符号表示的意义     

大质量伙伴反转热木星

至今已发现550多颗太阳系外的行星.其中许多是所谓的热木星,因为这些行星的质量与木星相近,轨道与它们的主恒星非常靠近.但是天文学家们不明白为什么这些外行星的四分之一都绕着与它们恒星的自旋反方向的轨道运行.这与我们的太阳系不同,太阳系中的行星都绕着与太阳自旋相同的方向做轨道转动.     

行星轨道问题和玻尔量子论

目前国内许多普通物理教材和原子物理教材中,讲到行星运动和玻尔量子论时,常常因为所谓“数学困难”(需要求解轨道微分方程)而被迫放弃对椭圆轨道的讨论,只研究圆轨道.这样做的结果,学生对于极其重要的角动量取值问题必然缺乏深刻的印象,不容易形成完整的概念.有些非物理类专业,由于学生只学普通物理,不学理论力学,这个问题表现得更为突出. 作者发现,采用唯象的讲法(这正是普通物理课应该大力提倡的方法)可以解决这个问题.从行星运动的开普勒三定律以及牛顿万有引力定律出发,利用基本守恒定律,只需极简单的计算就可以导出椭圆轨道的全部力学…     

一道习题

在地球引力场中发射一个质量为m的卫星,原计划是这样的,该卫星由火箭运载到高度为h的一点P,使卫星在该点的运动方向与P和地心联线垂直,且有一适当的动能值,以保证该卫星的轨道是一个圆.但实际发射时,由于某种原因,使得卫星在P点的运动方向并不与P和地心的联线垂直,即运动方向与联线夹角θ≠90°,但其余指标均达到设计要求.试证明: (a)该卫星的轨道是一个椭圆,椭圆的半长轴等于原计划的圆形轨道的半径R h(R是地球半径); (b)P点在该椭圆短轴的一端; (c)该椭圆的偏心率是cosθ. 解:(a)按原计划,圆形轨道的半径是R h,因此位能,因为卫星的 ”…     

致密双星后牛顿偏心轨道的引力波研究

本文主要研究非保守的后牛顿哈密顿自旋致密双星偏心轨道的引力辐射,数值比较保守的和非保守的自旋致密双星系统轨道参量偏心率大小与 引力波形的关系及引力辐射耗散效应项对轨道动力特性的影响. 数值研究表明：由于系统能量积分被保持,保守的双星轨道偏心率值改变对时域引力波形变化影响不是很明显,但辐射的引力波频率分布范围随着偏心率的增大而扩大. 而当运动方程中包含2.5PN引力耗散效应项时,由于引力辐射时伴随着能量和角动量损失,导致双星两体之间的距离和轨道偏心率逐渐衰减,轨道动力特性变得更加复杂. 双星旋进合并过程中辐射的引力波受到轨道偏心率的调制,引力辐射的强度随着偏心率的增大而增强,而引力辐射持续的时间缩短,且自旋与自旋耦合效应项对引力的贡献增大了. 关键词： 非保守的 引力辐射 耗散 偏心率     

太阳系行星的老大哥——木星

正一、并非气态的气态巨行星无论从体积还是质量上讲,木星在太阳系行星里都是当之无愧的"老大哥",它的体积约为地球体积的1321倍,质量约为地球质量的318倍,两者都比已知的太阳系所有其他行星的总和还大得多。与这一身份完全相称地,木星在罗马神话中被称为朱比特,是众神之王。细心的读者也许会问:在罗马神话出现的年代里,难道人们就已经知道木星的巨大了吗?答案当然是否定的。那么,当时的木星为什么会被冠以"众神之王"的威名呢?是纯属巧合吗?答案是:不完全是巧合,但确实也有巧合的因素。这巧合的因素在于木星的公转轨道周期很接近12     

行星际航行的霍曼轨道

作行星际航行时,飞船沿着与两行星(地球和目的地行星)轨道相切的椭圆运行,所需要的能量最省(即所需出发速度最小),这一轨道称为霍曼轨道,它是因为德国空间航行的先驱者瓦尔特·霍曼(Walter Hohmann)而得名的.近年来发射的不少行星际飞船,其轨道都与这种所谓最佳航线相近.由于若干常见的力学教程[1],[2]曾提及这一问题,本文准备对此给出一个简单的分析. 为研究方便起见,作如下简化; 1.飞船是被火箭加速的.由于火箭的燃料燃烧极快,因而这一加速过程将在极短的时间内完成,而后飞船进入轨道.此时飞船之速度即为出发速度,飞船具有的能量为总能E…     

圆形轨道运动质点受径向速度扰动后的轨道——兼谈圆形轨道稳定性条件

导出了有心力场中质点无量纲形式的轨道微分方程,给出了极角与极径之间的积分关系式,求出了n=2、n=-1和n=3时,在圆形轨道运动质点受到径向速度扰动后的轨道方程,提出了圆形轨道稳定性条件的图像分析方法.     

计算地球轨道的偏心率

一、引言 关于用天文数据资料计算地球轨道偏心率的问题在1983年由Baierlein所著的动力学一书中有过近似计算.本文是根据地球绕太阳运行的近日点,直截了当地为计算偏心率推导出一个严格的超越函数方程,并由此方程进一步得出一个近似的三次方程,最后由三次方程的物理解给出一个相当好的地球轨道偏心率的近似值.二、计算 图1表示了地球绕太阳运行的椭圆轨道以及冬至(12月22日)、春分(3月21日)、夏至(6月22日)和秋分 (9月23日)的点 W、V、S和 A.从秋到春经过冬(179天)的间隔小于从春到秋经过夏(186天)的间隔.这意味着(通过开普勒第二定律)地…     

微小差异导致的伟大发现

在太阳系中,地球同她的姊妹行星以椭圆轨道围绕太阳运动,太阳本身处于椭圆轨道的一个焦点上。这一规律是众所周知的。1609年,在《新天文学》一书中,约翰内斯·开普勒提出了这一被称为开普勒第一定律的行星轨道规律,同时也提出了行星运动的第二条定律,这条定律指出：“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积”。他指出,这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。后来,经过长期繁复的计算和无数次失败,开普勒又发现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平方正比于轨道半长轴的立方”。     

比冥王星更遥远的行星

<正>天文学家发现一颗比冥王星遥远两倍的矮行星(小图),距离太阳120亿千米,相当于83个天文单位(一个天文单位等于太阳到地球的距离)。科学家在《自然》(Nature)杂志上做了报告,该行星是已知首个轨道类似赛德娜(一颗从不接近海王星路径的遥远天体)的天体。赛德娜和这颗命名为2012 VP113的新行星不同于冥王星和位于海王星轨道以外的柯伊伯带其他成员。这颗行星的运     

用量子力学研究行星质心的圆轨道运动

用含时薛定谔方程导出了作为质点的行星沿圆形轨道运动的波函数．它是一个波包．它很窄小，扩散得极慢，沿圆运动的角速度公式与经典力学的公式相同．     

激光技术—2020年第51届国际物理奥赛理论第3题解答

由于系外恒星的光谱发生频率是固定的几个频率,我们可以测得这些频率。而当行星在轨道上运动时,恒星受行星影响产生运动,光波会产生多普勒效应。我们可以根据多普勒光谱的偏移多少以及光强相对大小来判断行星的运动轨道平面和轨道大小。     

只有类太阳型恒星才可能有行星吗?

 1995年,美国加州大学伯克利分校的麦克尔·梅厄和迪迪埃·奎罗兹宣布他们发现质量为木星之半的一颗行星绕飞马座51做轨道运行。这是确证除太阳外还有行星绕其他恒星运行的首例。至今,已证实了120余颗太阳系外行星和98个行星系统的存在。两位行星猎手是用视向速度方法测定这些行星的:恒星的视向速度(即远离或逼近地球的速度)是通过其光谱的多普勒频移测出的。     

天文学家发现了“新的太阳系”——飞马座51附近发现一颗行星

 如果天文学家们没有搞错,人们终于发现了围绕除太阳之外的恒星运转的行星。许多人从孩童时代起就期盼着这一发现。许多世纪以来,其他恒星是否有行星系这个问题一直是天文学的未解之谜。世世代代的教科书都教育人们为什么不可能观测到那些围绕哪怕是最近的恒星运转的行星,因为行星太暗了,而又淹没在它们的恒星的强烈的光辉之中。     

只有类太阳型恒星才可能有行星吗?

1995年,美国加州大学伯克利分校的麦克尔·梅厄和迪迪埃·奎罗兹宣布他们发现质量为木星之半的一颗行星绕飞马座51做轨道运行。这是确证除太阳外还有行星绕其他恒星运行的首例。至今,已证实了120余颗太阳系外行星和98个行星系统的存在。两位行星猎手是用视向速度方法测定这些行星的:恒星的视向速度(即远离或逼近地球的速度)是通过其光谱的多普勒频移测出的。此频移额外的轻微变化反映恒星视向     

有心运动的轨道稳定性问题

质点在有心力作用下必沿一定的轨道运动.但其运动是否稳定呢?这是应该进一步考虑的问题.比如地球受太阳引力而作近似圆形的轨道运动.在其运行中还不时受到种种因素的扰动,诸如彗星、陨石、宇宙尘……等的影响.这些扰动对地球的运动理应发生影响而稍改变其轨道.但几十万年来的事实无可辩驳地证明了地球的运动是稳定的.在自然界里,由于经常出现的微扰因素促使不稳定的轨道运动趋于消失,从而使我们观察到的有心运动轨道只能是稳定的.但这并不意味着有心运动都是稳定的,而是说明不稳定的运动在微扰因素的作用下消失了而未被观察到.可见,一般情况…     

亚马逊雨林能够自己调节降雨

天文学家最近发现一颗质量5倍于地球的岩石行星,它围绕小质量恒星Gliese581运转,是迄今为止发现的最像地球的太阳系外行星。该行星的轨道处于温暖地带,正好是恒星周围的生命宜居天区,所以它极有可能是生命的栖身之所。这个消息引起了广泛关注,日内瓦大学天文台仅在1星期内就接到世界各地打来的关于此次发现和外星生命的大量咨询电话。研究小组的领导者奥德利(St啨phane Udry)将论文发表在面向科研人员的专业杂志上,而不是面向大众的科普杂志,所以公众的强烈反响让他们颇感意外。3颗行星围绕红矮星Gliese581(背景中的发光天体)运转的想象图…     

邮票上的物理学史⑩--牛顿(续)

1679年,牛顿又回到引力的研究上来.按照前面他自己的说法,他早在1666年就已从开普勒定律推出,使行星沿椭圆轨道运动的力必定指向太阳,并和它们到太阳的距离平方成反比,但是他没有公开发表.后来别人(如胡克)也得出了这一看法.这个问题的逆问题,即在平方反比的有心引力作用下行星沿什么轨道运动,则要难得多(正问题只是一个求微商的问题,逆问题则要对运动方程求积分).1684年的一天,胡克、天文学家哈雷和著名建筑师雷恩在一起讨论这个问题,胡克声称他已解决了这个问题,但却给不出数学证明.雷恩因此决定悬赏征解.哈雷是牛顿的好朋友,他专程到剑桥请教牛顿.牛顿肯定回答轨道是椭圆(一般情况下为圆锥曲线),他几年前就已算过.但一时找不到原来的手稿,牛顿答应重新写出来.三个月后,牛顿写出了论文<论运动>,就行星运动和平方反比力的关系作了严格的数学证明.哈雷对此文极为赞赏,并怂恿牛顿写一本专著.