admin 
Paprastas atsakymas yra todėl, kad saulė yra pati masinis objektas saulės sistemoje.
Saulės gravitacinis traukimas yra masyvus, nes saulė sveria apie 1,989 × 1030 kg, kad tai būtų jūsų perspektyva, Saulė sudaro apie 99,8% iš visos saulės sistemos masės!
Štai kodėl jis turi stipriausią Saulės sistemos gravitacinį lauką, todėl kitos planetos aplink ją orbitą.
Tačiau kyla daugiau klausimo, kai bandote kasti toliau, jei saulė turi tokią stiprią sunkumą, kodėl visos kitos planetos, įskaitant Žemę ir kitus daiktus, nepatenka į saulę? Arba kas tiksliai yra orbita?
Niutono judesio ir gravitacijos dėsniai
Pradėję nuo pagrindų, klasikinėje mechanikoje, gravitaciją mes traktuojame kaip patrauklią jėgą tarp objektų, turinčių masę, ir bet kokį objektą, kurio masė turi gravitacinį lauką.
Su Visuotinis gravitacijos įstatymas Niutonas mus išmokė, kad kiekvienas masinis objektas pritraukia bet kurį kitą aplink jį esantį objektą, vadinamą Newtono sunkio dėsniu, atrodo taip:
$$ f = – \ frac {g m_1 m_2} {r^2} $$
Kur $ G $ yra universali gravitacinė konstanta, $ M_1 $ yra objekto masė, $ M_2 $ yra kito objekto masė, o $ r $ yra atstumas tarp dviejų objektų centrų.
Dabar galite apsvarstyti, $ m_1 = m_ {Sun} $ arba saulės masė, o $ m_2 $ yra lygus bet kurio kito saulės sistemos objekto masei, kad rastumėte gravitacinę jėgą tarp jų.
Dėl gravitacinės jėgos tarp dviejų objektų jie vienas kitam pagreitėja vienas kito atžvilgiu, tačiau didesnė masė turi didesnę įtaką kūnui.
Tarkime, kad mes norime išsiaiškinti gravitacinį pagreitį planetoje dėl Saulės sunkumo, kurį galime pradėti nuo šių:
$$ f_ {g} = m_ {p} \ cdot a $$
$$- \ frac {g \ cdot m_ {s} \ cdot m_ {p}} {r^2} = m_ {p} \ cdot a $$
$$ a = – \ frac {gm_ {s}} {r^2} $$
Čia $ f_ {g} $ yra sunkio jėga tarp planetos ir objekto, $ m_s $ ir $ m_p $ yra atitinkamai saulės ir planetos masės, $ a $ yra pagreitis bet kurioje planetoje dėl saulės. Gravitacija, o $ r $ yra atstumas tarp jų.
Taigi dabar mes žinome sunkio jėgą, kuri viskuo traukia link saulės, tačiau kas neleidžia planetai nukristi į saulę?
Kas neleidžia planetoms nukristi į saulę?
Kita veikimo jėga panaikina sunkio jėgos poveikį, kurį sukelia tų planetų judesio pobūdis.
Ta jėga vadinama Išcentrinė jėgaDėl šios priežasties Yoyo stygos driekiasi, kai pasukate ją ore.
Kai objektas atlieka apskritą judesį, jis visada patiria išorinę jėgą, jis vadinamas a neinercinė jėgao tai tiesiog reiškia, kad ji patiriama kaip jėga, kai tik atskaitos rėmai sukasi.
Tai vadinama išcentrine jėga.
Jei stebėtumėte, kaip vaikai važinėja linksmybėmis, jūsų nuorodoje nėra jokios išorinės jėgos, tačiau kai jūs patys važiuojate linksmai, tai reiškia jėga.
Išorinė jėga leidžia jaustis taip, lyg būsi išmestas iš važiavimo linksmybėmis.
Čia pateikiamas pirmasis Niutono judesio įstatymas – inercija, kurią reikia paaiškinti.
„Objektas ramybėje liks ramybėje, o judantis objektas išliks judesiu pastoviu greičiu, nebent veiks grynoji išorinė jėga“.
Dėl inercijos, susirūpinęs objektas nori visada keliauti tiesiu keliu, tačiau kadangi jis visą laiką keičia savo kryptį apskritimo judesiu, tai suteikia išorinės jėgos, kuri vadinama išcentrine jėga, pojūtį.
Vaikai, važiuojantys linksmybėmis, iš tikrųjų nepatiria patrauklios jėgos kaip gravitacija, patraukdami juos link linksmybių, esančių rato struktūros centro.
Tai jų sėdynė, sujungta su centru su lazda, kuri juos riboja vietoje, ir ant tos strypo yra įtempimo jėga, nukreipta į centrą, kuris taip pat vadinamas centripetaline jėga.
Planetiniame judėjime turime Saulės sunkumą, kurį mes traktuojame kaip patrauklią jėgą, traukiančią planetas link Saulės, kuri šiuo atveju yra centripetalinė jėga.
Kadangi planetos atlieka apskritą judesį aplink saulę, jos patiria tokią pačią išorinę išcentrinę jėgą, kuri subalansuoja gravitacinį saulės trauką, todėl jie skrieja saulėje, nepatenkdami į ją.
Tačiau vėlgi ši išcentrinė jėga nėra tikroji jėga, tačiau yra objekto inercijos ir greičio rezultatas apskrito judesio metu, centripetalinė jėga yra tikroji jėga.
Orbitų vizualizavimas: rutulio paleidimas į kosmosą
Smagesnis būdas įsivaizduoti šį orbitos scenarijų yra manyti, kad išmesite kamuolį, kas atsitiks? Jis keliauja tam tikru atstumu ore ir patenka.
Dabar šį kartą mesti kamuolį daugiau jėgų, kas dabar? Jis vyko toliau nei anksčiau.
Pabandykite mesti jį už kelių kilometrų atstumu, jums gali būti ne fiziškai įmanoma tai padaryti, bet tarkime, kad galite.
Pabandykite su viskuo, ką galite, ir įmeskite 420 kilometrų aukščio. Ar jis krito?
Jei tai padarėte teisingai, galite pasveikinti astronautus Tarptautinėje kosminėje stotyje, kuri taip pat skrieja žemę 420 kilometrų aukščio.
Jei manysime, kad padarėte tai teisingai, pirmiausia reikštų, kad rutulys pasiekė 420 kilometrų aukštį, antra orbitos greitis Reikalaujama, kad jis būtų 420 kilometrų aukštis.
Jei jūs pažymėsite visus tris reikalavimus, rutulys niekada negrįš ir toliau pateks į Žemės sunkumą, o tai reiškia, kad jis pradėtų skrietimą.
Tai gali atrodyti šiek tiek prieštaringai, bet šiek tiek pagalvokite apie tai.
Objekto orbitos greitis, kad jis skriejtų žemę:
$$ v_0 = \ sqrt {\ frac {gm_ {e}} {r}} $$
Čia $ G $ vėl yra gravitacinė konstanta, $ m_ {e} $ yra žemės masė, o $ r $ yra atstumas tarp Žemės centro ir objekto, mes galime gauti orbitos greitį, reikalingą saulei skrieti Saulėje tiesiog pakeisdamas jį saulės mase, atstumu.
Ir taip, orbita yra tik kelias, po kurio eina tas objektas, kai jis krinta prie centrinio objekto, tačiau praleidžia paviršių, nes jo kelias yra išlenktas.
Planetos ir visi kiti objektai, besisukantys aplink saulę, turi reikiamus orbitos greičius, tai yra, kol jie traukiasi į Saulę, jos taip pat juda į šoną pakankamai greitai, o tai neleidžia jiems patekti į saulę.
Bet kaip pradėti planetos pradeda savo greitį?
Iš kur planetos gauna pradinį greitį?
Norėdami atsakyti, kad turime įsigilinti į „planetų formaciją“.
Plačiausiai pripažinta Saulės ir planetų susidarymo teorija yra ta, kad ji prasidėjo, kai po jo sunkio jėgos pradėjo milžiniškas molekulinių dujų debesis.
Bet kuriai žvaigždžių sistemai visatos sistemoje „Žvaigždė“ yra pirmoji, kuri gimsta, todėl ji taip pat ir taip pat imsis didžiąją dalį masės – tai yra didžiausia toje sistemoje.
Yra Tarpžvaigždinė terpė (ISM) arba tiesiog dujų debesys, pasiskirstę nevienodai visoje visatoje.
Kai įvyksta didesnis šių debesų tankis erdvėje esančiame regione, nes tame regione esančio debesų krūvos sunkumas pradeda susitraukti ir renka vis daugiau masės ar dujų iš aplinkos.
Kaip dujų debesis, jis pradeda suktis dėl kampinio pagreičio išsaugojimo.
Kampinis impulsas apibūdina objekto sukimosi judesį aplink ašį, tai yra jo sukimosi greičio ir jo dydžio produktas, tai reiškia, kad, kaip objekto sutartis, jo sukimosi greitis turi padidėti.
https://www.youtube.com/watch?v=m6putim5h4
Ši kolekcija netrukus tampa tokia didelė, kad surinkto gumulo gravitacija pradeda suspausti savo masę taške, ir galiausiai pradeda karštesnis dėl susidūrimo tarp susitraukiančių dujų molekulių.
Tai lemia žvaigždžių susidarymą, kai žvaigždė susidarys tam tikrą likusių masę kaimynystėje čia ir ten, veda į planetų formavimąsi, o asteroidai – visi su skirtingais sukimosi greičiais.
Bet koks objektas, kuris neturėjo pakankamai greičio, jau užklupo saulėje.
Daugiau apie tikrąją „Gravity“ prigimtį – tai tikrai nėra jėga
Iki šiol orbitų paaiškinimas buvo grindžiamas klasikiniais fizikos dėsniais, naudojant Niutono judesio ir sunkumo įstatymus.
Remiantis Alberto Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija, masiniai objektai netraukia kitų objektų jų link, tai yra gravitacija iš tikrųjų nėra jėga.
Masyvūs objektai iškraipo erdvės laiko audinį taip, kad objektas, kuris turėjo amžinai sekti tiesia linija tam tikra kryptimi, atrodo, kad pasuka tą objektą.
Ką tai reiškia?
Einšteinas pasiūlė, kad erdvė ir laikas nėra nepriklausomi, tačiau tarpusavyje susiję tarpusavyje, o regiono masinės energijos tankis apibūdina erdvės ir laiko audinio kreivumą.
Dėl objekto inercijos jis linkęs ne sekti tiesia linija mūsų perspektyvoje, o tiesiog juda išilgai erdvės laiko kreivumo.
Įsivaizduokite skruzdėlę, einančią ant popieriaus, jis eina tiesiu keliu.
Dabar šiek tiek sulenkite tą popierių, nes skruzdėlė vis dar eina tiesiu keliu, tačiau jums jis juda išlenktu keliu.
Dabar sulenkite popierių taip, kad jis būtų sujungtas. Kas nutiks?
Skruzdėlė dabar eina apskritu keliu, nereikia nukrypti nuo tiesios linijos, kurią ji sekė.
Štai kaip „Orbits“ veikia bendrą reliatyvumą.
Ir pakankamai ypatingas, paaiškėja, bet kuris objektas nesigilintų į tiesų kelią jūsų perspektyvoje, nebent jis nėra veikiamas jokios kitos jėgos, tačiau jis eina trumpiausiu keliu, atsižvelgiant į erdvės laiko kreivę.
Mes vadiname šį kelią geodeziniu, ir šie keliai yra natūralios trajektorijos, kurias objektai imtųsi, jei nebūtų jokių kitų jėgų.
Taigi jūs turite didžiulį kūno išlįstantį erdvę aplink jį (tai yra gravitacija) bet kuriam kitam jo apylinkėms, kelias, kurį reikia keliauti iš bet kurio taško A į B, bus trumpiausias ir tiesus tam objektui, nors Jums, kaip stebėtojui, tai neatrodys kaip tiesi linija.
