天體力學與重力

拉格朗日點

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在兩個互相繞轉的大天體的重力中——比如太陽和地球——有沒有什麼地方,讓一個小物體能停在那裡、恰好跟上步伐,既不落後也不搶先?出人意料地,有:恰好存在五個這樣的平衡點。它們就是拉格朗日點,是運動重力場中的泊位,那裡的拉力與軌道運動合謀,把一個小天體相對兩個巨物穩穩托住。

在拉格朗日點,兩個大天體的合成重力恰好提供以與這對天體相同速率繞轉所需的力,所以放在那裡的飛船與它們共轉,在旋轉參考系中保持不動。其中三個點(L1、L2、L3)位於穿過兩個天體的連線上——L1 在兩者之間、L2 在較小天體之外不遠處、L3 在較大天體的另一側。另外兩個(L4 與 L5)位於較小天體前方和後方各 60 度處,即與兩個質量構成等邊三角形的頂點上。

這些點是絕佳的宇宙地產。日地之間的 L1 能無遮擋地觀測太陽(太陽觀測台的所在);L2 提供一個背向太陽、穩定且被遮蔽的棲息處(詹姆斯·韋伯和蓋亞望遠鏡就在那裡)。關鍵是 L4 與 L5 是穩定的——小小的推動只會讓天體圍繞該點輕柔打轉,而非漂走——這就是為什麼成群的特洛伊小行星被困在木星的 L4 和 L5,永遠與它共享軌道。

一百多萬顆特洛伊小行星與木星共享軌道,被牧入其 L4 與 L5 點的兩大雲團中——在行星前方和後方各 60 度處——穩定地停留了太陽系一生之久。

大自然把穩定的拉格朗日點當作整批小行星的長期停車場。

只有 L4 與 L5 是真正穩定的;L1、L2、L3 是不穩定的鞍點,所以那裡的飛船必須做小幅週期性的軌道修正才能不漂走——它們像立在筆尖上的鉛筆,而非安放在碗中。

又稱
L-pointslibration points平动点拉格朗日點 L1–L5