假如太阳消失,地球会绕木星转动吗?(zt)

作者:kylelong  于 2009-4-9 05:09 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:科普知识|通用分类:其它日志|已有28评论

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木星是太阳系中最大的行星,其亮度仅次于金星,中国古代用它来定岁纪年,由此把它叫作“岁星”,西方称木星为“朱庇特”(Jupiter),即罗马神话中的众神之王。木星确实为九星之王,它的质量是太阳系中其它8颗行星加在一起的2.5倍,其质量是地球质量的318是水星质量的5753是土星质量的3.341979年,旅行者1号和2号探测器发现木星和土星一样也拥有光环。但木星光环和土星光环有很大不同,木星光环比较弥散,由亮环、暗环和晕3部分组成。亮环在暗环的外边,晕为一层极薄的尘云,将亮环和暗环整个包围起来。木星环距木星中心约12.8万千米,环宽9000余千米,厚度只有几千米左右,是由大量的尘埃及暗黑的碎石构成,肉眼很难看到。暗淡单薄的木星环套在庞大的木星身躯之上,发现它确实很不容易。木星的卫星目前已知共有64颗,它们连同木星一起构成了一个天体系统,称为木星系。除太阳外它在太阳系中占有较特殊的位置,有“小太阳系”之称,甚至有人称太阳和木星为“双星系统”因此有人认为假如太阳突然消失地球会绕木星转动

 

此问题是中国国内一家知名电视台在一场针对高三学生的智力竞赛中给出的 原题是“假如太阳突然消失地球会绕哪个星球转动?”节目中的答案为木星然而仔细分析计算表明这种认识是一种误解鉴于该节目在全国颇有影响且不少中学物理教师对本题有浓厚的兴趣本文对此问题在普通物理范围内进行探讨

 

研究太阳及周围九大行星组成的系统是一个相当复杂的多体问题我们必须对系统进行简化取太阳、木星、地球为研究对象其它任何星球对它们的作用忽略不计在太阳消失之前略去木星与地球之间的相互作用将地球、木星作为质点处理忽略木星轨道平面与地球轨道平面的夹角认为两者重合在太阳质心参考系中地球、木星轨道偏心率分别为0.01670.056因此认为它们是圆形

 

取太阳质心为原点建立坐标系坐标系相对惯性系无转动由于太阳质量是木星质量的1047, 所以它是一个较好的惯性参考系。太阳质量、木星质量、地球质量、地球轨道半径、木星轨道半径、地球绕太阳转动速率、木星绕太阳转动速率等等已知数据进行计算,得出太阳消失前一瞬间地球和木星的速度(计算过程略)。

 

假如太阳突然消失系统中仅有木星与地球取木星质心为原点建立新的坐标系坐标轴相对于惯性系无转动由于木星的质量是地球质量的318故仍可以近似将它看作惯性系当太阳消失时太阳对地球和木星的引力也随之消失在原来的参考系中看如果不考虑木星与地球的引力作用地球和木星将沿着它们运动轨道的切线方向作直线运动跑掉但考虑木星与地球的引力作用地球和木星的运动轨迹将发生变化至于木星能不能捕获地球使地球围绕其自身运行则需要考虑太阳消失瞬间在木星质心参考系中地球的运动速度是否大于木星此处的逃离速度

 

设在木星-地球参考系中地球的速度刚好能够脱离木星的引力则两者相距无穷远时相互作用势能为零而其动能也为零根据机械能守恒定律地球在距木星处具有的总机械能也应为零,可以得出地球逃离木星引力应具有的最小速度(计算过程略)。计算结果表明:不论地球原来相对于木星处于什么位置假定太阳突然消失地球都不会绕木星转动同理可以证明其他行星也不会绕木星转动

 

实际上,当太阳消失时,人类就基本消亡了。这样的问题,除了科学研究外,没有任何实际意义。

 

 

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发表评论 评论 (28 个评论)

0 回复 老糊涂 2009-4-9 07:22
这样的问题,除了科学研究外,没有任何实际意义。(ZT)
0 回复 tianyong 2009-4-9 08:00
假如太阳消失,因分突然消失和渐渐消失.突然消失那将导致太阳系各行星次序大乱.渐渐消失将导致太阳系各行星公转能力转弱,直到停摆,成为直接绕银河系转的新生小恒星.
木星的引力场太太小,不足以引领其它行星,成为系中心.
0 回复 tinydancer 2009-4-9 08:31
看来看去,作者自己将题目否定了。。。
0 回复 xinsheng 2009-4-9 09:02
推论不严谨。
0 回复 野木耳 2009-4-9 09:48
不等太阳消失,就算太阳温度明显改变,人类也在劫难逃.
0 回复 妈妈咪 2009-4-9 20:01
"实际上,当太阳消失时,人类就基本消亡了。这样的问题,除了科学研究外,没有任何实际意义。" 为什么还要花时间,经历,金钱去研究呢?
1 回复 散落的雪 2009-4-9 20:36
谢谢龙老师~~太阳会消失么,嘻嘻
1 回复 kylelong 2009-4-9 21:03
老糊涂: 这样的问题,除了科学研究外,没有任何实际意义。(ZT)
0 回复 kylelong 2009-4-9 21:08
tianyong: 假如太阳消失,因分突然消失和渐渐消失.突然消失那将导致太阳系各行星次序大乱.渐渐消失将导致太阳系各行星公转能力转弱,直到停摆,成为直接绕银河系转的新生小恒
突然消失,是一种假设,理论上的;渐渐消失,实际上是不可能的,宇宙中,有什么东东可以将太阳带走,而不带走地球的?只有一种情况:太阳爆炸(或者自我毁灭)。这个不叫太阳消失,因为其引力还是存在的,只是地球上的生物已经灭亡。至于地球是否会离开太阳,或者是否会被太阳吞噬,要看太阳爆炸(或者自我毁灭)时的能量。
0 回复 kylelong 2009-4-9 21:09
tinydancer: 看来看去,作者自己将题目否定了。。。
是哦!一定得否定!
0 回复 kylelong 2009-4-9 21:10
xinsheng: 推论不严谨。
这里只是讨论,不是具体的推理,但结论是很明显的。谢谢探讨。
1 回复 kylelong 2009-4-9 21:10
野木耳: 不等太阳消失,就算太阳温度明显改变,人类也在劫难逃.
这话在理!
1 回复 kylelong 2009-4-9 21:12
散落的雪: 谢谢龙老师~~太阳会消失么,嘻嘻
有一种情况:太阳爆炸(或者自我毁灭)。这个不叫太阳消失,因为其引力还是存在的,只是地球上的生物已经灭亡。至于地球是否会离开太阳,或者是否会被太阳吞噬,要看太阳爆炸(或者自我毁灭)时的能量。太阳还有大约50亿年寿命。
1 回复 kylelong 2009-4-9 21:14
妈妈咪: "实际上,当太阳消失时,人类就基本消亡了。这样的问题,除了科学研究外,没有任何实际意义。" 为什么还要花时间,经历,金钱去研究呢?
本身这个题目就是中学生竞赛题,有物理学及数学知识的运用。这种研究虽然只是理论上的,将会对人类的未来研究方向、人类生存及外太空移民产生影响。谢谢!
1 回复 妈妈咪 2009-4-9 21:25
kylelong: 本身这个题目就是中学生竞赛题,有物理学及数学知识的运用。这种研究虽然只是理论上的,将会对人类的未来研究方向、人类生存及外太空移民产生影响。谢谢!
2 回复 kylelong 2009-4-9 21:30
妈妈咪:
刚才说没有实际意义,后来又说有影响,是不是自我矛盾啊。
0 回复 tianyong 2009-4-9 21:36
kylelong: 突然消失,是一种假设,理论上的;渐渐消失,实际上是不可能的,宇宙中,有什么东东可以将太阳带走,而不带走地球的?只有一种情况:太阳爆炸(或者自我毁灭)。
其实人类对太阳是个什么样的东东,根本是个无知.照着太阳爆炸能量说,千百亿年来太阳不见大,也不见因能量消耗,而见小.更找不出一丝一毫的污染源[物质].可见太阳爆炸[光]能量学说是个鬼学.
正因为太阳具神秘难测性,那么任何不可思议的假设的可能性,都有其可推测的价值.
0 回复 妈妈咪 2009-4-9 21:38
kylelong: 刚才说没有实际意义,后来又说有影响,是不是自我矛盾啊。
哈哈哈。。。。。只要能找到有益于人类的就是有意义的。。。。。
1 回复 tinydancer 2009-4-9 22:18
kylelong: 是哦!一定得否定!
哈哈哈,龙老师早
1 回复 kylelong 2009-4-9 22:46
妈妈咪: 哈哈哈。。。。。只要能找到有益于人类的就是有意义的。。。。。
有道理。
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