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神秘的拉格朗日点

2012-04-29勾保才

新高考·高一物理 2012年4期

勾保才

人民网北京2011年8月26日电:据国家国防科技工业局消息,8月25日23时24分,嫦娥二号卫星上四台推力器准时点火,经过约3分钟工作,卫星受控进入距离地球约150万公里远的日地拉格朗日点的环绕轨道. 至此我国成为世界上继欧空局和美国之后第三个造访拉格朗日点的国家.

那么什么是拉格朗日点呢?以日地系统为例,简单来说就是一个小质量的物体在太阳和地球的引力作用下,能够和日地保持相对静止的点. 这些点的存在是由法国数学家拉格朗日于1772年推导证明的,一共有五个点,分别为L1、L2、L3、L4、L5,如图所示. 这5个拉格朗日点中,只有两个是稳定的,即小物体在该点处即使受外界引力的摄扰,仍然能够保持在原来位置. 每个稳定点同两大物体所在的点构成一个等边三角形,即是图中L4和L5点.

L1、L2和L3在两个天体的连线上,为不稳定点. 不过,虽然它们是不稳定的,但可选取适当的初始扰动,使物体在该点附近做周期性运动. 嫦娥二号卫星即在L2点附近绕L2点做环绕运动.

1906年,天文学家发现了第588号小行星和木星几乎在同一轨道上并超前60°,它们和太阳一起构成运动着的等边三角形. 同年发现的第617号小行星在木星轨道上落后60°左右,构成第2个稳定的拉格朗日正三角形. 20世纪80年代,天文学家发现土星和它的大卫星构成的运动系统中也有类似的正三角形. 人们进一步发现,在自然界各种运动系统中,都有拉格朗日点.

那么为什么会存在这样的点呢?……

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