宇宙中的星球离我们非常遥远,人类没有登录上去,也没有发送探测器过去,那么是如何算出星球的质量的?答案是“看”和计算。
一、计算太阳系内星球质量牛顿的万有引力公式F=GmM/r^2,其中F为引力,G为万有引力常数(6.67×10N·m²/kg² ),M和m为两个物体的质量,r为两个物体的距离。
地球是围绕太阳公转,太阳对地球的引力等于地球公转的向心力,所以GMX/R^2=MV^2/R,其中M为地球质量,X为太阳的质量,V是地球公转的线速度,变形之后可以得到GX/R^2=V^2/R,因此通过天文观测得到地球公转半径R,和公转线速度V,即可计算出太阳质量X。
计算出太阳的质量之后,通过天文观测太阳系其他行星的公转半径R,和公转线速度V,就可以通过公式计算出太阳系其他星球的质量了。
二、计算太阳系外星球的质量太阳系外恒星质量计算方法有三种,一种是双星系统,双星系统是两颗恒星围绕一个质点运动,根据开普勒第三定律,只要知道两个恒星的距离和运动周期,就可以利用公式计算出两个恒星的总质量,距离和周期都可以通过天文观察获得。
第二种计算方法是通过光度推算,相同类型的恒星,质量越大,光度越大,因此可以通过恒星的光度,和已知相似恒星的质量来推算出恒星质量。
第三种计算方式是通过引力红移计算,由广义相对论可知,强引力天体发射的电磁波波长会变长(红移现象),根据红移的偏移量和恒星的直径,就可以计算出恒星的质量。
虽然我们不能达到遥远的星球,但是我们可以通过科学的方法计算出这些星球的质量。