试解释牛顿怎样用三大定律和四大规则来证明重力是影响行星轨道的因素 如题
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/19 06:14:10
试解释牛顿怎样用三大定律和四大规则来证明重力是影响行星轨道的因素 如题
试解释牛顿怎样用三大定律和四大规则来证明重力是影响行星轨道的因素
如题
试解释牛顿怎样用三大定律和四大规则来证明重力是影响行星轨道的因素 如题
说实话,我还真不知道三大定律四大规则具体是什么?但我想楼主一定是想问牛顿是如何解释行星轨道椭圆说?哦,这个问题的来龙去脉比较长,容我慢慢给你解释!
早在十七世纪,科学家们就注意到了行星的椭圆性轨道问题.素有“天空立法者”盛誉的德国天文学家开普勒,于1609年发表了两条关于行星运动的定律,其中第一条定律说：每一行星都沿着椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于椭圆轨道的一个焦点上.那么,行星的运动轨道为什么是椭圆形,而不是标准的圆形呢?这一问题在万有引力定律问世之前,曾困扰了许多科学家.1684年,当时著名的科学家惠更斯、胡克和哈雷等人,虽然他们都认为天体间的引力作用存在着“与距离的平方成反比”的关系,但是,却难以解释行星的椭圆形轨道问题.据说,当哈雷登门拜访牛顿时,才知道这个问题牛顿早己在两年前解决了.
牛顿是如何解决这一问题的呢?根据物体的初始速度和位置,牛顿通过计算证明,在万有引力的作用下,物体的运动轨迹有三种：椭圆轨道、抛物线轨道和双曲线轨道.如果行星的初始速度很大或离太阳很远,就会形成抛物线轨道或双曲线轨道,它们都属于非闭合轨道.在抛物线与双曲线的轨道上,行星只能在太阳附近出现一次,以后就消失了.而太阳系诸行星之所以能够在椭圆形轨道上运行,就是因为行星最初离太阳不是很远,或者运动的初始速度不是特别大.
问题似乎顺理成章地解决了,然而一经分析就会发现,牛顿在解决行星椭圆形轨道问题时,运用的是太阳系起源的俘获说.行星椭圆形轨道的形成是有前提的,即在太阳系的演化过程中,行星必须是具有一定初始速度和位置的外来客体,这是俘获说的观点.而现代太阳系起源学说认为,行星是在原始星云盘中诞生的,星云盘在绕星云核的旋转过程中形成星云环,然后再由星云环演化为行星.行星和太阳是由同一原始星云演化而来,这样诞生的行星只能运行在标准的圆形轨道上.行星与太阳的同源性,使牛顿对行星椭圆形轨道的解释失去了理论前提.
如果说行星不是按牛顿的俘获说演化而来的,那么行星的椭圆形轨道又是如何形成的呢?答案是太阳旋转质量场的作用结果.
行星绕太阳公转,将受到来自太阳两种力的作用,其一是万有引力,力的方向垂直于行星的运动方向,它为行星的圆周运动提供了向心力.其二是太阳旋转质量场产生的涡旋力,力的方向与行星的运动方向相同,因而这种力将使行星圆周运动的线速度不断增大.
根据经典力学,做圆周运动的物体,在向心力不变的情况下,其轨道半径与线速度的平方成正比；所以当行星线速度增大时,其轨道半径将同时增大.因此,在太阳两种力的作用下,行星发生了非匀速圆周运动,由初始的圆形轨道进入了椭圆形运动轨道.行星的这一轨道演变,与银河系恒星的轨道演变过程完全相同.
唉,好辛苦!不知这样解释是否让楼主解惑?