物理天文學,廣義相對論大神幫我解答,時空扭曲對水星近日點的影響
題目:
物理天文學,廣義相對論大神幫我解答,時空扭曲對水星近日點的影響
我可以理解時空扭曲,也可以理解水星在此扭曲時空中的近日點遠日點運動,但是有一個問題.太陽的時空扭曲不是一個純圓的光滑圓形麼?是這樣的話,那水星和地球之類的行星應該沒有近日點,遠日點之分啊,除非太陽的時空扭曲是橢圓的.
不要網上抄的,還不如我自己去看
解答:
實際上通過你的語言,感覺你還是沒理解什麼叫空間彎曲.空間彎曲不是你想像的那樣彎成一個光滑的圓,然後物體沿著這個圓面前進.實際上是比較複雜的.這裡牽扯到高等數學裡的黎曼積分和張量問題.希望你先掌握數學工具.
這裡我先簡單的做個近似的比擬說明.
空間彎曲,這樣近似想像吧,太陽是個大質量物體,離他近的空間更「密實」一些,離他遠的就稀薄.離恆星近,時間就越慢,越遠,時間就流失越快.類似電荷產生電場.離電荷越近場強越強,越遠越弱.
當物體進入「密度不均的空間」的時候,我們感官上他就沿著彎曲的路線前進了,就好像子彈從空氣進入水裡因密度變化而折射.
因爲離太陽的距離越遠,空間越稀薄(請原諒,這麼說並不地道,只是爲了形象說明),而且,越靠近太陽,時間越慢,空間存在梯度(變化率),時間也存在梯度(里恆星越近時間流逝越慢),那麼物體在這個梯度里得到一個趨勢:向下運動的趨勢,得到一個加速度a.(中學學過沒?位移除以時間得到速度,再除以時間就得到加速度了,加速度就是位移變化率的變化率).感官效果上就是覺得好像有個力把物體拉向恆星.
產生了這個加速度,並不是不可計算的,他與到恆星的距離平方成反比,方向指向質心,與恆星質量成正比.當地球在這個空間運行時,他的軌跡取決於兩個因素,不但取決於那個加速度a,還有地球的初速度v.如果你要讓地球畫一個圓滿的原型,當日地距離r定值以後,a定值以後,是不是v能隨便取呢?當然不是,v必須也是一個定值(不但大小確定,方向也必須是圓的切線,很苛刻的).當地球以這個v運行時才有圓.有一點偏差,就會是橢圓.速度偏差太大,地球就會畫個拋物線墜向太陽,或飛進宇宙空間.(參看第一第二第三宇宙速度)
另,我不是大神,我也非專家.我只是把我知道的極限告訴你.希望你比我更強.
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