牛顿的万有引力定律描述了两个物体之间的引力,它可以用以下公式表示:
F = G * (m1 * m2) / r^2
其中,F 是两个物体之间的引力,G 是万有引力常数,m1 和 m2 分别是两个物体的质量,r 是它们之间的距离。
对于行星绕着太阳运动的情况,我们可以将太阳看作是一个质点,行星看作是一个点质量。根据牛顿的第二定律,行星所受到的引力会使它沿着一个椭圆形的轨道运动。行星的运动速度和轨道半径可以通过下面的公式计算:
v = sqrt(G * M / r)
r = [(G * M) / (v^2)]^(1/3)
其中,M 是太阳的质量,v 是行星的速度。
将这两个公式结合起来,可以得到行星的轨道半径和轨道速度之间的关系:
v = sqrt(G * M / r)
r = [(G * M) / (v^2)]^(1/3)
化简后得到:
r = [(G * M) / (v^2)]^(1/3)
这就是行星的轨道半径与太阳质量、行星速度之间的关系式,也被称为开普勒第三定律。
1915年11月25日,爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院,完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜,而且还预言:星光经过太阳会发生偏折,偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛,进行了这一观测。11月6日,汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布:得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就。
牛顿的万有引力定律
在1687年,艾萨克·牛顿在他的《自然哲学的数学原理》一书中发表了万有引力定律。牛顿的万有引力定律的陈述如下:
宇宙中每个质点都以一种力吸引其他各个质点。这种力与各质点的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
如果两个质点的质量分别为m1、m2,并且在它们之间的距离为,则它们之间的万有引力F为
;
其中,G是被称为引力常数(或万有引力常数)。 注:只有当两个物体之间的距离远大于物体的几何尺寸时,物体可以近似看作质点,这个公式才是适用的。否则应当把物体分割为足够小的质点,两两之间计算引力,而后进行积分。
万有引力方程
1915年11月25日,爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院,完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜,而且还预言:星光经过太阳会发生偏折,偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。