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那么月球環繞地球的周期會改變嗎

李中冰2年前11瀏覽0評論

那么月球環繞地球的周期會改變嗎?

答案是:按照開普勒第三定律,應該不變,但是實際上會變長。首先看看開普勒第三定律是怎么說的:假設一個天體圍繞質量為M的天體運動,那么a^3/T^2=GM/4pi^2,其中a是軌道的半長軸的長度,T是軌道周期,G是萬有引力常數,pi是圓周率。很顯然,軌道周期T和這個天體的質量無關。那么根據開普勒第三定律,增加月球的質量是不會改變月球環繞地球的周期的。但是,我想強調的是,任何科學規律都是有適用范圍的。即使在牛頓的萬有引力定律的框架下,開普勒第三定律也有適用范圍,那就是必須假設前述的那個天體的質量要遠遠小于中心天體的質量,以至于可以完全忽略這個天體的引力對于中心天體的影響。對于地月系統,這個假設只是近似成立,因為月球的質量大約是地球的八十分之一。但是太陽系內最大的行星--土星的質量和太陽的質量之比只有不到千分之一,所以月球繞地球的運動偏離開普勒第三定律就稍微多一點了。如果考慮到月球的質量,那么地月系統實際上的繞著它們共同質量中心(質心)運動,當然這個質心的位置是在地球里面,所以還是可以說地球基本上不動,但是月球繞著地球運動。假設月球繞地球運動的軌道半長軸是a,月球的質量的m,地球的質量是M,軌道周期是T,那么,推廣的開普勒第三定律就是:a^3/T^2=GM^3/((M+m)^2*4pi^2)。很顯然,如果假設m=0,也就是忽略月球的質量,那么這個公式就回到了原來的開普勒第三定律。在這種情況下,假設月球的質量增加一倍,那么月球和地球的質量比就成了大約四十分之一,很容易計算,當a(也就是地月距離)不變的情況下,周期必須增加大約百分之一,當然這仍然是一個很小的量。

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