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黑洞

2020-01-26

轨道学(续)

三体问题实际上还有一个隐含条件:三体之间的互相引力作用不可忽略,否则就退化成二体问题了。

比如,太阳、地球、木星,表面看是三体问题,然而地球和木星的引力相比太阳和地球、太阳和木星来说,实在是太小了。因此这个三体问题,实际上是两个二体问题(太阳和地球、太阳和木星)。

半人马座α星也是类似的。Alpha Centauri A和Alpha Centauri B距离近,且质量大,所以这个力是最主要的。Alpha Centauri C质量较小,且距离前两者较远,它更像是围绕着前两者旋转的行星。力学分析上,一般把Alpha Centauri A和Alpha Centauri B合起来当作一个质点,所以这也是个稳定的三星系统,《三体》中所谓的恒纪元和乱纪元实际上是不存在的。

《三体》设定还有另一个硬伤。我们在二体问题中已经指出,两个星球离的太近,就会相撞。因此,双星系统中,两个恒星之间的距离一般是比较大的,起码比宜居带的半径大一个数量级。所以,如果有行星位于Alpha Centauri A的宜居带,那么Alpha Centauri B在它看来,也就是大号一点的月亮,晚上看个书没问题,取暖就想多了。

最后,来一个四星系统的图。中间是两个大太阳的双星系统,外面有两个小太阳双星系统围着它们转。

有趣的是,这个星系的原行星盘和内双星对的轨道平面居然是垂直的,这意味着两者的角动量有着不同的起源。

北河二(双子座 α),六颗星,是已知最著名的聚星系统。Aa与Ab, Ba与Bb, Ca与Cb各自都是双星系统。Castor A和Castor B互相环绕组成了一个四星系统。该四星系统和Castor C互相环绕又组成了一个六星系统。

早在1678年,人们就看出北河二是由两颗子星构成的。1802年,也是威廉•赫歇耳,发现这两颗子星在万有引力的作用下围绕着它们共同的质心转动,这是第一颗被天文观测确认的物理双星现象,这种能直接被望远镜认出的双星叫做“目视双星”。


此后,人们又发现这两颗“子星”其实各自都是双星,不过这种双星靠得很近,用望远镜也看不出来,只能从光谱特征上判断出是两颗星,因此叫“分光双星”。离这四颗星稍远的地方,还有一颗暗的“伴星”(Castor C),它本身也是两颗星在围绕质心转动时会相互掩映的系统,称作“食双星”。

还有更变态的七星系统——键闭(天蝎座 ν)。

它由一个4星系统+一个3星系统组成,这些系统本身又是套叠而成的。


木星的轨道上存在两个与木星运行轨道及速率一致两群小行星,统称为特洛伊群,其中运行在木星“前方”的为“希腊群”,运行在木星“后方”的为“纯特洛伊群”。

上图中橙色的部分是Hilda asteroid,它实际上是一群更有意思的小行星。它们与木星间形成2:3的轨道共振。希尔达小行星的远日点可能是L3、L4、L5这三个拉格朗日点。当其连续绕太阳旋转三圈,会相继通过这三个点。

上图是Hilda asteroid的分布图。其中左图还叠加了其他小行星群(主要是希腊群和特洛伊群)。

以下是动图:

由开普勒定律可知,公转周期越短,公转半径越小。所以可以利用这点的将Hilda asteroid从中区分开来。

从上图还可以看出Hilda asteroid的公转轨道被木星引力挤压成了等边三角形。

轨道共振现象还有木星和它的几个卫星:

https://en.wikipedia.org/wiki/Titius–Bode_law

https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_resonance

当然,也不是所有的共振都能稳定存在,不能稳定存在的共振区也有,比如木星的Kirkwood Gaps。这个共振区的小行星都被木星清除了。


https://mp.weixin.qq.com/s/nbA86PutvWWcA7t89XWhfA

三体问题

https://mp.weixin.qq.com/s/aa41t7GoMl2im5uJuhc_KQ

双体:有两颗恒星的星系是怎样的?

https://mp.weixin.qq.com/s/L72Iwf7EZ5LbbBPRGQibdA

双体:拥有两个太阳的家园

https://mp.weixin.qq.com/s/HoCibMd3YurC1TeFIYm4jA

双体:非环双星中的双体文明

https://mp.weixin.qq.com/s/gjE_gqg14sGF8dFxNfeeWA

双体:环双星系统中的地球

https://www.zhihu.com/question/267166775

真空中有两个位置固定的引力源(恒星),一个质量较小的小球(行星)有哪些典型的稳定绕转方式?

https://www.zhihu.com/answer/564059120

水星为什么没有卫星?这个答案同样可以解释——为什么卫星没有卫星?

https://www.zhihu.com/answer/106715405

金星每八年的运行轨迹真的是五角形吗?

https://www.zhihu.com/question/425376324

根据牛顿万有引力定律可知,太阳对月球的引力大于地球对月球的引力,为什么月球仍然绕地球运动?(希尔球)

https://new.qq.com/omn/20191012/20191012A0KQHZ00.html

这个四星系统与我们以前见过的任何星系都不一样

https://www.zhihu.com/question/352476422

存在四星系统吗(及四星以上)?


地球静止轨道的理论由赫尔曼·波托西尼克在1928年首次提出,而后亚瑟·查理斯·克拉克在他的小说《无线世界》中,提议将通讯卫星放置在地球静止轨道。因此有时静止轨道也被称为克拉克轨道。

https://scienceasdf.gitee.io/programming/2017/04/07/astrodynamics1/

轨道动力学中常用的计算机算法

https://scienceasdf.gitee.io/programming/2017/04/14/astrodynamics2/

轨道动力学中常用的计算机算法(二)


希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub Crater)是一个在墨西哥犹加敦或称尤卡坦半岛发现的陨石坑撞击遗迹。它的中心在一个叫做Chicxulub的村庄上,故名。然而由于坑太大,在坑底反而是一马平川,没啥坑。

巴林格陨星坑(Barringer Crater),或称亚利桑那陨石坑:美国亚利桑那沙漠中一个直径1.2公里、深180米的巨大陨星坑,是大约5万年前一个陨星撞击地球而形成的。该陨星坑的名字取自矿业工程师丹尼尔·巴林格(Daniel Barringer),是他在20世纪初最先指出它是陨星撞击所造成的,比人们普遍接受这一观点早50多年。

距今20亿年前,一颗直径5~10公里的小行星进入了大气层,在非洲南部撞击了地球。它在地球上留下了自己的痕迹,也就是今天位于南非中北部的弗里德堡陨石坑(Vredefort Dome)。

在撞击作用的影响下,威特沃特斯兰盆地海拔进一步降低,使得其赋存的金元素更不易被风化剥蚀,即使一定程度的剥蚀搬运难免发生,环形山也起到了很好的阻挡作用,其金元素在山脚再次富集。

参见:

https://mp.weixin.qq.com/s/-8WDtspQqL0ztmb7PJtokw

当小行星来袭,除了让地球流浪,我们还能怎么做?

https://mp.weixin.qq.com/s/NHjfCLp6k7GYh8fScL_UWg

几天前,一颗小行星与地球擦肩而过,我们几乎毫不知情

https://mp.weixin.qq.com/s/FLu3lWsqPbTsQFC9FMIYKQ

今天一颗小行星跟地球“擦肩而过”,半个月前我们就发现了

https://mp.weixin.qq.com/s/SaerXt0jYjtwKdWa-d2bPA

不确定的未来:人类会因小天体的撞击而灭亡吗?

https://www.zhihu.com/question/425874775

人类300多万年的历史上,为何地球很少受到陨石大规模冲击?

https://mp.weixin.qq.com/s/nXbjy6v0sgfG42DrRCohcA

刚路过太阳,下面是地球人对我的探索回顾

https://zhuanlan.zhihu.com/p/602523053

大冲击!你我都是幸存者的后代

https://zhuanlan.zhihu.com/p/669437324

南非,支柱产业崩塌


地球往事是三部曲最初的名字,后来第一部《三体》火了,三部曲这才改了名字,成了三体三部曲。侧面展现出第一部《三体》有多火,火得连名字都保不住了。

https://www.zhihu.com/question/579214227

《地球往事》第一部的名字明明是《三体》,为何有人以为第一部叫《地球往事》?

https://zhuanlan.zhihu.com/p/594394805

争议不断的《三体》动画,外国观众怎么看


在太空动力学,霍曼转移轨道(或译为郝曼转移轨道,Hohmann transfer orbit)是一种变换太空船轨道的方法,途中只需两次引擎推进,相对地节省燃料。此种轨道操纵名称来自Walter Hohmann,他于1925年出版了相关著作。

Walter Hohmann,1880~1945,德国工程师,亚琛工业大学博士。轨道动力学(orbital dynamics)之父。


颜刘贞婉(Chen-Wan L. Yan),美国华裔,来自中国台湾。她就读于著名的女子学校“台北州立第一高等女学校,本科是台大物理系。大学毕业后在麻省理工大学攻读物理学博士。颜刘毕业后进入NASA喷气推进实验室(JPL)担任轨道动力学专家。

颜刘通过建立数学模型得出结论,有一种方法不需要携带那么多的能源也能抵达水星,但代价是要花费七年的时间,飞行79亿公里,绕太阳公转15次。

具体操作是:NASA探测器从地球出发后,先绕地球公转轨道一周,追上地球后再次借助地球的引力弹弓前往金星。掠过金星后第一次借助引力弹弓,绕金星轨道一周后,第二次借助金星引力弹弓到水星。然后在水星轨道上掠过水星四次,第四次就能被水星俘获了。

本质上就是利用地球和金星的引力,和它俩的大气层摩擦给探测器减速刹车。

https://www.zhihu.com/question/452059445

为什么水星是最难去的行星?

黑洞

黑洞照片

2019.4.10,EHT发布了人类第一张黑洞照片。拍摄日期:2017.4.11。拍摄对象:Messier 87星系的超大质量黑洞(\(3.5\times 10^9 M_{\odot} \sim 6.6 \times 10^9 M_{\odot}\))

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