天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律
2024-04-09 13:49阅读：
天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律
一、关于天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律
众所周知：万有引力定律论述的是质点之外的引力规律，其实，任何天体都不是质点，那么天体、星系、宇宙内部及表面引力遵循怎样的规律呢？分析论证如下：
我2016年6月在《科学智慧火花》栏目发表的“关于地球重力加速度的思考”一文中论述道：地球的重力加速度的大小是由万有引力定律推导出来的。如果引力的大小和质量成正比在任何情况下都成立，那么天体表面的引力大于天体中心附近的引力，与客观事实不符。其实，在天体内部引力和半径成正比。
具体推导方法，F=GMm/R^2=mg，则g=GM/R^2……，其中，G是万有引力恒量，M是地球的质量，最后得出g=9.8m/s^2。我们详细分析这一过程，假设地球是标准的正球体，地球的体积
V=4πR^3/3，假设地球的密度是ρ，则M=ρ4πR^3/3……，将代入得：g=Gρ4πR/3……，地球的密度是常量。仔细分析公式这一推算结果，我们可以得出重力加速度g和地球的半径成正比的结论，质点外部的引力规律和天体内部的引力规律是不同的，质点外部的引力规律和半径的平方成反比，天体内部的引力规律和半径成正比。
从上面的论证我们可以看出地球表面的重力加速度和地球的密度成正比和地球的半径成正比，科学推理、论证地球内部的引力常数必然是：g=Gρ4πx/3，其中x是距离地球中心的距离，g就是该点距离球心的引力场强度，也就是说，g是地球内部及表面的引力常数，所以地球内部及表面的万有引力定律的数学描述：F=mg=Gρ4πxm/3，其中x是质量m到地球中心的距离、m存在于x处的质量（x≤R），F是地球内部及表面的万有引力。这定律可以推广到任何天体、星系和宇宙，所以我们可以得出重要的结论：天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律：存在于天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力和质量成正比和该质量距离天体中心或星系中心或宇宙中心的距离成正比也和天体的密度或星系密度或宇宙密度成正比，这就是天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律，数学描述：F=Gρ4πxm/3，其中F是天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力，m是存在于x处的质量，x是距离天体或星系或宇宙中心的距离，ρ天体的密度或星系的密度或宇宙的密度。
二、解析恒星公转的角速度相等
天文学家观察到恒星公转的角速度近似相等，为何？解析如下：
恒星存在于星系的内部，根据天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律：F=Gρ4πxm/3=ω^2xm——（4），其中，F星系内部及表面的万有引力、m是存在于星系内部恒星的质量、ω是恒星公转的角速度、x是恒星到星系中心的距离、ρ星系的密度、G是万有引力常数。化简方程（4）得：ω^2=
Gρ4π/3，显然在同一星系ω^2是常数，既然ω^2是常数，那么ω一定是常数，所以恒星公转的角速度相等。
虽然星系的密度并非是绝对均匀的，但是在大尺度上是近似均匀，根据天体、星系、宇宙内部及表面的万有引力定律：F=Gρ4πxm/3=ω^2xm——（4）可知星系内部引力的大小和半径成正比，所以一定会出现恒星的角速度近似相等，不会出现质点外万有引力规律制约的结果，距离中心越远线速度越小的结论。
