太阳的引力究竟有多大?以至几十亿公里远的海王星都围它转?( 四 )


太阳的引力究竟有多大?以至几十亿公里远的海王星都围它转?

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图示:太阳的质量造成的时空扭曲让行星围绕着它转
别看太阳系中的行星质量都很大,但是它们和太阳比起来实在是微不足道的 。质量巨大的太阳造成了巨大的时空扭曲,太阳周围的天体太阳面前只能乖乖的围绕着太阳转了 。
太阳没有引力,只有反引力要知道太阳是火,火只有推送力,而没有引力,直于说几十亿公里远的海王星围着太阳转,那全是凭空想相,绝对不会围着太阳转,要转也是围着它的那颗恒星转的 。
这里是科学放映室,关于太阳引力的问题,我们要明白,引力的本质是什么?牛顿的万有引力和爱因斯坦的广义相对论都有对引力有过解释,即任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力,自然界中最普遍的力,简称引力 。
万有引力定律的发现
牛顿利用自己的微积分思想和总结了开普勒三定律后,发现了万有引力定律 。1687年,在他出版的《自然哲学的数学原理》一书中描述了这个现象,牛顿认为万有引力定律具有普适性,适用于所有物体,并且引力大小只与物体的质量和距离有关,这就是我们在物理课本上学过的万有引力公式:
太阳的引力究竟有多大?以至几十亿公里远的海王星都围它转?

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太阳的引力究竟有多大?
在太阳引力的作用下,八大行星以及其他大量的小天体都在各自的轨道上绕着太阳运动 。太阳的引力十分强大,能够束缚住数以亿计的太阳系天体,使它们不会飞入星际空间或被其他恒星的引力夺走 。
那么,太阳产生的引力可以作用到多远的地方?
这个问题需要从两方面来讨论,一个是太阳引力的主宰范围,还有一个是太阳引力的作用范围 。
太阳引力的主宰范围
太阳引力的主宰范围是非常有限的,太阳无法把其他恒星系统中的天体直接捕获过来 。同样地,其他恒星也不会从太阳系内直接捕获天体 。至于太阳引力的主宰范围有多广,可以计算太阳的希尔球范围 。理论上,在以太阳为中心的希尔球内,太阳的引力能够控制其中天体的运动 。
关于希尔球的概念可以考虑一下月球、地球和太阳系统 。地球的希尔球半径为150万公里,在这个范围内,如果有天体环绕地球运动,它们不会被太阳的引力吸引过去 。月球的轨道半径约为38万公里,所以月球会被地球的引力束缚住 。
太阳的引力究竟有多大?以至几十亿公里远的海王星都围它转?

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通过计算,太阳的希尔半径为1光年(最大可能达到3光年),太阳的引力能够主宰其中的天体,而这个范围就是广义的太阳系大小 。在太阳系外层空间中,存在着大量的冰冻小天体,它们被太阳的引力束缚住,形成了奥尔特云,这些天体不会被其他恒星的引力吸引过去 。
2. 太阳引力的作用范围
虽然太阳的引力主宰范围只有大约1光年,但它可以与遥远的天体发生引力作用 。那么,多远的天体还能与太阳产生引力作用呢?
根据爱因斯坦的广义相对论,比邻星和北极星确实会与太阳产生引力作用,但遥远的GN-z11星系与太阳之间并没有引力作用 。因为天体之间的引力作用不是瞬间产生的,引力传播速度不是无限快,而是光速 。
太阳的年龄大约是46亿年,这意味着太阳产生的引力最远只向外传播了46亿光年 。虽然太阳的引力已经传播到了银河系之外的星系际空间,但还远未到达320亿光年之外的GN-z11星系 。
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