希尔球:修订间差异

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[[File:Lagrange points2.svg|thumb|300px|二因重力互相行的[[等效位能]]的等位能,希球是分别环绕着这两个量天域。]]
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[[File:Lagrange points2.svg|thumb|300px|二因重力互相行的[[等效位能]]的等位能,希球是分別環繞著這兩個量天域。]]
{{航天动力学}}
{{航天动力学}}


'''希球''',又'''洛希球''',粗略來說,是環繞在[[天]](像是[[行星]])周的空间区域,那被它吸引的天(像是[[星]])受到它的控制,而不是被它行的大天(像是[[星]])所控制。因此,行星若要留住星,星的道必在行星的希。同地,[[月球]]也有它的希球,任何位月球的希的天體將會月球的星,而不是地球的星。
'''希球''',又'''洛希球''',粗略来说,是环绕在[[天]](像是[[行星]])周的空间区域,那被它吸引的天(像是[[星]])受到它的控制,而不是被它行的大天(像是[[星]])所控制。因此,行星若要留住星,星的道必在行星的希。同地,[[月球]]也有它的希球,任何位月球的希的天体将会月球的星,而不是地球的星。


更精法,希約為小天在面著一多的天的[[引力|重力]]影下,只受到[[攝動]]影的[[引力]]球範圍[[國]][[天文家]][[治·威廉·希]]以[[法]]天文家[[·洛希]]的工作所定的,由於這個緣故,它有也被稱為'''洛希球'''。
更精法,希约为小天在面著一多的天的[[引力|重力]]影下,只受到[[摄动]]影的[[引力]]球范围是美[[天文家]][[治·威廉·希]]以[[法]]天文家[[·洛希]]的工作所定的,由于这个缘故,它有也被称为'''洛希球'''。


明,以考慮[[木星]]環繞著[[太]]例,太空中任何的,可以算下面三力的和:
明,以考慮[[木星]]环绕着[[太]]例,太空中任何的,可以算下面三力的和:
* 自太的引力,
* 自太的引力,
* 自木星的引力,
* 自木星的引力,
* 在有著與木星相同[[角频率|率]]的上,繞著陽運轉的微粒所受到的[[心力]]。
* 在有着与木星相同[[角频率|率]]的上,绕着阳运转的微粒所受到的[[心力]]。


木星的希球是以木星中心,力量的和永都指向木星的最大的球。一般來說,它是圍繞繞著主要天的次要天體週圍的球形,在這個球形力是一指向次要天的[[向心力]]。因此,希球在我的例子中是描述一小的天,像是星或人造星可以在木星附近定的繞著木星運轉,而不會單純入橢圓軌繞著陽運轉的最大範圍
木星的希球是以木星中心,力量的和永都指向木星的最大的球。一般来说,它是围绕绕着主要天的次要天体周围的球形,在这个球形力是一指向次要天的[[向心力]]。因此,希球在我的例子中是描述一小的天,像是星或人造星可以在木星附近定的绕着木星运转,而不会单纯入橢圆轨绕着阳运转的最大范围


兩個中心的連線方向上,希球的界在[[拉格朗日]]L<sub>1</sub>上,也是次要天的影力最短的方向,限制了希球的大小。若超越了這個,第三體環繞著次要天(此以木星例)的道就至少有一部分逸出了希球,將會受到主要天(此例中增的潮汐力攝動,最後終將繞著後運轉
两个中心的连线方向上,希球的界在[[拉格朗日]]L<sub>1</sub>上,也是次要天的影力最短的方向,限制了希球的大小。若超越了这个,第三体环绕着次要天(此以木星例)的道就至少有一部分逸出了希球,将会受到主要天(此例中增的潮汐力摄动,最后终将绕着后运转


然都是洛希有術語,但'''洛希球'''不能和[[洛希限]]或是[[洛希瓣]]混淆在一起。洛希限是由重力維繫的物受到潮汐力作用始被破的距;洛希瓣描述的是一個環繞兩個道,造成這兩個體競逐捕獲這個的距界限。
然都是洛希有术语,但'''洛希球'''不能和[[洛希限]]或是[[洛希瓣]]混淆在一起。洛希限是由重力维系的物受到潮汐力作用始被破的距;洛希瓣描述的是一个环绕两个道,造成这两个体竞逐捕获这个的距界限。


== 公式和例子 ==
== 公式和例子 ==
如果小的天(例如地球)量是''m'',被它環繞重的天(例如太量是''M'',道[[半長軸]]是''a'',心率是''e'',則較小天(例如地球)的希球半''r''的近似值<ref name="HamiltonBurns92">{{Cite journal|title=Orbital stability zones about asteroids|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/001910359290005R|last=Hamilton|first=Douglas P.|last2=Burns|first2=Joseph A.|date=1992-03|journal=Icarus|issue=1|doi=10.1016/0019-1035(92)90005-R|volume=96|pages=43–64|language=en|bibcode=1992Icar...96...43H|access-date=2022-04-08|archive-date=2022-03-08|archive-url=https://web.archive.org/web/20220308144152/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/001910359290005R}}</ref>:
如果小的天(例如地球)量是''m'',被它环绕重的天(例如太量是''M'',道[[半长轴]]是''a'',心率是''e'',则较小天(例如地球)的希球半''r''的近似值<ref name="HamiltonBurns92">{{Cite journal|title=Orbital stability zones about asteroids|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/001910359290005R|last=Hamilton|first=Douglas P.|last2=Burns|first2=Joseph A.|date=1992-03|journal=Icarus|issue=1|doi=10.1016/0019-1035(92)90005-R|volume=96|pages=43–64|language=en|bibcode=1992Icar...96...43H|access-date=2022-04-08}}</ref>:


:<math>r \approx a (1-e) \sqrt[3]{\frac{m}{3 M}}</math>
:<math>r \approx a (1-e) \sqrt[3]{\frac{m}{3 M}}</math>


當離心率可以忽略(最有利於穩道的論點),公式可以
当离心率可以忽略(最有利于稳道的论点),公式可以


:<math>r \approx a \sqrt[3]{\frac{m}{3M}}</math>
:<math>r \approx a \sqrt[3]{\frac{m}{3M}}</math>


在地球的例子中,地球5.97×10<sup>24</sup>公斤,以1.496公里的距離環繞著質量1.99×10<sup>30</sup>公斤的太,希球的半是150公里(0.01天文位)。月球地球的道平均距離為384,000公里,相當於¼希,很安的在地球引力的範圍內,沒有被扯入行太陽軌道的危慮。根據軌道的周期:地球所有定的星,它的期必7月。地球和月球的量比是81倍,由此可知月球的希是地月距的16%,即是61,535公里,相當於月球半的35倍。
在地球的例子中,地球5.97×10<sup>24</sup>公斤,以1.496亿公里的距离环绕着质量1.99×10<sup>30</sup>公斤的太,希球的半是150公里(0.01天文位)。月球地球的道平均距离为384,000公里,相当于¼希,很安的在地球引力的范围内,沒有被扯入行太阳轨道的危慮。根据轨道的周期:地球所有定的星,它的期必7月。地球和月球的量比是81倍,由此可知月球的希是地月距的16%,即是61,535公里,相当于月球半的35倍。


早先(省略掉心率)的公式可以再改以下面的形式呈
早先(省略掉心率)的公式可以再改以下面的形式呈


:<math>3\frac{r^3}{a^3} \approx \frac{m}{M} </math>
:<math>3\frac{r^3}{a^3} \approx \frac{m}{M} </math>


如此的表示法球的體積與次要天體環繞主要天體積做了比上的聯繫。具法,量的比率是這兩個體積比值的三倍。
如此的表示法球的体积与次要天体环绕主要天体积做了比上的联系。具法,量的比率是这两个体积比值的三倍。


快速的估球半的方法是上述等式中的量用密度取代:
快速的估球半的方法是上述等式中的量用密度取代:


:<math>\frac{r}{R_{secondary}} \approx \frac{a}{R_{primary}} \sqrt[3]{\frac{\rho_{secondary}}{3 \rho_{primary}}} \approx \frac{a}{R_{primary}} </math>
:<math>\frac{r}{R_{secondary}} \approx \frac{a}{R_{primary}} \sqrt[3]{\frac{\rho_{secondary}}{3 \rho_{primary}}} \approx \frac{a}{R_{primary}} </math>


<math>\rho_{second}</math>和<math>\rho_{primary}</math>分是主要天和次要天的密度,且<math>\frac{r}{R_{secondary}}</math>和<math>\frac{a}{R_{primary}}</math>是它的半。第二公式在太大部分的事例中都大略相符,<math>\sqrt[3]{\frac{\rho_{secondary}}{3 \rho_{primary}}}</math>的值都接近1(地-月系是最大的例外,且大多的土星星都在20%之。)是很方便的型式,因此多天文家都住行星的半以此為單算的工作。
<math>\rho_{second}</math>和<math>\rho_{primary}</math>分是主要天和次要天的密度,且<math>\frac{r}{R_{secondary}}</math>和<math>\frac{a}{R_{primary}}</math>是它的半。第二公式在太大部分的事例中都大略相符,<math>\sqrt[3]{\frac{\rho_{secondary}}{3 \rho_{primary}}}</math>的值都接近1(地-月系是最大的例外,且大多的土星星都在20%之。)是很方便的型式,因此多天文家都住行星的半以此为单算的工作。


=== 真實穩定的域 ===
=== 真实稳定的域 ===
球只是估的大小,因為還有其它的力(像是[[]]和[[亚尔科夫斯基效应|亞爾科夫斯基效應]])也造成攝動使它逸出到球外。第三量也必須夠小,才不致自身的引力影而使情形複雜。詳細的示,道在或正好在希的天,在長遠仍是不定的;看起來穩定的道半只在希球半的½或⅓的範圍([[行和逆行|逆行道]]似乎比[[行和逆行|道]]定)。
球只是估的大小,因为还有其它的力(像是[[]]和[[亚尔科夫斯基效应]])也造成摄动使它逸出到球外。第三量也必须够小,才不致自身的引力影而使情形复杂。詳細的示,道在或正好在希的天,在长远仍是不定的;看起来稳定的道半只在希球半的½或⅓的范围([[行和逆行|逆行道]]似乎比[[行和逆行|道]]定)。


=== 更多的例子 ===
=== 更多的例子 ===
太空人不可能在地球上空300公里之處圍繞著[[航天飞机|太空梭]](量大104公運轉,因球的半只有120公分,比太空梭本身要小。事上,任何一[[低地球星]](高度1,400公里),密度必是[[鉛]]的800倍以上(9102.6 g/cm<sup>3</sup>),才可能有自己的希球,否不足以任支持任何的道。(鉛的密度是11.34 g/cm<sup>3</sup>,地球5.9742×10<sup>24</sup>kg。一球形的[[同步卫星|同步衛星]]需要鉛密度的5倍足以維繫自己的星,這樣星密度是地球上自然物中密度最高的元素[[銥]]的2.5倍(同步道的高度是35,786公里,銥的密度是22.65 g/cm<sup>3</sup>)。只有在同步道的高度上,一鉛球可以維繫自身的道;由月球的同步道距的2倍以上,因此環繞月球的道是存在的。
太空人不可能在地球上空300公里之处围绕着[[航天飞机|太空梭]](量大104公运转,因球的半只有120公分,比太空梭本身要小。事上,任何一[[低地球星]](高度1,400公里),密度必是[[鉛]]的800倍以上(9102.6 g/cm<sup>3</sup>),才可能有自己的希球,否不足以任支持任何的道。(鉛的密度是11.34 g/cm<sup>3</sup>,地球5.9742×10<sup>24</sup>kg。一球形的[[同步卫星]]需要鉛密度的5倍足以维系自己的星,这样星密度是地球上自然物中密度最高的元素[[銥]]的2.5倍(同步道的高度是35,786公里,銥的密度是22.65 g/cm<sup>3</sup>)。只有在同步道的高度上,一鉛球可以维系自身的道;由月球的同步道距的2倍以上,因此环绕月球的道是存在的。


在[[太系]],[[海王星]]有最大的希球,半是11,600公里,或是0.775天文位;因遙遠,充分的補償了它的量低木星的不足,木星的希球半只有5,300公里。[[小行星|主小行星]]中的[[穀神星]],希球的半只有22公里。因為質量的迅速減少,有一顆衛星的[[小行星66391|1994 KW<sub>4</sub>]],是[[水星道穿越小行星|接近水星的小行星]],希球的半徑為22公里。
在[[太系]],[[海王星]]有最大的希球,半是1亿1,600公里,或是0.775天文位;因遥远,充分的补偿了它的量低木星的不足,木星的希球半只有5,300公里。[[小行星|主小行星]]中的[[穀神星]],希球的半只有22公里。因为质量的迅速減少,有一颗卫星的[[小行星66391|1994 KW<sub>4</sub>]],是[[水星道穿越小行星|接近水星的小行星]],希球的半径为22公里。


== 太阳系的例子 ==
== 太阳系的例子 ==
第53行: 第52行:
[[File:Hill sphere of the planets.png|center|太阳系各主要天体的希尔球半径(公里)]]
[[File:Hill sphere of the planets.png|center|太阳系各主要天体的希尔球半径(公里)]]


== 相關條目 ==
== 相关条目 ==
* [[N体问题]]
* [[N体问题]]
* [[洛希限]]
* [[洛希限]]
* [[洛希瓣]]
* [[洛希瓣]]


== 外部連結 ==
== 外部链接 ==
* [https://web.archive.org/web/20060621062915/http://www.asterism.org/tutorials/tut22-1.htm Can an Astronaut Orbit the Space Shuttle?]
* [http://www.asterism.org/tutorials/tut22-1.htm Can an Astronaut Orbit the Space Shuttle?]
* [http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2008/09/29/the-moon-that-went-up-a-hill-but-came-down-a-planet The moon that went up a hill, but came down a planet] {{Wayback|url=http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2008/09/29/the-moon-that-went-up-a-hill-but-came-down-a-planet |date=20080930094142 }}
* [http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2008/09/29/the-moon-that-went-up-a-hill-but-came-down-a-planet The moon that went up a hill, but came down a planet]


== 料 ==
== 料 ==
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[[Category:天]]
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[[Category:天]]