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看过一个部影片，它主要论点是：在距离太阳越近的星球上拋出物体使其坠入太阳，比在距离太阳越远的星球拋出物体并使其坠入太阳还要困难。 影片中的观点是正确的：从较远的行星上抛出物体坠入太阳确实比较近的行星容易。要理解这一点，先想想为什么太阳吸引地球，而地球并没有坠入太阳？对这个简单的问题可能多数人都知道答案：因为地球在围绕太阳做圆周运动（实际轨道是偏心率很小的椭圆）。虽然地球一直在向太阳坠落，但是地球的公转速度让它总是错过太阳。 从地球上发射一个物体，它同样携带着地球的公转速度：30公里/秒。对于这样一个物体，如果你什么都不做的话，它会和地球一起继续围绕太阳运动。如果像问题中所说的，给它一个冲向太阳的速度，这个速度和原来的公转速度合起来，它就会走上另一条轨道：一条偏心率更大的椭圆。 所以，要想让这个物体真的落入太阳，你必须让它失去来自地球的公转速度。让一个物体的速度从30公里/秒降低到零，需要的能量和把一个速度为零的物体加速到30公里/秒是一样的。 这个能量有多大呢？从地球发射的宇宙飞船如果速度达到42公里/秒，它就可以离开太阳系。而从地球发射的宇宙飞船本身就带有地球的公转速度，所以我们只需要再提供额外的12公里/秒的速度就行了。和让它坠入太阳需要的30公里/秒的速度相比，你可以看到，要让物体坠入太阳，需要的能量比让它离开太阳系还要大。 现在我们回到问题，为什么从距离较远的行星上坠入太阳反而容易呢？答案就藏在公转速度和公转轨道半径的关系里。行星绕太阳公转的轨道都是椭圆的，多数偏心率比较小。为了简化问题，我们就把这个轨道当成圆形吧。 在行星绕太阳的圆周运动中，引力就充当了向心力。这里的计算很简单，我们就直接把结论放上来。行星公转速度和轨道半径的关系是： 其中，v是公转速度，G是万有引力常数，M是太阳质量，r是轨道半径。 从这里我们可以看到，距离太阳越远，公转速度越小。那么要让它落入太阳，你需要提供的能量也就越小。 在太阳系内发射探测器时，我们并不需要提供它需要的所有能量。因为，一路上的大行星可以充当加油站。这个技术叫做引力助推（gravity assist），即利用大行星的引力为探测器加速。比如探索冥王星的新视野号就利用木星的引力进行加速。 当我们需要向太阳发射探测器的时候，同样也可以利用引力助推来减速。比如，计划在2018年发射的太阳探测器Solar Probe Plus，会7次利用金星进行减速，耗时7年，才能最终达到距离太阳600万公里的近日点,。 感谢原作者，如有侵权请告知删除谢谢！ 总编辑圈点： 太阳是我们赖以生存的恒星，为我们发光发热，但是太阳又有脾气，而且太阳一发起脾气来可大呢。所以我们当然要对太阳进行探测和研究。目前最有效的探测方式就是发射卫星绕太阳飞行，但我们发射的卫星怎么靠近太阳呢？文中已经告诉了我们答案。值得一提的是，我国在此领域也有相关的立项和研究，相信在不久的未来我们能看到属于我们中国的科学勇者。 |
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