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行星是質量很大的天體,所以想要直接稱出它們的質量簡直是不可能的,因為咱們沒有地球或木星巨細的磅秤。=

行星是質量很大的天體,所以想要直接稱出它們的質量簡直是不可能的,因為咱們沒有地球或木星巨細的磅秤。因而,僅有的辦法即是經過理論核算。

事實證明,經過物理規律很簡單核算出行星的質量,而答案簡直完全在于重力。

在地球上,當人站在稱上稱體重時,體重秤丈量地心引力作用在人身上的強度,但地球作用力的強度不僅取決于人的體重,還取決于地球本身的分量。地球越重,其引力越大,因而科學家能夠經過丈量地球對某個物體的拉力來給地球稱重。

天文學家怎么知道行星多重?原來這么簡單

首要,咱們來斷定地球的質量。牛頓的萬有引力規律告訴咱們,兩個物體之間的引力與它們的質量乘積除以它們質心之間間隔的平方成正比:F=GMm/R^2。為了簡化核算部分,咱們假定它們的地輿基地坐落其質心(物體的最大質量地點點)。

其次,因為地球的半徑已知,所以使用牛頓的萬有引力規律很簡單就核算出地球的質量:F=GMm/R^2=mg,即M=gR^2/G(萬有引力常數G根據卡文迪許扭秤實驗得出)。

在兩百多年前,英國物理學家亨利·卡文迪許(Henry Cavendish)初次核算出了地球質量,他們世人稱為“第一個稱地球的人”。成果,地球質量約為6億億億千克。

天文學家怎么知道行星多重?原來這么簡單

為了丈量別的行星的質量,能夠經過觀測它們對其衛星的引力影響,而行星和衛星之間的引力作用取決于兩個天體的質量和它們之間的間隔。星球質量越大,則引力就越強。

在得到行星和衛星之間的間隔以及衛星公轉一星期所需的時間以后,能夠適當簡單地核算出行星的質量(這種辦法當然也適用于核算地球的質量):F=GMm/R^2=mv^2/R,v=2πR/T,即M=4π^2R^3/(GT^2)。

盡管丈量太空中的天體似乎是不可能完結的使命,但事實上只需數學和物理即可。



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