假如太陽突然損失一半質量,在地球上的探測器是否能立刻發覺?

2020-12-05 Tech分析獅

根據萬有引力定律:任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。

注意上面的表述,質量和距離。如何確定探測器是否有察覺,下面利用推導公式及數學代數運算來說明。

假設太陽的質量m1和地球的質量m2,星球中心點之間的距離為r。

公式表示:(G為萬有引力常量)

如果太陽突然損失一半質量,假設距離不變,即此時的引力F為

可見地球和太陽之間的引力變為原來引力F1的一半,也就是引力隨著太陽質量的減半而相應地減半。

解決了質量變動引發萬有引力的改變,實際上,為了維持太陽與地球之間的總動量守恆(根據動量守恆定律,慣性系統總動量守恆,這裡以日地為一個慣性系統),地球的運轉速度將發生改變,即

Δp1-Δp2=0

m1v1-m2v2=0

v2=m1v1/m2

m1減半,即此時地球的速度v=0.5m1v1/m2=0.5v2,也就是說,地球公轉速度也會相應減半。

我們知道地球自轉速度實際上是角動量守恆,所以地球自轉是沒受地球公轉速度影響的。這時的太陽東升西落,24小時制不會發生改變。

地球上的探測器主要是受到地球引力的影響做繞地公轉或同步公轉運動,把衛星探測器一個整體慣性系統,衛星探測地球的地理位置不變發生變化。

但是由於地球受太陽潮汐力的影響,海平面或其他地理活動會有相應變化,氣象衛星會首先發現這個異常情況,需要一定的時間追根溯源才能知道是太陽質量的改變。

而如果探測器是在地表,負責觀測太陽系行星運動的天文設備會發現行星繞日運行的軌跡速度發生變化,同時可以推導出太陽引力的變化或是猜測受到其他系外星體(像大陽一樣大質量的星體)的引力潮作力,並不肯定是太陽質量的減少。

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