前几天,我大学天文俱乐部的女友告诉我,有人在一次会议上讨论了轨道的真正含义。她说有人试图提出一个“极端”的论点,比如:“如果轨道只是意味着你绕着某个东西转,那么月球就是绕着太阳转!”她不同意,因为直觉上我们不认为月球绕着太阳转;月球绕着地球转,地球本身绕着太阳转,而且是分层次的……对吧?
我比她更擅长数学,所以这让我很不舒服,并开始思考。为什么?为什么月球不绕太阳转?它所走的路径肯定不是椭圆形的,但为什么它不能归类为轨道?为什么轨道之和不是轨道本身?你不能全力以赴地使用傅立叶模式,制作一个遵循任何你想要的形状的轨道吗?
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最佳答案
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最好不要以任何试图对一个定义模糊的词语进行狭义定义的方法来回答这个问题。
月球有其运行轨迹。该轨迹取决于引力场,而引力场主要由地球和太阳决定,但也由木星、金星和其他行星以及宇宙中所有其他物体决定。
从地球的角度看,该轨迹可能被描述为轨道。从某种模糊的角度看,你也可以说它绕着太阳转,但是由于地球绕着太阳转,而月球绕着地球转,所以你可能会说它不绕着太阳转。没有人会对此提起诉讼,没有必要进行法律定义。西红柿是蔬菜还是水果?
现在,我们可以制定一些定义,可能类似于“重力轨迹保持在物体的希尔球内,并且不存在物体也停留在其中的较小的希尔球”。因此,月球仍留在太阳的希尔球内,但它不绕太阳运行,因为它也留在地球的希尔球内。但这样的努力只是增加了伪科学的词汇,我们可以相当随意地使用这些词汇,而不会造成任何重大伤害。例如,我很乐意谈论“抛物线轨道”或“月球绕太阳的轨道”(而在这两种情况下我可能都会说“轨迹”)。
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“西红柿是蔬菜还是水果?”它是一种水果。
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@Valorum 那草莓怎么样?
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这不是蔬菜。
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(以防其他人不明白这一点……草莓植物的果实是您在通常称为“草莓”的甜而肿胀的花托表面上看到的小而硬的黑色物体(虽然它不是浆果,不是水果,也不是用稻草做成的)作为植物的可食用部分,红色的“草莓”可以称为蔬菜。但关键在于,对完美的词语进行规范性的、伪科学的定义往往只会造成混淆和混乱。因此,西红柿是否是蔬菜的果实取决于上下文。
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@JamesK 所有水果都是植物的可食用部分,因此也属于蔬菜。“水果”一词通常是指带有种子的甜美肉质物质,用于诱使动物进行散播种子的行为。我不明白为什么草莓不是水果。
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月球为什么不绕太阳转?
确实如此。有些人说月球绕着太阳而不是地球转。这很荒谬,因为“轨道”不是(或不应该是)非此即彼的命题。月球绕着地球、太阳、银河系甚至更大的物体群转。
将“轨道”限制为仅指轨迹为封闭椭圆形的物体,意味着没有任何东西在绕其他物体运行。双体牛顿模型是一种近似值。几乎总是有其他物体在附近扰乱轨迹。
甚至不需要有其他天体,导致其轨道不遵循封闭的椭圆轨道。我们人类故意将卫星置于绕地球运行的轨道上,由于地球的扁率,其轨道平面会进动,以便使这些卫星处于太阳同步轨道上。
然后是广义相对论,它很好地解释了之前无法解释的水星绕太阳轨道每世纪 43 角秒的进动。请注意:这种微小的进动率主要由其他行星引起的更大数量级的牛顿进动所决定。
上述观点的要点是:使用封闭的椭圆路径作为轨道的定义特征过于严格。
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这是个好问题。
我尽可能使用“引力束缚于”代替“轨道”,以避免因不同的人和不同的语境对“轨道”一词赋予不同含义和定义而产生的歧义。
如果被迫,我会选择
它确实绕太阳运行。
并伴随
如果地球突然消失,它将继续绕太阳公转,因为它不仅绕太阳公转,而且还受太阳引力的束缚。但在日常用语中,对于像太阳/地球/月球这样的分层多体系统,我们通常将最接近的天体命名为它所绕行的天体,以便创建层次结构的形象或理解。毕竟,在引力的作用下,一切都会相互吸引,因此,在词典中有多种定义的简单形容词往往让人难以满足。
以“光”为例。射电天文学家和X射线天文学家经常毫无争议地将他们所属的电磁波谱部分称为“光”。
这就是为什么人们大多放弃数学和形式逻辑来基于机器进行自然语言理解。语言是一团乱麻!
所以,埋头苦干,坚持数学。
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我认为这取决于上下文。如果有人问你哈勃望远镜是绕着地球还是太阳转,你可以说,“嗯,从技术上讲,它绕着地球和太阳转”,但如果你直接说它绕着地球转,对他们会更有帮助。不过,它绕着地球和太阳转是绝对正确的。
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正如我在中所说,通过将 EMB(地月质心)绕太阳的运动视为开普勒椭圆,我们得到了合理的初步近似值。但地球和月球绕其质心的轨道并不是一个完美的静态椭圆。
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在小屏幕上,月球的太阳轨道看起来非常圆。这是我用。该图是去年的,时间步长为 1 天。月球的 ID 号是 301。
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轨道的概念只是 n 体问题的一种简化,在解决方案中只考虑两个物体。它在很多情况下都行得通,但在很多情况下却行不通。知道它在什么地方行不通比试图准确定义它更重要。
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@GregMiller 这正是我引用傅里叶级数时的想法,在傅里叶级数中,给定任意数量的物体并适当调整它们的速度,你就可以制作出任意形状的“轨道”。至少我认为这在理论上是可能的,尽管可能有点傻
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现在来谈谈完全不同的事情!(蒙提·派森)詹姆斯·韦伯太空望远镜的日地 L2 点“晕轨道”怎么样?像我这样的人可能需要一段时间才能理解詹姆斯·韦伯太空望远镜如何绕太阳运行,但又受到地球引力的影响而前后移动。
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