月球为什么不绕质量大的太阳转,而是绕地球转呢?

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地球绕着太阳转,月球绕着地球转,这是在小学阶段就能学到的知识。很多人也是据此构想出太阳系中月球绕地球转和地球绕太阳转的轨迹,就像以下两图,很多人不会觉得其中有问题。其实这两幅图中都存在着严重的错误,因为以太阳为参考系看月球的运动轨迹,月球的轨迹几乎就是和地球的轨迹重合,完全可以说月球也是在绕着太阳转动。为什么在太阳系中月球的

地球绕着太阳转,月球绕着地球转,这是在小学阶段就能学到的知识。很多人也是据此构想出太阳系中月球绕地球转和地球绕太阳转的轨迹,就像以下两图,很多人不会觉得其中有问题。其实这两幅图中都存在着严重的错误,因为以太阳为参考系看月球的运动轨迹,月球的轨迹几乎就是和地球的轨迹重合,完全可以说月球也是在绕着太阳转动。

为什么在太阳系中月球的运动轨迹几乎能够和地球的轨迹重合呢?可以先做一下估算,地球到太阳的距离大约是1.5亿千米,也就是15000万千米,而地球到月球的距离大约只有38万千米。38万千米只是1.5亿千米的0.2%多一点,月球到太阳的距离和地球到太阳的距离在一张图中很难看出差别,所以,上面两幅图中描绘的月球轨道都存在着严重的夸张,或者说就是错误。

以太阳为参考系,月球和地球的轨道是如下图所示。下图中给出了地球和月球大约一个月时间的运动轨迹,大的那个点划过的轨迹是地球的轨道,小的那个点划过的轨迹是月球的轨道。如果离屏幕稍稍远一些,不注意看的话可能看不到这是两条线。

看到地球和月球的运动轨迹,你还认为月球是绕着地球转吗?从地球和月球在太阳系中划过的轨迹看,更有理由说月球是在绕着太阳转。我们平时所说的月球绕着地球转,那是站在地球的角度看到的景象,放眼到更大的境界,会看得更加深刻一些。


简单地说,月球实际上就是在绕太阳转动。太阳对月球的引力是地球对月球引力的两倍还多一点,太阳本来就在提供月球的向心加速度。月球的离心趋势抵消了这个向心力,因此除了受到地球引力的些许扰动,月球对于太阳是失重的。如果真像影片《流浪地球》中说的那样,地球离开太阳系,那么地球必定带不走月球。月球会在原来地球轨道的基础上外推一点,然后继续留在太阳系成为一颗行星。

我们从小就认为月球绕着地球转,地球带着月球绕着太阳转,那是因为一些比例严重失调的日地月运转示意图误导所致,

实际上从日地月真实比例的示意图中可以看出月球实际是在绕着太阳在转动,只是在绕转的过程中受到地球的轻微扰动而已。如下图:

这是太阳视角的地月运动轨迹,蓝色的是地球,黑色的是月球,严格按比例绘制。说月球绕着太阳转也未尝不可,因为月球绕着地球的速度(1公里/秒)与地球公转速度(30公里/秒)相比可以忽略不计。

现在人们还把月球看作是地球的卫星,看作是绕地球转,是因为以下两个原因。

1,月球在地球的洛希球内,且是在实际稳定绕转地球的范围内,不会越离越远。

日地月是一个典型的三体问题,法国数学家拉格朗日证明,当最小天体质量很小时,最大天体和第二小天体之间存在五个引力平衡点,使最小天体在这五个点上时和第二小天体能够保持同步,共同绕最大天体转动。这五个点分别命名为L1――L5,如图所示:

白线为等引力势能线,绿色小球是拉格朗日点,中间是最大天体(太阳),图示L1和L2之间的是第二小天体(地球),绕着第二天体的是最小天体(月球)。

咱们先来分析一下这五个点的情况:首先这五个点都不是绕第二天体(地球)转动的点,都是绕最大天体(太阳)旋转的点(月球的确没在这些点上,如果在这些点上,完全可以说是绕太阳转,不是绕地球转。),从图中可以看出,其中L4和L5是两个自稳定点(物体一旦受到干扰远离这个点会自发的环绕这个点旋转,而不会越离越远。),它们各自有一块区域,在这个区域的天体被称为“准卫星”,因为它们并不环绕行星但和行星共轨保持同步,它们又被称为“特洛伊小行星”。

目前人们只发现一颗地球的“特洛伊小行星”――2010TK7。而L3点最不稳定,它隐藏在太阳的后面,稍有干扰就会越离越远。

L1和L2点各距地球150万公里,它们处在日地连线上,虽然L1点在日地之间更靠近太阳,按理说绕太阳公转的速度要快一些,但让地球引力给抵消了一部分太阳给它的向心加速度;L2点虽然离太阳远,按理说绕太阳公转速度要慢一些,但前方的地球给它增加了一部分向心加速度。因此在L1和L2点上,太阳和地球的引力之和正好可以保证物体以地球的公转速度绕日转动,也就是说与地球保持同步。当然在其余三点上也是如此。注意:拉格朗日L1点是引力平衡点,日地的引力平衡点更靠近地球些。说明这一点很重要,因为引力平衡点不是引力抵消点,认为过了这个点只受地球引力的看法是错误的。虽然靠近地球,但物体仍然受到太阳的引力。所以月球尽管靠近地球(只有38.4万公里,而距日却有1.49亿公里),但受到太阳的引力仍然是地球引力的两倍多。在它们之外,地球引力都不足以保持小天体同步与其绕日转动,小天体将在绕日轨道上离地球越来越远。在L1和L2处的小天体虽然不绕着地球转,但在这两点的地球引力已经可以保证小天体不飞走,因此比它们更接近地球的区域,地球将会有多余的引力提供向心加速度,使小天体可以一边环绕地球一边环绕太阳。这就说到正题了,下面我们就看一看月球是不是在这块区域。从上面可知这块区域是以地球为中心,方圆150万公里(L1和L2距地150万公里),也刚好等于地球的洛希球(又叫希尔球)半径。月球轨道显然在洛希球范围内。

一个环绕着另一个物体旋转的天体都有一个洛希球。比如地球绕着太阳转,地球就有洛希球。所谓的洛希球就是可以控制更小天体稳定环绕它(这里指地球)稳定运转的区域。而非指该天体对更小天体的引力比中心天体对更小天体引力更大的区域。洛希球半径r的计算公式为r≈a3√m/3M,(其中,a为轨道半长轴,m为天体质量,M为中心天体质量),经计算地球的洛希球半径约为150万公里。在这150万的球状区域内,小天体都可以有稳定环绕地球的轨道,其中最长的(即最边缘的)的环绕周期为7个月,物体离开地球的洛希球范围,就可以认为是出了地球引力圈。

实际上,由于受到其它重力、辐射压和亚尔科夫斯基效应的影响,顺行轨道的卫星在大约1/3洛希球范围内才能稳定地绕行星转动。对于地球来说就是50万公里,月球的远地点才不过41万多公里,所以月球在地球洛希球的有效稳定范围之内。所以说月球是在稳定地绕地球旋转,当然同时也在绕太阳旋转。

2,地月绕转的公共质心还在地球内部。

月球在太阳系中是相对于行星最大的卫星,虽然是绕地球转动,但月球引力对地球的影响不能忽略,与其说月球绕着地球转,不如说是月球绕着地月公共质心转,这个质心再绕着太阳(实际是整个太阳系的公共质心)旋转,

所以无论怎么看,月球至少应该算是地球的伴星。但是地月的公共质心仍在地球内部,并没有在地球外部,所以月球只能算是地球的卫星。把它认为成绕地球转,而不是认为绕太阳转。

实际情况是地球月亮相互围绕共同质心转动.

因为,受到的万有引力是相互的.但因地球质量比月亮大(好像大几十倍),相互绕转的质心很靠近地球,从而使得地球“绕月”不明显,而只显得月亮“绕地”. 但人类的认知喜欢“理想化”,便将地球不太明显的“绕月”转动有意忽略掉,只研究说明月亮“绕地”转动. 而且,人类生活研究目前都是在地球上(即使上空也一样),因此也只会感官地觉得只有月亮“绕地”,就像古时的“地心说”.

假如以后生活在月亮上,感观就会反过来啦. 不是小质量绕大质量的转,而是共同绕两者的系统质心转动,但质心会靠近大质量的物体,两者质量相差越大越明显,最终显得就是小质量绕大质量的转了.

这与引力的性质是密切相关的。牛顿的万有引力认为,物体之间的引力与质量乘积成正比,与距离平方成反比。

这个意思就是说,物体质量越达,它们之间的引力就越大;物体之间距离越远,它们之间的引力就越小。计算物体之间引力的公式为:F=G(Mm/r^2)。

公式中F表示引力,G为引力常数值,约为6.67×10-11N·m2/kg2,M、m分别为两个相互作用物体的质量,r为它们之间的距离。

引力是一种超长力,理论上来说,引力的影响无限远。2015年科学界发现的引力波涟漪穿越13亿光年距离来到地球,移动了探测装置4公里长臂1个质子直径万分之一的尺度,这种比吹一口气还小亿倍的极微观动静,被科学家们精准捕捉。

但引力又是一种弱力,距离越长引力就越弱。引力明显影响有一个范围,叫希尔球半径。

太空中充满着恒星、星系、黑洞等天体,引力相互作用纵横交错,因此无限远的度量非常困难。但引力较为明显稳定控制是有一个范围的,这个范围就叫希尔球,希尔球半径的计算公式为:

这里面r为希尔球半径,m为较小天体质量,M为被小质量天体围绕着的大天体质量,a为轨道半长轴,e为离心力。

根据这个公式计算出地球的希尔球半径为150万公里,而太阳的希尔球半径约1光年。月亮距离地球平均约38.5万公里,因此能够被地球引力稳定的捕获住,只能在地球周围兜圈子;太阳的希尔球半径约1光年多,所以在距离太阳约1光年的周围,还有一个奥尔特星云,也就是无数的小天体(彗星)包裹着太阳(见上图)。

但太阳对月亮的引力毕竟比地球对月亮的引力要大很多,约2.5倍,而且希尔球半径也比地球大很多,为什么月球还是围绕着地球运行而没有围绕着太阳运行呢?

其实这种认识是错误的。

我们在考虑地球与各种天体相互之间的影响时,应该从太阳系整体角度来考察。我们把视野放大一点,从太阳系各个天体整体运行来看,太阳系的所有天体都被太阳引力牵制着,围绕着太阳运行。

地球和月球也不例外,整体上都是在围绕着太阳运行,只不过是由于地球引力的存在,月球围绕着太阳运行的方式有些特殊罢了,是一个波浪齿轮型(见上图)。

作为地球的天然卫星,月球在轨道上围绕着地球公转,但同时在大的范围,还在随着地球的轨道在围绕着太阳公转。

地球和月球就像一座旋转木马,地球就是旋转木马中间那个轴,周围的木马(月亮和人造卫星)都围绕着中间的轴心转,但与此同时,我们地球是旋转的,这座旋转木马被地球牢牢的吸引在地上,围绕着地球质心旋转,那个质心就相当于木马(月亮)的太阳。

地球和月球就这样整体被太阳巨大引力牢牢的牵扯着,围绕着它公转。而且地球的轨道还受到金星、火星、木星等引力摄动和影响,否则就不是这样的轨道。

就是这样。

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是因为月球离地球近,地球的引力大于太阳的引力,成为地球的卫星。

月亮受太阳引力与地球引力影响,大圈是绕太阳转,小圈绕地球转。

月球质量只相当于地球的l/8l,不管当初月球形成的原因如何,月球都无法逃脱地球的引力,所以月球只能围着地球转。

万有引力的大小与两星球的质量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比。

由于月球离地球近,地球对它的影响更大。另外,月球的速度不大挣脱不了地球的束缚。

其实它也随着地球一起绕太阳运动。

题主的这个问题从根本上说是有问题的。为什么这么说呢,且看小地分析如下。

我们都知道,月球是地球的天然卫星,它之所以是围绕地球转而不直接围绕太阳转,可能很多人都会误解为“这主要是地球与月球之间的引力要大余太阳与月球之间的引力,所以才会这样”,而事实上并非如此,这一点结合万有引力定律的含义及公式“任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关”就能计算出来。

万有引力的计算公式为F=(G×M1×M2)/R2,这里面G是引力常数,这个常数值在牛顿推出万有引力时还没有得出,1789年英国化学家、物理学家亨利·卡文迪许利用他所发明的扭秤得出引力常数G值为6.754×10-11N·m2/kg2(目前最新的推荐的标准为G=6.67408×10-11N·m2/kg2,通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2),而M1和M2分别是物体1和物体2的质量,R是物体1和物体2之间的距离。

利用万有引力公式,我们可以分别计算一下月球与太阳、月球与地球之间的引力谁大谁小,这里小地先列举太阳、地球、月球的质量以及三者之间的距离。

1、质量方面:M太=1.9891E+30(kg);M地=5.965E+24(kg);M月=7.349E+22(kg)。

2、距离方面:地月距离为384000km;日地平均距离为149597870km;日月距离基本可以按地日距离计算。

根据以上数值可以计算出:

1、日地引力F=(6.67*10^-11*1.9891E+30*5.965E+24)/149597870^2=3.54E+28N·m2/kg2

2、日月引力F=(6.67*10^-11*1.9891E+30*7.349E+22)/149597870^2=4.357E+26N·m2/kg2

3、地月引力F=(6.67*10^-11*5.965E+24*7.349E+22)/384000^2=1.983E+26N·m2/kg2

通过以上的计算,我们可以发现,太阳对月球的引力是地球对月球引力的(4.357E+26N·m2/kg2)/(1.983E+26N·m2/kg2)≈2.2倍(由于取值差异,有些资料显示是2.54倍),很显然单就日月和地月引力还说,太阳对月球的引力是要比地球对月球的引力要大两倍多的。既然如此,为什么月球没有围绕太阳转呢?

其实,其实这种理解是不科学的,因为太阳作为太阳系的核心,它占据了太阳系99%的质量,拥有对太阳系一切天体的引力作用,而本题中所提的地球和月球自然包括在内,月球在围绕地球绕转的同时,也被地球带着绕太阳转,只是月球绕太阳转的方式很特别罢了。

然而,地球与月球构成的天体系统称为地月系,因此严格意义上讲应该是地月系统在围绕太阳转,而在引力作用下太阳所吸引的也恰好是地月系整个系统的重心。由于地球的质量要比月球大81倍多,它们的公共质心在离地心约4671公里的地球体内

了解乐这么多,是不是不再蒙圈了?

实际上地球绕太阳公转。形成365天的年周。为太阳年。

月球也是绕太阳公转。形成354天的年周。为太阴年,

月球与地球很近。供人观赏与计时。

月球与地球相伴二者距太阳都很远。

现在教的是错的结论,总有一天会发现真知。

我2004年发表的论文:

《月球应该是太阳的行星丶绝对不是地球的卫星》

地球人生存就是以太阳与月球为计时工具。

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