恒星的引力是宇宙中塑造物质分布的关键力量,它不仅促使物质聚集形成星体,还引导这些星体沿着特定的轨道周期性运动。以我们太阳系中的太阳、地球和月球为例,月球作为地球的卫星,伴随着地球一同绕太阳旋转。太阳的体积和质量远超地球,其直径约为地球的109倍,质量更是地球的33万倍,几乎占据了整个太阳系质量的99.86%。

当我们运用万有引力定律来计算太阳和地球对月球的引力时,会发现太阳对月球的引力大约是地球对月球引力的两倍多。尽管如此,月球依旧稳定地绕地球旋转,这背后的原因是天体周围的一个特定空间区域——希尔球。这个概念是由美国天文学家希尔在前人研究的基础上定义的,它表示一个天体能够控制其周围空间的区域范围。

根据计算,地球的希尔球半径大约为150万公里,而月球与地球的距离仅38万公里,远在这个希尔球的范围内。因此,月球受到地球的引力影响,而不是太阳。希尔球的大小受到天体质量比和它们之间的距离的显著影响。如果地球更靠近太阳,其希尔球会缩小;反之,如果距离增加,希尔球则会扩大。如果月球被拉离地球,超出了希尔球的范围,它将可能脱离地球的引力控制,转而绕太阳旋转。

 

在太阳系中,木星以其巨大的质量拥有最大的希尔球,半径达到5300万公里,这使得它能够捕获众多的卫星,甚至附近的彗星和小行星。太阳自身也有一个庞大的希尔球,其半径约为2光年,边界处即为奥尔特云。

至于卫星为何难以拥有自己的子卫星,原因在于许多卫星与其行星的距离非常近。例如,月球的希尔球半径仅有6万公里,仅为地月距离的六分之一。对于像木卫一这样的卫星,其希尔球更小,且位于其行星的希尔球之内,这使得它们难以捕获并稳定保持自己的卫星。此外,卫星还面临着潮汐锁定的问题,即使存在子卫星,它们也会因轨道降低而最终与主卫星相撞。月球背面的陨石坑可能就是这种潮汐力作用的结果。

 


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