万有引力定律必背公式

大家都知道，太阳系中有八大行星，而水星是八大行星中离地球最近的行星，它的近日点只有4600万千米。

其实水星不止是八大行星中离地球最近的行星，也是其中最小的一颗行星，水星直径约为4880千米，其大小甚至还比不上一些卫星，如木卫三（木星的一颗岩石卫星）和土卫六（环绕土星运行的一颗卫星）等。

这个时候大家可能就会问了，根据万有引力定律，这么小、离太阳又近的水星为什么没有被太阳的引力给吸引过去并吞噬呢？

为何太阳系八大行星都绕着太阳转

在解决这个问题之前，我们要先弄清楚为何太阳系中的八大行星都围绕着太阳公转。

约45亿年前，太阳系在那个时候还是一团巨大的、不断旋转的尘埃和气体云，这团尘埃和气体云由于自身重力的影响开始向内部坍缩，它变得越来越扁，形成了一个巨大的气体球，在这个气体球中，气体分子就像“报团取暖”一样挤在一起，导致气体球的温度和气压都越来越高。

在极端的高温和高压之下，氢气原子和氧气原子开始融合，就此促发了一场长达数十亿年的核反应，一颗幼年恒星就此形成，这就是我们的太阳。

随着太阳的不断长大，气体云持续坍缩，就在恒星周围形成了一个越来越扁、越来越大的圆盘。最终，这团云形成了一个围绕恒星旋转的扁平结构，名叫原行星盘。

在此之后的数千万年间，原行星盘中的尘埃颗粒一直在缓缓旋转，互相碰撞，从而形成了八大行星，如今的太阳系也就由此形成。

八大行星之所以能够飞离太阳，是因为在太阳爆炸时获得了离心力，当它们的离心力逐渐和太阳对它们的向心力（万有引力为行星围绕太阳的圆周运动提供向心力）相同时，它们便停止了飞离太阳，并在向心力即太阳引力的拖拽下开始围绕太阳进行稳定的公转。

这里有必要给大家科普一下，离心力是什么意思。其实离心力是一种虚拟的力，它是一种惯性的表现，实际上是不存在的。在惯性的参考系下（非旋转参考系）是没有离心力的存在的，但是在非惯性的参考系下（旋转参考系），需要引入这种离心力，使得牛顿的运动定律依然可以运用。

简单点说，就是物体在做圆周运动时，物体会受到一个指向圆心的力，也就是向心力，但是当向心力不足时，好像就有一股比向心力更大的力向着相反的方向运动，这也叫作离心现象，这股不存在的力就叫作离心力。

为何水星没有被太阳吞噬

根据离心力的计算公式，我们可以得出来一个结论：当行星的公转速度越快时，其产生的离心力就越大，因为只有离心力够大才能够抵消太阳的引力，从而不被太阳吞噬。

事实也是如此，水星是八大行星中公转速度最快的行星，观测数据显示，水星的公转速度高达47.89公里/秒，是离太阳最远的海王星的公转速度的9倍左右。

那么现在也就很好解释为什么水星没有被太阳吞噬了，因为水星在高速公转下所产生的离心力和太阳对它的引力是平衡的，在运动过程中的总能量几乎保持不变，因此它可以稳定地围绕着太阳公转。

而水星之所以公转速度这么快，这也是因为在它当初飞离太阳的时候离太阳比较近，公转轨道的半径比较小，公转的速度就提高了，而且太阳的引力也有加速的作用。

所以水星会不会被太阳吞噬，和水星的质量大小并没有任何的关系，和水星与太阳之间的距离也没有太大的关系，就算是靠得再近一点，那么水星的公转速度也会随之加快，只要速度足够快，产生的离心力与太阳引力能够达到平衡，那么水星依旧不会被太阳吞噬。

当然了，这也不意味着水星可以无限地接近太阳，因为太阳还会产生巨大的潮汐力，如果非常之近，那么水星会被潮汐力撕成碎片。

不止是水星，另外的七大行星和宇宙间的天体都遵循着这种引力与离心力平衡的通用规律，哪怕是人造卫星，也是同样的道理。

人类从地面发射的人造卫星距离地球的距离算得上是很近了，但是这些人造卫星却不会掉到地球上，就是因为人造卫星绕地球旋转的速度达到了一定值。

美国国家航空航天局在2018年成功发射了帕克太阳探测器，不同于历史上的任何航天器，帕克太阳探测器将直接飞入太阳外部的日冕层，目前距离太阳2400千米左右，并预计在2024年继续向太阳靠近，距离太阳仅616万千米，这也将是人类首次如此近距离的探测太阳。

就算按照现在与太阳的距离来看，帕克探测器也已经比水星距离太阳近了差不多一半，而且它的质量更是不能与水星相比的。但是帕克探测器也没有被太阳吞噬，这同样是因为它离太阳越近，绕太阳的公转速度就越快，在这种动力的平衡下，探测器是不可能被太阳吞噬的。

太阳系会一直维持这种平衡吗

那么这个时候大家可能会产生疑问，太阳系的这种行星与太阳之间的力量平衡会一直持续下去吗？

从目前来看是的，太空是一个真空的环境，水星的运动几乎可以说是毫无阻力，如果非说有阻力，那么可能是来自于其他天体的引力影响，会使得水星的公转速度变慢，但是这种影响几乎可以说是忽略不计，所以水星的离心力和太阳对它的引力还是基本上能保持一个平衡的。

这种状态大概还会维持50亿年左右，因为太阳的寿命在50亿年之后就到期了，在这么长的时间里，太阳内部的氢元素会慢慢地燃烧殆尽，当太阳没有了氢元素之后，届时就会转变成以氦元素为主的核聚变方式，太阳会变成一个红巨星，其产生的强大热量会向外膨胀，地球的温度也会升高几十度。

太阳作为太阳系的中心，它的寿命一旦结束，那么太阳系内的所有行星和天体都会被太阳系吞噬或者直接被抛出了太阳系，不论是水星，还是地球，还是别的都不例外。

写在最后

不管怎么说，50亿年对我们来说还太遥不可及，或许在那之前科学家们已经找到了另外一个星球，人类集体都移民去那个星球上了也未可知。

而我们能够把握的就是当下，地球现在依旧是我们赖以生存的家园，现在做好对地球的保护才是最重要的事。

作者：乔木 校稿编辑：未央

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