物质本身能发出引力场吗?还是物质外界就存在有引力场?
首先有质量物质的本身会影响引力,只有大质量物质天体才存在引力场,才造成空间区域弯曲也伴随巨大引力的存在,引力分别有长程引力~宏观世界:万有引力和电磁力,短程引力~微观世界~也称粒子世界:强力和弱力,也就是大质量物质的存在影响到引力场。
引力是质量引起,是物质的本质属性。引力大小与相互作用物体质量乘积成正比,与它们的距离平方成反比。计算引力的公式为:F=(G×M1×M2)/R2
其中:F为两个物体之间的引力,G为万有引力常量,M1为物体1的质量,M2:为物体2的质量,R:为两个物体之间的距离。
这是物质本身的性质,凡有质量的物体都有引力。引力是这个世界上存在的四种基本力之一,是长程力,理论上引力相互作用力为无限远。
但引力又是弱力,是四种基本作用力里面最弱的力,这表现在几个显而易见的方面:一是小质量物体的引力很小,很难感觉到。比如我们生活中人与人之间,人与一张桌子一栋房子之间,你能感到引力吗?
虽然质量小的物质引力难以觉察和度量,但确实存在。分子、粒子之间都有引力,恒星就是分子云在自身万有引力作用下凝聚坍缩形成的。
还有相互作用的物体距离越远引力就越弱,随着距离增加减小得很快,所以无限远只是理论上的,远了就几乎没有影响了。
一般来说,天体引力的影响范围一般以希尔球半径来衡量。希尔球半径计算公式为:
其中r为希尔球半径值,m为次要天体(例如地球),M为被次要环绕的主要天体(例如太阳),a为轨道半长轴。
从这个公式我们可以看出,一个天体的引力是受多方面影响的,地球引力影响范围受到太阳的引力影响。
根据这个公式计算,地球的希尔球半径为150万公里,离开地球150万公里,地球引力影响就可以忽略不计了,太阳的引力影响就更大了。
那么引力的本质是什么呢?爱因斯坦广义相对论给出了答案,这就是质量对时空的扰动。广义相对论认为,任何有质量的物体都会对周围时空造成干扰,质量越大干扰就越大。具体的表现就是大质量天体扭曲周围时空,形成引力漩涡或叫引力陷阱,相对较小的物体经过这个陷阱范围时,就会被这个陷阱捕捉,并顺着这个漩涡曲线向其靠近,最终掉在这个大质量天体上。
这种引力扰动连光线也被影响,比如星光的光线经过太阳附近时也会被弯曲,顺着引力导致的时空漩涡曲线经过。这是时空弯曲理论被证实的一个最重要的证据。
要逃脱大质量天体的引力漩涡,只有一个办法,这就是速度。只有相应的速度才能使小质量物体逃脱引力的魔掌,这样就诞生了地球上三个宇宙速度。
这三个宇宙速度是与地球引力抗衡以及在地球这个地方逃脱太阳引力的速度。第一宇宙速度是环绕速度,就是在地球上发射航天器,达到每秒7.9公里,就能够与地球引力平衡,飞上太空环绕地球飞行,不会被地球引力拉下来,但也逃脱不了地球引力;
第二宇宙速度是脱离速度,也是地球的逃逸速度,每秒钟达到11.2公里,就能脱离地球引力,飞往太阳系其他行星;
第三宇宙速度是逃逸速度,这个逃逸速度是在地球位置逃脱太阳引力的速度,每秒钟达到16.7公里,就能够飞出太阳系。
任何天体都有逃逸速度,也就是相当地球的第二宇宙速度,其计算公式是一样的(略)。
如果在太阳表面,逃逸速度为617.7公里。前面说了引力大小与距离平方成反比,地球距离太阳1.5亿公里,引力就衰减了这么多,就是例证。
这就是引力的基本原理。
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