共核惯量守恒定律的发现与天体运动的数学计算新方法

绕同一核心旋转的共核系中的质量物体,其各种惯性状态下的共核惯量始终守恒不变,共核惯量守恒方程是:

把绕同一核心旋转的所有天体称为共核系,如共核地月系,共核木卫系、共核太阳系、共核银河系等等;天体质心与共核系核心的距离叫做核心距离;居于核心自转的天体叫作核心天体,在上述方程右式中:

共核惯量守恒方程最后一项表示:在不同共核系中有恒定的共核常量值q,而共核惯量O就是该共核系中物体质量m与共核常量q的乘积。共核惯量的多种形式如下:

右式第一项叫作公转惯量,是质量物体绕核作惯性公转时任意轨迹点的共核惯量形式,它等于质量m、任意轨迹点公转速度V平方和其核心距离R的乘积。

右式第二项叫作势能惯量,是质量物体自由落体运动速度为零时初始点的共核惯量形式,它等于质量m、初始点重力加速度g和核心距离R平方的乘积。

右式第三项叫作重力惯量,是质量物体随核心天体自转处于任意位置点时的共核惯量形式,它等于其地面位置点的重量G’=mg’与自转惯量和,自转惯量等于物体质量m、位置点自转速度v平方和位置点纬线圆截面半径r的乘积。

右式第四项叫作逃逸惯量,为地面任意位置的质量物体以逃逸速度逃逸时的共核惯量形式,等于位置点逃逸速度V0平方与核心距离R乘积的一半。

右式第五项叫作引力惯量,是公转天体与核心天体距离确定不变状态下的共核惯量形式,它等于公转天体质量m、核心天体质量M和引力常量G的乘积。

右式第六项叫作周期惯量,表示以圆锥曲线公转的天体在公转周期不变的惯性状态下公转的共核惯量形式,它是质量m和开普勒常量k确定倍数的乘积。

右式第七项叫作轨迹圆惯量,以公转天体任意轨迹点的核心距离R为半径的轨迹圆,该轨迹点的公转速度V绕该轨迹圆作匀速圆周运动时的周期为t,那么轨迹圆共核惯量就是质量m与轨迹圆开普勒常量k确定倍数的乘积。

以上是指在同一共核系中,质量物体处于各种不同惯性状态下的共核惯量的基本形式,共核惯量的形式虽然不同,但始终保持守恒不变。

在图表(1-1)中,以地心为共核地月系近似核心位置,以核心距离和其对应的惯性公转速度为参数,计算验证共核地月系任意空间或公转天体的共核常量恒等,而单位质量共核惯量始终守恒。

第一项叫作公转共核常量,表示在共核系中所有公转天体的任意轨迹点的速度V平方与其核心距离R的乘积始终恒等于共核常量q。

第二项叫作势能共核常量,表示质量物体相对核心静止作自由落体运动时,其位置点的重力加速度g与其核心距离平方R的乘积始终是恒等于共核常量q。

第三项叫作重力共核常量,表示随核心天体自转的质量物体,其地面任意位置点重力加速度g’与核心距离R之积与位置点自转速度v平方与纬线截面圆半径r之积的和恒等于共核常量q。

第四项叫作逃逸共核常量,核心天体上任意位置点的逃逸速度V0平方与其核心距离R的乘积始终恒等于共核常量q。

第五项叫作引力共核常量,就是核心天体质量M与引力常量G的乘积等于共核常量q.

第六项叫作周期共核常量,公转天体椭圆轨道长半轴a立方与公转周期T平方之比的确定倍数恒等于共核常量q。

第七项叫作轨迹圆共核常量,以天体公转任意轨迹点的核心距离R为半径的轨迹圆,其对应轨迹点的公转速度绕轨迹圆作匀速圆周运动的周期为t,核心距离R立方与轨迹圆周期t平方之比的确定倍数恒等于共核常量q。

如下图表(1-2)是太阳系多个天体相关参数表,代入共核常量恒等方程则可以计算出月球及各个行星的共核常量值,用以验证共核地月系和共核太阳系的共核常量为恒值,表明各个不同共核系中的共核惯量守恒。

图表(1-2)利用月球近地点和远地点计算论证共核地月系共核常量值恒等;利用太阳系各个行星的近日点和远日点计算论证共核太阳系共核常量值恒等;利用各个核心自转天体质量和其半径(核心距离)求得各个核心自转天体的共核常量值;利用各个核心天体的逃逸速度和其半径计算验证核心天体的逃逸共核常量恒等,表内存在不大的值差,应为测定、取值误差和计算近似,根据共核惯量守恒定律,各个不同共核系有不同的共核常量值,而同一个共核系的共核常量始终为恒值,这样,质量不变,共核常量恒值,则共核惯量守恒。

如图表(1-3)为共核太阳系中,利用各个行星近/远日点的核心距离和轨迹圆周期计算轨迹圆共核常量,以及利用行星椭圆长半轴与实际周期计算出周期共核常量,其两者值近似恒值,误差应来自取值和计算。

结论:在共核系内,不受外力作用下的质量物体共核惯量始终守恒,因此具有绕核旋转运动的禀性,外力作用会改变其惯性状态和共核惯量形式,但外力作用结果消失后质量物体仍将保持共核惯量守恒。

由共核惯量守恒定律可以推导出万有引力定律及其替换公式、诠释引力本质;推导开普勒定律、能量和动量守恒定律,引力常量计算公式、空间任意点的重力加速度公式、引力分界线公式、三体问题的简易求解方程、天体公转平衡方程、重力计算公式、逃逸速度公式、自由落体速度公式;简化人造卫星轨道与变轨计算、霍曼轨道转移计算、弹弓效应速度计算等等。

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