從天體運行到向心力的詮釋

2020-12-05 宇宙中的地球運行動態

在太陽系裡,行星圍繞太陽作近圓周(橢圓軌道),太陽在行星橢圓軌道的一個焦點上。根據克卜勒第三定律行星和太陽的連線在相同的時間內掃過的面積相等,說明行星在冬季時在橢圓軌道的近日端線速度和角速度均比夏季時行星在遠日端快,說明行星的運動是變速運動,運動存在著加速度。加速度不僅改變了行星的運行速度,也隨時改變著行星運動的方向。

行星在無形的軌道上運行,明顯地,受到太陽的吸引,其它行星的吸引太陽系外天體的吸引三個力。

行星在橢圓軌道上運行,行星作曲線變速運動,那麼,首先,哪個力擔當了向心力呢?太讓行星作曲線運動!陽對行星的引力肯定少不了一份!其次,又是哪個力讓行星軌道變為近橢圓形,哪個力給了行星加速度,讓行星的運行成為曲線變速運動?從而引出向心力一系列的問題!

在以往物理學中,向心力是根據物體運動效果而命名的力,向心力是指向圓心(曲率中心)的,它不改變物體運動速度,只改變物體運動方向。

按此定義,行星繞太陽的運行,受力(合力)必定指向太陽,但是,分析一下行星受力就會發現:太陽對行星的引力指向太陽是自然的,而其它行星和太陽系外天體對行星的引力則是指向其它行星或者太陽系外天體,不會指向太陽。行星受力的合力也就不在指向太陽!除非太陽、行星與其它行星和太陽系外天體始終保持在一條直線上!

再說:原定義的向心力是指向曲線軌道的曲率中心,物體應該沿受力的方向運動,為什麼物體的曲線運動方向就要垂直受力方向呢?實際不是物體曲線運動方向垂直於受力方向,而是還有一個被記了的力——洛侖茲力,洛侖茲力是物體曲線運動場中受到的磁場力。隨時改變物體的運行方向!

所以,向心力應該有新的解釋:狹義的向心力為物體運動曲線軌道中心的主體物體(如太陽系中的太陽)對物體(如行星)的引力;廣義的向心力是作曲線軌道運動的物體所有受力的合力,合力包含著中心主體對物體的引力。合力的方向永遠跟物體運行的方向(軌道曲線的切線方向)一致!

物體作圓周運動時,受力主要就是圓心主體對物體的引力、洛侖茲力,還有就是物體的離心力!離心力顧名思義是物體運行過程中因速度而引起的背離圓心方向的力。

物體作其它曲線運動(如行星的橢圓形軌道運動)時,除了上述曲線中心對物體的引力、洛侖茲力、離心力外,物體(行星)還受到其它物體的作業力(如麥哲倫星雲對銀河系、太陽系、地球的作用力)的影響,導致物體運行軌道變為橢圓形或其它曲線形!物體所受力的合力始終沿著物體運行曲線的切線方向!

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