重力井
重力井或引力井是在空间中围绕着某个天体的引力场的概念模型。好比在一块撑着的布上放上一块铁球,铁球周围的布就向下凹陷,同样,大质量的天体也能令周围的空间产生类似的凹陷,周围的小天体会向凹陷里陷落,引力或许就是这样产生的。
基本信息
- 中文名
重力井
- 外文名
Gravity well
基本内容
重力井(Gravity well)
重力井或引力井是在空间中围绕着某个天体的引力场的概念模型。天体质量越大,重力井越深,范围越大。
好比在一块撑着的布上放上一块铁球,铁球周围的布就向下凹陷,同样,大质量的天体也能令周围的空间产生类似的凹陷,周围的小天体会向凹陷里陷落,引力或许就是这样产生的。
相对于太阳系中的其他天体,太阳是非常巨大的,因此,围绕它的相应的重力井会表现的比较深,延伸的比较远。相反的,小行星和小卫星的重力井会被描述的非常浅。行星或月球表面的所有东西被认为是在天体的重力井的底部,因此逃离行星和月球重力井的影响有时被称作“爬出重力井”。重力井越深,空间束缚的“攀爬者”就需要耗费更多的能量来逃离它。在天体物理学中,重力井是一种围绕大质量天体的特别的引力势场。其他种类的势能井包括电势能井和磁势能井。重力井的物理模型有时被用来说明轨道力学,重力井被频繁的与广义相对论中的嵌入图相混淆,但是这两个概念是明显分离的,而非直接相关。
详细资料(Details)
如果G这个万有引力常数为(
),那么一个质量为M的球对称物体的外部引力势由下列公式得出:
右边图中显示的是二维函数的图,这个图由与
成比例的内势作成,与均匀密度的物体相对应,但由于这个实验粒子不能与物体相交,这种内势一般是不相关的。
势函数有一个双曲线的横截面;中心的突然下沉是“重力井”的起源,黑洞就没有这个“闭合”下沉,因为它的大小只取决于它的视界。
物理学重力井(Physical Gravity well)
在一个均匀的引力场中,一个点的引力势与高度成正比。因此引力势Φ(x,y)被构造为一个物理表面放置在均匀引力场中,实际点在−Φ方向,然后表面上的每个点会有一个实际的重力势能,它与在这一点的Φ值成正比。因此,一个被限制在这个表面上移动的物体会有大致相同的运动方程来描述物体在势场Φ本身中的移动。
右边图1:这张图片显示了重力井的四个轨迹分类,势能用黑色表示,运动物体的动能用红色表示,根据开普勒定律关联的变化速度随着距离变化。
右边图2:这张图片显示了重力与重力向量场是休戚相关的。这表明这只是一个二维切片的重力场中重力。z轴不再是一个空间维度,而是代表能量。
重力井基于这一原则上被建造,可以在许多科学博物馆里看到模型。
在这个模型中有几个来源不准确: