近日點(diǎn)

各個(gè)星體繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道大致是一個(gè)橢圓，它的長直徑和短直徑相差不大，可近似為正圓。太陽就在這個(gè)橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，而焦點(diǎn)是不在橢圓中心的，因此星體離太陽的距離，就有時(shí)會(huì)近一點(diǎn)，有時(shí)會(huì)遠(yuǎn)一點(diǎn)。離太陽最近的時(shí)候，這一點(diǎn)位置叫做近日點(diǎn)。

 概念

地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是一個(gè)橢圓，它的長直徑和短直徑相差不大，可近似為正圓。太陽就在這個(gè)橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，而焦點(diǎn)是不在橢圓中心的，因此地球離太陽的距離，就有時(shí)會(huì)近一點(diǎn)，有時(shí)會(huì)遠(yuǎn)一點(diǎn)。

一月初，地球離太陽最近，為147，100，000公里，這一點(diǎn)叫做近日點(diǎn)。

七月初地球離太陽最遠(yuǎn)，為152，100，000公里，這一點(diǎn)叫做遠(yuǎn)日點(diǎn)。事實(shí)上，當(dāng)?shù)厍蛟诮拯c(diǎn)的時(shí)候，北半球?yàn)槎荆习肭驗(yàn)橄募?，在遠(yuǎn)日點(diǎn)的時(shí)候，北半球?yàn)橄募?，南半球?yàn)槎?。在近日點(diǎn)地球公轉(zhuǎn)速度較快，在遠(yuǎn)日點(diǎn)較慢。

在近日點(diǎn)時(shí)，地球接受到的太陽輻射更強(qiáng)(距離近)，地球整層大氣平均溫度在1月達(dá)到全年最高;但最低的溫度并不是在遠(yuǎn)日點(diǎn)，而是在10月(偶爾也會(huì)在9月)。

事實(shí)表明(經(jīng)過美國大氣中心ncep資料計(jì)算)，全球整層大氣平均風(fēng)能通常在8月最大，4月最小，但為什么?

近日點(diǎn)速度計(jì)算

可以用角動(dòng)量守恒計(jì)算

在這個(gè)中心力場(chǎng)的問題中，對(duì)于一個(gè)繞轉(zhuǎn)的物體，在運(yùn)動(dòng)過程中，角動(dòng)量是守恒的，包括它在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，具體的說就是 L=MV(近)R(近)=MV(遠(yuǎn))R(遠(yuǎn))

對(duì)于具體一個(gè)的物體，M不變 ，V垂直于它于太陽的連線。

一顆行星距太陽最近的點(diǎn)。當(dāng)對(duì)象為地球而非太陽時(shí)則使用“近地點(diǎn)”一詞(perigee); periapsis用于公轉(zhuǎn)其他星體。(與遠(yuǎn)日點(diǎn)相對(duì))

天體軌道只能有一個(gè)近日點(diǎn)，而遠(yuǎn)日點(diǎn)則可以沒有或有一個(gè)。

地球：1月初 近日點(diǎn) 日地距離1.471億千米 角速度61分/天 線速度30.3千米/秒

進(jìn)動(dòng))5601"左右，比根據(jù)牛頓定律推算出來的值偏高43"，這個(gè)值被稱為水星近日點(diǎn)反常進(jìn)動(dòng)。1859年，海王星的發(fā)現(xiàn)者——法國天文學(xué)家勒威耶(Urbain Le Verrier)在發(fā)現(xiàn)海王星的啟發(fā)下，大膽地提出這種現(xiàn)象是由于一顆未知的水內(nèi)行星對(duì)水星的攝動(dòng)引起的。同年便有人宣稱發(fā)現(xiàn)了水內(nèi)行星，并起名為“火神星”，一時(shí)間掀起了尋找火神星的熱潮。然而幾十年過去了，此夢(mèng)一直未圓。于是人們?cè)O(shè)想各種因素來解釋這種復(fù)雜的進(jìn)動(dòng)，但始終沒有令人滿意的理論解釋。

愛因斯坦的計(jì)算

繼牛頓之后，1915年，最偉大的愛因斯坦建立了廣義相對(duì)論，巧妙地解釋了水星的近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象：行星在繞太陽一周之后，它在軌道上的近日點(diǎn)將向前進(jìn)去。廣義相對(duì)論揭開了水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)之謎，反過來，水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)又成為廣義相對(duì)論最有力的三個(gè)天文學(xué)驗(yàn)證之一。另外兩個(gè)是，日全食時(shí)星光在太陽引力場(chǎng)中的彎曲以及白矮星光譜線紅移。

1859年，天文學(xué)家勒維利埃發(fā)現(xiàn)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的觀測(cè)值，比根據(jù)牛頓定律計(jì)算的理論值每百年快38角秒。1882年，紐康姆經(jīng)過重新計(jì)算，得出水星近日點(diǎn)的多余進(jìn)動(dòng)值為每百年快43角秒!他提出，有可能是水星因發(fā)出黃道光的彌散物質(zhì)使水星的運(yùn)動(dòng)受到阻尼。1915年愛因斯坦在《用廣義相對(duì)論解釋水星近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)》計(jì)算了水星近日點(diǎn)的剩余進(jìn)動(dòng)。

愛因斯坦1915年對(duì)水星的進(jìn)動(dòng),提出公式,解出水星一百年的進(jìn)動(dòng)為 43”.許多人以此作為支持愛因斯坦的理論的最重要證據(jù)之一!

愛因斯坦提出的公式為：Δω=24π^3*α^2/c^2T^2(1-e^2)

其中c為光速，T為軌道周期，α為半長徑，e為偏心率，ω為交進(jìn)動(dòng)

太陽風(fēng)

對(duì)此，吳大猷先生謹(jǐn)慎地寫道：“在水星之情形,觀察的結(jié)果,需先做許多校正(如受其他星星之干擾等)這些校正總值達(dá)5160” 之巨,剩余43”實(shí)不及總值的百分之一。故理論與觀察結(jié)果之吻合,似不宜遂作定論。但按專家們的意見,則以為觀察是支持愛因斯坦的理論的。”上世紀(jì)六十年代,人們發(fā)現(xiàn)太陽風(fēng).一般認(rèn)為太陽通過太陽風(fēng)每年損失3X10-14M⊙!

愛因斯坦1915年計(jì)算顯然沒有包括太陽風(fēng)的概念!

討論水星的進(jìn)動(dòng),引入太陽風(fēng)的概念意味之一是太陽每一百年對(duì)水星的引力至少減少3X10-12倍。

引入太陽風(fēng)的概念意味之二是太陽風(fēng)對(duì)水星的外推!依據(jù)動(dòng)量守恒定律mv=M v’。 m為水星所受到的太陽風(fēng)作用，v為太陽風(fēng)速度; M 為水星質(zhì)量， v’為水星速度變化。

水星公轉(zhuǎn)軌道數(shù)值約為5790000Km，水星公轉(zhuǎn)軌道扁率約為0.2056。水星半徑約為2439Km。球面面積公式S=4Π .R.R。水星公轉(zhuǎn)軌道球面面積約為421227.6x10 12Km2。水星面積約為4672114.5km2，兩者之比為9.017x10 9。太陽質(zhì)量約為1.99x10 33g，水星質(zhì)量約為3.303x10 23g?？紤]太陽系、銀河系等均為平面結(jié)構(gòu)的事實(shí)，可以假定太陽風(fēng)主要散失在太陽赤道面。加之考慮水星公轉(zhuǎn)軌道扁率、水星對(duì)太陽風(fēng)的引力作用，對(duì)水星獲得的太陽風(fēng)物質(zhì)予以增大，乘以系數(shù)100。則得100年水星獲得的太陽風(fēng)物質(zhì)約為 3.32X10-20M⊙。

地球處太陽風(fēng)的最大速度約為900 Km/S。太陽表面物質(zhì)的最小脫離速度約為624 Km/S。取水星處太陽風(fēng)速度約為780 Km/S。

將以上數(shù)值簡(jiǎn)單代入公式mv=M v’，可得每百年v’約為7.84X10-5m/S。

太陽風(fēng)引起的引力變化與外推作用之和對(duì)水星每百年 43”的進(jìn)動(dòng)相比不是可以忽略不計(jì)的!

要知道水星公轉(zhuǎn)周期約88地球日，水星每百年的運(yùn)動(dòng)100x4.14x360x60x60與每百年 43”的進(jìn)動(dòng)相比也是天文數(shù)字!

當(dāng)然，我開始考慮太陽風(fēng)因素時(shí)，我曾設(shè)想做天體的“N體”計(jì)算。但隨著時(shí)間的變化，我認(rèn)識(shí)這是我目前無法做到的。

將太陽風(fēng)因素引入 水星進(jìn)動(dòng) 的“N體”計(jì)算是否會(huì)支持愛因斯坦理論?

愛因斯坦1915年的水星進(jìn)動(dòng)計(jì)算很大程度上可以被認(rèn)為是對(duì)牛頓方程進(jìn)行系數(shù)調(diào)整以適應(yīng)已知的43”! 因?yàn)樗沁M(jìn)動(dòng) 的“N體”精確計(jì)算的篇幅至少會(huì)是數(shù)以百萬字的，而不會(huì)只是一個(gè)普通論文篇幅!

未來會(huì)告訴我們一切!

1910年4月20日，大彗星，1705年，英國天文學(xué)家哈雷利用牛頓萬有引力定律推算出其回歸周期及軌道，為表彰他的成就，遂將該彗星命名為哈雷。它成為公元前240年以來有32次回歸記錄的“熟客”。哈雷彗星的周期約為76年。在20世紀(jì)有二次出現(xiàn)。1910年回歸時(shí)條件良好，因而形象頗為壯觀：4月20日過近日點(diǎn)時(shí)彗尾已亮得肉眼可見，一個(gè)月后過近地點(diǎn)時(shí)彗尾長達(dá)125度～150度。其時(shí)，由于它距離地球只有2500萬千米，故有人擔(dān)心完全被彗尾籠罩的地球生物會(huì)全部死亡。其實(shí)彗尾非常稀薄，而地球未發(fā)生任何異狀。不過哈雷彗星橫掃天際的景象著實(shí)使當(dāng)時(shí)的人們心驚肉跳。

彗星

1　Swift-Tuttle

英仙座流星雨的流星體來自周期135年的Swift-Tuttle彗星，當(dāng)?shù)厍蚪?jīng)過彗星軌道附近時(shí)，重力將這些從彗核散布出來的塵埃、碎粒吸引至地球，以高速?zèng)_向大氣層，摩擦燃燒后發(fā)出短暫的光芒，就是我們所見的流星。較大的流星體其尾跡可在夜空中持續(xù)數(shù)分鐘之久。

最近一次于1992年11月過近日點(diǎn)的 109P/Swift-Tuttle 彗星。下一次 le彗星要到2126年才會(huì)再度通過近日點(diǎn)。

2　貝內(nèi)特彗星

1970年3月20日， 貝內(nèi)特彗星過近日點(diǎn)時(shí)彗尾已長達(dá)11度，亮度達(dá)0等。 后發(fā)現(xiàn)于黎明前的東方天空，彗尾日漸變長，達(dá)20度以上，粗而彎的橙黃色塵埃彗尾和直線延伸的藍(lán)色氣體彗尾漂亮而易于區(qū)分。它成為自1910年哈雷彗星回歸以來最輝煌的彗星之一，很多天文愛好者都拍到頗為漂亮的照片。

貝內(nèi)特彗星是1969年12月28日由南非業(yè)余天文學(xué)家貝內(nèi)特發(fā)現(xiàn)而命名的。

3　天象

2002年03月05日13:15 由我國河南省開封市天文愛好者張大慶和日本業(yè)余天文學(xué)家遲谷熏在上月初共同發(fā)現(xiàn)的“池谷—張彗星”，日前天文學(xué)家已計(jì)算出其軌道，它將在3月18日通過近日點(diǎn)，這將為國內(nèi)的眾多天文愛好者提供一次觀測(cè)新彗星的良機(jī)。據(jù)介紹，“池谷—張彗星”已逐漸靠近近日點(diǎn)，此后十余天的每天黑幕降臨時(shí)分，該彗星會(huì)在西南方天空出現(xiàn)，地平高度約在20度左右，可用口徑為5厘米左右的小型天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)。特別是從3月15日至20日的數(shù)天時(shí)間，這顆彗星的亮度還將繼續(xù)增亮，其亮度估計(jì)在4星等左右，在無燈光干擾、大氣 寧靜度較高的郊外用肉眼可看到一顆像蒲公英狀的模糊亮點(diǎn)，即“池谷—張彗星”

愛因斯坦用相對(duì)論解釋水星近日點(diǎn)的現(xiàn)象

根據(jù)牛頓萬有引力定律計(jì)算的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)值與觀測(cè)值的分歧。1859年﹐法國天文學(xué)家勒威耶發(fā)現(xiàn)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的觀測(cè)值﹐比根據(jù)牛頓定律算得的理論值每世紀(jì)快38度﹐并猜測(cè)這可能是一個(gè)比水星更靠近太陽的水內(nèi)行星吸引所致?？墒墙?jīng)過多年的辛勤搜索﹐這顆猜測(cè)中的行星始終毫無蹤影。紐康測(cè)定這個(gè)值為每世紀(jì) 43度。他提出﹐這可能是那些發(fā)出黃道光的彌漫物質(zhì)的阻尼所造成的。但是﹐這種假設(shè)又不能解釋其他幾顆行星的運(yùn)動(dòng)。于是紐康就懷疑萬有引力定律中的平方反比規(guī)律有問題。為了能同時(shí)解釋幾顆內(nèi)行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)﹐紐康求出了引力應(yīng)與距離的2+1.574×10次方成反比。十九世紀(jì)末﹐電磁理論發(fā)展的早期﹐韋伯﹑黎曼等人也都曾試圖用電磁理論來解釋水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)問題﹐但均未能得出滿意的結(jié)果。

依據(jù)牛頓萬有引力定律計(jì)算所得的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)理論值與實(shí)際觀測(cè)所得到的觀測(cè)值之間的差異所產(chǎn)生的分歧問題。1859年，法國天文學(xué)家U.J.J.勒威耶根據(jù)多次觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所得到的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)值要比按照牛頓萬有引力定律計(jì)算所得的理論值每世紀(jì)快38秒出現(xiàn)水星近日點(diǎn)反常進(jìn)動(dòng)他的這一發(fā)現(xiàn)引起了眾多天文學(xué)家的注意很多人對(duì)這一問題進(jìn)行了研究和修正。進(jìn)一步測(cè)定水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的觀測(cè)值與理論值之差為每世紀(jì)43秒，于是有人懷疑牛頓萬有引力定律是否普遍適用。但長期得不到完滿的解釋。直至1915年A.愛因斯坦根據(jù)他創(chuàng)立的廣義相對(duì)論原理對(duì)水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算他的計(jì)算值與按照牛頓萬有引力定律計(jì)算得到的值之差值為每世紀(jì)43″03。這個(gè)值與觀測(cè)值十分接近，從而成功地解釋了水星近日點(diǎn)反常進(jìn)動(dòng)。

進(jìn)動(dòng)值的分歧問題，成為天文學(xué)對(duì)廣義相對(duì)論的最有力的驗(yàn)證之一。影響水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的因素很多，任何微小的變動(dòng)都會(huì)影響到對(duì)廣義相對(duì)論的驗(yàn)證，因此，這個(gè)問題尚需要繼續(xù)研究。

地球近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)

由于其他大行星(主要是木星)的攝動(dòng)影響，地球公轉(zhuǎn)軌道的近日點(diǎn)也有進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，周期約為21000年，每年約1.03'，也就是說每58年地球推遲一天到達(dá)近日點(diǎn)，比如公元1250年地球到達(dá)近日點(diǎn)的時(shí)間在冬至附近，而目前則是每年1月3日或4日到達(dá)近日點(diǎn)。

從長期來看，地球近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)雖然微小，但也是造成地球氣候冷暖變化的重要因素之一。南斯拉夫天文學(xué)家米蘭科維奇(Milankovich)于1930年提出地質(zhì)時(shí)期氣候變化與地軸傾斜度的變化、地球軌道偏心率的變化和近日點(diǎn)的位置變化有關(guān)。