拉格朗日点能够使一个小物体在两个天体引力

年5月21日,“鹊桥”号中继星发射升空,为我国探月工程提供了一个中转信号发射和接受的平台,让我国的嫦娥四号能够从月球背面传回许多宝贵的试验数据,甚至到今天,我们还能看到嫦娥四号和玉兔二号月球车在月球背面工作,可以说“鹊桥”号中继星起到非常关键的作用。“鹊桥”号中继星的主要任务就是为嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车提供信息的传递,并将信息反馈给地面工作人员,是一种不做任何数据处理,只做信号收发中转的通信卫星。而“鹊桥”号中继星能做到这些,和它所处的一个位置有关,这个位置便是地月之间的拉格朗日点。或许很多人对拉格朗日点是什么还不是很了解,这便来解释一下什么叫拉格朗日点。拉格朗日点是指受两大物体引力作用下,能够使小物体稳定的点,也就是说一个小物体在两个大物体的引力作用下在空间中的一点,在该点处,小物体相对于两大物体基本保持静止。“鹊起”号中继星正是处于这个点上,它便能相对于地球和月球两个天体之间保持静止,不会因为自转是偏移导致信号无法接受。 拉格朗日点上的小物体相对于两大物体保持静止,那么,这个点又是怎么发现的呢?拉格朗其实是一个人名来的,拉格朗是18世纪的力学和天文学家,他在年时便发表了一篇关于“三体问题”的论文,他的论文指出,如果在某一时刻,三个运动物体恰恰处于等边三角形的三个顶点,那么给定初速度,它们将始终保持等边三角形队形运动。后来,在年有天文学家首次发现运动于木星轨道上的小行星在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上,而此后,也先后发现了许多拉格朗日点,同时也进一步的发现,在自然界各种运动系统中,都存在拉格朗日点,也就是说,对于每两个相对运动的行星,其必然存在一个能够使小物体保持相对静止的点。而为了纪念拉格朗做出的贡献,所以,对于小物体相对于两大物体基本保持静止的这个点,便叫做“拉格朗日点”了。拉格日点分布 对于这个特殊的拉格朗日点,它又有多少个这样的点,分别具有什么作用呢?据天文学家的推论,这样的拉格朗日点共有5处,其中有两个是稳定的,而“鹊桥”号中继星便是处于其中一个稳定的拉格朗日点上。这五个拉格朗日点分别是:L1:位于两天体的连线上,且位于他们之间,这时,物体的轨道周期恰好等于地球的轨道周期同时因为太阳引力减少多物体的拉力,所以太阳及日光层探测仪一般都是放置在这个点上。L2:在两个大天体的连线上,且在较小的天体一侧,而在这个点上,轨道周期变得与地球的相等。而“鹊桥”号中继星便恰好位于这个点,使中继星相对于地球和月球保持静止,也就是说中继星、地球和月球三个物体始终连成一条线,这样中继星便能一直接收到地球或月球传回、发出的信号了。当然,这个拉格朗日点还有一个作用,在这个点上,物体可以保持背向太阳和地球的方位,易于保护和校准。其中有名的詹姆斯·韦伯太空望远镜这个点上。L3:在两个大天体的连线上,且在较大的天体一侧,在这个点上,地球与太阳的合拉力再次使物体的运行轨道周期与地球相等,而这个点其实就是相当于在一条线上存在两个地球,而太阳恰好位于这条线的中间位置,但目前对于这个拉格朗日点,还未能很好的利用起来。L4:在以两天体连线为底的等边三角形的第三个顶点上,且在较小天体围绕两天体系统质心运行轨道的前方。此点稳定的原因在于,它到两大物体的距离相等,其对两物体分别的引力之比,正好等于两大物体的质量之比。L5:在以两天体连线为底的等边三角形的第三个顶点上,且在较小天体围绕较大天体运行轨道的后方,而L4和L5有时称为“三角拉格朗日点”或“特洛伊点”。可以说,对于拉格朗日点来说,只要L1和L2科学家才利用得多,尤其是L2位置的拉格朗日点,无论是对于卫星通讯还是宇宙探索,都有着十分重要的作用,而这两个点也是稳定存在的。结语:天体力学是验证拉格朗日点存在的理论依据,对于拉格朗日点的理论和应用,未来或将更全面吧,甚至在火星及其他行星,都会在拉格朗日点上布置航天器,或是用来通讯,或是用来探测等,简单来说,未来对于拉格朗日点的应用将会更多吧!



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