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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