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详细分析各种卫星、天体圆周(椭圆)运动轨道的建立

  平常人们所了解的圆周运动都是具有无限大小向心力的圆周运动,物体无论怎样加速运动似乎都不会差向心力的束缚,而事实上任何做圆周运动的物体都不可能获得无限大的向心力束缚,当达到一定高的速度时物体都会因向心力的不足而挣脱逃逸,从宏观到微观都没有例外。

  稍微喜欢动脑筋的人还会见识到另外的圆周运动,即弹性向心力作用下的圆周运动或椭圆轨道运动,这种弹性力作为向心力的圆周就是用弹性物连接圆周运动的物体,物体加速时弹性物被拉长产生更大的向心力形成更大半径的圆周(椭圆)轨道,减速时弹性物收缩减小向心力从而减小物体圆周(椭圆)运动轨道半径。但是连接物的弹性限度会让圆周(椭圆)运动的物体,高速度时失去向心作用力而逃逸,而且物体减速运动时连接物会失去弹性而使圆周(椭圆)运动的物体无法实现圆周(椭圆)运动。这种弹性的圆周(椭圆)运动还有一个特征是:远中心(束缚点)时物体速度最快,而近(束缚点)时物体速度最慢。

  现在我重点要说的是卫星和各种天体运动轨道的建立,各种天体进行圆周运动与一般物体进行圆周运动是一样需要向心力束缚的,而卫星和天体都不可能获得相同运动轨道上因外力作用而加速需要的可以无限增大的向心力,也不可能获得因加速增大圆周运动轨道半径而增大的弹性向心力,而只能获得因加速运动增大圆周运动轨道半径而减小的万有引力作为向心力。

  显然卫星和天体的圆周运动与一般物体的圆周运动有非常大的区别。即卫星和天体的圆周运动极容易失控产生逃逸和堕落。我们可以用牛顿力学中的万有引力公式、经典力学中的物体作圆周运动的线速度与向心力关系式进行对比分析,稍微动动脑筋,我们就会发现牛顿力学中的万有引力根本无法维持经典力学中卫星和天体较稳定的圆周运动或变椭圆运动所需要的向心力,我们可以以一个牛顿力学万有引力作为向心力与星体圆周运动产生的离心力形成的轨道运动为例进行解答。

  已经达成圆周运动,说明相关的星体所受到的万有引力与自身圆周运动产生的离心力达成了平衡。即万有引力F(万)等于物体运动产生的离心力F(离),那么就有

  F(万)=F(离) =>

  G(Mm)/R=(mv2)/R

  上式中都是大家很熟悉的牛顿力学万有引力公式与经典力学离心力(向心力)计算公式。两公式中万有引力常数是G,主星体质量M,卫星质量m,轨道半径R,线速度v。现在我们来试着给卫星施加外力加速或减速到v1看会发生什么情况:

  1、卫星产生的离心力随着加速会使(m(v1)2)/R>(mv2)/R,这样一来被加速后的卫星就必须要更大的与(m(v1)2)/R相等的万有引力来维持,而m所受到的万有引力G(Mm)/R并不会随着m的速度增加而增加,反而会因m速度增加而增加卫星轨道半径使其所受的万有引力呈轨道半径的平方下降,而m所产生的离心力只随m速度增加而增加的卫星轨道半径的一次方下降,这样必然导致万有引力与卫星产生的离心力差距越来越大,最终卫星快速失控而逃离。

  2、卫星产生的离心力随着减速会使(m(v1)2)/R<(mv2)/R,这样一来被减速后的卫星就必须要更小的与(m(v1)2)/R相等的万有引力来维持,而m所受到的万有引力G(Mm)/R并不会随着m的速度减小而减小,反而会因m速度减小而缩短卫星轨道半径使其所受的万有引力呈轨道半径的平方增大,而m所产生的离心力只随m速度减小而缩短的卫星轨道半径的一次方增大,这样必然导致万有引力与卫星产生的离心力之差越来越大,最终卫星快速失控而堕落主星体。

  3、卫星的卫星运动,如月球是地球的卫星,而地球更是太阳的卫星。这样一来,月球的运动轨迹实际上就不是一般的圆周运动了,而是随时在进行着加速和减速的周期性速度变化的圆周运动。这样一来,牛顿的万有引力就应该更难维持带有加速和减速的周期性速度变化的圆周运动所需要的离心力了。月球根本就不可能在经典力学认识下被地球用万有引力带着绕太阳公转了,月球就更没法拥有自己的卫星了。

  事实上是月球也可以带卫星,月球更能成为地球的卫星、地球也能成为太阳的卫星,太阳也是银河中心的卫星。因此经典力学在牛顿力学的基础上人为制造出了“惯性质量”、“引力质量”、“惯性系”等等概念来应对天体卫星运动的反常,经典力学认为惯性质量与引力质量相近,而事实上所谓的“惯性质量”与所谓的“引力质量”在各种失重状态下差异巨大,因此经典力学中的“惯性质量”、“引力质量”、“惯性系”也无法有效解释各种层次的卫星运动的高稳定性。

  现时的卫星发射中显然用牛顿力学或经典力学中的质量、惯性无法计算实际的天体运动轨迹,用“惯性质量”、“引力质量”、“惯性系”补充后也只能计算出与实际的卫星运行轨道相近的轨道,而且还必须随时给卫星纠偏才能维持卫星的正常工作。

  如果我们在卫星中安放了惯性系数测定装置,卫星就可以实现主动实时纠偏而无需要太多的人为干预。而且惯性质量、引力质量、惯性系等等力学概念也将淡出力学或物理学,取而代之的当然是更有实际意义的新的惯性认识及惯性强度和惯性系数。更重要的是可以维护牛顿质量定义的正确性和真理性。即任何物体的质量都是物体所含基本物质的数量。基本物质是以现代科学技术条件为基础不可再分的物质微粒,目前的基本物质我认为只有正电子和负电子才是最合格或最有资格的最小物质微粒。最关键的是用正电子、负电子的基本属性能够合理解释现有的一切自然现象和一切实验现象。

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