太陽的引力範圍有多廣?

2020-11-26 火星科普

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在太陽引力的作用下,八大行星以及其他大量的小天體都在各自的軌道上繞著太陽運動。太陽的引力十分強大,能夠束縛住數以億計的太陽系天體,使它們不會飛入星際空間或被其他恆星的引力奪走。

那麼,太陽產生的引力可以作用到多遠的地方?

這個問題需要從兩方面來討論,一個是太陽引力的主宰範圍,還有一個是太陽引力的作用範圍。

太陽引力的主宰範圍

太陽引力的主宰範圍是非常有限的,太陽無法把其他恆星系統中的天體直接捕獲過來。同樣地,其他恆星也不會從太陽系內直接捕獲天體。至於太陽引力的主宰範圍有多廣,可以計算太陽的希爾球範圍。理論上,在以太陽為中心的希爾球內,太陽的引力能夠控制其中天體的運動。

關於希爾球的概念可以考慮一下月球、地球和太陽系統。地球的希爾球半徑為150萬公裡,在這個範圍內,如果有天體環繞地球運動,它們不會被太陽的引力吸引過去。月球的軌道半徑約為38萬公裡,所以月球會被地球的引力束縛住。

通過計算,太陽的希爾半徑為1光年(最大可能達到3光年),太陽的引力能夠主宰其中的天體,而這個範圍就是廣義的太陽系大小。在太陽系外層空間中,存在著大量的冰凍小天體,它們被太陽的引力束縛住,形成了奧爾特雲,這些天體不會被其他恆星的引力吸引過去。

太陽引力的作用範圍

雖然太陽的引力主宰範圍只有大約1光年,但它可以與遙遠的天體發生引力作用。那麼,多遠的天體還能與太陽產生引力作用呢?

(1)牛頓的萬有引力定律

根據牛頓的萬有引力定律,無論是4光年外的比鄰星,還是430光年外的北極星,或者是目前位於320億光年外的GN-z11星系,它們與太陽之間都有一個大於零的引力。因為只要天體具有質量,無論分隔多遠,引力作用都不會為零,而且它們之間會瞬間產生引力作用。

(2)愛因斯坦的廣義相對論

另一方面,根據愛因斯坦的廣義相對論,比鄰星和北極星確實會與太陽產生引力作用,但遙遠的GN-z11星系與太陽之間並沒有引力作用。因為天體之間的引力作用不是瞬間產生的,引力傳播速度不是無限快,而是光速。

太陽的年齡大約是46億年,這意味著太陽產生的引力最遠只向外傳播了46億光年。雖然太陽的引力已經傳播到了銀河系之外的星系際空間,但還遠未到達320億光年之外的GN-z11星系。

對於引力傳播速度的描述,究竟誰是正確的呢?

廣義相對論預言,引力必然以光速傳播,而且大質量天體之間的劇烈碰撞能夠產生可以被探測到的時空波動——引力波。如果引力是瞬時作用,就不可能存在以光速傳播的引力波。在2015年,人類首次直接探測到了由兩個黑洞碰撞產生的引力波,這有力地證實了廣義相對論。

因此,太陽存在了46億年,它的引力在宇宙中傳播了46億光年。對於距離太陽不超過46億光年的天體,它們與太陽之間會有引力作用,儘管大都極其微弱。隨著太陽引力的不斷傳播,太陽引力的作用範圍還會變得越來越大。

相關焦點

  • 木星的引力範圍有多廣?
    天體的引力範圍,其實是沒有邊界的,但是距離越遠,引力越小,最後就可以忽略不計。以太陽係為例:地球被太陽的引力捕獲,一直圍繞著太陽轉動。木星作為行星,也被太陽捕獲,但是作為太陽系第二大的天體,木星也對其他行星產生著引力作用。
  • 地球自轉引力範圍有多大?
    【每日科技網】  根據愛因斯坦的廣義相對論,引力來自於物體的應力能量張量。因此,不只是物體自身的質量,任何形式的能量和運動都會增加物體的引力。這意味著物體的自轉也會增加其引力,但這種效應極度微弱,物體的引力絕大部分是由質量提供的。
  • 網友問:奧爾特雲屬於太陽的引力範圍嗎?為什麼?
    奧爾特雲可看成太陽引力影響的邊界,也算屬於太陽系的引力範圍。奧爾特雲奧爾特雲是天文學上假設的一個天體系統,並得到了眾多天文現象的支持。據科學家推測:奧爾特雲以球狀包圍著我們太陽系,距離太陽約0.5光年~1光年。
  • 網友問:木星的引力影響範圍有多遠?
    引力是長程力,理論上作用範圍無限遠,實際上超過一定距離之後,其影響力就被其他天體的引力淹沒了,木星引力在太陽系內的影響非常大,甚至有研究表明,木星引力還影響著地球的氣候變化。人類現在已知的基本作用力有四個,分別是強力、弱力、電磁力和萬有引力,其中電磁力和引力屬於長程力,作用範圍無限遠,而萬有引力主宰著宇宙中天體的運動變化。
  • 盾牌座uy這個恆星中的巨無霸,其引力範圍有多大?
    於是有人認為,這麼巨大的恆星引力一定很大吧,引力範圍會達到很多光年吧?引力是長程力,理論上任何天體或者某個物體的引力作用力都是無限遠的,從這個意義上來說,盾牌座uy的引力有幾光年也無可厚非。所以,盾牌座uy的引力在幾光年外就很小了,甚至小得可以忽略不計。因為在幾光年外一般會有另一顆恆星,在其附近的小天體會受到另一顆恆星的制約,而很少受到盾牌座uy的影響。
  • 太陽的引力在宇宙中能到達多遠?
    所有天體的引力都能到達無限遠,引力範圍只能以天體引力的相對大小來確定。太陽的引力範圍雖然到達太陽系之外,但在地球表面,地球引力才是主要作用力,屬於地球引力範圍,相比之下太陽的引力可以忽略不計,否則,月球就被太陽搶走了。在大的引力範圍之內,可以有很多小的引力範圍。
  • 萬有引力作用理論上無限遠,但地球等天體引力有一個影響範圍嗎?
    有位同學提出,為什麼地球引力範圍只有幾百公裡呢?雖然這個問題有點弱智和好笑,但引力範圍這個尺度的確不好把我,尤其在天體引力相互影響的太空中,是一個複雜的機制,我們一起來討論一下。理論上講,萬有引力是長程力,這個長程有多長呢?就是無限遠。
  • 太陽的質量和體積都比地球大的多,為什麼太陽的引力沒有地球大?
    引力是相互的,其大小與兩方的質量和距離都有關,如果不先確定它們,引力將無法比較大小,這就是答案。當然題主的意思應該是指同一物體,至於距離並沒有交代清楚,這有三種情形,咱們分別討論。第一種情形:同一物體距太陽和地球相同距離的引力大小比較。
  • NASA證實太陽引力變弱 太陽正在「變老」
    原標題:46億歲的太陽正在變老 NASA證實太陽引力漸變弱 近日,美國宇航局(NASA)的一項新研究聲稱,隨著「年齡」的增長,太陽對質量變小、引力減弱。該研究著眼於水星軌道的變化,以確定太陽的健康狀況。
  • 太陽對月球的引力是地球的兩倍,為什麼月球不能繞著太陽旋轉?
    比如,我們都熟知,太陽系中的行星都繞太陽運轉,是因為太陽巨大的吸引力。但是對於我們居住的地球,卻有一個衛星月亮,繞著地球轉動,為何不能繞著太陽轉動呢?根據牛頓萬有引力定律,星體之間的引力一般和其質量相關,這樣算下來,太陽對月球的引力並不小,甚至大於地球對月球的引力,但為什麼月球還是如此情有獨鍾呢。
  • 太陽對月球的引力是地球的兩倍,為什麼月球不能繞著太陽旋轉呢?
    比如,我們都熟知,太陽系中的行星都繞太陽運轉,是因為太陽巨大的吸引力。但是對於我們居住的地球,卻有一個衛星月亮,繞著地球轉動,為何不能繞著太陽轉動呢?根據牛頓萬有引力定律,星體之間的引力一般和其質量相關,這樣算下來,太陽對月球的引力並不小,甚至大於地球對月球的引力,但為什麼月球還是如此情有獨鍾呢。其實從理論上說,月球也可以繞著太陽轉動,但事實並沒有。
  • 太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?
    太陽的引力為什麼不能把行星拉走?我們知道,太陽佔據著太陽系質量的99%,是太陽系的核心,既然太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?因此,它們的前進動力與它們向太陽的下落正好是平衡的,它們以一個圈的形式朝著太陽墜落。如果你扔一個與地球表面平行的球,它有向前的動力,但是由於地球的重力,所以它的軌跡形成了一個弧線,而地球上的空氣阻力使它更快地失去前進動力。如果你把同一個球扔得很快,而且沒有空氣阻力來減緩它的速度,球最終還是會落到地球上,但是如果速度足夠快,向下的曲線會與地球的曲線相匹配,這是一個球體。
  • 太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?
    太陽的引力為什麼不能把行星拉走? 我們知道,太陽佔據著太陽系質量的99%,是太陽系的核心,既然太陽的引力這麼大,為什麼行星不會被太陽吸走?
  • 為什麼海洋潮汐是由月球引力而不是太陽引力引發的?
    地球上的海潮是由月球的引力和太陽的引力共同引發的。一般來說並非太陽和月球引力的總強度引發了海潮,而是當它們作用在地球上時,不同點之間大小存在著差異(即產生了引力梯度),由此引發海潮。儘管太陽的體積比月球大得多、引力總和比月球的大,但是月球離地球近,所以其引力梯度比太陽的大。
  • 飛機要飛多高就不受地球引力控制,怎樣才能逃出地球引力?
    人們對飛行充滿了幻想,網絡上有很多這樣的問題。比如地球在自轉,飛機只要飛到空中不動,一天不就圍繞著地球轉了一圈,這多省油省力呀。這類問題過去多有回答,有興趣的朋友可以查閱時空通訊早些時候發過的相關文章,就不多說了。今天說說有些網友提出的:飛機要飛多高才不受地球引力牽扯呢?
  • 飛機要飛多高就不受地球引力控制,怎樣才能逃出地球引力?
    人們對飛行充滿了幻想,網絡上有很多這樣的問題。比如地球在自轉,飛機只要飛到空中不動,一天不就圍繞著地球轉了一圈,這多省油省力呀。這類問題過去多有回答,有興趣的朋友可以查閱時空通訊早些時候發過的相關文章,就不多說了。今天說說有些網友提出的:飛機要飛多高才不受地球引力牽扯呢?飛機飛得再高也受地球引力牽制。
  • 旅行者一號已經飛了40多年,還要飛多久才能飛出太陽引力範圍?
    這是一張銅質磁碟唱片,直徑12英寸,表面鍍金,有金剛石留聲機。這種唱片的壽命高達十億年,依然可以正常使用。在唱片上,有人類錄製的各種語言的問候語,既包括了早期兩河流域的阿卡德語,也包括了中文的幾種方言;還有許多聲樂集錦,包括了世界上的各種聲音以及世界27首名曲,以及中國古代名曲流水,莫扎特的魔笛,以及日本的尺八。
  • 銀河系的輻射範圍有多大呢?新研究:直徑達190萬光年!
    此前有研究指出,科學家算出了銀河系的重量,確定銀河系總質量約 1.5兆倍太陽質量。但是銀河系究竟有多大呢?目前銀河系直徑最精確的估計值約26萬光年。不過實際上,看得見的銀河系外還有一片看不見的暗物質暈,而這些物質的引力影響範圍有多廣?根據一篇新研究,直徑190萬光年內其實都在銀河系引力影響範圍內。
  • 引力能讓光線發生彎曲,那麼太陽對應的引力透鏡焦距有多遠?
    理論上任何一個天體的引力都能讓光線發生彎曲,只是彎曲的程度不一樣而已,以我們的太陽為例,在日全食之時,就會發現太陽附近的星星位置發生了改變,而太陽引力透鏡的焦點,大約距離太陽1000個天文單位(0.016光年)。
  • 地球的引力範圍有多大
    在這個高度下,鮑姆·加特納縱身一躍,在地球引力的作用下,他被迅速地拉向地球表面,最終他順利降落在地球表面,完成了人類的一大壯舉。鮑姆·加特納之所以能夠落到地面,是因為地球的引力作用在他身上。那麼地球的引力究竟有多強大,以至於脫離地表3.9萬米的鮑姆·加特納依舊不能擺脫地球引力的束縛。我們要離開地表多遠才能擺脫引力,實現漂浮?