拉格朗日等边三角形解与小行星群

大约300年前,牛顿在开普勒、伽利略等人工作的基础上总结出力学三大定律,并提出了万有引力定律。之后,力学就获得了大踏步酌进展。

和一切科学一样,天体力学至今远未达到尽善尽美的程度。300年前,牛顿的理论一提出,“二体问题”——两。个均匀的球形天体,在相互引力作用下的运动——就得到了彻底的解决。人们辛辛苦苦研究了300年,天体力学能彻底解决的基本问题仍然只是这一个!哪怕再加上一个天体(“三体问题”)都不行。甚至,连这个“三体问题”能不能彻底解决,也还没有人能说清楚呢!

3个世纪以来,著名的三体问题还只得到了有限的进展。在这些进展中最著名的大概要算拉格朗日的解了。

拉格朗日是法国数学家。他在数学和力学中都作出了杰出的贡献。1006号小行星便以他的名字为名。

1772年,也就是在提丢斯再次提出他的行星距离定律的时候,拉格朗日发表了他的论文《三体问题论》,在费了不少心血之后,他仍无法得到三体问题的一般解,只好用一个非常特殊的例子作为一个结果。当时看来,这个例子简直是纸上谈兵,纯粹只是一个有趣的数学游戏而已。

拉格朗日指出,如果某一时刻三个天体恰好处在一个等边三角形的三个顶点上,那么在某种特定的初始相对速度下,它们就会始终保持着等边三角形的队形如下图,这时,三个天体都以同一个周期,绕它们的公共质心作椭圆(三个椭圆的划、不一定相等,但形状相似)运动,而这个三角形则以同样的周期作膨胀和收缩。如果三体的初始相对速度为0,那么它们就以圆形轨道运行。这时三角形的大小始终不变。

拉格朗日这篇出色的论文获得了巴黎科学院的奖金。不过(包括拉格朗日在内)谁也没有认真看待这个特解,觉得它有什么实际意义。

平运动近于300″(略等于木星的平运动)的小行星在天体力当中很有理论的意义。若空间仅有两个星体互相吸引绕转,这就是所谓的二体问题,它们在各时刻到达的位置可以从轨道要求作出预报来。只要再多一个星体就是三体问题,对于这样的问题,一般的数学问题都不能彻底加以解决。

只有当其中二星体的质量远小于第二星体时,才可以借助所谓摄动理论求得逐步接近的近似值。在18世纪末期,数学家拉格朗日证明,三体问题在一个特殊情况下,即其中一星体质量微小,而三体在运动中恰好位于等于三角形的3个顶点时,是可以得到精确解答的。

一颗小行星在太阳和木星作用下的运动,由于行星质量微小,就形成这样的特殊情况。这时小行星有5处称为平动点的位置。所谓平动点,就是小行星在太阳和木星的引力场中能达到稳定平衡的位置。如果位于平动点的小行星受到其他外力作用而偏离平动点,它也会立即回到平动点,而不会飞离。这就好像位于碗底;的一个小球,它的平衡是稳定的,即把它向旁边拨一下,仍会滚回原处。这一根据天体力推出的理论,由于1906年发现588号小行星而得到证实。这颗小行星果然是守在平动点L4附近活动,而且由于木星绕日运动,小行星也随着平动点以同木星运动相同的角速度每日300″绕日运动。以后在平动点上L4和L5,处又陆续发现了一些小行星,它们的平运动都在300″左右,这一类小行星统称为脱罗央群,已发现了20颗左右。半夜里,在天空正背向太阳的方向上,我们有时可以看到一团比银河还要稍微暗淡的白光,天文学上叫作对日照。这光团就是逗留在图7平动点L2(图中木星要换成地球)处的一团反射着阳光的宇宙尘埃。这也是平动点理论的一个证据。

1906年2月22日,发明照相法寻找小行星的沃尔夫,又发现宁1颗小行星。这颗小行星异常缓慢的运动(只及一般小行星的1/3),引起了天文学家的特别注意。经计算,它与太阳的距离是5.2天文单位,与木星相同。即差不多与木星处在同一条轨道上,但位置在木星前约60°的地方,俨然像“木大人”的一位开路先锋。因此,这颗小行星与木星、太阳三者正好构成了拉格朗日特解的情况,成为天空中一个奇妙的正三角形。后来,它被编为588号,并命名为阿基琉斯(Achilles)。阿基琉斯是荷马史诗《伊利亚特》中最伟大的希腊英雄。同一年,又有人发现了跟在木星之后的“随从”,它与木星相差也正好是60°左右,也就是在第二个拉格朗日三角形点上。它被编为617号小行星,并取了阿基琉斯的亲密战友帕特罗克勒斯(Patroclus)的名字。

以后,在这两个点(也称拉格朗日平均点)附近又陆续发现了许多小行星。它们都用《伊利亚特》所描述的特洛亚战争中英雄的名字命名。所有这些小行星统称为脱罗央(即特洛亚)群小行星。还作了规定:第一平动点,以特洛亚城的保卫者命名。不过每一群都有一个例外,因为在作这个规定之前,帕特洛克罗斯和赫克托尔都已陷入敌阵了。

希腊群小行星

编号小行星名发现年份

588Achilles阿基琉斯1906

624Hektor赫克托尔1907

659Nestor涅斯托尔1908

911Agamennon阿伽门农1919

1143Odysseus奥德修斯1930

1404Ajax埃阿斯1936

1437Diomedes狄俄墨得斯1937

1583Antiloehus安堤罗科斯1950

1647Menelaus墨涅拉奥斯1957

1749Telamon忒拉蒙1949

更多内容加载中...请稍候...

本站只支持手机浏览器访问,若您看到此段落,代表章节内容加载失败,请关闭浏览器的阅读模式、畅读模式、小说模式,以及关闭广告屏蔽功能,或复制网址到其他浏览器阅读!

公孙世家【gssj1.cc】第一时间更新《天文知识看台》最新章节。若浏览器显示没有新章节了,请尝试点击右上角↗️或右下角↘️的菜单,退出阅读模式即可,谢谢!

其他小说推荐阅读 More+
陆教授他是蛇

陆教授他是蛇

黑猫猫X
关于陆教授他是蛇:萌江大学,一向以高冷毒舌闻名的陆教授,突然有一天转性了?前一秒,当着全场的面,大力抨击简鱼!又是损贬又扣分,恨不得把他钉在萌大的耻辱柱上.......孩子都快被他骂哭了。后来,他的视线再也移不开了.......想靠近简鱼、请他吃饭、和他同居、结婚,永远在一起!他变成了偏宠狂魔。谁敢靠近简鱼,谁后果自负。可他是一只男蛇妖(仙)诶?简鱼怕蛇,怕得要死.......千方百计要逃离。“宝
其他 连载 46万字
我怀了那条蛇的蛋

我怀了那条蛇的蛋

柿原纯
文案深山旅游旅出了条大蛇,以为自己会成为大蛇口下的食物,没想到大蛇摇身一变成了个美男,还被缠上替他生蛇蛋!生蛋!生蛋!!!莫洋捂着疼痛的屁股:“你特么干脆一口吃了我得了!”墨天笑了笑,摸着他还一片平坦的腹部:“我怎么舍得?”说着再次把人压在身下。这特么哪里是条蛇啊,分明就是种/马!!!他要逃!必须逃!!!等等,这恶心呕吐浑身无力是怎么回事?小花蛇:恭喜蛇后,你怀了王的蛋。莫洋两眼一翻,晕了!扫雷区
其他 全本 33万字
教授的养女

教授的养女

白满弓
欧阳教授二任妻病殁后,一直单身。继女恬妮怕他孤单寂寞,时常陪伴他,直到有一天恬妮发现了教授难以启齿的秘密………
其他 全本 10万字
首席医官

首席医官

银河九天
内容介绍:挽救你的生命,即挽救你的政治生命。机缘巧合之下,踏入了半官半医的“御医”之列。在展现中医强大魅力的同时,曾毅也实现着自己“上医医国”的理想,一步步直入青云!本书目前已经正式结册出版,出版书名改为《首席医官》,喜欢本书的兄弟姐妹,可以关注购买,全国各大书店及当当网等有售。(郑重提醒:本故事纯属虚构,如有雷同,纯属巧合,切勿模仿。)
其他 全本 607万字
九零年代之我的老公是矿业大亨

九零年代之我的老公是矿业大亨

骨色弯刀
【狼子野心步步为营占有欲强攻x作精美人明星歌手受】方黎十九岁那年,他父亲卷走了矿上所有钱款人间蒸发,他被讨薪的工人围追,是身边捡来的秦卫东拼出一条命,带他逃离了那座灰蒙的大山。90年代,正值国家逐渐放开矿山资源开采的机遇期,两个少年从小镇走出,一无所有,年轻的秦卫东凭借卓越的头脑,步步为营,成为国企矿业集团的总经理,完成资本原始积累。在琴行打工的方黎也被星探相中,在即将完成音乐梦想之时,方黎怎么也
其他 全本 65万字
王牌插画师

王牌插画师

白箩染
小说《王牌插画师》是由白箩染连载的一本非常难得的情节与文笔俱佳的好书,《王牌插画师》情节跌宕起伏,扣人心弦。
其他 连载 10万字