4---质量因子与质量系数 现今人们公认,太阳是由黑洞大爆炸后形成的恒星。可以推测,太阳本是黑洞的一部份,附于黑洞的外层。大爆炸时,太阳被母体以近于光速 3*10^8m/S 爆离。太阳从母体获得了质量、核燃料、表面重力加速度、表面逃逸速度;並保持原有的惯性,进行公转与自转。由于具有足夠大的引力,能捕获其他星球,最终形成了有“生命运动”的太阳系。
4.1, 质量因子K m
人们经历多年的观察,对太阳系进行了多方面研究。现把太阳系星球的质量、重力加速度、表面逃逸速度,估算的质量因子等,列于表4—1。 表4—1 太阳系星球的质量因子 星球名 质量Kg 表面逃逸速度V f 重力加速度g 质量因子K m
*10^N
*10^3 m/S 617.7 60. 2 35. 94 23. 55 21. 3 11. 18 10. 4 5. 02
m /S2 273. 98 22. 947 10. 983 11. 4 11. 278 9. 80665 8. 8593 3.7265 3. 6823 0. 6 „„ 0. 47 0—0.8 1. 618
Vf / g ,S 2254. 5441。 2623. 4366。 3235. 9100。 2065. 7895。 1888. 6327。 1140. 0427。 1173. 9474。 1347. 1085。 1179. 4259。 1850. 0。 „„ 1787. 2340。 1924. 5283。 1470- 9518。
太阳
木星 土星 海王星 天王星 地球 金星 火星 水星 冥王星 妊神星 鸟神星 阋神星 月球
1. 9891*10^30 1. 900*10^27 5. 688*10^26 1.0247*10^26 8. 686*10^25 5. 965*10^24 4. 869*10^24 6. 4219*10^23
3. 302*10^ 23 4.343 1. 27*10^22 4. 2 4. 0 1. 9
*10^21 *10^21 *10^21
1. 11 0. 84 0. 84 „„ 2. 38
7. 349*1^22
(计算:质量因子K m = 逃逸速度V f / 重力加速度g ) 01
从表4—1可以发现,随着星球质量的减少,其逃逸速度和重力加速度同时减小。星球逃逸速度与重力加速度同向变化。对各星球而言,逃逸速度与重力加速度取决于星球自身的质量和本性;更依赖于星球原母体的质量与本性。 为讨论简便,在此引入“质量国子”的物理概量:“质量因子”表示星球本身表面逃逸速度与表面重力加速度的内在联系。即同向变化:同时增大,或同时减小。可以推测,各星球的质量因子在星球的冷缩过程中是定值。
质量因子K m = 逃逸速度V f / 重力加速度g ; K m = Vf / g „„(4—1)。 (4—1)式中:K m „„质量因子,(秒,S )。 Vf „„表面逃逸速度 (米/秒,m/S )。
g „„表面重力加速度(米/ 秒2,m/S2 )。
太阳系星球的“质量因子”列于表4—1。
由公式(4—1)得出: V f = Km * g„„(4—2)。
利用质量因子,可以估算星球的“吸食半径”范围、“吸光半径”范围、“表面重力加速度” 等物理量。
4.1.1---星球的“吸食半经”范围
以太阳为例,设陨物质量为m ,太阳质量为Mo ,太阳表面重力加速度g =273. 98m/S2。
r 为陨物受太阳引力的半径范围。
由公式(4—2),V f = Km *g, m * Vf = m * Km * g m * Vf = Km *(m * g) (m * g为陨物受太阳的质量引力)。 F= m*g = G*Mo*m / r 2 m* Vf = Km *(G * Mo * m / r 2)
02
r 2 = Km * G * Mo *m /(m * Vf ) =( V f / g )*G* Mo / Vf
r 2 = G * Mo / g „„„„„„(4—3)。
上式中:r -----为陨物至太阳表面的距离,
Mo-----太阳质量 1. 9891*1^30 Kg。
G -----为万有引力常数 6. 6720 * 10^-11千克-1米3 秒-2。 g = 273. 98 米 秒-2。
由公式(4—3): r =(G * Mo / g)^1/2„„„„(4—4)。 利用公式(4—4)可以估算星球的吸食范围,列于表4—2。比如太阳:
r =[ 6.6720*10^-11 Kg-1米3秒-2 * 1.9891 *10^30 Kg /(273..98 * m/s2)]^1/2 = 6.959802 * 10^8 m。
由于太阳的吸食半径为6.959802 *10^8 m,表示当“陨物”进入离太表面 6.959802*10^8 m之半径范围时,该陨物被太阳吸引並坠落于太阳表面而被吸食。因为太阳的吸食半径范围不大,故现今被太阳吸食的陨物不多。 表4—2 太阳系星球的吸食半经范围 星球名 星球质量Kg 重力加速度m /S2 吸食半径m
太阳 木星 土星
1.9891*10^30 1.900*10^27 5.688*10^26 1.024*10^26 8.868*10^25 5.965*10^24 4.869*10^24 6.4219*10^23 3.302*10^23 1.27*10^22 4.6*10^21 9.40*10^20 7. 349*10^22
273.98 2.947 1.983 1.4 1.278 9.80665 8.859 3.7265 3.6823 0.6 0.47 0.265 1.618
6.959802*10^8 m。 7.43262*10^7 m。 5.87872*10^7 m。 2.44892*10^7 m。 2.26585*10^7 m。 6.37049*10^6 m。 6.05558*10^6 m。 3.39085*10^6 m。 2.4460*10^6 m。 1.8838*10^6 m。 8.0984*10^5 m。 4.86485*10^5 m。 1.7408*10^6 m。
海玉星 天王星 地球 金星 火星 水星
冥王星 鸟神星 谷神星 月球
03
[ 计算公式 (4—4 ): r =(G*Mo* / g ) ^1/2 ]
比较表4—2可以发现,正是因为吸食半径范围的大小不同,各星球吸食陨物而增大质量的机率不同,故变成“黑洞”的机会相差甚远。对太阳系而言,唯独太阳有变为“黑洞”的机会。 4.1.2---星球的吸光半径
星球的质量及表面重力加速度-定,则星球总的内聚力也确定。但当星球自外向内冷缩时,星球表面的重力加速度是增大的。
由公式 (4—2) : V f = Km *g
,则g = Vf / Km .
当 V f 2 = 3 *10^8 mS-1 (光速) ,设表面重力加速度为g 2 。因 K m = Vf 1/ g 1 則
g 2 = 3*10^8 m S-1/ Km = 3*10^8 m S-1* g 1 / Vf 1 ---------------(4--5) 。 g 2 = F/ m =(G * Mo * m / r2)/ m = G * Mo / r 2
04
r 2 = G * Mo / g 2 = G * Mo / 【3*10^8 mS-1 * g1 / V f1】
= G * Mo * Vf1 / (3 *10^8 mS-1 * g1 )
r = [ G / (3 *10^8mS-1 ) * (Mo * Vf 1 / g 1)]^1/2-------------------(4--6) 。
公式(4-6)中:G---万有引力常数 6. 6720* 10^-11 m3 Kg-1 S-2,
Mo---星球质量Kg , V f 1---星球原表面逃逸速度m / S, g 1------星球原表面重力加速度 m/S2, V f 2-----星球冷缩后表面逃逸速度,3*10^8 m / S(光速),
r-------星球吸纳光速物质时的自身冷缩半径 (m 米)。
以太阳为例,被冷缩到吸光时,重力加速度及吸光半径的估算。 (1),吸光时重力加速度的估算: 由(4--5),g 2 = 3 *10^8 mS-1 * g 1 / Vf 1 =(3*10^8 m / S* 273.98 m/S2) /(617. 7*10^3 m/S),
g 2 = 1.33064594*10^5 m/S2 。
太阳在冷缩至吸纳光速物质时,表面重力加速度将达到1.33064594*10^5 m / S2。现时太阳系各星球在冷缩到吸纳光速物质时的表面重力加速度列于表4-- 3, (2),吸光半径的估算:
由(4--6),r = 【G / (3*10^8 m/ S ) *(Mo * Vf 1 / g 1)】^1/2。 令 K f =(3*10^8 m/S)/(6.6720*10^-11 m3 Kg-1 S-2 ) K f = 4.49640288*10^18 m-2 Kg S (米-2 千克 秒)。用Kf 可便于计算 称K f = 3*10^8 mS-1 / G 为质量系数:
r = [(Mo * Vf 1)/(K f * g1)]^1/2„„„„(4--7)。
以太阳为例: Mo = 1.9891*10^30 Kg ,Vf 1 = 617.7 *10^3 m / S g 1 = 273.98 m/S2 K f = 4. 49640288*10^18 米-2 千克 秒 代入公式(4--7):r = 【(1. 9891*10^30 Kg * 617.7*10^3 m/S) /( 4.49640288*10^18 m-2 Kg S * 273.98 m/S2)】^1/2 =3.15809412 * 10^7m 。 此为太阳的吸光半径范围。
表示当太阳的半径由现在的6. 6901*10^8 m 冷缩至 3.15809412*10^7 m时,则表面重力加速度可达g 2 = 1.33064594*10^5 m/S2,故能吸纳光速物质。太阳系各星球的吸光半径之估算值列于表4--4。
05
表4--3,太阳系各星球在吸光时的表面重力加速度
星球名 太 木 土
阳 星 眚
质量因子fm(s) 2254. 5441 2623. 4366 3233. 910 2065.7895
吸光时表面重力加速度m/S2 1.33064594*10^5 m 1.14353821*10^5m 9.27869601*10^4m 1.45222928*10^5m 1.58845073*10^5m 2.63148038*10^5m 2.55548076*10^5m 2.22692109*10^5m 2.54391041*10^5m
海王星 天王星 地 金 火 水
球 星 星 星
1888. 6327 1140. 0427 1173. 9474 1347. 1085 1179. 4259
冥王星 鸟神星 谷神星 月
球
1850. 0
1.62162162*10^5m 1.67857141*10^5m 1.55882293*10^5m 2.03949579*10^5m
1787. 2340 1924. 5283 1470. 9518
[ 估算公式: g 2 = ( 3*10^8 m / S) / Km 。] 比较表4--3之估算结果发现,太阳系星球在吸光时的表面重力加速度,基本上处于同一数量级。
阳 星 星
06
表4--4,太阳系各星球的吸光半径
星球质量Kg 1.9891*10^30 1.900*10^27 5.688*10^26 1.0247*10^26 8.686*10^25 5.965*10^24 4.869*10^24 6.4219*10^23 3.302*10^23 1.27*10^22 4.0*10^21 9.44*10^20 7.349*10^22
逃逸速度m/S 617.7*10^3 60.2*10^3 35.94*10^3 23.55*10^3 21.3*10^3 11.18*10^3 10.4 x10^3 5.02*10^3 4.343*10^3 1.11*10^3 0.84*10^3 0.52*10^3 2.38*10^3
重力加速度m/S2
273. 98 22.9 47 10. 983 11. 4 11. 278 9. 80665 8. 8593 3. 7265 3. 6823 0. 6
吸光半径m 3.15809412*10^7, 1.05288146*10^6, 6.43392108*10^5, 2.16974546*10^5, 1.91007781*10^5, 3.88895734*10^4, 3.56536703*10^4, 1.38707683*10^4, 9.30660446*10^3, 2.28588888*10^3, 1.26092165*10^3, 6.35646329*10^2, 4.90321272*10^3。
星球名 太 木 土
海王星 天王星 地 金 火 水
球 星 星 星
冥王星 鸟神星 谷神星 月
球
0. 47 0. 265 1. 618
(估算公式: r =【( Mo * Vf 1)/(K f * g1)】^1/2 )
必须强调,各星球虽然有可能冷缩到吸光半径,但不-定变为黑洞,更可能变成黑体。
07
4.2---质量系数K f
人们现已公认,太阳是因黑洞爆炸后形成的。太阳糸其他星球从何而来?不难推测,其他各星球也都是从母体(黑洞或黑体)爆炸产生。能否估算母体的质量? 假定星球由母体(黑洞或黑体) 爆炸产生, 星球被爆离时的逃逸速度必等于或大于光速:3*10^8 m / S. 前节引入了-个物理量“质量因子”K m = Vf / g „„(4--1) ,表示星球表面逃逸速度与表面重力加速度的内在联系。可以推测,各星球之“质量因子”为各星球之固有值。设星球的质量为m, 原母体质量为Mo, 因母体的质量和半径,比星球的半径和质大得很多很多, 故以星球半径作为距离,质量中心代表星球,进行等效处理。 由公式(4--1): K m = Vf1/g1, Vf 1 = Km * g1„„„„(4--2)。 m * Vf = m * Km * g ,m * Vf =Km * m * g, m * Vf = K m * F,F 为星球受毌体的引力。 m * Vf = Km *( G * Mo * m / r 2), Mo = Vf * r 2 / (G * Km ) Mo=(V f 2 / G)*(r 2 / Km )„„„„„„(4--8) 当星球冷缩至吸纳光速物质时,令其表面逃逸速度必为光速V f 2 = 3*10^8 m, 万有引力常数G = 6.6720*10^-11*米3 千克-1 秒-2, 令 K f =( 3*10^8m/S)/ G , =(3*10^8 m / S)/(6. 6720*10^-11 米3千克-1秒-2) = 4 .49640288 * 10^18 米-2 千克 秒。 (m-2 Kg S)。
Mo = Kf * r 2 / Km
Mo = Kf * r 2 * g1 / Vf 1-----------------------(4--9) 。
08
太 木 土
公式 (4--9) 中: K f 为质量系数:4 .49640288*10^18 * m-2 Kg S, r -----为星球平均半径m , g 1---为星球原有的表面重力加速度m/S2, V f 1---为星球原有的表面逃逸速度m/S, Mo---为星球的毌体质量Kg 。 代入公式(4--9)则可估算星球的毌体质量。
以太阳为例: R= 6.9601*10^8 m , g 1= 273. 98 m/S2 V f 1= 617.7*10^3 m/S K f = 4 . 49640288*10^18* m-2 Kg S。 由公式(4--9):Mo= 4.49640288 * 10^18 m-2 Kg S *(6.9601*10^8 m )^2 * ( 273. 98 m / S2) / (617.7 * 10^3 m/S ) = 9.66134156 * 10^32 Kg。
太阳原毌体的质量为9.66134156*10^32 Kg。各星球的毌体质量估算值列于表4--5。 表4--5,太阳系各星球的原毌体质量估算值
质量 Kg
星球半径
m
重力加速度 m / S2 273.98 22.947 10.983 11.4 11.278 9.80665 8.859 3.7265 3.6823 0.6
逃逸速度m/S x10^3 617.7 60.2 35.54 23.55 21.3 11.180 10.4 5.02 4.343 1.11 0.84 0.51 2.38
估算毌体质量
Kg
阳 星 星
星球名
1.9891*10^30 1.900*10^27 5.688*10^26 1.0247*10^26 6.686*10^25 5.965*10^24 4.869*10^24 6.4219*10^23 3.302*10^23 1.27*10^22 4.0*10^21 9.44*10^20 7.349*10^22
6.9601*10^8 7.1492*10^7 6.0268*10^7 2.4764*10^7 2.5561*10^7
9.66134156*10^32, 9.75961938*10^30, 5.04714960*10^30, 1.33481398*10^30, 1.55551206*10^30, 1.60472875*10^29, 1.40276755*10^29, 3.85171123*10^28, 2.26787000*10^28, 3.21432044*10^27, 1.41516251*10^27, 5.27142624*10^26, 9.23349932*10^27,
海王星 天王星 地 金 火 水
球 星 星 星
6.37865*10^6 6.0518 *10^6 3.397*10^6 2.439*10^6 1.150*10^6 7.50*10^5 4.75*10^5 1.738*10^6
冥王星 鸟神星 谷神星 月
球
0.47 0.265 1.618
09
( 计算公式(4--9):Mo = Kf * r2 * g1 / Vf 1 )