如果地球自转的速度减半,轨道会位于哪里?

感觉公转轨道半径会缩短,有没有可能存在这样的轨道,安全运转?

答:题主想说的,应该是公转速度减半吧!


题目存在歧义,有两种理解,将得到完全不一样的结果:

(1)轨道变化后,公转速度变为原来的一半;

(2)公转速度减半后,再变化轨道;

对于前者,受太阳引力的加速,轨道高度将会降低,最终速度反而会大于现在的速度;对于后者,轨道高度将会升高,最终速度为原来的一半。


两种情况,我们分开来看:

情况一、最终公转速度变为原来的一半

万有引力提供向心力的情况下,天体公转速度越慢,轨道高度越高,有:

F=GMm/r^2=mv^2/r;

得出天体公转轨道高度和速度的关系:

r=GM/v^2;

可以看出,天体公转速度减半,轨道半径将变为原来的4倍。

地球轨道平均半径1.5亿公里,公转速度减半后,轨道半径将变为6亿公里,处于火星轨道和木星轨道之间的小行星带。


情况二、速度减半,再改变轨道

速度先减半,那么万有引力大于向心力,于是地球会向低轨道加速运行,最终到达新的轨道,该过程计算涉及动能和势能的转化。

mv1^2/2-GMm/r1=mv2^2/2-GMm/r2;

方程左边是不平衡状态,右边是平衡状态,结合前面的方程,代入地球和太阳的数据,可以解出变化后的轨道半径r2:

r2=0.75亿公里,位于水星轨道和金星轨道之间,此时的公转速度v2=42公里/秒;

可以看出,以上两种情况的结果,相差非常大。


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2022-06-16

2022-06-16