四 空间运动星体的轨道加速度

  由地球绕日运动的轨道参数可以求解地球对日轨道的加速度,由地球对日轨道的加速度可以求解太阳的真实计量质量及绝对计量质量。同理,当确定了太阳的质量,只要知道太阳系中的行星绕太阳运动的参数,就可以求解行星对日的轨道加速度并进而求解行星的质量。

  星体运动轨道加速度可以用两种不同的方法计算。在惯性参照系中,可以用惯性参照系的观点和经典物理学理论推导星体轨道加速度;在绝对参照系中,可以用绝对参照系的观点和经典物理学理论推导星体轨道加速度。仅从数学结果来看,两者的数学结果相差很大,但是,由于是两种不同的参照系,不能说明哪种方法正确及哪种方法错误,只能根据应用的要求来确定使用哪种方法更好。

  如果从运动学的观点或从运动物体的工程应用上看,两种结果都正确,即:当工程应用上仅考虑星体的空间位置时,在惯性参照系中用惯性参照系的观点来推导或应用加速度,在绝对参照系中用绝对参照系的观点来推导或应用加速度。

  如果从力学的观点或从力学的工程应用上看,只能采用绝对参照系的观点来推导或应用加速度。

  例如:地球对日轨道加速度,如果仅考虑空间位置的变化时,绝对参照系与惯性参照系具有相同的表达效果,一个是静止坐标系,一个是运动坐标系,两种结果可以进行坐标系的数学变换。但是,在力学应用上,物理关系决定了两种参照系具有不相同的表达效果,不能够进行坐标系的数学变换,而根据地球轨道加速度求解太阳质量时只能用绝对参照系。

  (一)用惯性参照系的观点和经典物理学理论推导地球轨道加速度

  设:地球绕太阳运动的相对速度为 B1 ,太阳作直线运动的速度为 B2 ,以太阳中心的运动方向为 x 轴建立平面直角坐标系,有:

  t0=2*π *R/B1

  t=t0/(2* π )* α

=R/B1*α

  .......................(4-3-1)

  太阳中心的运动方程为:

   xt=B2*t

   yt=0

  .......................(4-3-2)

  地球中心的运动方程为:

  xd=xt-R*cosα

  yd=R*sinα

  .......................(4-3-3)

  由上述关系式知:

  xd=B2*t-R*cosα

  yd=R*sinα

  .......................(4-3-4)

  dxd/dt=B2+R*sinα*dα/dt

  dyd/dt=R*cosα*dα/dt

  ∵ :dt=R/B1*dα

  ∴ :dxd/dt=B2+B1*sinα

   dyd/dt=B1*cosα

  ∵ :d2xd/dt2=B1*cosα *dα /dt

=B12/R*cosα

  d2yd/dt2=-B1*sinα*dα/dt

=-B12/R*sinα

  g=[(d2xd/dt2)2+(d2yd/dt2)2]1/2

=B12/R

  .......................(4-3-5)

  ∵ :t0 ≈ 31623952.2 s

   R ≈ 1.49598*1011 m

   B1 ≈ 29785(m)

  ∴ :g=0.00591 m/s2

  .......................(4-3-6)