科学家是如何知道那些天体的质量的

科学家算出天体的质量,都是通过理论公式来计算的,毕竟谁也没办法去称一下地球或者别的天体的重量 。

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太空天体
牛顿的伟大主要在于他提出来万有引力 , 科学家计算天体的质量是通过牛顿的万有引力 , 以及18世纪的卡文迪什著名的实验“称地球”计算出来的一个引力常数G 。这样需要测量某个天体 , 科学家可以通过把这些数据代入公式,就计算出来需要测量天体的质量 。
牛顿万有引力定律告诉我们,两个物体之间的引力与其质量的乘积成正比,天体引力越大 , 质量也就越大 。除以质量中心之间距离的平方,再乘以引力常数G,就得到一个合理的近似值 。
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天体质量计算公式
【科学家是如何知道那些天体的质量的】我们通过这个计算方式了计算太阳的质量 。我们通过天文测定与太阳的距离,可以计算地球绕太阳的速度,从而计算太阳的质量 。
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同理,我们通过这个办法和方式来计算所要了解的天体的质量 。
具体的数字是没有的;
要知大概的数字,从天体的架构看:越是中心的,质量越高 。
这是天体运动的离心力,与反作用力的结合形成的天体架构;
它们时相互相乘的,决一必散!

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天体的质量 , 有很多种方法可以测量 。列出四种方法,给大家做参考 。

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第一种方法,观测天体附近其它天体的运动轨迹 , 获得其它天体的运动加速度 。通常用圆周轨道的向心加速度,其实只要是加速度就可以,比如两个互相靠近的天体 。然后结合万有引力公式计算天体的质量 。

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第二种方法,如果已知天体的组成成分 , 可以直接从体积,温度等推导天体的质量 。对于太阳等天体 , 它们的主要成分是氦和氢 。这类成分明确的天体,它们的质量和体积之间有对应关系 。质量和温度也有对应关系,质量越大,恒星越明亮,温度越高 。
第三种方法,用光速来确定质量,这个对“黑洞”有效 。在黑洞的史瓦西半径处,光正好不能逃逸 , 知道了黑洞的史瓦西半径,就知道了黑洞的质量 。

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第四种方法,用“引力透镜”效应 。在经过大质量天体时,光线会发生偏折,偏折的光线会在天体周围对称成像 。如果观测从天体背后发出的光,就可以通过“引力透镜”效应计算天体的质量 。


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测量行星和恒星的体积和质量在一般人看来是不可思议的,因为我们根本就没有适宜的测量工具,无法直接将星球“称”出来 。像太阳这样的恒星,即便有工具来称它的重量,那些工具也会被太阳表面恐怖的高温给摧毁掉 。事实上想要测量一个行星或恒星的质量和体积并没有想象的那么难,在这里我们就介绍几种方法 。
卫星测量法
这种测量方法就被运用在测量月球的体积和质量上,人们通过发射的卫星对月球进行扫描 , 这样能够测出月球的体积 。然后通过人工登月采集月球上的土壤并计算它的密度(例如登月第一人阿姆斯特朗就执行过这个任务) 。最后通过密度公式=M/V即可算出月球的质量 。

万有引力测量法
这种方法适用于测量现有的卫星能够观测到的行星例如火星 , 木星等等 。首先我们来了解一下牛顿的万有引力公式的变形M=4R2/GT3 。其中R为行星的半径,G为常量:6.6710-11Nm2/kg2,T为探测器绕行星运动的周期 。因此我们只需要知道行星的半径就能测量出它的质量了,至于行星的半径测量只需要简单运用三角函数的知识就能达到,比如视角测量法 。

光度测量法
这种方法较为适合测量远离太阳系的未知恒星 。首先根据现有的研究成果可知:恒星的质量和它的光度存在一定的关系 , 质量越大的恒星光度也就越大(就是我们所说的耀眼程度) 。其关系公式为

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其中L和M是太阳的光度和质量,L和M即为所测恒星的光度和质量,a是一个变动的数,根据具体情况而定 。由于太阳的光度和质量已知,需测量的恒星的光度只需要以太阳的光度为基准就能够计算出来,因此未知数M就能求出来了 。