今天媒體報道我國發(fā)射的嫦娥二號衛(wèi)星離開月球軌道,奔向太陽與地球的拉格朗日L2點,進行深空測控試驗。什么是拉格朗日點呢?在查找相關(guān)資料后,我大概了解一點,只能是大概,我還不能確定我的認識是不是正確的。
大家知道,地球繞太陽一圈時間是一年(公轉(zhuǎn)周期),在地球軌道外的星球,因離太陽遠,繞太陽公轉(zhuǎn)時間就會更長一些,相反,離太陽近的星球(水星、金星)繞太陽一圈時間就比一年少,如太陽系中離太陽最近的水星公轉(zhuǎn)周期為87.7天。顯然,太陽系中行星公轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)軌道半徑有關(guān),半徑越大,公轉(zhuǎn)周期越長,半徑越小,公轉(zhuǎn)周期就越短。

行星公轉(zhuǎn)周期隨軌道半徑增大而增大
現(xiàn)在反問一句:“太陽系中公轉(zhuǎn)周期為一年的星體軌道半徑是多大呢?”這個問題看似簡單,顯然是“與地球軌道半徑一樣”,因為地球公轉(zhuǎn)周期就是一年呀。這樣回答是錯誤的!
實際上,要真是在地球軌道上再放一個物體,由于受到地球的影響,公轉(zhuǎn)周期就不是一年,除非將地球拿走。在地球存在的情況下,能滿足問題條件的特殊點共有5處,就是拉格朗日點了,分別記作L1、L2、L3、L4、L5,這5個點前三個實際上是由歐拉發(fā)現(xiàn)的,法國數(shù)學家拉格朗日后來又證明了L4、L5的存在,現(xiàn)在人們都將這5個點統(tǒng)稱為拉格朗日點了。
L1比地球距太陽近,太陽的引力更大,按理應公轉(zhuǎn)得更快,公轉(zhuǎn)周期要短于一年。但現(xiàn)在是有一個地球,他對該點的物體也有引力,這樣就“抵消”了太陽引力一部分,使得該點公轉(zhuǎn)速度放慢,這樣就可能與地球公轉(zhuǎn)時間一樣了。
L2點是日地延長線上,比地球距離太陽更遠,太陽的引力對L2點就減弱,但由于有地球幫忙,引力增大了,公轉(zhuǎn)速度就加快,也就有機會與地球一樣公轉(zhuǎn)時間一致了。
L3點也在日地連線上,距離太陽距離比地球軌道稍遠,其原理與L2類似。這點離地球遠,受到地球影響較小,所以軌道只是比地球稍遠一點。
L4、L5與日地基本構(gòu)成等邊三角形,但這兩點與日地不共線,平衡原理應有區(qū)別吧?!這也就是拉格朗日的偉大之處吧,但能夠?qū)⑦@兩點找出來。有意思的是,L1、L2、L3的平衡是不穩(wěn)定的,小物體一旦離開這個位置,就會一去不復返,但在L4、L5點平衡要穩(wěn)定得多,離開這個位置,物體會在其附近震蕩,不會跑開,在太陽—木星的這兩點,聚集了大量的小行星,太陽—地球的這兩點位置沒有發(fā)現(xiàn)天體,但有灰塵聚集。
拉格朗日于1772年推導證明在這些點,小物體能相對于兩個大物體保持相對靜止(如果兩個大物體是太陽和地球,那么這個小物體繞太陽公轉(zhuǎn)時間為一年)。他可能沒想到,200多年后,他的這個發(fā)現(xiàn)被科學家廣泛應用。在太陽與球的L1點,現(xiàn)在已被放置太陽探測儀,L2點因背對太陽,易于保護校準,適合放置空間天文臺,嫦娥二號衛(wèi)星也選擇這里(太陽-地球拉格朗日L1、L2點距地球約150萬公里)。L3、L4、L5因離地球較遠,目前還沒有被利用。
另外,地球—月球的拉格朗日L1點是登月的必經(jīng)之路,非常適合建造地月間的旅行中轉(zhuǎn)站,所以這個位置顯得非常重要,占領(lǐng)這個位置,就搶占了通往月球的咽喉,這對于月球的開發(fā)的意義是顯而易見的。
不知道我對拉格朗日點的認識是不是正確。但科學的魅力就在于不斷滿足人們的好奇心。
愛華網(wǎng)



