The Three Body Problem and its Classical Integration
很多天文爱好者都已经接触到了“二体问题”(我们在高中学习到的“开普勒三定律”就是内容之一),由于在太阳系中行星质量相对较小而且距离相对较远,应用“二体问题”的解对天体进行计算、预报等能够满足一定的近似需求。不过,如果需要更高精度的计算,就不能把其他行星的引力给忽略掉了,于是就产生了所谓N体问题(N-Body Problem),即N个质点尽在它们各自引力的相互作用下的运动规律问题。最简单的二体已经被彻底解决,而三体或更多体的问题则与二体大相径庭,因为庞加莱证明了,三体问题不能严格求解,而且这是一个混沌系统,任何微小的扰动都会造成不可预期的效果。
根据牛顿力学,选择惯性参考系,设三个质点分别为$M_1,M_2,M_3$,向径分别为$\vec{r_1},\vec{r_2},\vec{r_3}$,可以列出运动方程(以下的导数都默认是对时间t求导)
2011年地球上将会发生6次“食”,其中包括四次日偏食和两次月全食。日偏食中有两次发生在遥远的南极,基本上无人可睹,其余的两次在我国的观测条件都不理想。其中1月4日那次在西北部可见,6月2日(北京时间是06.02,世界时是06.01)那次在东北部可见。
当然,上帝是公平的,我们没有比较好的日食观测,但能够观测到两次比较好的月全食。这分别发生在06.16和12.10,其中06.16那次,能够看到带食月落,而12.10那次则是全程可见。
心动了吧?让我们一同期待,那个晴朗的夜晚!
与前两年相比,即将到来的2011年,天空剧场似乎略显沉寂。全年都缺少观测条件较好的日食,几大著名的流星雨观测条件也普遍较差。然而年初的象限仪流星雨将会是个例外,并且当天还会有一次日偏食上演。此外,一月金星、水星这两颗地内行星的观测条件都不错。可以说,2011年的多数精彩天象将集中出现在年初的几天。当然,世界上并不缺少精彩,只是需要发现精彩的眼睛,新的一年里,我们的天象预报还将继续做您的眼睛,带您探寻、发现天空的精彩。
从2011年开始,科学空间将配合着NASA的科普短片对天象进行介绍,希望能够通过视频吸引更多的人来参与天文,观测天文。视频经过BoJone的翻译,存放于56网中,欢迎大家观看。英语水平不高,恳请大家支持翻译错误之处,谢谢!
转载自:http://www.matrix67.com/blog/archives/3979
源文件来自这里,提供了多体问题中颇具代表性的 47 个解的数据(本文附带下载),是gnuplot 格式。Matrix67选择了其中 30 个,用 Mathematica 读出数据,生成了 30 个直观的 gif 动画。大家将会看到,在引力的作用下,多颗星体可能会形成的一些极其诡异的轨道。后面的解越来越不平凡,可见多体问题之难。
从2007年初到今天,笔者编写的天象预报已经陪伴了大家四年。如今又是一年即将过去,就让笔者以回顾今年的精彩天象的方式作为本期的幵篇。虽然缺少了在我国境内可观测的日全食,但今年天象的精彩程度毫不逊于前两年。1月15日的日环食再次掀起了一股天文热,我国环食带内大部分地区的观测也非常成功。希望12月的月全食发生时东北地区的天气可以一如既往地天随人愿。暑期的英仙座流星雨依旧表现抢眼,相信大家必然对年末的双子座流星雨充满了期待。此外,6月26日的月偏食和8月中旬的四星伴月或许也给您留下了深刻的印象。彗星方面,非周期彗星C2009 R1相当惊艳,不但亮度一度达4等左右,在许多爱好者拍摄的照片中两条彗尾也清晰可见。10月103P彗星经过近日点,也达到了肉眼可见的亮度,但彗尾很不明显。总之,2010年不乏颇具看点的精彩天象,作为天文爱好者的你一定是收获颇丰。接下来,我们就来看看2010年最后一个月即将发生的精彩天象吧。
美国航天局29日说,由于“发现”号航天飞机右侧轨道操控系统的加压部分发现两处氦气泄漏,其发射日期将被推迟一天。
“发现”号原计划美国东部时间11月1日发射升空。根据美国航天局最新安排,其发射将推迟到11月2日16时17分(北京时间3日4时17分)。这将是“发现”号计划中的绝唱之旅,也是美国航天飞机今年最后一次飞行任务。
上星期,BoJone凭借简陋的物理知识,发表了《太阳帆技术的粗浅分析》一文,并转到了牧夫天文论坛上,希冀能够抛砖引玉。很幸运得到了牧夫上的高手的指正。他们指出了我的文章中$a=a_{ray}-a_G > 0$这一条件过于苛刻。因为,除了太阳光压外,还有另外一种力量能够战胜太阳引力——惯性离心力。
重新把上篇文章的一个结果列出来:
$a=a_{ray}-a_G=(\frac{L}{2\pi c (\rho h+{m'}/S)}-GM_{sun})\frac{1}{r^2} $






感谢国家天文台LAMOST项目之“宇宙驿站”提供网络空间和数据库资源! 感谢国家天文台崔辰州博士等人的多方努力和技术支持!
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