NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?艾伯史密斯2018-06-17 14:10:07

答:那是因為,旅行者1號需要克服太陽的引力作用,才導致自身速度的降低,這是能守恆的結果!

能量守恆

我們知道,兩個天體之間的引力勢能,隨著距離的增加而增加。

旅行者1號在遠離太陽的同時,引力勢能是增加的,根據能量是守恆,這部分增加的勢能,只能來源於旅行者1號的動能,所以旅行者1號的速度會降低。

NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?

旅行者一號離開地球后,基本就靠著自身慣性在飛行,最初速度有30多km/s(相對於太陽),目前(2018年)速度17km/s。

引力加速

在地球軌道處,太陽逃逸速度為42km/s,以旅行者1號離開地球的速度,是達不到太陽逃逸速度的。

但是在接下來的12年裡,旅行者1號利用了兩次引力加速,旅行者2號利用四次引力加速,最終都達到了太陽系的逃逸速度。

其中,旅行者2號的四次引力加速過程如下:

NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?

需要注意的是:

(1)圖中時間,指的是旅行者2號,距離天體最近時的時間點;

(2)旅行者2號利用了四顆行星(木星、土星、天王星、海王星)進行加速,每次加速後獲得一個較大的速度,然後在脫離該行星時會損失一些動能,但最終的速度大於接近行星時的速度;

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(3)旅行者1號在探尋土星時,發現土衛六擁有厚厚的大氣層,為了一探究竟,旅行者1號改變原先計劃,轉而去拜訪土衛六,放棄了拜訪天王星和海王星的機會,離開土星後直接向銀河系中心方向飛去;

(4)旅行者2號繼續拜訪天王星和海王星;

(5)旅行者2號在海王星處,為了獲得海王星的詳細資訊,主動減慢速度,這也是旅行者2號比旅行者1號慢的主要原因;

(6)目前旅行者1號和旅行者2號,在當前軌道處的速度,都遠遠超過了太陽系的逃逸速度,所以它們最終都會飛出太陽系,其中旅行者1號的速度更快些。

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NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?蛋科夫斯基2018-06-17 00:04:16

感謝邀請啊老鐵。

NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?

因為地球在繞太陽轉,地球在太陽參考系下的線速度是大概30公里每秒。如果旅行者1號在太陽參考系下遠離太陽的速度是17公里每秒,那麼根據其遠離地球速度為34。6公里每秒,可以推測出地球太陽旅行者1號的位置關係大致如下圖所示。

NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?

如果地球執行到完全背離旅行者一號的位置的時候,那麼旅行者一號相對地球的速度可能最快達到47公里每秒。如果地球轉到另一面,那麼旅行者一號還會開始接近地球,速度可能是13公里每秒。

但是旅行者1號是從地球發射的,並且途中經歷了多次變軌,以上兩個數值和實際相差很多,但大概是這個意思。

NASA對旅行者1號飛行速度監測為何離開太陽速度與離開地球速度差距那麼大?

上圖是旅行者1號與地球距離隨時間變化的關係,可以見的確遠離再靠近如此週期漸漸遠去的。