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為什麼地球引力沒把月球吸引過來
為什麼地球引力沒把月球吸引過來
更新时间:2025-04-02 19:10:20

如果有人問起,為啥月球沒被太陽拖走,可能有不少的人都會說:“這還不簡單,月球離地球這麼近,地球對月球的引力肯定比太陽大呀。”但假如你去計算一下,就會發現事情不是這樣。


為什麼地球引力沒把月球吸引過來(地球對月球的引力還沒有太陽的一半)1

将太陽、地球和月球的相關數據(太陽質量 1.989 x 10^30 kg;地球質量 5.965 x 10^24 kg;月球質量 7.349 x 10^22 kg;日地平均距離 1.5 x 10^8 km;月地平均距離 3.844 x 10^5 km)分别代入萬有引力公式 F = GMm/r^2,我們就可以得出一個大緻結果,即:太陽對月球的引力是地球的2.2倍。

這就讓人奇怪了,地球對月球的引力還沒有太陽的一半,為啥月球還是要繞着地球轉呢?


為什麼地球引力沒把月球吸引過來(地球對月球的引力還沒有太陽的一半)2

如果太陽和地球就像是在拔河一樣,都在努力地利用自己的引力将月球拉向自己的這一邊,那麼很顯然,由于太陽對月球的引力是地球的2.2倍,地球對月球的引力比太陽小很多,月球當然會被太陽拖走。

但實際情況卻并非如此,事實上,月球和地球一樣都在圍繞着太陽做圓周運動,而太陽引力的作用則是給月球提供這個圓周運動的向心力,同樣的,由于月球也在圍繞着地球做圓周運動,因此地球的引力也是在給月球提供圍繞自己公轉的向心力。


為什麼地球引力沒把月球吸引過來(地球對月球的引力還沒有太陽的一半)3

簡單地講就是,月球本來就在太陽引力的作用下繞着太陽轉,隻不過在這同時,它又在地球引力的作用下繞着地球轉,對于月球來講,太陽引力和地球引力并不是在拔河,而是達到了一種平衡,從而使這樣的局面一直持續下去。那麼它們是怎麼達到這種平衡的呢?這就涉及到了三體問題。

三體問題似乎是無解的,但假如其中一個天體的質量很小,與其他兩個天體相比可以忽略不計的話,三體問題就成了“限制性三體問題”,那就不一樣了。根據科學家的推算,“限制性三體問題”有五個特解,這被稱為“拉格朗日點”,如果這個質量很小的天體位于“拉格朗日點”,那麼在理想狀态下,它就會與第二大的天體保持同步運行。下圖為地球和太陽的五個“拉格朗日點”。


為什麼地球引力沒把月球吸引過來(地球對月球的引力還沒有太陽的一半)4

大家都知道,對于一個穩定圍繞太陽公轉的天體而言,它離太陽越近,受到的太陽引力就越大,相應的其公轉線速度就越快。從上圖可知,L1離太陽更近,它受到的太陽引力更大,相應的它的公轉線速度就應該更快一些,但因為地球在它後面施加了引力,這會使太陽引力的作用減弱一部分,因此它的公轉線速度就減慢了,這樣就可以與地球保持同步運行。而L2的情況卻與之相反,它是因為地球的引力增強了太陽引力的作用,從而使其公轉線速度加快。


為什麼地球引力沒把月球吸引過來(地球對月球的引力還沒有太陽的一半)5

可以看到,L1,L2是太陽與地球的引力的一種平衡點,位于這兩個點上的小天體的公轉剛好可以與地球同步,也就是說,在這兩個點上,地球的引力剛好可以讓小天體不溜走。顯而易見的是,假如某個小天體比這兩個點更靠近地球,那麼地球的引力作用就會給這個天體提供多餘的向心力,使其在繞着太陽轉的同時又繞着地球轉,而假如這個天體比這兩個點更遠離地球,那麼地球的引力将不再對它有束縛作用,它遲早會被太陽拖走。

我們把以某個天體為中心,再以“剛好可以讓小天體不溜走的距離”為半徑的球體空間,稱之為這個天體的“洛希球”,一顆行星想要讓衛星圍繞自己公轉,就必須讓這顆衛星運行在自己的“洛希球”之内。根據以上的介紹我們可以得出,地球的“洛希球”半徑應該為地球與L1、L2點的距離,但實際上由于諸多不穩定因素的存在,科學家認為,對于地球來講,隻有在這個理論半徑的3分之1以内,才能保證衛星長期穩定地圍繞着地球公轉。


為什麼地球引力沒把月球吸引過來(地球對月球的引力還沒有太陽的一半)6

地球與L1、L2點的距離均為150萬公裡,這個距離的3分之1為50萬公裡,而月球與地球最遠的距離都隻有大約40.5萬公裡,因此月球就可以像現在這樣年複一年地繞着地球轉,即使是地球對月球的引力不到太陽的一半。值得一提的是,科學家觀測到月球正以大約每年3.8厘米的速度遠離地球,照這個樣子來看,終有一天月球将會與地球分道揚镳,屆時的人類将再也找不到借口來吃月餅了。


好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯系删除)

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