沈老师请您先了解一下此帖后面(5)中关于“太星质心”(类似于太阳质心)概念的定义,这有助于您对下面各公式做出准确的理解。
在我的新理论中行星绕太阳系质心的运动必须同时满足下面四个公式。应该说明一下,我新理论中的星体质量与现在理论中的星体质量是不同的。我不知道该怎样确定新理论中的星体质量。用现在理论中的星体质量来计算肯定有误差。
现在不涉及到行星轨道公式,我根本就用不着行星轨道公式。只怪我自作多情,在新理论中多说了几句相关的话。让“蛋圆曲线”见鬼去吧。
(1)我新理论中的行星绕太阳系质心运动的角动量守恒公式。(该式类似于开普勒行星运动面积定律)
太阳系环绕太阳系质心运动的轨道角动量之和应该恒等于常量。假定该常量为 L。我新理论推导出的符合角动量守恒定理的关系式为:
L*(Mg+Ms)=Mg*Ms*R^2(dω/dt) (1)
应该说明一下,上式对于太阳系中所有的行星都是成立的。不同的行星对应着不同的Ms。
上式中的 L为太阳和所有行星环绕太阳系质心运动的角动量总和。
Mg为行星g的质量。
(Mg+Ms)为太阳系的总质量(Ms不是太阳的质量,当Mg是地球质量时,Ms就是太阳和其他行星的质量总和。)
R为行星g到“太阳和其它行星所组成的质心”的距离(类似于行星到太阳的距离,但不是行星到太阳的距离。)
(dω/dt)为行星g环绕太阳系质心运动的角速度。不是行星g环绕太阳运动的角速度。
由(1)式可推导出下式。
L*(Mg+Ms)=Mg*Ms*R1*V1=Mg*Ms*R2*V2 (2)
应该说明一下,上式对于太阳系中所有的行星都是成立的。不同的行星质量对应着不同的Ms。
式中的R1是行星g到“太阳和其它行星所组成的质心”的最小距离(类似于行星近日点到太阳的距离,但不是行星近日点到太阳的距离)。
式中的V1是与R1相对应的,绕“太阳和其它行星所组成的质心”的运动速度。(V1类似于行星近日点绕太阳运动的速度。)
式中的R2是行星g到“太阳和其它行星所组成的质心”的最大距离(类似于行星远日点到太阳的距离,但不是行星远日点到太阳的距离)。
式中的V2是与R2相对应的,绕“太阳和其它行星所组成的质心”的运动速度。(V2类似于行星远日点绕太阳运动的速度。)
(2)我新理论中的行星绕太阳系质心运动的引力定律公式
F={[L*(Mg+Ms)]^2/[(Mg+Ms)^(n+1)]}*[(Mg+Ms)^n/(Mg*Ms*R^3)]
上式中的n≥0。无论 n 取何值,上式对于行星指向太阳系质心的引力都是成立的。但是对于其它的恒星系来讲,式中的 n 是一个需要做进一步理论分析才能确定的常数(或需要通过实践才能确定的常数)。当 n 取某一个数值后,上式中的[L*(Mg+Ms)]^2/[(Mg+Ms)^(n+1)]项就是全宇宙中都适用的引力常数。
式中的(Mg+Ms)是太阳系的质量。
Mg为行星g的质量。
Ms是与Mg相对应的“太星质量”(即是太阳和其他行星的质量总和)。
R是行星g到“太星质心”的距离(即是行星g到“太阳和其它行星所组成的质心”的距离。R类似于行星到太阳的距离,但不是行星到太阳的距离。)
(3)我新理论中的行星绕太阳系质心运动的公转周期公式。(该式类似于开普勒行星运动周期定律)
行星绕太阳系质心运动的公转周期T,与行星绕“太星质心”运动的公转周期T相等即:
T^2=2(Mg^2)*(Ms^2)(R2^4-R1^4)/[L*(Mg+Ms)]^2
式中的R1是行星g到“太阳和其它行星所组成的质心”的最小距离(类似于行星近日点到太阳的距离,但不是行星近日点到太阳的距离)。
式中的V1是与R1相对应的,绕“太阳和其它行星所组成的质心”的运动速度。(V1类似于行星近日点绕太阳运动的速度。)
式中的R2是行星g到“太阳和其它行星所组成的质心”的最大距离(类似于行星远日点到太阳的距离,但不是行星远日点到太阳的距离)。
式中的V2是与R2相对应的,绕“太阳和其它行星所组成的质心”的运动速度。(V2类似于行星远日点绕太阳运动的速度。)
式中的(Mg+Ms)是太阳系的质量。
Mg为行星g的质量。
Ms是与Mg相对应的太星质量(即是太阳和其他行星的质量总和)。
(4)我新理论中的行星绕太阳系质心运动的能量守恒公式。
0=Mg*Ms[(dR/dt)^2+(R*dω/dt)^2]/(2Mg+2Ms)-{[L*(Mg+Ms)]^2/[(Mg+Ms)^(n+1)]}*[(Mg+Ms)^n/(2*Mg*Ms*R^2)]
上式的理论含意是:在太阳系质心参照系中,太阳系的动能和引力势能两者的总和恒等于零。牛顿的引力理论认为不等于0。
(5)、“太星质心”的定义和它的运动性质
为了简化理论分析推导,本文把太阳系质点系统所有的质点,在理论上重新进行了组合简化。使重新组合简化后的“新太阳系质点系统”中只包含着两个质点粒子。其中的一个质点粒子是第g个行星的质心,而另一个质点粒子是太阳质量与其它行星质量所组成的质心。本文把该质心定义为:第g个行星的“太星质心”。
需要指出的是:每一个行星都对应着一个“太星质心”,不同的行星所对应的“太星质心”是不同的。根据质点系统质心的定义式可以确定:第g个行星以及它所对应的“太星质心”都是环绕着太阳系质心运动的。
从理论上讲,“太星质心”与太阳系质心是两个不同的质心点。由于太阳系质量仅仅比“太星质心”的质量大了第g个行星的质量,因此“太星质心”与太阳系质心两者之间的距离是非常微小的。显然第g个行星的质量越大(或者越小),那么“太星质心”与太阳系质心两者之间的距离就越大(或者越小)。
同样,“太星质心”与太阳质心也是两个不同的质心点。然而在太阳系中,由于太阳的质量远远大于太阳系行星质量的总和,而且太阳系的行星也不是排列在一条直线上环绕着太阳运动,因此“太星质心”与太阳质心两者之间的距离也是非常微小的。
当我们在太阳质心上观测行星的运动时。那么太阳是静止不动的,而行星都是环绕着太阳运动的。同样,当我们在“太星质心”上观测第g个行星的运动时。那么“太星质心”是静止不动的,而第g个行星则是环绕着“太星质心”运动的。由于“太星质心”是太阳和其它行星在理论上所组成的质心,因此太阳质心和“太星质心”两者环绕太阳系质心运动的性质是完全相同的。
影响太阳和行星环绕太阳系质心运动的因素虽然很多,但不同行星之间的影响力是较小的,而太阳对行星的影响力是很大的。
如果我们在理论分析中可以忽略不同行星之间的影响时,那么我们就可以用第g个行星和太阳两者环绕太阳系质心运动的简单模型,来分析行星的运动规律。
相反,如果我们在理论分析中需要考虑到其它行星对第g个行星环绕太阳系质心运动的影响时,那么我们就应该用第g个行星和“太星质心”环绕太阳系质心运动的复杂模型,来分析行星的运动规律。
由于太阳质心和“太星质心”两者环绕太阳系质心运动的性质完全相同,因此第g个行星和太阳两者环绕太阳系质心运动的简单模型,与第g个行星和“太星质心”两者环绕太阳系质心运动的复杂模型,在结构和性质上也是完全相同的。
此外,由于太阳质心与“太星质心”两者之间的距离非常小,因此行星环绕太阳运动的方式,与行星环绕“太星质心”运动的方式也是完全相同的。由此可以确定:行星环绕太阳运动的近日点,应该对应着行星环绕“太星质心”运动的“近太星点”(该点是行星距离“太星质心”最近的轨道点)。而行星环绕太阳运动的远日点,则应该对应着行星环绕“太星质心”运动的“远太星点”(该点是行星距离“太星质心”最远的轨道点)。
同样,行星环绕太阳运动所具有的距离﹑速度﹑动量﹑引力势能﹑角动量和万有引力等运动变量,则应该对应着行星环绕“太星质心”运动所具有的距离﹑速度﹑动量﹑引力势能﹑角动量和万有引力等运动变量。
由于太阳和第g个行星环绕太阳系质心运动的简单模型,与“太星质心”和第g个行星环绕太阳系质心运动的复杂模型,在运动性质和运动变量上是完全相同的,因此本文所定义的“太星质心”概念,相当于太阳质心这个概念。由此可以确定:天文学家对行星环绕太阳运动规律的分析和论述,在理论上也可以看成(或者相当于)是对行星环绕“太星质心”运动规律的分析和论述。
由于“太星质心”概念相当于太阳质心概念,因此本文下面对行星环绕太阳运动规律的分析和论述,实质上也是对行星环绕“太星质心”运动规律的分析和论述。
特别应该指出的是:为了简化理论分析和推导,本文在下面分析推导中所使用的近日点和远日点两个概念具有两方面的含意。对于简单模型中的太阳来讲,近日点和远日点两个概念的含意不变。但是对于复杂模型中的“太星质心”来讲,近日点的含意是指“近太星点”,而远日点的含意是指“远太星点”。