为什么卫星减速才能做向心运动
为什么卫星减速才能做向心运动
卫星在宇宙空间绕地球做圆周运动是万有盈利全部做向心力,即：F万=mV^2/R,那么R=mV^2/F当速度减小的那一瞬间,轨道还没来得及改变,所以卫星和地球的距离不变,所以万有引力不变.从后面的推导式看,F不变V减小,那么R就减小,所以卫星做向心运动
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与《为什么卫星减速才能做向心运动》相关的作业问题
首先看万有引力公式 F = GMm/r方 向心力公式 F = mv方/r速度v减小 而万有引力等于向心力 所以r必须减小 即要做近心运动 要升高轨道同理 至于说为什么半径大线速度小 你联立上述两个公式 得 GM/r = v方 所以就是了看不明白直接问我 再问： 这个，半径大的地方所受的万有引力不是小吗？那么所需的向心力
f=mv/rf不变,v变大,曲率半径r变大
在匀速圆周运动时,速度越高半径越大.回收时要将半径减小到地球的半径,所以要减速.这说法太牵强,不过公式我忘了,老师应该会讲到.
对你的问题逐一分析：卫星由圆轨道加速可变为椭圆轨道,并且做离心运动,那为什么到达远日点后又做向心运动回来?假如说卫星绕地球运动是个椭圆,那么 地球是椭圆的一个焦点.画个椭圆看看,当到了远日点就该往回转了呀!从动能角度分析：卫星在近日点是离地球最近的,然后沿椭圆运动的过程中,离地球越来越远,所以地球引力做负功,卫星速度必
依据当然是速度发生变化了,听牛顿说的：只有受力后速度才能改变.前.当然是前了.向后就加速了.
对,进行受力分析可知!半径不变时物体作圆周运动所需的向心力,是与角速度的平方（或线速度的平方）成正比的.若物体的角速度增加了,而向心力没有相应地增大,物体到圆心的距离就不能维持不变,而要逐渐增大使物体沿螺线远离圆心.向心运动类似,
你误解了,这里所说的阻力是指与原来运动速度方向相反的力（如卫星进入大气层时受到的空气阻力）,这个阻力直接使速度减小,而指向圆心的力大小不变,实际上属于供大于需,所以是做向心的运动（靠近圆心）.
首先,对于任何一种曲线运动,在每一时刻,径向上的合力都等于mv^2除以 该时刻的 曲率半径,这是没问题的.然后再来说,“合力大于mv^2/r,做向心运动”这句话是什么意思.这里的r是原来那个圆周运动的r,合力比需要的大,它就会向圆内拐,然后你把r换成新的 曲率半径 ,它就是相等的.或者换一种说法,正因为此时的r比原来设
火车轨道都是有一定的坡度的,转弯时重力的分力提供向心力,如果V过大那么重力的分力就不足以提供向心力了,就需要轨道外沿给火车一个向内的力.如果V过小,向心力就会比较小达不到重力分力的植只好由内轨提供一个压力来平衡多余的重力分力.相信力是和力要靠受力分析来判断,切不可只看状态.
根据角动量守恒定律,近地点卫星速度最大,此时改变其加速度所需外力最小,因此也就最节约燃料.楼主可以参研角动量守恒定律.
要看你吃的多饱.如果半饱,就是吃了平时饭量的一半后,等15分钟,不饿了,这叫半饱.那么半小时就可以了.如果8成饱,就是吃了平时饭量少一点,但是停下来3分钟就感觉不饿了,这叫8成饱,这样最好1小时后运动.如果很饱,吃完感觉很撑,就要一个半小时再活动.如果正好,吃完马上感觉不饿,再吃就撑了,这叫正好.最好70分钟后活动.需
最好不要有这样的结论.判断速度大小变化,应该掌握基本的方法.1.若物体做匀速圆周运动,物体的合外力,刚好提供向心力.合外力没有位移,作功为0,所以速度大小不变2.若合外力突然变大,则此时合外力除了提供向心力外,还有使物体靠近圆心的效果,即向心运动.此时合外力有靠近圆心的位移,力做正功,所以速度增大.3.若合外力突然变小
如果你是个中学生,这个问题很难跟你讲清楚；如果你是个大学生,这个问题很简单.由于在百度上打公式很困难,而且很费神,所以我就不一步一步推导了,我只给你提供思路,剩下的你自己去推导（能问这些问题,相信你也是个好学之人,所以你自己去推导公式对你很有帮助）.言归正传,解决此类问题,大前提是要找出运动方程来.也就是a,b,c与能
能提供的最大的向心力仍然小于mw^2R时,物体就会做离心运动,以半径逐渐扩大来抵消向心力的不足
卫星做环绕运动时,感觉到的失重并不是代表不受重力,而是重力正在作为向心力,使其环绕地球运动,当重力完全作为向心力时,就感受不到重力了.重力势能和失重与否无关,因为你在做自由落体的时候也是失重状态,但同时你的重力势能正在转化为动能,同样的,环绕地球运动的卫星也是失重状态,但重力势能依旧存在.机械能=动能+重力势能,只要知
由你的提问可以看出你对这类问题的迷茫.首先要弄清两个概念,一个是“向心力”,一个是“合外力”.“在物体做圆周运动的时候,改变向心力或者速度会改变运动状态,但是是由速度判断向心力,还是由向心力的变化判断速度?”这个提问有毛病.向心力的公式：F向=mv^2/r (m是物体的质量,v是物体做圆周运动的线速度,r为做圆周运动的
　　做向心运动还是离心运动取决于地球提供的万有引力大小和该点做圆周运动的相对大小　　即比较GMm/R^2和mV^2/R的大小　　所以两式相减得 GMm/R^2-mV^2/R　　又因为该系统角动量守恒 既 VR=L,（也可以理解为开普勒第二定律）　　将V=L/R带入得 GMm/R^2-mL/R^3　　提取公因式得 mR^
F万>mv^2/r时,物体就做会做向心运动反之 就是 离心运动 物体做离心运动,是不是半径一直在变大 对的向心运动 反之
卫星被火箭加速到一定速度后才能脱离地球引力才有可能到达月球.在到达月球附近时如果速度很大,月球对卫星的引力不足以使卫星绕月飞行,所以要制动,也就是减速.【要做圆周运动,如果确定卫星在和位置接近月球也就是确定卫星和月球的距离后,那么月球对卫星的引力就能大致确定下来,可要让卫星绕月球做原型运动,那么离心力必须小于或等于这个豆丁微信公众号
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高三物理一轮复习《行星的运动》课时训练小卷（含解析）
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离心运动教案
作者：佚名 教案来源：网络 点击数： &&&
离心运动教案
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文章来源莲山课 件 w w w.5y K J.Co m 第4节离心运动教材分析&&& 教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想．&&& 做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消失或者合外力不足以提供所需的向心力时，将做逐渐远离圆心的运动，此种运动叫“离心运动”。在半径不变时物体做圆周运动所需的向心力是与角速度的平方(或线速度的平方)成正比的．若物体的角速度增加了，而向心力没有相应地增大，物体到圆心的距离就不能维持不变，而要逐渐增大使物体沿螺线远离圆心．若物体所受的向心力突然消失，则将沿着切线方向远离圆心而去．人们利用离心运动原理制成的机械，称为离心机械．例如离心分液器、离心加速 器、离心式水泵、离心球磨机等都是利用离心运动的原理．当然离心运动也是有害的，应设法防止。例如砂轮的转速若超过规定的最大转速，砂轮的各部分将因离心运动而破碎．又如火车转弯时，若速度太大会因倾斜的路面和铁轨提供给它的向心力不足以维持它做圆周运动，就会因离心运动而造成出轨事故．&&& &&& 学习离心运动的概念时．通过充分讨论．让学生明确几点：&&& 第一，做圆周运动的物体．一旦失去向心力或向心力不足，都不能再满足把物体约束在原来的圆周上运动的条件．这时会出现物体远离圆心而去的 现象．& && 第二，可补充加上提供的向心力F大于物体所需的向心力mrω2时，F& mrω2，表现为向心的趋势(离圆心越来越近)．这对学生全面理解“外力必须等于mrω2时；物体才可做匀速圆周运动”有好处．&&& &&& 第三，离心运动是物体具有惯性的表现．而不是物体受到“离心力”作用的结果．有些学生可能提出，“离心力”的问题．教师可以说明那是在另一参考系(非惯性系)中引入的概念，在中学阶段不予研究．&&& &&& 关于离心运动的应用和防止．可引 导同学讨论完成．&&& 重点 ：物体做离心运动所满足的条件．&& 难点：对离心运动的理解及其实例分析．&&& 教具准备：离心转台、离心干燥器等各类演示设备．&& 课时安排：l课时三维目标&&& 一、知识与技能&&& 1．知道什么是离心运动；&&& 2．知道物体做离心运动的条件；&&& 3．了解离心运动的应用和防止．&&& 二、过程与方法&&& 、&&& 1．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力；&&& 2．培养学生应用理论知识解决实际问题的能力．&&& 三、情感态度与价值观&&& 1．通过离心运动的 应用和防止的实例分析，使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题；2．培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯．教学过程导入新课&&& 我们小时候大都喜欢吃棉花糖，而且当时一定非常奇怪．为什么一颗一颗的白砂糖，经过机器一转，就变成又松又软的“棉花”不断向外“飞出”?做匀速圆周运动的物体。它所受的合外力恰好提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物体将怎样运动呢?本节课专门研究这一问题．推进新课一、&离心运动学生阅读教材，认识离心运动．1．离心现象&&& 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变．一旦向心力突然消失，物体就沿切线方向飞去，离圆心越来越远．如用细绳拉着在光滑水平面做匀速圆周运动的小球，如果细绳突然断了，小球就沿切线方向飞去；用旋转的砂轮磨制刀具时，原来做匀速圆周的砂轮微粒，磨落后将沿切线飞去．多媒体课件展示旋转的砂轮磨制刀具&&& 除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，物体将偏离原来运动的圆轨道．当F& mrω2时，物体将沿切线和圆周之间的某条曲线运动，离圆心越来越远，如图所示，如在旋转的平台上滴几滴墨水，平台转动较慢时，墨水能随转台做匀速圆周运动，当平台达到一定的转速时，墨水滴将做逐渐远离圆心的运动．&&& 2．离心运动&&& 做匀 速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．&&& (1)离心运动的条件：&&& 当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出．&&& 当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力时， 物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去．&&& (2)离心现象的本质――物体惯性的表现&&& 做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动。只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动．如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果．如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动．此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”．做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大．& &&& 二、离心运动的应用和防止&&& 1．离心运动的应用&&& ①离心干燥器&&& &&& 演示：把一块湿布放在离心干燥器的金属网笼里，网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动．当网笼转得比较快时，附着力F不足 以提供所需的向心力，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面．②离心沉淀器&&& &试管里的悬浊液沉淀较慢，为了加速沉淀，也可把试管装入离心机，利用离心运动的原理使其中的不溶微 粒加速沉淀．小朋友都爱吃的“棉花糖”，它的制作方法也应用了离心运动的原理．&& &&& ③洗衣机的脱水筒&&& ④用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内&&& 体温计盛水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口，测定体温后，升到缩口上方的水银柱因受缩口的阻力不能自动缩回玻璃泡内，在医院里将许多用过的体温计装入水袋内放在离心机上，转动离心机，可把水银柱甩回到玻璃泡内．当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F足以提供所需的向心力 ，缩口上方的水银柱做圆周运动；当离心机转得很快时，阻力F不足以挺供所需的向心力，水银柱做离心运动而回到玻璃泡内．在日常生活中我们通常是用手将体温计中的水银柱甩回玻璃泡内的．&&&& &&& 2．离心运动的防止&&& ①车辆转弯时要限速&&& 在水平路面上行驶的汽车，转弯时所需的向心力来源于静摩擦力。如果转弯时速度过大，所需的向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故．因此，在转弯处，车辆行驶不允许超过规定的速率．&&& ②转动的砂轮和飞轮要限速&&& 高速转动的砂轮和飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故。&&& 离心现象有时会造成危害，需要防止．例如汽车、火车在转弯时若速度超过允 许范围，就会因离心现象而造成严重交通事故．高速转动的砂轮，若转速过大，使构成砂轮的砂粒间的作用力不足以提供其所需的向心力，就会引起砂轮某些组成部分的离心现象而造成事故。&&& 【知识拓展】&&& 在日常生活中，有不少人用“离心力’’来解释离心现象．其实，“离心力”这个概念不够严密．物体发生离心现象并不是因为有什么“离心力”作用在物体上，而是因为向心力减小或消失．此外，向心力本身也是一个以效果来命名的力，它可以是一个作用力，也可以是几个作用力的合力，也可以是合力在半径方向的分力．在一般情况下，也不能认为向心力和离心力是一对作用力和反作用力
&&& 1．飞机俯冲拉起时，飞行员处于超重状态，即飞行员对座位的压力大于他所受的重力，这种现象也叫过荷．过荷会造成飞行员大脑缺血，四肢沉重．过荷过大时，飞行员还会暂时失明，甚至晕厥．飞行员可以通过加强训练来提高自己的抗荷能力．如图所示是训练飞行员用的一种离心试验器．当试验器转动时，被训练人员根据测试要求，在试验舱内可取坐、卧等不同姿势，以测试离心作用对飞行员产生的影响．离心试验器转动时，被测验者做匀速圆周运动．现观察到图中的直线AB(即垂直于座位的直线)与水平杆成300角．被测验者对座位的压力是他所受重力的多少倍?
&&& 2．有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形的大容器，游客进入容器后靠筒壁坐着(见图)．当圆筒开始转动，转速逐渐增大时，游客会感到自己被紧紧地压在筒壁上不能动弹．当转速增大到一定程度时，突然地板与座椅一起向下坍落，游客们大吃一惊，但他们都惊奇地发现自己是安全的．请回答这时人们做圆周运动所需的向心力是由什么力提供的? 人们自身所受重力又是被什么力所平衡的?& 三、巩固练习& 1．物体做离心运动时,运动轨迹…………………………………………………(&&& )& A．一定是直线& B．一定是曲线& C．可能是直线，也可能是曲线&&& & D．可能是圆2 ．物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示．如果减小M的质量，则物体的轨道半径r，角速度ω线速度v的大小变化情况是………………………(&&& )&&& A．r不变，v变小，ω变小&&& B．r增大，ω减小，v不变&&& C．r减小，v不变，ω增大&&& D．r减小，ω不变，v变小
3．如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径为50 m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的O．2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少?(g取10 m／s2)
4．图中所示是用来研究圆周运动的仪器，球A、B可以在光滑杆上无摩擦地滑动， 两球之间用一细轻线连接，mA=2m B．当仪器以角速度ω匀速转动，并达到稳定时，两球与转轴距离rA、rB保持不变，则………(&&& )&&& A．两球向心力大小相等&&& B． rA=1/2rB&& &&& C．两球的向心加速度大小相等&&& D．当ω增大时，B球向外运动&&& 参考答案：1．C 2．B 3．10 m／s 4．AB课堂小结&&& 这节课我们运用圆周运动的知识分析了离心现象，知道了产生离心运动的条件．在耋际中，当离心运动对我们有利时需要利用它，当离心运动对我们有害时就需要加以限制．&&& 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向．&&& 当F=mrω2时，物体做匀速圆周运动；&&& 当F=O时，物体沿切线方向飞出；&&& &&& 当F&mmrω2时，物体逐渐远离圆心；当F& mrω2时．物体诼渐靠近圆心。板书设计&&&& 1．离心现象&&& (1)物体做离心运动的条件&&& 合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力．&&& (2)离心运动&&& 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动．2．离心运动的应用和防止(1)离心运动的应用①离心干燥器②离心沉淀器(2)离心运动的防止①车辆转弯时要限速②转动的砂轮和飞轮要限速活动与探究观察并思考：1．汽车、自行车等在束平面上转弯时，为什么速度不能过大?2．滑冰运动员及摩托车运动员在弯道处的姿势，并分析其受力情况． 文章来源莲山课 件 w w w.5y K J.Co m
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ?《全球气候变化及冰期与间冰期交替原因论文》 www.wenku1.com
全球气候变化及冰期与间冰期交替原因论文日期：
全球气候变化及冰期与间冰期交替原因论文摘 要：全球气候变化问题是世界日益关切的问题。尽管许多人半信半疑地接受了温室气体是全球气候变化的主要因素这一观点，但许多科学家仍然持怀疑态度，他们用大量的证据驳斥了这一观点，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素。在过去的一个世纪里全球气候发生了明显变化。地球表面平均气温升高了0.8 ?C（或1.4 ?F），其中升高的2/3是发生在1980年以后。全球变暖产生了一系列严重后果，如冰川消退、海平面上升、降水量重新分配、沙漠扩展等，并对人类及全球生态系统产生了显著影响，包括由于作物产量减少造成的食物紧缺的威胁以及由于洪水淹没造成的居民住房的损失[12]。全球气候的变暖及其严重后果引起了许多人的关注，而且对于如何应对气候的变暖，引起了全球广泛的政治争论、公开辩论以及各种学术研究[15]。为了有效地应对全球气候的变化，首先必须弄清楚全球气候变化的原因，然后再找出有效的对策。气候的变暖已经确定无疑，且许多人认为这主要是由于人类燃烧化石燃料、砍伐森林等活动造成的。但是，科学界对此结论仍有争议，以非政府间国际气候变化专门委员会（NIPCC）为代表的许多专家用大量的证据驳斥了这一观点[5-6]，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素，但他们并没有找出具有说服力的自然驱动力。于是，作者研究了各种可能引起气候变化的自然驱动力，发现火山活动能改变地球的轨道，因而是引起气候明显变化的关键因素。1 气候变化的原因根据现有的研究结果可知，能影响气候变化的因素主要有。（1） 地球轨道的变化：地球轨道的微小变化就能改变阳光在地球表面上的季节性分布和地理性分布。地球轨道的变化对气候的变化影响较大，而且与冰期和间冰期显著相关[4]。（2）太阳辐射：自1978年以来，人们已用卫星精确地测量了太阳辐射。这些测量表明自1978年以来太阳辐射并未增加，所以在过去30年中，气候变暖不能归因于太阳辐射的增加[11]。（3）火山活动：火山喷发可释放气体和微粒到大气层中，从而能在一定时空范围内影响气候的变化[13]。（4）磁场的强度和海洋的变化：一些近来的分析显示全球气候的变化还与磁场的强度[2]和海洋的变化[1]有一定的关系。（5）人类的影响：有人认为气候变化在很大程度上是由于人类活动造成的。在这些人类因素中最值得关注的是燃烧化石燃料所排放的CO2 浓度的提高[9]，其次是制造水泥所产生的飘尘的增多，此外还有土地利用、臭氧层破坏、畜牧业和农业活动、森林砍伐等都会对气候有不同程度的影响，并成为气候变化的因素。可见目前有些人偏向于认为温室气体是全球变暖的主因，但许多科学家仍然持怀疑态度。IPCC的第4次评估报告AR4也承认全球增温研究存在许多不确定因素，许多预测没有给出定量判断的科学依据[5-7]。2007年成立的非政府间国际气候变化专门委员会（NIPCC）就针对AR4进行了逐条反驳，认为自然驱动是全球气候变化的主要因素[16]。许多学者也研究发现火山活动是影响气候变化的重要因素，火山喷发所导致的气候变化在一定程度上能超过温室气体对气候变化产生的影响[13]。他们的论据是：火山喷发可释放大量气体和微粒到大气层中，这些气体和微粒可以阻挡太阳辐射到达地球表面，从而导致在相当长的时间内地球气候变冷。他们常举的例子有：1991年的皮纳图博火山（Mount Pinatubo）的喷发[3]，实质性地影响了全球气候，使全球气温降低了大约0.5 ?C（0.9 ?F）；1815年的坦博拉火山（Mount Tambora）喷发[8]导致了无夏之年；但被称为“大火成岩省”的大得多的火山喷发每隔亿年才出现几次，可能造成全球变暖和大规模的物种灭绝[10]。可见，他们还不能确定火山爆发到底是使地球变暖还是变冷，还没有找到火山爆发改变地球气候的真正原因。事实上，作者近来的研究发现巨大火山爆发改变气候的主要原因是这些火山喷发能够改变地球公转的速度，从而改变地球的轨道，最终导致全球气候变冷或变暖甚至出现冰期或间冰期。这一理论可以分述如下。推广“卫星变轨原理”[14]得到地球变轨的计算模型，并推导出地球变速引起地球变轨的公式。其中又可分两种情形来讨论。①地球增速引起地球轨道扩大。假设太阳的质量为Ms，地球的质量为M，地球原先在半径为r1的圆形轨道1上绕太阳做匀速圆周运动，如图1所示，则速度V1=。若地球在A点受到推力作用得到加速，则由于太阳对地球的万有引力小于地球以加速后的速度绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力，从而做离心运动，进入椭圆轨道。故假设地球在A点的速度由V1增大到VA2 时，地球可进入近日点距太阳中心为r1，远日点距太阳中心为r2的椭圆轨道2，则根据机械能守恒定律可知，地球从近日点A运动到远日点B时应有MVA22=MVB2+ΔEp （1）ΔEp=（2）又由开普勒第二定律可知VA22△t·r1=VBΔt·r2 （3）由式（1）～（3）可求出VA2==V1（4）类似地，欲使地球从半径为r1的圆形轨道进入近日点距太阳中心为r1，远日点距太阳中心为r3的椭圆轨道3，则地球在A点的速度应由V0增大到VA3 ，其VA2=·=V1（5）由（4）～（5）式可求VA3=··VA2=VA2 （6）VA3-VA2=（-1）·VA2 （7）这意味着若在椭圆轨道2的近日点A地球的公转速度由VA2增加至VA3，则地球可从椭圆轨道2变轨到椭圆轨道3。当今地球处于间冰期，它运行在一个椭圆轨道上，近日点距离r1= m，远日点距离r2= m，近日点处的公转速度VA2=30287m/s。根据公式（7），用计算机可算出，欲使地球从现有的椭圆轨道变轨到远日点距离r3=r2+0.020的椭圆轨道，地球在近日点的公转速度应增加9.75134e-10 m/s。一般地，如下图3（a）所示，对于椭圆轨道2上的任一点D，假设D与太阳之间的距离为r4，地球在D点的线速度为VD，则由开普勒第二定律可知VA2·r1=VD·r4 （8）假设地球在D点受到推力作用得到加速，使VD变为V4，能使地球变轨到更大的椭圆轨道4。如果该椭圆轨道的近日点距离不变，则其远日点距离必增加。假设当地球在轨道2 的A点由速度VA2增大到VA4 时，地球也可进入轨道4，则VA4·r1=V4·r4 （9）由式（8）和（9）可得VA-VA2=（V4-VD） （10）V-VD=（VA4-VA2） （11）即如果地球在轨道2 的A点发生ΔV的增速能使地球轨道的远日点距离增加，则地球在轨道2的D点只需发生ΔV（可以使地球轨道的远日点距离具有同样的增幅。由于D的任意性，可见由于地球增速引起地球轨道扩大的概率是很大的。类似地，如图3（b）所示，对于从远日点B出发驶向近日点E的半椭圆轨道2上的任一点D，如果地球在D点受到推力作用而被加速，则能使地球变轨到近日点距离增加的椭圆轨道4。②地球减速引起地球轨道缩小。如前面图2所示，欲使地球从椭圆轨道3变轨到椭圆轨道2就应该使地球在A点的速度VA3减少至VA2，由式（6）可得VA3-VA=（1-）·VA3 （12）即地球的公转速度VA3应减少（1-）·VA3 便可使地球从轨道3变轨到轨道2。当今地球运行在一个椭圆轨道上，近日点距离r1= m，远日点距离r2= m，近日点处的公转速度VA2=30287 m/s。欲使地球从现有的椭圆轨道变轨到远日点距离r3=r2-0.02的椭圆轨道，地球在近日点的公转速度应减少9.78497e-10 m/s。一般地，如下图4（a）所示，对于从近日点A出发驶向远日点的半椭圆轨道4上的任一点D，假设地球在点A的线速度为VA4，D与太阳之间的距离为r4，地球在D点的线速度为VD，则由开普勒第二定律可知VA4·r1=VD·r4 （13）如果地球在D点受到反向推力作用被减速，使VD变为V2，能使地球变轨到更小的椭圆轨道2。由于该椭圆轨道的近日点距离不变，则其远日点距离必缩短。假设当地球在轨道4的A点由速度VA4减小到VA2 时，地球也可进入轨道2，则VA2·r1=V2·r4 （14）由式（13）和式（14）可得VA4-VA2=（VD-V2） （15）VD-V2=（VA4-VA2） （16）即如果地球在轨道4的A点发生ΔV的减速能使地球变轨到更小的椭圆轨道2，则地球在轨道4的D点只需产生ΔV（类似地，如上图4（b）所示，对于从远日点B出发驶向近日点E的半椭圆轨道4上的任一点D，如果地球在D点受到反向推力作用而被减速，则能使地球变轨到近日点距离缩短的椭圆轨道2。（2）推广“火箭飞行原理”得到地球火山喷发改变地球转速的计算模型，并推导出火山喷发改变地球转速的公式。这也可分两种情形来讨论。①火山喷发降低地球公转速度。如图2和图5所示，在地球绕太阳公转的过程中，当地球上有火山口朝着与地球公转切线方向相同的方向连续不断地喷出大量的高速气体及其他火山物质时，可使地球受到与公转方向相反的作用力，从而使公转速度降低。因此，可参考火箭飞行原理[17]来计算地球公转切向速度负增量。设在某一瞬时t，地球质量为M，速度为v，在其后t到t+dt时间内，地球喷出了质量为dm的物质，这些物质喷离地球的速度为u，使地球的速度增量为dv，所以在时刻t+dt，地球的质量为M+dM，速度为v+dv，喷出物质的质量为dm（当dt很小时，比如当dt≤1 s时，可以认为这些物质此刻飞行在空中），速度为（v+dv+u）.由于地球在绕太阳公转的过程中所受的外力仅有太阳对地球的引力和地球绕太阳旋转的离心力，两个力互相抵消，使外部合力为0，因此根据动量守恒定理有Mv=[M+dM]（v+dv）+dm（v+dv+u）]注意到dM=-dm，上式可化简为dv=u*dM/M设在某一时刻ti，地球的质量为Mi，公转速度为vi，在其后ti到tj时间内地球喷出了一些物质，到了时刻tj，地球剩余质量为Mj，公转速度变为vj，则对上式积分可得：=uvj-vi=-uln（Mi/Mj）设地球原有质量与第1s火山喷发后剩余质量比为N1，地球剩余质量（包括落回物质的质量）与第2 s火山喷发后剩余质量比为N2，···，以此类推。设火山喷发前地球原有速度为v0，第i秒火山喷发射出物质的速度为ui，第i秒火山喷发后地球获得的速度为vi， 则v1-v0=-u1ln（N1）v2-v1=-u2ln（N2）v3-v2=-u3ln（N3）vk-vk-1=-ukln（Nk）一般可认为u1=u2=···=uk=u且N1= N2=···=Nk=N（其中u>0，N>0），于是vk-v0=-kuln（N）在计算火山活动时，应该参照统计数据。现在世界上约有1500座活火山，其中每年有50～80个火山会喷发。历史上著名的维苏威火山持续喷发了10多个小时，每秒能喷出1.54321万t碎石、熔岩、灰烬和气体。被人们誉为“地中海灯塔”的意大利斯通博利火山几乎连续喷发了至少100年之久。武尔卡诺式火山喷发能将各种物质以超过350 m/s的速度抛射到几千米之上的空中。旅行者1号发现木卫一上的火山喷射速度也可达1000 m/s。地球上还有许多猛烈的火山喷发能将火山灰、岩石碎屑喷射到几十公里以上的高空，形成遮天蔽日并环绕地球旋转的“火山云”，月球就是由这种“火山云”凝聚而成的。可见，有些火山喷射物质的速度可达第一宇宙速度（7.9 km/s）以上的速度。火山喷发还与时间有关系。由于凌晨气温低，凌晨下雨的概率一般高于白天其他时间下雨的概率。如果某一天地球上有些火山口在凌晨6：00左右连续喷发了4 h，则在这个时间段的火山喷射方向差不多与地球公转方向相同，使地球受到与公转方向相反的阻力，从而使地球公转速度降低。假设这些火山每秒喷物总量为1.54321e9 kg（相当于一个维苏威火山口每秒的喷发量），而且火山喷射物质的速度为350 m/s，则经过4个小时的连续喷发，可使地球公转减速9.75134e-10 m/s。这个减速可以使地球变轨到远日点距离缩短0.02 m的轨道上。正如（1）中公式（15）和（16）所表明的那样，在从近日点出发驶向远日点的半椭圆轨道上的任一点D发生同样规模的火山喷发都能使地球获得差不多相同的减速效果，因而可使地球发生差不多相同规模的变轨。由于地球上每年都有几十座活火山喷发，因此在这条漫长的轨道上发生上50次这样的变轨的概率是很大的，所以一年之内因地球变轨使远日点距离缩短1 m是很自然的。假设在历时一百年的过程中，平均每年地球变轨使远日点距离缩短1 m，则在一百年中地球远日点距离可缩短100 m。同理，地球近日点距离也可能缩短100 m。因而地球气温上升0.8 ℃也就不足为怪了。下表1还列出了用计算机算出的多种不同规模的火山喷发可引起的地球缩轨数据。②逆向火山喷发提高地球公转速度。如前面图1和图6所示，在地球绕太阳公转的过程中，当地球上有火山口朝着与地球公转切线方向相反的方向连续不断地喷出大量的高速气体及其他火山物质时，可使地球获得巨大的动量，提高公转切向速度。因此，可参考火箭飞行原理来计算地球公转切向速度的增量。设太阳的质量为Ms，在某一瞬时t，地球质量为M，速度为v，在其后t到t+dt时间内，地球喷出了质量为dm的物质，这些物质喷离地球的速度为u，使地球的速度增加了dv，所以在时刻t+dt，地球的质量为M+dM，速度为v+dv，喷出物质的质量为dm（当dt很小时，比如当dt≤1秒时，可以认为这些物质此刻飞行在空中），速度为（v+dv-u）.由于地球在绕太阳公转的过程中所受的外力仅有太阳对地球的引力和地球绕太阳旋转的离心力，两个力相互抵消，使外部合力为0， 因此根据动量守恒定理有Mv=[M+dM]（v+dv）+dm（v+dv-u）]注意到dM=-dm，上式可化简为dv=-u*dM/M设在某一时刻ti，地球的质量为Mi，公转速度为vi，在其后ti到tj时间内地球喷出了一些物质，到了时刻tj，地球剩余质量为Mj，公转速度变为vj，则对上式积分可得：d=-udvj-vi=uln（Mi/Mj）设地球原有质量与第1秒火山喷发后剩余质量比为N1，地球剩余质量（包括落回物质的质量）与第2秒火山喷发后剩余质量比为N2，···，以此类推.设火山喷发前地球原有速度为v0，第i秒火山喷发射出物质的速度为ui，第i秒火山喷发后地球获得的速度为vi，则v1-v0=u1ln（N1）v2-v1=u2ln（N2）v3-v2=u3ln（N3）······vk-vk-1=ukln（Nk）一般可认为u1=u2=···=uk=u且N1= N2=···=Nk=N（其中u>0，N>0），于是vk-v0=kuln（N）在计算火山活动时，应该参照统计数据。现在世界上约有1500座活火山，其中每年有50～80座火山喷发。历史上著名的维苏威火山持续喷发了10多个小时，每秒能喷出1.54321万t碎石、熔岩、灰烬和气体。被人们誉为“地中海灯塔”的意大利斯通博利火山几乎连续喷发了至少100年之久。众所周知的武尔卡诺式火山喷发能发产生猛烈的爆炸，各种火山物质以超过350 m/s的速度抛射到几千米高空；这类火山爆发可能会反复喷发，持续几天、几个月甚至几年。旅行者1号发现木卫一上的火山喷射速度也可达1000 m/s。地球上还有许多猛烈的火山喷发能将火山灰、岩石碎屑喷射到几十公里以上的高空，形成遮天蔽日并环绕地球旋转的“火山云”，月球就是由这种“火山云”凝聚而成的。可见，有些火山喷射物质的速度可达第一宇宙速度（7.9 km/s）以上的速度。火山喷发还与时间有关系。对于同一地区来说，白天气温高，气流运动活跃，不容易形成雨滴；傍晚气温开始降低，容易形成雨水。因此傍晚下雨的概率高于白天下雨的概率。当降水量很大时，降落到地面上的雨水可通过地表裂缝渗入地壳下面的岩浆囊，从而引起火山喷发或地震。因此，对于同一地区来说，傍晚发生火山喷发的概率高于白天的概率。如果某一天地球上有些火山口在傍晚6：00左右连续喷发了几个小时，则在这个时间段的火山喷射方向差不多与地球公转方向相反，能加速地球公转。由于有些火山群有多个火山口同时喷发，因此可以不过分地假设有一个火山群每秒喷物总量为1.54321e9 kg（相当于1个维苏威火山口每秒的喷发量），而且火山喷射物质的速度为350 m/s，则经过4个小时的连续喷发，可使地球公转增速1.1191e-9 m/s（>9.75134e-10 m/s）。这个增速可以使地球变轨到远日点距离增加0.020 m的轨道上。正如（1）中公式（10）和（11）所表明的那样，在从近日点出发驶向远日点的半椭圆轨道上的任一点D发生同样规模的火山喷发都能使地球获得差不多相同的增速效果，因而可使地球发生差不多相同规模的变轨。由于地球上每年都有几十座活火山喷发，因此在这条漫长的轨道上发生上50次这样的变轨的概率是很大的，所以一年之内因地球变轨使远日点距离增加1.0 m是很自然的。在历时100000年的间冰期中，地球从现有的椭圆轨道变轨到远日点距离增加100 km的椭圆轨道也是自然的，这就会地球进入小冰期；在历时1000000年以上的间冰期中，地球从现有的椭圆轨道变轨到远日点距离增加1000 km的椭圆轨道也是自然的，这就会地球进入大冰期，从使地球覆盖上辽阔的冰川。表2还列出了用计算机算出的多种不同规模的火山喷发可引起的地球扩轨数据。2 结语全球气候变化问题是世界日益关切的问题。尽管许多人半信半疑地接受了温室气体是全球气候变化的主要因素这一观点，但许多科学家仍然持怀疑态度，他们用大量的证据驳斥了这一观点，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素。近来作者的研究也表明尽管温室气体能使局部地区短期出现变暖现象，但火山活动能改变地球的轨道，因而是引起气候明显变化的关键因素。当地球受到火山喷射力的作用而增速时，地球轨道变大，使全球气候变冷；当地球受到火山喷射力的作用而减速时，地球轨道缩小，使全球气候变暖。可见，地球气候变冷或变暖都是自然现象，冷暖可以交替出现。由此，我们可以找到挽救气候变暖的对策是使一些猛烈的火山喷发尽量发生在凌晨时段，挽救气候变冷的对策是使一些猛烈的火山喷发尽量发生在傍晚时段。我们再也不怕因气候变化引起的世界末日的到来。参考文献[1] Changnon，Stanley A.； Bell，Gerald D.El Nino，：The Climate Event of the Century.London：Oxford University Press，2000.[2] Courtillot，Vincent；Gallet， Yves；Le Mou l，Jean-Louis；et al.Are there connections between the Earth's magnetic field and climate[J].Earth and Planetary ScienceLetters，（328-339）：620.[3] Diggles，Michael.“The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo，Philippines”. U.S.Geological Survey Fact Sheet，2005.[4] Gale，Andrew S.A Milankovitch scale for Cenomanian time”.Terra Nova，）：420.[5] Ge Quan-sheng，Wang Shao-wu， Fang Xiu-qi.An uncertainty analysis of understanding on climate change[J].Geographical Research，）：192-203.[6] IPCC.Climate Change 2007：Synthesis Report （Summary for Policymakers） [M].Cambrige University Press，.[7] IPCC.Climate Change 2007： The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the International Government Panel on Climate Change [M]. Cambridge，UK and New York：Cambridge University Press，2007.[8] Oppenheimer， Clive.“Climatic， environmental and human consequences of the largest known historic eruption： Tambora volcano（Indonesia） 1815[J].Progress in Physical Geography，）：230.[9] Sagan，C，Chyba，C.“The Early Faint Sun Paradox：Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases[J].Science，1997， 276（5316）：1217-21.[10] Wignall，P.Large igneous provinces and mass extinctions. Earth-Science Reviews，2001，53： 1.[11] Willson， Richard C，Hugh S. Hudson.The Sun’s luminosity over a complete solar cycle[J]. Nature，（6321）：42-44.[12] 宫敏，徐漫.气候变化及其对农作物的影响[J].吉林农业，2013（2）：179.[13] 李平原.火山活动对全球气候变化的影响[J].亚热带资源与环境学报，）：83-88.[14] 毛小平.让学生通过实例推演来领会卫星变轨问题[J].物理教师，2012， 33（4）：53.[15] 孙莹莹，李响.全球变暖引发的思考[J]. 中国环境管理，2010（2）：4-6.[16] 王绍武，罗勇，赵宗慈.关于非政府间国际气候变化专门委员会（NIPCC）报告[J].气候变化研究进展，）：89-93.[17] 张三慧.大学物理学—力学、热学[M]. 北京：清华大学出版社，2008. 本文由(www.wenku1.com)首发，转载请保留网址和出处！
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