四、天体坠落运动的轨道方程
月亮、地球、太阳、银心、可观测宇宙核都是一级级天体,它们都在向各自的静电引力中心坠落。把它们坠落运动的轨道描述下来,并用一种解析的方式进行表述,即可近似地得到这些天体作坠落运动的轨道方程。
在托勒密地心体系中,地球是宇宙的中心,太阳与星群都在绕地球这个中心作圆周运动,其轨道方程就是圆的标准方程:
x² + y² = r²
其中x 、y 是笛卡尔平面直角坐标系上的横轴与纵轴,地球就在这个直角坐标系的原点上,宇宙中的其它天体离地球的距离为r 。
哥白尼的日心体系也是用x² + y² = r² 来表述的,只不过他把太阳安到了圆心的位置,把地球和其它天体搬到了不同大小的圆圈上,让它们绕太阳作圆周运动,且它们的运动轨道也是恒定不变的。开普勒把行星的运动轨道改成了椭圆,其轨道方程变成了 x² / a² + y²/ b² = 1 ,太阳处在其中的一个焦点上,a 、b 为行星与天球绕日运动的半长轴与半短轴。
由于地球和行星不可能年复一年地重复同一条椭圆轨道,a 、b 两轴都在不断地缩短,故开普勒的轨道方程也是不真的。就地球而言,现正以平均每年200米的速度向太阳接近,2.5亿年后,它将旋到现在金星的轨道之上,若用开普勒椭圆方程,则无法表达这个5000万公里的接近值。
现在,我们把地球的公转轨道平面贴合在一个极坐标系中,太阳是极点,地球与太阳在此时此刻的连线为极轴,并规定目前1.5亿公里的日地距为极半径 ρо ,地球从现在开始离开这根假想极轴,与其构成的极角 θ 便越来越大,明年的此时此刻,地球靠近了太阳200米,其接近值 = 0.2公里/周角。同时,其极角增至2(或360º),相当走完了1周角,即为1θ ,2.5亿年后,地球极半径角度与其极轴重合时,其极半径 ρ 就可通过负阿基米德螺线方程求得:
ρ = ρо — θ
ρ = 1.5 × 10 公里—0.2公里 × 2.5 × 10 周角
ρ = 1 × 10 公里
即地球在2.5亿年后会旋入现在金星所占的轨道,日地距变为1×10 公里。现月亮离地球380000公里,假设它会在1.9亿年后坠入太平洋,其每年的接近值也可用负阿基米德螺线方程求得:
ρ = ρо — θ
= (ρо — ρ)/θ
=(3.8 × 10 毫米—0毫米)/[ 1.9 × 10 × 12(月)]
= 1/6毫米/月
即月亮每年接近地球2毫米,每绕地球一圈,接近地球1/6毫米。月球螺旋坠向地球的速度也许比这个值快10倍,即月亮很可能在1600万年之内坠进地球。当然,这些都还是估算值,只有当我们用红宝石激光测距技术经过多年观测之后,才能得出最准确的结论。
太阳距银心3.3万光年,每隔2.5亿年绕银心旋转一圈,我们目前很难测它接近银心的速度。按现在的太阳物理学家们推算,太阳只能再燃烧1000亿年。如果这种推算是正确的,那么太阳绕银心再转400圈之后就熄灭了,这样的结果似乎难以置信。事实上,太阳离银心越近,公转速度越快,动能越大,体温越热,光芒越亮,它绝不可能再转400圈之后熄灭。
设月球每年接近地球2厘米,地球每年接近太阳200米,地球比月球快20000倍。若太阳接近银心的速度也比地球快20000倍,则每年接近银心4000公里,每绕银心一圈(1θ),接近银心10000亿公里,即0.1光年,代入负阿基米德螺线方程:
ρ = ρо — θ
θ = (ρо — ρ)/
θ = (33000光年 — 0光年)/ 0.1光年
θ = 330000
即太阳将绕银心再转330000圈之后坠入银心,这330000圈也就是825000亿年,而不是现西方人说的什么宇宙年龄(200亿年)。
地球将在10亿年后坠入太阳,假设太阳将在800000亿年后坠入银心,太阳的寿命比地球长80000倍,若银河系的寿命又比太阳长80000倍,则是6.4亿亿年。即银心将在6.4亿亿年后率其星云坠入宇宙核。若可观测宇宙的寿命又比银河系长80000倍,则是51万亿亿年。尽管以此计算的宇宙寿命纯属推测,但比“大爆炸”宇宙学家算出的1000亿年理性得多。因为在宇宙老人看来,地球只不过是他新陈代谢过程中的一颗细胞,凭什么要让宇宙老人的寿命同这颗细胞的寿命相当呢?
《大坠落》________宇宙起源新论与“大爆炸”宇宙学批判;
第五章:“大坠落”宇宙学的崛起;四、天体坠落运动的轨道方程;
《大坠落》雷元星先生著,四川科学技术出版社2002年7月出版。***************************************************************
隆重再次推出反伪求真惊世新型科普文著
http://puqingsong.forum.xilu.com/msg/puqingsong/m/62.html
***************************************************************