行星是否会被太阳吞噬或者逃离太阳引力,完全取决于行星的运行轨道,而行星轨道是行星速度决定的,在物理定律的精确描述下,水星达不到被太阳吞噬的条件。
水星直径公里,公转轨道半径~万公里,太阳直径万公里,如果按照各天体间的比例,画出水星绕太阳公转的图,会是下面的样子:
其中太阳大小只占了6个像素,水星远远不到一个像素,可以看到,水星和太阳之间,还是隔着相对较远的距离,并没有贴着太阳运行。
水星公转线速度为47.87km/s,根据万有引力势能公式,可以计算出在水星轨道的远日点,太阳的逃逸速度为:
mv^2/2=GMm/r;
v=√(2GM/r)=61.8km/s;
也就是说,在水星远日点处,要达到61.8km/s的速度才能彻底逃脱太阳引力,水星还达不到逃逸条件,所以只能被太阳的引力吸引。
但是水星公转速度也是非常快的,当水星接近近日点时,会被太阳引力加速,然后又会逐渐远离太阳;于是水星动能和太阳引力处于制衡当中,使得水星只能绕着太阳运行,既不能逃脱太阳引力,也不会坠入太阳。
如上图,是水星凌日时的照片,由于地球视角的原因,照片中看起来水星距离太阳很近,就如一粒芝麻距离西瓜只有几厘米一样;实际上这是视角错觉,水星与太阳的实际距离,是水星和太阳距离的50倍。
而且水星自转和公转形成了轨道共振效应,使得水星每公转两圈,就会自转三圈;而且还存在水星进动效应,导致水星每公转一圈后,轨道近日点都会向前移动一点,这需要广义相对论才能得到完美解释。
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