天体的势力范围与什么有关系(天体的势能)

导语：天体的势力范围与什么有关？

天体的势力范围与什么有关？

天体的势力范围就是天体引力作用的影响范围，虽然万有引力作用是可以无限远的，但由于宇宙中几乎有无数天体，在距离天体较远的地方，引力作用就不大了，就不如附近的天体的引力影响了，可以说，这个较远的地方就不再是这个天体的势力范围了。所以，天体存在势力范围，其势力范围由引力大小决定。而引力由质量决定，因此，天体势力范围与质量有关。

根据向心力公式和万有引力公式，可以得到环绕速度公式，V环=√（GM/R）。根据引力势能公式GMm/R，以及根据动能公式E=0.5mv^2，GMm/R=0.5mV^2，m去掉，为GM/R=0.5v^2，变形得到V=√（2GM/R），这是天体逃逸速度公式。

环绕天体速度公式V环=√（GM/R）与天体逃逸公式V=√（2GM/R）对比，可以看到公式很类似，速度数值相差√2倍，也就是相差约1.414倍。天体无限远的逃逸速度是环绕速度的√2倍。

天体都有一定的运动速度，想捕获某个位置的某个天体，需要让这个位置的环绕速度等于或大于这个（被捕获天体）天体自身的运动速度。如果这个位置的环绕速度小于这个天体自身的运动速度的话，这个天体就会扬长而去，逐渐远离中心天体。如果这待捕获天体的运动速度小于逃逸速度的话，这个待捕获天体虽然可以暂时扬长而去，理论上也无法逃逸出去，只是可以跑得更远。但是更远的地方如果有其他天体的话，也许会被其他天体捕获，而成为其他天体系统的一部分。

根据环绕天体速度公式V环=√（GM/R），我们可以感觉到，天体的势力范围（捕获同样速度的天体的能力）与自身质量成正比，即中心天体势力范围的半径与中心天体质量成正比。

环绕天体速度公式V环=√（GM/R），周长公式H=2ΠR，V环T=2ΠR，T=2ΠR/V环=2ΠR/√（GM/R）=2ΠR√R/√（GM）。T是环绕天体的环绕周期，天体的环绕周期决定天体的自然进化水平或进化程度，天体在引力作用下的进化水平与环绕周期成反比。天体进行一次完整的环绕运动，就是一次进化机会。

1/T=√（GM）/2ΠR√R，1/T是度量天体进化水平或进化程度的数据或标志。可见，区域天体的进化水平与中心天体质量M的平方根成正比，与这个天体区域距离中心天体的距离R的三次方的平方根成反比，也就是与R呈明显的反比关系。

图42 欧美科学艺术家按照尺度比例设想的八大行星与小行星带和柯依伯带彩色景观图。

对于太阳系来说，八大行星距离太阳不算太远，这个区域的天体在引力作用下的进化较为完善，呈现较为明显的共面性，甚至较为明显的共圆性，以及共向性。在八大行星之外的柯依伯带，距离太阳就远多了，柯依伯带的天体进化就没有那么完善了。这种不完善表现在多方面，没有那么好的共面性，没有那么好的共圆性，没有那么好的共向性，更为主要的还没有进化出轨道区域核心天体，轨道区域天体质量较为分散。这意味着柯依伯带需要更长时间才可以进化出相对核心的天体，天体质量才会趋向于较为集中。

柯依伯带是相当一部分彗星的发源地，因为这里可以诞生彗星，是这里的天体进化不完善的结果之一。柯依伯带天体数量众多，运行秩序不太好，天体之间常常会产生冲突，即碰撞。天体之间碰撞的结果很严重，天体的环绕速度被改变了。结果是速度因碰撞而减慢的天体，会向太阳方向坠落。如果减慢的程度不是太严重，这个减慢天体环绕太阳的轨道会向太阳靠近，从而轨道周长减少，即轨道向海王星轨道方向靠近，也就是向内靠近。这无所谓的，靠近一些不算什么。但是如果因碰撞而减慢的幅度较大，问题就很严重了，其运行轨道就会严重变形，向太阳方向加速坠落，被太阳捕获的可能性很小，虽然概率上也是有的，大概率会成为一个可以靠近太阳的彗星，一个新的彗星就这样通过碰撞而诞生了。多次环绕太阳以后，也许会与某个大（巨）行星相碰撞，被大行星捕获，成为大行星的一部分。

比如，1994年坠入木星的苏梅克－列维9号彗星。地球也会捕获彗星，不过，每次捕获彗星都是一次灾难，比如6500万年前可能造成恐龙灭绝的那个彗星。势力范围比地球大上百倍的木星，捕获彗星的概率会比地球大十万倍以上（如果地球是上亿年捕获一颗彗星，那么木星每千年就可以捕获一颗彗星）。这客观上极大减少了地球轨道附近的不规则运行天体数量，对保护地球生命太有意义了。

比柯依伯带还要遥远的是奥尔特云，奥尔特云内侧距离太阳的平均距离又远了一个数量级（奥尔特云外侧就更远了），1/T这个天体运行进化水平值也同样至少小了一个数量级，这意味着这里更加蛮荒，更加接近太阳系产生的初始阶段，或者说，这里相对太阳系产生的初始阶段变化较小。这里的天体自然是很无序的，什么共面性、共圆性、共向性，什么核心天体，都是统统不存在，这里更加杂乱无章。这里相当于八大行星区域天体系统的早期进化阶段，天体数量极大，没有核心天体，运行的有序性不强。这里几乎都是小型天体，天体无序运动，碰撞概率较大，碰撞后，其运行轨道自然会缩小，自然是向柯依伯带靠近，成为柯依伯带物质的来源地。也冲击着柯依伯带，自然会成为柯依伯带彗星产生的原因之一，也就是会诱发柯依伯带彗星的形成。

奥尔特云区域几乎没有共面性，以球体形状存在于太阳系的外围区域。奥尔特云的外围自然是太阳系的边缘区域，不过奥尔特云的范围太广了，占据了整个太阳系的大部分空间。由于体积巨大，虽然物质分布密度很低，但是物质总量应该还是很可观的，究竟大致有多少呢？似乎不好估计！但我感觉其质量要远比木星质量多，也就是说，这个区域的物质质量比八大行星的质量加到一起还要多。奥尔特云区域的物质质量要比柯依伯带质量多许多，柯依伯带物质质量甚至就比八大行星质量多。

万有引力常数G等于6.67×10^-11方，光年距离为9.46×10^15米，太阳质量约为2.0×10^30 千克，环绕速度V环=√（GM/R），逃逸速度V=√（2GM/R）。因此，距离太阳一光年的区域的天体，需要具备119米每秒的环绕速度，才可不向太阳方向靠近。这个速度其实还是很可观的，比飞机的飞行速度还要快。可见，距离太阳一光年的地方，确实可以受到太阳的引力作用，这里确实依然属于太阳的势力范围。这里的天体依然被太阳束缚着，而整体以220千米每秒的速度环绕银河中心运动。奥尔特云区域外延一光年也是可能的，正常的。看来，像太阳这样的恒星质量，周围如果没有更大质量的恒星，或距离更近的恒星，其势力范围达到半径一光年也是很正常的。两倍太阳质量的恒星的势力范围可以达到两光年。

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