在地球绕太阳轨道的对面,是否可能存在一颗和地球各方面都差不多的行星?

不得不说,这确实是一个有趣的设想,提出这种设想的人认为:由于太阳对面的那颗星球永远和地球处于太阳的两侧,所以可能存在这样一颗星球,我们至今还没有发现呢!

但是,很可惜,这样的设想并不符合地球轨道的实际情况,所以不可能出现这样一个星球出现在太阳另一侧的地球轨道上 。

由于本人曾做过中学物理教师,下面我们就以高一年级的物理知识水平分析这个星球为什么不存在 。回顾一下,在高中物理课本中,首先列出了开普勒行星运动三定律(第一是轨道定律:太阳系的所有行星都在椭圆轨道上绕日公转,太阳在椭圆的一个焦点上;第二是面积定律:对于每一个行星,它在相等的时间内,行星与太阳的连线扫过的面积相等;第三是周期定律:所有行星轨道半长轴的三次方与行星公转周期的二次方的比值都相等),然后由这三个定律和圆周运动的向心力公式联合推导出万有引力定律的公式:F=Gm1m2/r^2

然后,在万有引力章节的相关习题中,双星问题是常见的高考题型,也出现了简单的三体问题,如:经研究发现,三颗质量相等的恒星组成的稳定系统有两种结构,第一种是三颗恒星等距离地排列成一条直线,第二种是三颗恒星组成一个正三角形……其实,大质量(M)的中心恒星和两颗质量相等(m1=m2=m)的行星也可以组成稳定的三体系统,其向心力公式如下:

mw^2r=GMm/r^2+Gm^2/(2r)^2

上式中等号左边是行星的向心力,右边第一项是恒星对行星的引力,第二项是另一颗行星对它的引力表达式 。

在这个“稳定”的三体模型中,两颗质量相等的行星以相同的圆周轨道绕大质量的中心恒星公转 。前面的稳定二字之所以加上引号,是因为这种稳定是非常脆弱的,某种意外原因就可以破坏这种稳定,例如一颗稍大一点的小行星撞击系统中的一颗行星,立即就可以破坏这种稳定,使三体系统发生崩溃 。

现在回到问题,为什么我的答案是在太阳背后的那颗行星并不存在呢?因为第一:地球轨道并不是完美的圆形轨道,而是椭圆轨道 。由开普勒行星运动三定律,我们知道在椭圆轨道上运行的行星的速度是有变化的,当行星运行在近日点附近时,行星的速度会加快,而在远日点附近时,行星的运动速度会减慢 。所以我们假设正好地球和“第二地球”一个运行到了近日点哦,另外一个运行到了远日点,此时两者和太阳正好在一条直线上 。可是由于近日点地球运行速度快,远日点地球运行速度慢,一段时间后,地球、太阳和第二地球一定不在同一条直线上了,所以这个三体系统立即崩溃了 。第二:在地球的历史上,曾发生无数次小行星撞击地球事件,例如,地球诞生不久的一颗如火星般大小的行星撞击地球,诞生月球的事件;以及6500万年前,一颗直径超过10000米的小行星撞击地球,使恐龙灭绝的事件 。假如太阳背后的行星存在,那么这两次撞击事件足以使被撞击行星偏移两个地球和太阳所在的那条直线,则这个脆弱的三体系统会立即崩溃 。

【在地球绕太阳轨道的对面,是否可能存在一颗和地球各方面都差不多的行星?】综上所述,太阳背后那颗行星一定是不存在的 。

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