天體的勢(shì)力范圍與什么有關(guān)？

天體的勢(shì)力范圍就是天體引力作用的影響范圍，雖然萬有引力作用是可以無限遠(yuǎn)的，但由于宇宙中幾乎有無數(shù)天體，在距離天體較遠(yuǎn)的地方，引力作用就不大了，就不如附近的天體的引力影響了，可以說，這個(gè)較遠(yuǎn)的地方就不再是這個(gè)天體的勢(shì)力范圍了。所以，天體存在勢(shì)力范圍，其勢(shì)力范圍由引力大小決定。而引力由質(zhì)量決定，因此，天體勢(shì)力范圍與質(zhì)量有關(guān)。

根據(jù)向心力公式和萬有引力公式，可以得到環(huán)繞速度公式，V環(huán)=√（GM/R）。根據(jù)引力勢(shì)能公式GMm/R，以及根據(jù)動(dòng)能公式E=0.5mv^2，GMm/R=0.5mV^2，m去掉，為GM/R=0.5v^2，變形得到V=√（2GM/R），這是天體逃逸速度公式。

環(huán)繞天體速度公式V環(huán)=√（GM/R）與天體逃逸公式V=√（2GM/R）對(duì)比，可以看到公式很類似，速度數(shù)值相差√2倍，也就是相差約1.414倍。天體無限遠(yuǎn)的逃逸速度是環(huán)繞速度的√2倍。

天體都有一定的運(yùn)動(dòng)速度，想捕獲某個(gè)位置的某個(gè)天體，需要讓這個(gè)位置的環(huán)繞速度等于或大于這個(gè)（被捕獲天體）天體自身的運(yùn)動(dòng)速度。如果這個(gè)位置的環(huán)繞速度小于這個(gè)天體自身的運(yùn)動(dòng)速度的話，這個(gè)天體就會(huì)揚(yáng)長而去，逐漸遠(yuǎn)離中心天體。如果這待捕獲天體的運(yùn)動(dòng)速度小于逃逸速度的話，這個(gè)待捕獲天體雖然可以暫時(shí)揚(yáng)長而去，理論上也無法逃逸出去，只是可以跑得更遠(yuǎn)。但是更遠(yuǎn)的地方如果有其他天體的話，也許會(huì)被其他天體捕獲，而成為其他天體系統(tǒng)的一部分。

根據(jù)環(huán)繞天體速度公式V環(huán)=√（GM/R），我們可以感覺到，天體的勢(shì)力范圍（捕獲同樣速度的天體的能力）與自身質(zhì)量成正比，即中心天體勢(shì)力范圍的半徑與中心天體質(zhì)量成正比。

環(huán)繞天體速度公式V環(huán)=√（GM/R），周長公式H=2ΠR，V環(huán)T=2ΠR，T=2ΠR/V環(huán)=2ΠR/√（GM/R）=2ΠR√R/√（GM）。T是環(huán)繞天體的環(huán)繞周期，天體的環(huán)繞周期決定天體的自然進(jìn)化水平或進(jìn)化程度，天體在引力作用下的進(jìn)化水平與環(huán)繞周期成反比。天體進(jìn)行一次完整的環(huán)繞運(yùn)動(dòng)，就是一次進(jìn)化機(jī)會(huì)。

1/T=√（GM）/2ΠR√R，1/T是度量天體進(jìn)化水平或進(jìn)化程度的數(shù)據(jù)或標(biāo)志?？梢?，區(qū)域天體的進(jìn)化水平與中心天體質(zhì)量M的平方根成正比，與這個(gè)天體區(qū)域距離中心天體的距離R的三次方的平方根成反比，也就是與R呈明顯的反比關(guān)系。

圖42 歐美科學(xué)藝術(shù)家按照尺度比例設(shè)想的八大行星與小行星帶和柯依伯帶彩色景觀圖。

對(duì)于太陽系來說，八大行星距離太陽不算太遠(yuǎn)，這個(gè)區(qū)域的天體在引力作用下的進(jìn)化較為完善，呈現(xiàn)較為明顯的共面性，甚至較為明顯的共圓性，以及共向性。在八大行星之外的柯依伯帶，距離太陽就遠(yuǎn)多了，柯依伯帶的天體進(jìn)化就沒有那么完善了。這種不完善表現(xiàn)在多方面，沒有那么好的共面性，沒有那么好的共圓性，沒有那么好的共向性，更為主要的還沒有進(jìn)化出軌道區(qū)域核心天體，軌道區(qū)域天體質(zhì)量較為分散。這意味著柯依伯帶需要更長時(shí)間才可以進(jìn)化出相對(duì)核心的天體，天體質(zhì)量才會(huì)趨向于較為集中。

柯依伯帶是相當(dāng)一部分彗星的發(fā)源地，因?yàn)檫@里可以誕生彗星，是這里的天體進(jìn)化不完善的結(jié)果之一?？乱啦畮祗w數(shù)量眾多，運(yùn)行秩序不太好，天體之間常常會(huì)產(chǎn)生沖突，即碰撞。天體之間碰撞的結(jié)果很嚴(yán)重，天體的環(huán)繞速度被改變了。結(jié)果是速度因碰撞而減慢的天體，會(huì)向太陽方向墜落。如果減慢的程度不是太嚴(yán)重，這個(gè)減慢天體環(huán)繞太陽的軌道會(huì)向太陽靠近，從而軌道周長減少，即軌道向海王星軌道方向靠近，也就是向內(nèi)靠近。這無所謂的，靠近一些不算什么。但是如果因碰撞而減慢的幅度較大，問題就很嚴(yán)重了，其運(yùn)行軌道就會(huì)嚴(yán)重變形，向太陽方向加速墜落，被太陽捕獲的可能性很小，雖然概率上也是有的，大概率會(huì)成為一個(gè)可以靠近太陽的彗星，一個(gè)新的彗星就這樣通過碰撞而誕生了。多次環(huán)繞太陽以后，也許會(huì)與某個(gè)大（巨）行星相碰撞，被大行星捕獲，成為大行星的一部分。

比如，1994年墜入木星的蘇梅克－列維9號(hào)彗星。地球也會(huì)捕獲彗星，不過，每次捕獲彗星都是一次災(zāi)難，比如6500萬年前可能造成恐龍滅絕的那個(gè)彗星。勢(shì)力范圍比地球大上百倍的木星，捕獲彗星的概率會(huì)比地球大十萬倍以上（如果地球是上億年捕獲一顆彗星，那么木星每千年就可以捕獲一顆彗星）。這客觀上極大減少了地球軌道附近的不規(guī)則運(yùn)行天體數(shù)量，對(duì)保護(hù)地球生命太有意義了。

比柯依伯帶還要遙遠(yuǎn)的是奧爾特云，奧爾特云內(nèi)側(cè)距離太陽的平均距離又遠(yuǎn)了一個(gè)數(shù)量級(jí)（奧爾特云外側(cè)就更遠(yuǎn)了），1/T這個(gè)天體運(yùn)行進(jìn)化水平值也同樣至少小了一個(gè)數(shù)量級(jí)，這意味著這里更加蠻荒，更加接近太陽系產(chǎn)生的初始階段，或者說，這里相對(duì)太陽系產(chǎn)生的初始階段變化較小。這里的天體自然是很無序的，什么共面性、共圓性、共向性，什么核心天體，都是統(tǒng)統(tǒng)不存在，這里更加雜亂無章。這里相當(dāng)于八大行星區(qū)域天體系統(tǒng)的早期進(jìn)化階段，天體數(shù)量極大，沒有核心天體，運(yùn)行的有序性不強(qiáng)。這里幾乎都是小型天體，天體無序運(yùn)動(dòng)，碰撞概率較大，碰撞后，其運(yùn)行軌道自然會(huì)縮小，自然是向柯依伯帶靠近，成為柯依伯帶物質(zhì)的來源地。也沖擊著柯依伯帶，自然會(huì)成為柯依伯帶彗星產(chǎn)生的原因之一，也就是會(huì)誘發(fā)柯依伯帶彗星的形成。

奧爾特云區(qū)域幾乎沒有共面性，以球體形狀存在于太陽系的外圍區(qū)域。奧爾特云的外圍自然是太陽系的邊緣區(qū)域，不過奧爾特云的范圍太廣了，占據(jù)了整個(gè)太陽系的大部分空間。由于體積巨大，雖然物質(zhì)分布密度很低，但是物質(zhì)總量應(yīng)該還是很可觀的，究竟大致有多少呢？似乎不好估計(jì)！但我感覺其質(zhì)量要遠(yuǎn)比木星質(zhì)量多，也就是說，這個(gè)區(qū)域的物質(zhì)質(zhì)量比八大行星的質(zhì)量加到一起還要多。奧爾特云區(qū)域的物質(zhì)質(zhì)量要比柯依伯帶質(zhì)量多許多，柯依伯帶物質(zhì)質(zhì)量甚至就比八大行星質(zhì)量多。

萬有引力常數(shù)G等于6.67×10^-11方，光年距離為9.46×10^15米，太陽質(zhì)量約為2.0×10^30 千克，環(huán)繞速度V環(huán)=√（GM/R），逃逸速度V=√（2GM/R）。因此，距離太陽一光年的區(qū)域的天體，需要具備119米每秒的環(huán)繞速度，才可不向太陽方向靠近。這個(gè)速度其實(shí)還是很可觀的，比飛機(jī)的飛行速度還要快。可見，距離太陽一光年的地方，確實(shí)可以受到太陽的引力作用，這里確實(shí)依然屬于太陽的勢(shì)力范圍。這里的天體依然被太陽束縛著，而整體以220千米每秒的速度環(huán)繞銀河中心運(yùn)動(dòng)。奧爾特云區(qū)域外延一光年也是可能的，正常的。看來，像太陽這樣的恒星質(zhì)量，周圍如果沒有更大質(zhì)量的恒星，或距離更近的恒星，其勢(shì)力范圍達(dá)到半徑一光年也是很正常的。兩倍太陽質(zhì)量的恒星的勢(shì)力范圍可以達(dá)到兩光年。