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[探索频道] 如果地球停止公转,那它需要多久才会掉进太阳?

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 楼主| 发表于 2019-4-10 14:04 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


简短答案:大约65天。
详细答案:如果地球在它的轨道上停了下来会发生什么?别担心,这实际上是不可能发生的。地球已经绕太阳运行了近50亿年,没有任何严重的破坏,而且在可见的未来也不会停止公转。
但如果地球真的在轨道上停止公转了会怎样呢?类似于在塔尖上释放的一个球会加速冲向地面,地球也将开始加速冲向太阳。让我们计算一下撞击的时间。


直接计算的方法是困难的。由于地球离太阳越来越近,它们之间的引力越来越大,所以地球加速度更快,这涉及到在计算机上整合引力,但这比较麻烦。
相反,这里要运用开普勒定律。行星的轨道是椭圆的,太阳在一个焦点上。目前,地球围绕太阳的轨道非常接近圆形,半径为1天文单位(约为1.5亿千米)。
地球全年不会离太阳太近或者离太阳太远。相反,如果我们想象地球有一个高度椭圆的轨道,我们会看到不同的景象。椭圆轨道上的物体在轨道上最遥远的点运动是缓慢的,但它们在接近时下落的速度越来越快,最终绕着后侧旋转,并重新回到它们开始的地方。


为什么这很重要?我们的地球(在它的轨道上停止了)现在在一个椭圆轨道上,这是一个非常特殊的椭圆轨道,椭圆被折叠成一条穿过太阳的直线,但它还是一个椭圆轨道。这个轨道的半径是椭圆的一半,称为半长轴,也就是目前与太阳距离的一半。
因为我们了解半长轴,就可以用开普勒第三定律,它把轨道的半长轴和轨道周期联系起来:


上式中,P是轨道周期,a是半长轴,G是引力常数,M是太阳的质量。
在半长轴上代入0.5天文单位,我们发现轨道周期是129天。这个数字是完成一个完整轨道所需的时间,因此数字的一半将告诉我们从地球到太阳的一半轨道需要多长时间。所以地球需要大约65天才能到达太阳。

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