天文学上的拉格朗日点是什么?又是怎么被发现的呢?

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天文学上的拉格朗日点是什么?又是怎么被发现的呢?

2024-07-15 23:08:14| 来源: 网络整理| 查看: 265

  拉格朗日点最先经过理论发现,然后再到实际中发现。

  1687年,牛顿发现万有引力,并提出万有引力公式,两个物体间的万有引力相对简单,一旦有第三个天体的加入,就会变得相当复杂,成为著名的三体问题,现在我们知道三体问题是不可解的。

  天文学上的拉格朗日点是什么?又是怎么被发现的呢?

  针对复杂的三体问题,数学家先着手进行简化,比如其中一个天体的质量非常小的,变成了限制性三体问题,求解也变得简单很多。

  在限制性三体的的模型下,法国著名的数学家拉格朗日,在1772年提出了限制性三体问题的两个特解,就是现在被称作的拉格朗日点L4和L5。

  天文学上的拉格朗日点是什么?又是怎么被发现的呢?

  如上图,曲线是两个大天体,产生的万有引力等势线,其中L4和L5是封闭的,是两个稳定的特解,处在于该处的物体,可以与两个大天体始终保持静止状态,就算受到微小扰动也能自行回到平衡点。

  另外L1、L2和L3也是特解,最先由拉格朗日的老师——欧拉,在1767年计算出来,这三个特解的只能在竖直方向上保持自平衡,对于横向上的微小扰动,会被大天体拉向一边,无法保持自平衡。

  天文学上的拉格朗日点是什么?又是怎么被发现的呢?

  对于限制性三体问题,一共存在这五个特解,直到理论提出的100多年后,才被观测证实。

  1906年,天文学家沃尔夫,发现了一颗行为怪异的小行星,它的绕日轨道与木星完全相同,在木星前方运行。看上去,小行星-木星-太阳,三者总是呈等边三角形,这颗小行星被命名为“阿基里斯”。

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  科学家很快意识到,这或许就是拉格朗日点存在的证据;很快,天文学家又在相反的的位置上,也发现了小行星,后来还发现了大量的小行星,存在于这两个点上。

  在地月之间存在拉格朗日点,在地球和太阳之间也存在拉格朗日点,这五个点的作用相当大,我们可以把一些特殊用途的探测器,安排在此处,因为在地球上看起来,探测器永远相对于地球静止。

  比如哈勃望远镜的接班者——詹姆斯·韦伯太空望远镜,就将放置在太阳和地球的拉格朗日点(L2)处。

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