系统首页 站点列表 分类列表 投稿指南 网管声明 网站简介 顾问简介 消息列表 友情网站 文章总目录 来稿登载 返回主页
1.李炳铁拓变论网站建立 2.明人指路网站建立 3.我们极为敬重的地震预测科学研究者郑联达教授因病医治无效,于2010年2月27日23点56分在北京逝世,享年93岁。 4.付昱华网站建立 5.梅晓春物理学网站建立

□ 干旱与大地震 □ 震兆霞光图解 □ 中国核电站概况 □ 哲学是立场学 □ 磁暴和地震
□ 人体生命动态平衡 □ 电流不是电子流 □ 恐龙灭绝是渴死的 □ 中英称谓之比较 □ 赵武灵王的改革
□ 在争论中学习与思考 □ 十维空间 □ 時間論 □ 瞑想的生理效应 □ 沙漠生产建设兵团
□ 中医脉搏的波形数字化 □ 地震不能报还是不去报 □ 相对论的哲学与审美 □ 我是怎样读书受益的 □ 我们无法看到现在
□ 常态和超常态思维 □ 人工制造地震释放应力 □ 高血压源于感染蛋白质 □ 登山远望 □ 中国风力发电潜力

宇丹质天文学

熊宇丹 (xyd3411@163.com) 上传2007.04 浏览249

¶ http://sea3000.net/xiongyudan熊宇丹网站


科学大统一 第七篇 宇丹质天文学

第三章 天體的形成和運行規律

二百多年前康得提出了天體形成的星雲學說。本世紀二十年代以來,強德拉塞卡和霍金等人提出了宇宙大爆炸說。這兩種學說的共同點,是把宇宙視爲混亂無序的堆積。不同的是,在宇宙的生死問題上,星雲學說只講宇宙的生;而大爆炸說則認爲宇宙是生而又死,死而又生的。在宇宙尺度上,星雲學說認定宇宙無限;大爆炸說則認爲宇宙有限。在天體演化問題上,這兩種學說都主張“互吃”,星雲學說主張大天體吃掉小天體;大爆炸說主張黑洞吃掉所有的天體。就學說的宗旨而言,星雲學說企圖從混亂中摸索天體運行的規律;大爆炸說則不去探索天體運行規律,只幻想著如何收縮,如何爆炸。迄今的天文學主要受著這兩種宇宙論的影響,因此在探索天體運行規律的活動中難得有所突破,只能長期停滯於對天文學現象的觀察上。

現在,筆者提出了宇宙和諧爆炸說。這種學說與以上兩種學說的根本不同之點,在於認定宇宙是“序亂不二”,以序爲主的。序者,規律也。由於和諧爆炸說立論於序,加之探索到了宇宙基源的存在,並對引力、斥力的産生和作用原理有了深刻的理解,所以,唯有這種學說才能夠揭示出天體的形成過程和運行規律的奧秘。筆者深信,通過以下天文學奧秘的揭示,天文學從此必將有個飛躍性的發展勢頭。

(一)、天體的爆炸和新天體的産生

宇丹質論認爲,天體的爆炸是吸收了那些違反宇宙和諧運行法則的天體的結果,這個結果又是新天體産生的原因。這個過程猶如投石擊水引起水的振動而飛濺出水滴一般。比如當被太陽吸引的天體落入太陽中時,就會引起太陽表面液體的波動,在波的振幅最大的地方,就容易引起黑子爆炸和米粒爆炸而抛出新天體來。所以,天體的爆炸力實際上是中心天體表面波動産生的衝力。

天體的爆炸是一個天體力學問題。爆炸在中心天體上發生的部位,衝力的大小,衝力作用於炸出天體的部位,爆炸的深度,中心天體的自旋速度,這五個條件決定著新天體炸出後的軌道半長軸的大小,軌道平面偏心率的大小,軌道平面與中心天體赤道平面之間夾角的大小,軌道線速度的大小,自旋的方向,自旋速度的大小,自旋軸與軌道平面的傾角的大小等等天體運行狀態。倘若在研究天體運行狀態中離開了天體爆炸的五個條件,就不可能對天體的運行狀態作出正確的判斷和解釋。

(二)、定向爆破力學的啓示

現在,定向爆破力學已經得到了廣泛的運用。一座山可以用定向爆破來遷移。一幢大樓可以用定向爆破讓其在不影響周圍環境的條件下直塌下去。這種定向爆破的力學原理,完全可以用來解釋天體爆炸的力學現象。

爆破專家要使一幢被拆除的樓房直塌下去,他就得首先考慮底層各部份構件的相互關係和構件的力學性質。然後按爆炸衝力沿不同方向産生的作用的要求來安排炸藥的數量和擺放位置。目的是要使底層構件同時被破壞。如果爆破專家計劃失誤,那麽,底層構件就不會頃刻同時被破壞,這樣,就會産生房屋先從某個被破壞的部位塌下去,而由於樓房上層構件的相互牽連,和重力産生的傾翻力矩作用,便使整幢樓房向底層構件先破壞的一邊旋轉著倒了下去。

當然,天體形成的爆炸力要比拆除舊房的爆炸力大得驚人的多,它要教被炸出的天體飛離比中心天體直徑大幾十倍,幾百倍,甚至幾千倍遠。但是,使炸出物體在不均勻衝力下産生力矩而旋轉卻是一個道理。

(三)、決定天體自旋方向

和自旋速度的因素

我們知道,任何天體都是要自旋的。太陽約2小時48分鐘自旋一周,地球約23小時56分鐘自旋一周,月球繞地球一圈自旋一周。那麽,天體何以會自旋,自旋快慢由什麽因素決定就成了天文學要研究的課題。

宇丹質論認爲,天體自旋是由它從中心天體炸出時,其前部與後部的速度差和爆炸衝力在它後方作用部位的分佈狀況所決定的。下面,我們就來分析幾種天體的炸出情況:

(l)、爆炸衝力均勻作用於新天體後方的情況:

我們知道,太陽是自旋著的,它的赤道線速度爲 435公里/秒。如 YL(45)圖所示,太陽上各個部位的速度分佈,隨離自旋軸N的距離增大而增大。因此,炸出的新天體前部的慣性速度Vm必然要大於後部的慣性速度Vn。對於新天體後部衝力均勻的情況,它前後部慣性速度之差Vx=Vm-Vn,就使它沿逆時針方向自旋著飛離中心天體,繞中心天體作逆時針方向運行。慣性速度之差Vx越大,它就自旋得越快。

(2)、新天體後部的前方衝力f大於後方衝力f的情況:

如YL(46)圖所示,這時慣性速度之差,Vx=Vm-Vn具有使新天體沿逆時針方向旋轉的趨勢,但由於f>f,所以衝力之差fx=f-f,卻具有使新天體沿順時針方向旋轉的趨勢。如果Vx作用産生的力矩大於fx作用産生的力矩,新天體就沿逆時針方向緩慢地自旋。太陽系中的金星和水星就屬於此種情況。如果Vx作用産生的力矩小於fx作用産生的力矩,新天體就沿順時針方向自旋。

如果f>>f,而且fx作用産生的力矩遠大於Vx作用産生的力矩,新天體就會作順時針方向運行和順時針方向自旋。如木星、土星、天王星和海王星周圍由東向西作順時針運行和自旋的衛星就屬於此種情況。

由於Vx作用産生的力矩小於fx作用産生的力矩的情況極少,所以作順時針方向自旋和運行的天體就極少。即是存在順時針方向自旋和運行的天體,由於它違反了宇宙和諧運行法則,這種天體遲早會被中心天體吸吃而毀滅。

(3)、新天體後部的前方衝力f小於後方衝力f的情況:

這時慣性速度之差Vx具有使新天體沿逆時針方向旋轉的趨勢。而衝力之差fx也具有使新天體沿逆時針方向旋轉的趨勢。由於兩種作用産生的力矩皆是逆時針方向,所以新天體就沿逆時針方向快速自旋著。此種情況如YL(47)圖所示。象太陽系中旋轉最快的木星和土星就屬於此種情況。

除以上三種情況外,還有新天體後部左方衝力大於右方衝力;左方衝力小於右方衝力;右前方衝力大於左後方衝力;右前方衝力小於左後方衝力;右後方衝力大於左前方衝力;右後方衝力小於左前方衝力等等複雜情況。

對於太陽系中自旋速度很慢,偏心率很大的水星,由於它的質量密度很大,質量較小,可以判定它是從離太陽赤道較遠部位的較深處被炸出的,也一定是它後部前方衝力 f大於後方衝力 f的情況下被炸出的,而且是在慣性速度之差 Vx作用産生的力矩稍大於衝力之差fx作用産生的力矩的情況下被炸出的。

對於太陽系中自旋速度最快,質量最大,質量密度較小,體積最大的木星,可以判定它一定是從太陽赤道附近表層被炸出的,而且炸出時它後部前方的衝力f必遠小於後方衝力f,所以它的自旋速度最快。

通過上述分析,影響天體自旋的因素概括如下:

(l)、天體炸出時其前後部的慣性速度差是決定天體自旋快慢的重要因素。

(2)、天體炸出時其後部不均勻的衝力則是加快或減慢天體自旋速度的重要因素。

(四)、決定天體軌道半長軸大小的因素

天體被它的中心天體抛出越遠,它的半長軸就越大。半長軸大小取決於以下因素:

(l)、天體的質量密度越大,半長軸越小。

(2)、天體的炸出位置離中心天體的赤道越近,半長軸越大。

爲什麽天體質量密度越大,半長軸越小呢?因爲質量密度越大的物質間的引力越大,所以,對於熔融狀態的恒星來說,質量密度越大的物質就越近於恒星的自旋軸。天體的質量密度越大,就說明它是從越近於中心天體自旋軸的部位炸出來的。而由於越近於中心天體自旋軸的部位自旋線速度越小,故炸出天體的初速度就越小,它被抛離中心天體越近。這就是質量密度越大的天體軌道半長軸越小的原因。

反之,質量密度越小的天體,是由越近於中心天體赤道的部位炸出來的。越近於赤道自旋線速度就越大,天體炸出時的初速度就越大,它被抛離中心天體就越遠,軌道半長軸就越大。

太陽系的九大行星基本上是按照離太陽越近質量密度越大,越遠質量密度越小的規律排列的。但中間有起伏。這種起伏是由於爆炸衝力和炸出後所受阻力引起的。比如說土星的質量密度最小,本應當被抛出得最遠,但由於它的體積比海王星大了13倍,比冥王星大了8萬倍,而抛出距離僅比海王星小3.15倍,比冥王星小4.17倍。可見,土星未被抛離太陽最遠,是由於太空微小阻力對其龐大體積的阻礙作用引起的。又如地球的質量密度稍大於水星和金星,抛離太陽的距離比水星大1.6倍,比金星大0.4倍,則是由於地球被炸出時的衝力比水星和金星要大得多的緣故。

總之,天體軌道半長軸的大小主要是由它的中心天體上的自旋線速度大小決定的,爆炸衝力和太空阻力的作用是次要的。

(五)、決定天體軌道平面

傾斜程度的因素

所謂軌道平面的傾斜程度,就是天體軌道平面與中心天體赤道平面間夾角的大小。夾角越大,傾斜程度就越大。

行星軌道平面與其中心天體赤道平面間夾角的大小,取決於中心天體上爆炸部位的球半徑與其赤道平面間夾角的大小。因爲,行星所受的爆炸衝力是沿這個球半徑方向發生作用的。行星被抛離它中心天體最遠處與中心天體的中心的連線,就是行星軌道平面的半長軸。這個半長軸始終在爆炸部位的中心天體的球半徑的旋轉圓錐面上。所以,半長軸與中心天體赤道平面間的夾角,就是行星軌道平面與中心天體赤道平面的夾角。

因此,決定天體軌道平面傾斜程度的因素,只能是爆炸部位的中心天體的球半徑與其赤道平面的夾角。

筆者將在後文證明,天體軌道平面的傾斜程度,決定著軌道偏心率的大小。軌道傾斜程度越大,其偏心率就越大。偏心率最大的彗星,就是從軌道平面傾斜程度最大的極地附近炸出來的。讀者將會看到,研究軌道的傾斜程度對於研究軌道偏心率具有重要的意義。

(六)、決定天體軌道線速度的因素

一個天體由中心天體抛出,就猶如作圓周運動的鏈球,鏈子斷了沿圓周切線方向飛出相似。不同的是,中心天體與抛出天體之間始終有巨大的引力存在。所以,天體被抛出後就繞中心天體作螺旋運動,直到它獲得的衝力的動能全部消失,引力産生的牽引力的分力——向心力與離心力加上自旋斥力和驅動斥力達成動態平衡爲止。之後,這天體就在牽引力産生的分力——驅動力作用下作勻速圓周運動。(注:勻速指軌道速度變化不大而言)我們在《宇丹質天體力學》一章中已經分析過作勻速圓周運動的物體有牽引力、驅動力、驅動斥力和自旋斥力存在。牽引力是由中心天體自旋引起引力線彎曲産生的。牽引力隨天體離它的中心天體之間的距離增大,因而引力線密度和曲率急劇減小而減小。因此,牽引力的分力——驅動力也隨其減小而減小,這就是天體離它的中心天體越遠,軌道線速度就越小的原因。反之,當作橢圓軌道運行的天體,由遠日點方向向近日點方向奔去時,隨著與中心天體距離的減小,引力線的密度和曲率的增大,因而牽引力和驅動力就要增大,則軌道線速度就會增大。

用上述原理,完全可以解釋太陽系九大行星的軌道線速度隨離太陽的距離增大而遞減的原因。也完全可以解釋地球在春天軌道線速度越來越小,秋天軌道線速度越來越大的原因。即完全可以解釋有名的開普勒三個定律。

總之,軌道線速度的大小,是直接由驅動力的大小決定的。

(七)、決定天體自旋軸方向的因素

在太陽系的九大行星中,唯有木星的自旋軸與太陽的自旋軸近于平行。天王星則有臥軸現象。可以說,宇宙中所有的天體的自旋軸皆不與它的軌道平面相垂直。這是爲什麽呢?

我們在前文已經論述過行星的軌道平面的傾斜程度,是由它炸出部位中心天體球半徑與其赤道平面間的夾角決定的。依據此論點,如果行星炸出時它後部所受衝力是均勻的,並且沿其徑向的厚度是均等的,那麽,它自旋著飛離中心天體球化後的自旋軸就應當與它的軌道平面相垂直。但這是一種理想狀況,實際上,由於中心天體受到被吸入的天體的衝擊,中心天體表面産生的波動,對於不同部位其振幅皆是不相等的,因此,衝力是絕對不均勻的。這是其一。其二,由於中心天體要受周圍運動著的天體的引力的影響,所以,它表面物質的質量密度是不均勻的。因此,從中心天體表面炸出的天體,其初形可以是片狀、塊狀或柱狀,而且炸出部位有深有淺,離中心天體的自旋軸有遠有近,所以,要準確地找出影響自旋軸方向的因素就非常之難。

但是,我們還是可以肯定,有以下幾種影響自旋軸方向的主要因素:

(l)、天體從中心天體炸出的部位是影響自旋軸方向的主要因素。因爲,這個因素首先決定了天體軌道平面的方向。這個因素是基本不變的因素。有了這個因素決定的軌道平面的法線方向,才可以用它去衡量自旋軸傾斜的方向。

(2)、是天體炸出時的初形。如果初形是片塊狀,其炸出方向前後部的慣性速度差Vx就小,衝力作用的不均勻性就大。倘若初形是柱狀,其前後部的慣性速度差就大,衝力作用的不均勻性就小。這兩種初形都會使天體在球化過程中改變自旋軸的方向。

(3)、是天體炸出時衝力作用部位對自旋軸方向的影響。象天王星的臥軸現象,曾經被天文學解釋爲它從銀河中心隨太陽被抛出時,沿途受到與別的天體相碰撞而變得臥軸的。此種解釋也不無道理。但是,這種相撞必須發生在它原先自旋軸的兩極部位。倘若如此,其衝力一定非常之大。這衝力應使天王星遠離太陽赤道平面。然而,天王星並未遠離太陽赤道平面。這就教“碰撞臥軸”論難以成立。宇丹質論認爲,天王星的臥軸現像是它從太陽表面炸出時,受到不均勻衝力造成的。這種不均勻衝力發生在平行於太陽自旋軸方向,這種衝力使天王星沿垂直於太陽赤道平面方向轉動起來,同時,在其炸出方向前後慣性速度差Vx作用産生的力矩作用下,沿太陽赤道平面轉了很大一個角度。這樣,天王星的自旋軸就臥於它的軌道平面之上了。

(八)、決定天體軌道偏心率的因素

太陽系的九大行星的軌道皆是橢圓,就是說行星皆作偏心運動。那麽,偏心率的大小由那些因素決定呢?讓我們先列表分析:

上表中行星偏心率變化的總趨勢是:

l、行星軌道偏心率隨質量增大而減小;

2、行星軌道偏心率隨日星距離增大而減小;

3、行星軌道偏心率隨質量密度減小而減小。

但是上述總趨勢中各項皆存在起伏。

這三種趨勢中,質量和質量密度是影響軌道偏心率的主要因素。這是因爲質量和質量密度皆與行星所受的牽引力和驅動力密切相關的緣故。下面,筆者就來論證這種力學原理。

(l)、質量越大,牽引力就越大,因而牽引力的兩個分力——向心力和驅動力就越大。向心力越大,與向心力相動平衡的離心力、驅動斥力和自旋斥力也就越大。離心力、驅動斥力和自旋斥力越大,軌道半徑就越不容易改變,即軌道圓周的橢圓度就越小,因此偏心率就越小。

(2)、質量密度越大,軌道偏心率就越大。因爲行星的質量密度是由太陽表面上的質量密度決定的。太陽表面的質量密度,象沾有不同質量密度的液體的鋼球一樣,由於太陽的自旋,太陽表面的質量密度是隨離自旋軸的距離的增加而減小的。太陽赤道上的質量密度最小。所以,質量密度小的行星是從太陽赤道附近抛出來的,質量密度大的行星則是從離太陽赤道遠的球面上抛出來的。在太陽表面質量密度越大區域的太陽半徑與太陽赤道平面之間的夾角越大。所以,從質量密度越大的區域抛出的行星的軌道平面與太陽赤道平面之間的夾角就越大。

如YL(48)圖所示,α角越大,太陽表面部位的自旋線速度就越小,因而從該部位抛出的行星到了遠日點位置行星的軌道線速度就越小。軌道線速度越小就意味著驅動力越小,離心力也越小,這時,行星在引力作用下有直奔太陽而去的趨勢。但是,當它在軌道運行中稍離遠日點位置,由於太陽自旋速度非常之大,日星之間的引力線有隨太陽自旋而旋轉的趨勢,如圖YL(48)所示,日星之間的引力線就要變得彎曲且不與行星軌道平面共面。這時,引力線彎曲産生的彈力就增大了驅動斥力,將行星外推而減小了行星直奔太陽的趨勢。這個驅動斥力隨α角增大而增大,它在行星運行的全過程中皆起作用。但是,日星間的自旋斥力卻隨α角增大而急劇減小。所以,行星仍存在直奔大陽的趨勢,這種趨勢使日星間距離逐漸縮短,軌道線速度逐漸增大,到近日點軌道線速度最大。在行星由遠日點到近日點的運行過程中,由於日星距離逐漸減少,自旋斥力也隨之逐漸增加。但是由於α角越大,自旋斥力越小,自旋斥力的增量越微,日星之間的引力作用越佔優勢。這就是α角越大行星軌道偏心率就越大的道理。由於α角越大,行星炸出部位離太陽自旋軸就越近,其質量密度就越大。這就是質量密度越大,表現出偏心率就越大的原因。

如果行星是從太陽赤道附近抛出的,太陽對它牽引的引力線與它的軌道平面就近於共面。這時,自旋斥力最大,它與驅動斥力和離心力之和也就最大,這個合力與向心力達成平衡,而且沒有變化或變化甚微,所以,其偏心率就小。越近於太陽赤道抛出的行星其軌道偏心率就越小。而越近於太陽赤道質量密度就越小,這就是質量密度越小,表現出偏心率就越小的原因。

質量越大偏心率越小,與質量密度越小偏心率越小這二者是不矛盾的。因爲在質量密度小的太陽赤道附近,那裏的太陽自旋線速度最大,慣性離心力也最大,加上那裏的引力最小,所以就容易抛出大質量的行星來。

至於行星偏心率隨日星距離增大而減小的道理,那就是由於太陽對行星的引力隨日星距離的平方反比例急劇減小,因而行星直奔太陽的趨勢也急劇減小之故。隨日星距離的增加,太陽對行星的束縛急劇減弱,所有的力都減弱了。遠行星的線速度很小,即驅動力很小,所以遠行星幾乎只在微弱的向心力與離心力動平衡下作圓周運動。

但是,爲什麽日星距離最大的冥王星的偏心率會最大呢?它的質量密度較小,是九大行星中第六位,可見它是從太陽赤道附近抛出來的。它的質量是九大行星中最小的,爲質量密度相近的海王星的七千一百七十五分之一。所以,在與海王星抛出初速度相近的高速度下它被抛出得最遠。由於質量最小又最遠,所乙太陽對它的驅動力非常之小,因此,它從遠日點向近日點運行的過程中,在太陽引力作用下向太陽奔去的趨勢就非常之大。總之,冥王星軌道偏心率最大的主要原因是質量太小之故。

那麽,對於質量密度較大的金星,偏心率最小又作何解釋呢?可以判定它是從離太陽赤道較遠或者從太陽赤道附近較深處抛出來的。由於它的自旋速度最小,243天才旋一周,這說明它從太陽炸出時慣性速度差Vx作用産生的轉矩,被某種力學因素幾乎耗盡了。這種力學因素,有可能是爆炸衝力不均勻産生的反矩,也有可能是從赤道附近深處炸出時沿途受到太陽表面液體的粘滯力作用。總之,它與太陽之間的自旋斥力幾乎爲零。它的軌道偏心率最小,主要是驅動斥力和離心力過大引起的。由於驅動斥力和離心力直接與質量大小相關,也就是說,金星的偏心率最小是由於相對質量過大引起的。當我們將質量密度與之相近的水星和地球來作比較,就可發現金星的相對質量過大。日星距離相比,金星比水星大0.86倍,而金星質量卻比水星大了15.4倍;日星距離相比,地球比金星大0.385倍,而地球質量卻只比金星大0.22倍。不難看出,金星質量相對於日星距離實在是太大了。可見,金星的相對質量過大,因而它承受的驅動斥力和離心力的合力過大是它的軌道偏心率最小的原因。

現在,我們將影響天體軌道偏心率的因素總結如下:

(l)、離中心天體自旋軸越近部位抛出的天體,質量密度越大,其軌道平面與中心天體赤道平面間的夾角越大。因此它的自旋斥力銳減,中心天體對它的引力作用占了優勢,它直奔中心天體的趨勢越大。所以它的軌道偏心率就越大。

(2)、由中心天體赤道附近抛出的天體,質量密度小。越接近赤道它的抛出初速度就越大,且質量越小被抛離中心天體越遠。質量大且近者,自旋斥力和驅動斥力皆大,故軌道偏心率小;質量小且遠者,自旋斥力和驅動力斥力亦小,故軌道偏心率大。

(九)、決定天體自旋速度變化的因素

現代天文學測定,地球在春天轉得慢,秋天轉得快。八月間自旋最快,3—4月間自旋最慢。這是什麽原因呢?

現代天文學有冰川融化論,有月球引力論,有季風論。

冰川融化論認爲,南極冰川融化成水流人海洋中會增大地球半徑,因而會影響地球自旋速度。筆者以爲此種論點是不能成立的。因爲,地球半徑增大的結果是增大了地球自旋的轉動慣量,這只能起到減慢地球自旋的作用。此種論點充其量只能定性地解釋春天地球自旋變慢的問題,對秋天地球自旋加快的問題就無能爲力了。

月球引力論的依據是月球的引力可以引起海潮。筆者以爲此種論點仍不能成立。因爲,月球基本上繞地球作勻速圓周運動,月球是靠地月引力線産生的驅動力運動,月球的動力由地球提供。地球24小時自旋一周,而月球要29天半才繞地球一周,即月球繞地球運行的角速度比地球自旋的角速度小了28.5倍。因此月球對地球的引力線産生的反驅動力的力矩對地球的自旋速度有減速作用。但是,這種減速作用是始終如一的,基本不變的。這種月地引力産生的海潮也是始終如一,基本不變地以勻速度繞地球反向運轉的。所以,月球引力論不但不能解釋地球在秋天突然自旋加快的現象,連春天突然自旋減慢的現象也不能給以正確的解釋。

季風論認爲,冬天季風從海洋吹向大陸,夏天從大陸吹向海洋就是引起地球自旋速度變化的依據。然而冬天和夏天地球自旋速度並不存在快慢變化的事實,就否定了此種論點。

宇丹質論認爲,要找出地球自旋快慢變化的規律,必須從宇丹質天體力學的角度去研究才能得出正確的答案。

我們知道,地球的運行軌道是橢圓,因此,地球在軌道上運行時,它的前部和後部由於離太陽的距離不同,受太陽的引力的大小也不同。這種前後方引力差産生的力矩,才是使地球自旋變速的根本原因。

如YL(49)圖所示,地球在三、四月間,03的日地距離要小於04的日地距離。因此,根據引力與距離平方成反比的關係,地球在“3”處所受的引力就要大於“4”處所受的引力。這當然不是地球前後方所受的引力。但是,當我們把34爲直徑的圓縮小爲地球直徑時,地球圓上仍有與△343’三角形差不多相似的三角形存在。即是說,地球運行前部的日地距離仍要大於後部的日地距離。後部承受太陽的引力要大於前部承受的引力。這個引力差産生的力矩是順時針的,它與地球沿逆時針自旋的慣性矩的方向相反。所以引力差産生的力矩就要抵銷一部份地球自旋慣性矩的作用,而使地球自旋減速。這就是地球到了春天自旋會慢下來的道理。

如YL(49)圖左上方所示,地球在八月間,08的日地距離就要大於O9的日地距離。因此,地球前部承受太陽的引力就要大於後部所承受的引力。這個引力差産生的力矩的方向,與地球沿逆時針自旋的方向相同。故引力差産生的力矩與地球自旋慣性矩之和,就使地球自旋加快起來。這就是地球到了秋天自旋會快起來的原因。

根據上述原理,可以斷定,除地球運行軌道上的遠日點和近日點外,嚴格地說皆有引力差存在。也就是說,地球從遠日點到近日點運行的過程中自旋速度皆在加快,從近日點到遠日點自旋皆在減慢。只不過秋天,特別是九月地球前後部引力差最大;春天,特別是4月引力差最大罷了。所以,可以把8——11月間稱爲引力差變加速自旋區,把3——6月間稱爲引力差變減速自旋區,而把11——3月和6——8月稱爲引力平衡自旋區。

那麽,地球在橢圓軌道的變速自族區,其前後部的日地距離差所形成的引力差産生的力矩到底有多大呢?

下面,讓我們來計算引力差産生的力矩:

地球遠日點距離R=1.5192×108公里

  近日點距離r=1.4708×108公里

橢圓軌道的半焦距

公里

橢圓軌道上任一點到二焦點距離之和的二分之一,半長軸

a=r+c=1.495×108公里

橢圓中心過長軸作垂線與軌道交點的距離,半短軸

=1.4948041×108公里

由於地球前部和後部的引力皆作用於地球一半的重心上而形成力矩,所以,這力臂爲地球半徑r0的二分之一。

公里

從3—6月地球在變速自旋區內運行的軌道長度,按地球平均半徑r=1.495×108公里計爲:

=2.3483405×108公里

那麽,在3—6月地球軌道長度L上應有的力臂數N爲:

=6.977686×104

地球在3—6月的變速自旋區內,其前後部平均日地距離之差△r爲:

=69.363公里/條

半個地球重心的較長日地距離r爲:

r=b+△r=1.4948041×108+69.363

=149480479.363公里

r2=22344413710592270公里2

日地距離較長的半個地球所承受的太陽的引力F1爲:

=1.7454027×1016噸·公里/秒2

日地距離短的半個地球所承受的太陽的引力爲F2

=1.7454043×1016噸·公里/秒2

引力差△F:

△F=F2-F1

=(1.7454043-1.7454027)×1016

=1.6×1010噸·公里/秒2

引力差産生的力矩M­爲;

=△F×

= 1.6×1010×3.3655×103

=5.3848×1013噸·公里2/秒2

下面,我們來求變速自旋區一晝夜的時間差△T:

自旋角加速度β與地球轉動慣量I和力矩M的關係是:

β=

地球的轉動慣量

I=mr02

則自旋角加速度

β=

地球質量m=6×1021噸,半徑r0=6731公里,M=5.3848×1013噸·公里2/秒2

則β=

=4.952×10-16-2

地球赤道的線加速度

a=β·r0

 =4.952×10-16-2×6.731×103公里

 =3.333×10-12公里/秒2

地球自旋一周減少(或增加)的速度:

一天平均時間  =86160秒

△V= a·

=3.333×10-12公里/秒2×8.616×104

=2.8717×10-7公里/秒

地球自旋一周後的實際速度:(3——6月)

地球平均速度 =0.49085562公里/秒

V=-△V

=0.49085562-2.8717×10-7

   =0.49085533公里/秒

按實際速度自旋一周所需時間:

T==

 =86160.2114秒

三月1日到六月1日,地球按實際速度每旋一周平均多花時間:

   △T=T-

   =86l60.2114—86160

   =0.2114秒

六月1日地球前後部的引力差消失,地球立即恢復勻速自旋,每自旋一周爲86169.6187秒。勻速自旋要保持到八月1日。這就是夏天一天時間保持不變的原因。

八月1日開始,地球前半部承受太陽引力大於後半部引力,地球自旋沿逆時針方向加速,每自旋一周要平均減少0.2ll4秒時間。這個加速過程要進行到十一月1日爲止。之後保持勻速自旋。這就是地球到了八月突然加速自旋,秋天一天時間要比夏天短的原因。

十一月1日,地球前後部引力差消失,地球立即恢復勻速自旋,每自旋一周爲86150.3813秒。勻速自旋要保持到三月1日。這就是冬天一天時間保持不變的原因。

筆者申明:由於資料不足和計算粗糙,以上計算與天文學觀測資料也許會有較大出入。但是,通過計算最低限度可以定性證明,地球運行其前後部的引力差,確實是地球自旋産生快慢變化的原因。

继续浏览

姓名 Email



本目录下所有文章:
2009.08.07 光不存在衍射和干涉 8.22KB
2009.07.12 揭物体热胀冷缩之奥秘 7.61KB
2007.07 超光速241倍的粒子 5.96KB
2007.06 熊宇丹探索简历 9.28KB
2007.05 “ 不 二 ”宇 宙 论 11.71KB
2007.04 宇丹質人體科學 18.22KB
2007.04 宇丹質人體科學 5.06KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.82KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.32KB
2007.04 宇丹質人體科學 8.35KB
2007.04 宇丹質人體科學 2.62KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.56KB
2007.04 宇丹質人體科學 1.42KB
2007.04 宇丹質人體科學 2.89KB
2007.04 宇丹質人體科學 8.76KB
2007.04 宇丹質人體科學 12.55KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.08KB
2007.04 宇丹質人體科學 8.98KB
2007.04 宇丹質人體科學 2.27KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.19KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.79KB
2007.04 宇丹質人體科學 18.47KB
2007.04 宇丹質人體科學 6.43KB
2007.04 宇丹質人體科學 3.65KB
2007.04 宇丹質人體科學 5.05KB
2007.04 宇丹質人體科學 5.03KB
2007.04 宇丹質人體科學 2.47KB
2007.04 宇丹質化學 8.08KB
2007.04 宇丹質化學 7.21KB
2007.04 宇丹質化學 19.05KB
2007.04 宇丹質化學 5.01KB
2007.04 宇丹質化學 2.58KB
2007.04 宇丹質化學 4.57KB
2007.04 宇丹質化學 5.78KB
2007.04 宇丹質化學 5.69KB
2007.04 宇丹質化學 9.92KB
2007.04 宇丹質化學 9.91KB
2007.04 宇丹質化學 3.97KB
2007.04 宇丹質化學 8.12KB
2007.04 宇丹質化學 6.58KB
2007.04 宇丹質化學 9.74KB
2007.04 宇丹質化學 6.23KB
2007.04 宇丹質化學 3.23KB
2007.04 宇丹质天文学 6.1KB
2007.04 宇丹质天文学 5.66KB
2007.04 宇丹质天文学 23.32KB
2007.04 宇丹质天文学 23.08KB
2007.04 宇丹质天文学 8.48KB
2007.04 宇丹质天文学 24.36KB
2007.04 宇丹质天文学 8.58KB
2007.04 宇丹质天文学 11.16KB
2007.04 宇丹质天文学 2.09KB
2007.04 宇丹質物理學 39.74KB
2007.04 宇丹質物理學 3.68KB
2007.04 宇丹質物理學 31.95KB
2007.04 宇丹質物理學 37.31KB
2007.04 宇丹質物理學 32.89KB
2007.04 宇丹质物理学 16.61KB
2007.04 宇丹质物理学 1.37KB
2007.04 宇丹质论 740Byte
2007.04 宇丹质论 16.68KB
2007.04 宇丹質論 5.61KB
2007.04 现代哲学的困难 24.8KB
2007.04 现代哲学的困难 1.23KB
2007.04 现代哲学的困难 690Byte
2007.04 现代哲学的困难 4.46KB
2007.04 現代哲學的困難 3.32KB
2007.04 现代科学的困难 14.8KB