引力坡道

Last update:

根据中心体相对于其引力参考系统的旋转,解释了基于角动量和重力在重心处的内部摩擦的主要参数及其功能,以及它们的效果:行星磁场、大气和超旋转。

作者:Michael Klejna,仍在进行中, ChatGPT 提供的翻译

1. 重力坡道

存在重力坡道的基本条件是一个两体或多体系统。

1.1. 重力坡道的功能

1.1.1. 与重力轴的旋转关系

在以下两种情况下,中心物体与另一个也存在重力坡道的物体相对于共同的重力轴旋转。

通常情况下,我们所说的旋转是指角动量,即一个中心物体绕着一个或多个物体旋转(例如,太阳和木星),或者在特殊情况下,两个物体以不同速度绕着一个固定的物体轨道运动并彼此超越(轨道角动量)。在这里,我们可以谈论间接旋转,因为这些物体不一定必须围绕自身旋转。这种间接旋转负责了例如伽利略卫星的火山活动和大气层。在固定旋转中,角动量对应于轨道角动量,因此与重力轴没有旋转关系。

1.1.2. 重力轴和重心

两个物体之间的重力轴是从它们的质心之间的一条直线延伸出来的。大多数恒星、行星和卫星都是球形的,密度向它们的中心增加,因此有一个代表总质量很大比例的核心。重力在它们的中心之间的轴上最强,特别是在它们的质心处,即两个物体的共同质心处,随着距离的增加而减弱。

在旋转中心物体的核心距离重力轴的重心距随第二个物体的质量增加而增加。在重心处的重力是由两个物体的质量和它们之间的距离的乘积确定的。

1.1.3. 潮汐力和内摩擦

潮汐力(例如,地球/月球和潮汐)作用于相对于其重力轴之一旋转的物体。会发生潮汐摩擦,导致中心物体的旋转减小,而轨道上的物体的轨道增加(当角动量方向相同时)。

这种潮汐摩擦在穿越重力轴时最强。具体来说,旋转物体的质量在穿越重力轴时会经历不同的重力作用。换句话说,中心物体的角动量遇到了在重心处作用的力。

根据重心处材料的粘度,它会受到摩擦压力的加热或经历扭矩,通常是两者的结合。这种流动平衡主要受椭圆轨道的影响,在多体系统中也受到共振效应和由某些星座引起的干扰的影响。

如果重力坡道上存在扭矩,就会在重力轴的北侧形成涡旋,而在南侧形成相对的涡旋(想象一下,你的腿是重力轴,把它放在河流中,水对应旋转的物体)。

如果重心位于旋转中心物体的半径内,那么重力坡道在那里与重力轴垂直的角度最陡。如果涡旋足够稳定且足够强大,足够长时间,它会形成漩涡的底部。这个漩涡是与它的纵轴的涡流偏移90度的扭曲流。

1.1.4. 重力坡道的多次穿越

重力坡道的这种效应随着每次旋转而重复;取决于重心的位置,会产生一个向外吸力的涡旋(例如,由于木星产生的太阳黑子)或者向内吸力的涡旋(例如,由于伽利略卫星产生的木星大红斑)。

在中心物体的完整旋转期间,重力坡道上获得的扭矩会减少。如果在再次穿过重力坡道时仍有残余扭矩,则会发生以下情况:

水平冲动相加形成两个赤道带,具有相对边界,由于它们位于重力轴的北侧和南侧,以镜像方向旋转。

虽然垂直冲动部分产生负面影响,但正负影响的差异决定了带的宽度,因此它们的渗透性以及扭转旋转在两个带周围发展的程度。

随着重力坡道的多次穿越和刚性材料,它们的效果会建立在可能仍然存在的重力坡道的材料的残余热之上。

1.1.5. 重心相对于中心物体的位置

如果重心位于中心物体的半径内,摩擦会增加,重心距离中心物体的旋转轴越远,旋转粒子的角动量也随之增加。

如果重心远离中心物体,重力坡道会水平地,如果存在的话,作用,随着距离的增加,它会失去力量。

1.1.6. 多重重力坡道在中心物体中的相互作用

在纯粹的两体系统中,例如地球和月球,重力坡道的效应是稳定和平衡的。在多体系统中,不断出现新的星座,重力坡道的流动通过共振或干扰相互影响,从而呈现出一个混乱的整体图景。太阳系中最突出的两种变体是:

太阳和其行星组成的多体系统,其中相对于太阳核心的距离的重心广泛分布,因此可以从核心到表面形成一条链。这条链的链节越多,它就越强大,也越罕见;它还需要长时间的星座来积累。此外,它非常容易受到干扰;一旦一个链节朝错误的方向行动,它就会完全崩溃。

相比之下,由木星和伽利略卫星组成的多体系统,由于它们的重心的类似力和核心距离,通过不断刷新扭矩来确保相当稳定的流动。与两体流相比,这个重力坡道环仍然具有共振最大值和干扰谷,但同时比重力坡道链更稳定,例如太阳对行星的影响可以形成。

1.1.7. 影响流动动态的其他参数

中心物体的旋转轴高倾角会导致当第二个物体的轨道定位到中心物体的黄道面时出现显著的效率损失。同样,第二个物体相对于中心物体轨道的高轨道倾角会降低效率。观察地球和月球之间的重力轴从月球的角度看在地球表面上移动是非常有帮助的(这是与相应设置的轨道查看器 jsOrrery 的链接)。

1.1.8. 以木星为例的重力坡道的实践

与地球相比,木星只接收到3.7%的阳光。木星的一天持续不到十个小时。木星没有地壳;它的表面没有被分割成陆地和水域。其旋转轴的倾斜仅为3度,而不是地球的23度。

因此,没有季节,没有昼夜或陆地/海洋的温差,因此没有地球上的气候。然而,大红斑被描述为太阳系中最大的风暴。

木星表面可见的洋流深处起源于木星,反映了当木星与伽利略卫星一起形成重力坡道时产生的扭矩。

大红斑是由伽利略卫星的三重合并造成的,要么重叠三个重力坡道并得到一个共同的,要么将它们均匀分布以确保可能的连续扭矩最高。这种星座大约每300个木星日发生一次,似乎暂时与木星的旋转周期同步,使得能够保持扭矩,因此大红斑能够存在很多年。

Jupiter by NASA/ESA Hubble Space Telescope

2. 重力坡道的效应

2.1. 环形磁铁模型 – 行星磁场是如何由重力坡道加强的

行星重力坡道产生的磁场成分起源于在穿越重力坡道期间形成的旋涡的旋转,这些旋涡位于重力轴的北部和南部,在中心物体的磁滞中。

如果在中心物体完全旋转期间这些旋涡的流动保持稳定,那么围绕中心物体的核心会形成两个环形磁铁。这些环形磁铁被重力轴分隔,并且与旋涡一样,极性不同。它们与中心物体的磁滞相协调,从而特别增强了行星磁场,尤其是在赤道平面或沿重力轴方向。

重力斜坡环形磁铁模型

如果你在脑海中将地球、月球和太阳(图2)的以下黄道和轴的值与所示的重力斜坡力学(图1)相乘,你就会得到月球对地球磁场的影响,如下图3所示。

图2:月球黄道和地球轴

图3:地球磁场强度,1900年 – 2015年

2.2. 重力斜坡和大气层

总的来说,由于潮汐力和重力斜坡的扭矩,与处于平衡状态的不旋转物体相比,化学过程启动了额外的温度和压力差异。

新创建的元素扩散,重的朝核心扩散,轻的向外扩散,形成大气层。

一个物体暴露于这个过程的程度可以通过分析其核心的大小来重建(例如,水星),还可以推断出关于其先前旋转速度的结论(也请参见冥王星卡戎)。

要维持广泛的大气层,作为太阳风屏障,磁场是必要的。通过支配体的磁场内的间接磁场,与直接磁场相比,保持轻元素变得更加困难。

一个行星是否能够建立一个稳定而密集的大气层不仅仅是质量的问题。这更像是关于轻元素的生产和损失平衡的问题。

2.3. 重力斜坡和超旋转

当一个物体处于将影响它的所有重力轴巩固在一侧的情况下,超旋转会发生在另一侧。这可以在木星的大红斑中很好地观察到;在这些阶段,它会增长,并且似乎向前移动。它的增长是由于重力轴的添加,前进的只是它的表面表现,由于超旋转的增加而推动。

向极地方向,超转速减小,这也是因为赤道物质的吸引形成了一种逆流,作为极地物质的来源。赤道区域的超转速可以增强重力轴转换的效果,因为它增加了角动量。

3. 双体系统中的生命向量

生命向量是引力坡道背后的独立作用力。

4. 科里奥利力的比例

在引力坡道上的主要偏转方向是沿着引力轴向北或向南,即平行于旋转轴,因此与科里奥利力无关。
任何具有偏角的运动都会被科里奥利力部分扭曲,从而使得在表面识别其机制变得困难。

PHP Code Snippets Powered By : XYZScripts.com